4.[2015新课标全国卷Ⅰ,37,24分](气温与地温的季节差异)阅读图文材料,完成下列要求。
多年冻土分为上下两层,上层为夏季融化、冬季冻结的活动层,下层为多年冻结层。我国的多年冻土主要分布于东北高纬地区和青藏高原高海拔地区。东北高纬地区多年冻土南界的年平均气温在-1—1 ℃,青藏高原多年冻土下界的年平均气温约-3.5—-2 ℃。
由我国自行设计、建设的青藏铁路格(尔木)拉(萨)段成功穿越了约550千米的连续多年冻土区,是全球目前穿越高原、高寒及多年冻土地区的最长铁路。多年冻土的活动层反复冻融及冬季不完全冻结,会危及铁路路基。青藏铁路建设者创造性地提出了“主动降温、冷却路基、保护冻土”的新思路,采用了热棒新技术等措施。图a示意青藏铁路格拉段及沿线年平均气温的分布,其中西大滩至安多为连续多年冻土分布区。图b为青藏铁路路基两侧的热棒照片及其散热工作原理示意图。热棒地上部分为冷凝段,地下部分为蒸发段,当冷凝段温度低于蒸发段温度时,蒸发段液态物质汽化上升,在冷凝段冷却成液态,回到蒸发段,循环反复。 (1)分析青藏高原形成多年冻土的年平均气温比东北高纬地区低的原因。(8分)
(2)图a所示甲地比五道梁路基更不稳定,请说明原因。(8分)
(3)根据热棒的工作原理,判断热棒散热的工作季节(冬季或夏季),简述判断依据;分析热棒倾斜设置(图b)的原因。(8分)
4.【解析】　(1)青藏高原比东北地区纬度低,太阳辐射的强度更大;海拔高,气温年较差小,当年平均气温为-1—1 ℃时,冬季气温较高,冬季形成的冻土层较薄,夏季冻土层可以全部融化,所以年平均气温在-1—1 ℃时,不能形成多年冻土。(2)读图可知,甲地年平均气温比五道梁更接近0 ℃,冻土层活动更频繁;甲地年平均气温高于五道梁,夏季气温高,冻土活动层的厚度大,导致冬季有时不能完全冻结,所以甲地区比五道梁的路基更不稳定。(3)根据材料“当冷凝段温度低于蒸发段温度时,蒸发段液态物质汽化上升”可知,热棒工作的季节为冬季,冬季气温低于地温,热棒吸收地下冻土的热量,并传递到大气中。热棒倾斜设置可以使棒体深入到铁路路基的正下方,保护铁路路基。
【答案】　(1)青藏高原纬度低,海拔高,太阳辐射强;(东北高纬地区年平均气温低于-1—1 ℃,可以形成多年冻土。)青藏高原气温年较差小,当年平均气温同为-1—1 ℃时,冬季气温高,冻结厚度薄,夏季全部融化,不能形成多年冻土。(8分)
(2)甲地年平均气温更接近0 ℃,受气温变化的影响,活动层更频繁地冻融,(冻结时体积膨胀,融化时体积收缩,)危害路基;甲地年平均气温高于五道梁,夏季活动层厚度较大,冬季有时不能完全冻结,影响路基稳定性。(8分)
(3)冬季。(2分)依据:冬季气温低于地温,热棒蒸发段吸收冻土的热量,(将液态物质汽化上升,与较冷的地上部分管壁接触,凝结,释放出潜热,)将冻土层中的热量传送至地上(大气)。(3分)热棒倾斜设置的原因:使棒体能深入铁轨正下方,保护铁轨下的路基(多年冻土)。(3分)