温室效应演讲稿
第二课时 温室效应
一、教学设计思路
“以学生发展为本”作为指导思想,以贴近生活实际的污染大气环境实例为素材,以科学探究学习活动为主线,遵循学生的认知规律,按照“知地—明理—说理—析事”的序列设计问题,提高学生获取、加工、应用信息的水平,培养学生探究性学习和创新学习的能力及团体合作意识,增强学习的兴趣。
二、教学目标
1.知识与技能:了解温室气体的种类,导致全球气候变暖的原因、危害及防治措施。2.过程与方法:联系实际,调查当地大气污染状况,提出防治措施,培养学生自主探究学习的能力。
3.情感态度与价值观:认识环保的意义,树立科学的环境观念、全球观念和可持续发展观念。
三、教学重点、难点:
温室效应的危害,如何有效地控制温室效应的产生
四、教学方法:讨论法: 自主阅读、分组讨论
五、教学课时:1课时
六、教学过程
【创设情景导入】 1982年冬天,美国纽约出现22度高温,创百年记录;1987年夏天,希腊雅典出现罕见持续46度高温天气;1988年7月中国武汉高温天气持续25天之久。【提问】这个材料反映了什么问题? 学生回答:全球气候变暖。
【过渡】全球气候变暖是由温室效应引起的。今天我们就一起重点来研究温室效应的危害,如何有效地控制温室效应的产生。【板书】温室效应
1、温室效应的原理
【讲述】大气中的二氧化碳浓度增加,阻止地球热量的散失,使地球发生可感觉到的气温升高,这就是有名的“温室效应”。破坏大气层与地面间红外线辐射正常关系,吸收地球释放出来的红外线辐射,就像“温室”一样,促使地球气温升高的气体称为“温室气体”。二氧化碳是数量最多的温室气体,约占大气总容量的0.03%,许多其它痕量气体也会产生温室效应,其中有的温室效应比二氧化碳还强。
【讲述】我们可以通过一个演示实验来模拟大气中的温室效应,请大家阅读教材第4页的“观察与思考”栏目。
【活动与探究】在两个锥形瓶中分别充入CO2和空气,用带温度计的单孔橡皮塞塞住瓶口。把它们并排放在实验桌上,底部各放一块黑纸板。用100W的灯泡均匀地照射,观察现象并解释原因。
【现象】充入二氧化碳的瓶中温度上升较多。
【解释】由于二氧化碳的存在,使锥形瓶内吸收的热能与散发的热能之比大于另一支锥形瓶内吸收的热能与散发的热能之比,导致盛二氧化碳的锥形瓶内温度升高。【提问】那么引起温室效应的气体主要有哪些呢? 【板书】
2、主要的温室气体
学生阅读讨论回答:二氧化碳、甲烷、水蒸气等。(二氧化碳的含量最多)【材料】据有关资料记载,二氧化碳正以每年0.4%的增长率在增加,科学家预测,到2050年大气中二氧化碳浓度将增加1倍,全球平均气温将上升1.5-4.5度。观测表明,近百年来全球海平面已经上升了10~20厘米。
【提问】为什么二氧化碳的含量在不断的增加呢? 学生分组讨论: 自然原因
人为原因:
1、燃烧大量的煤、石油等矿物燃料,向大气中排放大量二氧化碳;
2、乱砍滥伐导致森林面积急剧减少,特别是对热带雨林的破坏。
【过渡】由此可见,大气中二氧化碳含量的增多导致了大气的保温效应,大气的保温的效应导致了全球气候变暖。气候变暖给人类和社会带来的影响是利弊参杂,但总的来说是弊大于利。
【提问】温室效应的加剧会给人类带来什么样的危害? 【板书】
3、温室效应的危害 【学生讨论,归纳小结】: 它会带来以下列几种严重恶果:
(1)地球上的病虫害增加;
(2)海平面上升;
(3)气候反常,海洋风暴增多;
(4)土地干旱,沙漠化面积增大。
【介绍】科学家预测:如果地球表面温度的升高按现在的速度继续发展,到2050年全球温度将上升2-4摄氏度,南北极地冰山将大幅度融化,导致海平面大大上升,一些岛屿国家和沿海城市将淹于水中,其中包括几个著名的国际大城市:纽约,上海,东京和悉尼。【思考讨论】全球变暖弊大于利,为缓解目前状况,你有哪些锦囊妙计呢?
【学生讨论交流、回答】为减少大气中过多的二氧化碳,一方面需要人们尽量节约用电(因为发电烧煤),少开汽车。另一方面保护好森林和海洋,比如不乱砍滥伐森林,不让海洋收到污染以保护浮游生物的生存。我们还可以通过植树造林,减少使用一次性方便木筷,节约纸张(造纸用木材),不践踏草坪等等行动来保护绿色植物,使它们多吸收二氧化碳来帮助减缓温室效应。
【总结】通过共同交流,同学们都献计献策,共同保护我们的家园,争做“绿色家园”的环保卫士,精神可佳可贺,但愿能积极投入于行动。6月5日已成为“世界环境保护日”,这足以说明国际社会已达成共识,联起手来共同保护我们的“绿色家园”。【板书】防治措施:1.提高能源的利用效率,采用新能源
2.加强国际间的合作,减少二氧化碳的排放量 【课堂巩固】
1、导致二氧化碳增多的原因是()A、制冷工业
B、森林遭破坏 C、大量使用矿物能源
D、新能源的使用
2、下列叙述,正确的是()
A、全球变暖,会使降水增加,农作物增产 B、保护大气环境,需要独立努力
C、保护热带雨林,是减少CO2含量的有效措施 D、我国远离南极,可不参与臭氧层保护
【课堂小结】通过今天的学习,我们了解了由于人类活动导致了全球气候变暖,气候变暖给人类和社会带来很大的危害。为了保护我们的“绿色家园”也为了我们自己,让我们携起手来,从现在做起,从自我做起,从身边的小事做起,为保护环境做一些我们力所能及的事情!【布置作业】作业本 【板书设计】 温室效应
1、温室效应的原理
2、主要的温室气体
3、温室效应的危害
4、温室效应的防治措施 【教学反思】
本节课主要介绍了温室效应的危害和防治措施,内容较简单,所以引导学生阅读教材,自主去发现教学内容,明确目标任务,能有效激发学生的学习动机;创设问题情景,再通过讨论、自主阅读等方式引导学生分析问题、解决问题。通过学生分组讨论,让学生认识到环保的意义,自觉树立环保的意识。
1 温室气体及温室效应
1.1 温室气体
温室气体是指大气中那些吸收和重新放出红外辐射的自然和人为的气态成分, 包括对太阳短波辐射透明 (吸收极少) 、对长波辐射有强烈吸收作用的二氧化碳、甲烷、氟氯烃及臭氧等30余种气体。《京都议定书》中规定的六种温室气体为:二氧化碳;甲烷;氧化亚氮;氢氟碳化物;全氟化碳;六氟化硫。
1.2 温室效应
温室效应又称花房效应。大气能使太阳短波辐射到达地面, 但地表向外放出的长波热辐射却被大气吸收, 这样就使地表与低层大气温度增高, 因其作用类似于栽培农作物的温室, 故名温室效应。若温室效应不断加强, 全球温度也必将逐年持续升高。
2 产生原因
观测表明, 近百年来全球平均气温已上升了0.4-0.8℃。引起气候变暖的原因, 除自然原因外, 就是人为因素。
2.1 人口急剧增长
人口的剧增是导致全球变暖的主要因素之一。65亿多的人口, 每年仅自身排放的二氧化碳就是一个惊人的数字, 其结果就将直接导致大气中二氧化碳的含量不断地增加, 这样形成的二氧化碳“温室效应”将直接影响着地球表面气候变化。
2.2 人类活动引起温室气体增加
以二氧化碳为例, 19世纪初, 大气中二氧化碳的浓度为270ppm, 到1988年已上升到350ppm。大气中二氧化碳浓度增加的原因主要有两个:一是人口的剧增和工业化的发展, 人类社会消耗的煤炭、石油、天然气等燃料急剧增加, 燃烧产生大量的二氧化碳进入大气, 使大气中的二氧化碳浓度增加;二是森林的毁坏, 使得被植物吸收利用的二氧化碳的量减少, 造成二氧化碳被消耗的速度降低, 大气中其浓度升高。二氧化碳以外的如甲烷、氧化氮等温室气体, 也在不同程度地增加。
3 气候变暖的影响
因人类活动不断向大气中输入二氧化碳等气体造成大气的温室效应进一步增强, 导致全球气候变暖。全球变暖, 对全球生态系统和社会经济产生重大影响。
3.1 气温升高, 人类口粮吃紧
IPCC报告指出, 从现在起到2100年, 全球平均气温“最可能的升高幅度”是1.8-4℃。
若全球气温升高2-3℃, 中国2050年粮食总产量将下降1/5左右。一旦全球气温上升超过3℃, 主要谷类作物的产量也将减少, 中国稻米产量将减少30%之多。在全球平均气温上升4℃的情况下, 北极地区气温可上升达16℃, 地中海沿岸地区水资源将减少70%, 美洲的玉米和谷物产量将减少40%, 而亚洲一些国家的水稻产量将减少30%。
3.2 海面上升, 陆地低地被淹
随着气候变暖, 非洲最高峰乞力马扎罗山上积雪正在快速融化, 20年后积雪可能消失殆尽。气温上升2℃, 则格陵兰岛的冰盖将彻底融化, 随着两极冰川的融化, 从而使得全球海平面上升7米。如果到21世纪末气温升高2.1-4℃, 中国冰川面积将比现在缩小45%左右。联合国人居中心调研发现, 海平面上升1米, 海拔4米的陆地都将受到威胁, 是1:4的比例, 同时海岸线就将退缩1500米。马尔代夫、斐济等岛国将消失。
3.3 百万物种灭绝
8个国家的科学家对欧洲、南非、澳大利亚、巴西、墨西哥和哥斯达黎加六地的1103个物种进行了研究。包括植物、哺乳动物、鸟类、爬行动物和昆虫等, 科学家保守估计, 这六个地区的物种到2050年将消失15%至37%, 即平均有26%的物种将因气温升高无法寻找到适宜的栖息地而灭绝。全球变暖将导致世界上四分之一的陆地动植物在未来50年内灭绝。
3.4 生态失衡
气候变暖导致干湿状况变化从而影响生态系统, 造成生态平衡破坏。如海面上升, 对于热带和亚热带地区特有的红树林和造礁珊瑚及其后的海岸堤防, 也都面临着威胁。过去25年中, 加勒比海一带的红树林退化率达42%, 历史上我国红树林面积曾达25万公顷, 但目前不到世界红树林总面积的1%。直接影响了鱼、虾、蟹和候鸟的栖息、觅食, 威胁着它们的生存。
气温上升, 占地100万平方公里的热带雨林将频频遭遇火灾。干旱使得亚马孙热带雨林无力防火, 小小雷击都有可能引发森林火灾。一旦树林消失, 亚马孙林地将被荒漠取而代之。
4 预防温室效应的对策
4.1 禁用氟氯碳化物
我国及其他国家正在努力推动实现此案。
4.2 保护森林
以热带雨林为主的全球森林正在遭到人为持续不断的破坏。一要禁止毫无节制的砍伐;二要实施大规模的植树造林, 努力促进森林再生。
4.3 节能减排
一方面要对那些高耗能的企业进行技术改造, 降低能耗;另一方面限制高耗能企业产能, 淘汰落后产能, 减少温室气体的排放。
4.4 发展新能源汽车
使用新型清洁型能源作为动力, 代替高污染类可燃油质, 降低碳排放量。
4.5 大力发展绿色能源
核能是一种安全、清洁、可靠的能源。风能、太阳能取之不尽, 用之不竭, 无污染。因此要提高水能、风能、核能和太阳能等绿色能源在能源结构中的比重。
4.6 开发替代能源
利用生物能源作为新的干净能源, 即利用植物经由光合作用制造出来的有机物充当燃料, 如乙醇等取代石油等高污染性燃料。
4.7 倡导零碳生活
热力学中有一个著名的熵增原理指出,任何自发过程总是朝着无序程度增加的方向进行,要使过程朝着有序的方向进行,必须施加额外的能量。熵增原理告诉我们,要恢复在开发中破坏(或污染)了的生态环境,必须付出比当初开发获得的收益更大的代价。
防患于未然
全球气候剧变已在眼前,这和我们人类活动导致的温室效应增强有什么关系?温室效应增强如何引发气候变化呢?
工业革命以前的40万年间,地球大气中二氧化碳浓度约为180ppmv~280ppmv(每百万升空气中二氧化碳的升数),但自工业革命以来,由于大量燃烧矿物燃料,大气中二氧化碳浓度急剧上升,到2004年已达到379ppmv。据政府间气候变化专门委员会(IPCC)预计,如果不加控制,到2100年这个浓度将达到650ppmv~970ppmv。
温室效应会使地表温度升高,这个道理很多人都明白,但是温室效应对我们居住的这个地球表面温度的贡献到底有多大却并没有真正弄清楚。
地球曾经是一个炽热的星球,在46亿年前的地球,表面到处流淌着岩浆,温度超过1000℃,38亿年前地球表面才开始有液态水,这时的地表温度在100℃左右,尽管当时的大气二氧化碳浓度很高,温室效应很强,但是地表的温度一直在缓慢下降,到了6亿年前地球的海洋才出现软体动物,这时地表的平均温度应该已下降到6012以下,4亿年前地球上才开始有植物,这时地表的平均温度可能下降到了40℃左右,可能到3亿年前,地表的平均温度才下降到30℃以下,最近有研究表明,1亿多年前的白垩纪中期,地球的平均温度为23~25℃。
当然,随着地球表面的冷却和固化,地球内部热量的释放就会变得越来越不均匀,时间上的冷暖交替和空间上的冷热不均越来越明显。因此,从8亿年前以来,地球上就出现了冰期和间冰期的冷暖交替变化。但是地球内部始终是炽热的,至今仍有热流源源不断地从地球内部向地表散发,目前的平均大地热流(指单位时间通过单位地球表面散失的热量)为63mW/m2,显然地球内部温暖的心脏对维持地球表面较高的温度是有一定贡献的。我们的研究表明,大地热流每增加约5mW/m2可使地表温度升高1℃。目前来自地球内部的热流足以使地球表面的平均温度升高12.612,把地球看作黑体而估算出的数字是温室效应使地表温度提高33℃,那么过去的温室效应对地球表面温度的贡献就只有20.4℃。
如果没有地球内部上传的热流,在没有太阳辐射的冬季夜晚,温室效应的作用也非常有限,地表最低温度将要比目前观测到的最低温度低得多。温室气体就好像一个被窝,但最好的被窝,如果没有入睡在里面,它也是冷被窝。地处云贵高原的昆明市为什么冬暖夏凉、四季如春?主要就是因为其大地热流较高,绝不是因为其温室效应强。昆明的大地热流比全球平均大地热流高出30%多。
温室效应增强是怎样引发气候变化的?
地球的大气由78%的氮气、21%的氧气及总量约1%的其他气体(其中包括约0.03%的二氧化碳)构成,这些气体最重要的一个特性就是热胀冷缩。地球大气的运动主要是下垫面热力分布的不均匀性驱动的,较热的地面加热其上方的空气使得热空气膨胀上升,周围的相对较冷空气为填补热空气上升腾出的空间而出现空气的横向流动,而冷空气流失的地方则有高空的冷空气下沉来填补空间,结果在热的下垫面上方形成上升气流,在冷的下垫面上方出现下沉气流。
在没有人类活动影响的情况下地球大气层的二氧化碳经过长期的对流混合,并在地球生态系统长期响应过程中达到平衡,浓度较低而且是近乎均匀的,工业革命前浓度长期维持在280ppmv左右,各地的温室效应强度较弱而且是近乎一致的,各地近地表大气层的温度格局主要与大气系统下垫面(即地表)的热力景观特征有关。
由于温室效应较弱,近地表大气层温度较低,地表热力景观(指地球表面不同区域温度高低不同而形成的温度高低起伏在地面的分布格局)的自然起伏很清楚,大气系统的运动和变化主要与地表热力景观特征的变化有关。随着时间的演变,来自地球内部的热流(大地热流)的空间分布在一定程度上决定了地球陆地表面的热力景观特征,比如在大范围的高热流区域形成大气低压系统,常年由上升气流主导而降水充沛:在大范围的低热流区域形成大气高压系统,常年由下沉气流主导而干旱少雨。当大气中二氧化碳浓度急剧升高时,由于温室效应较强,近地表大气层温度有明显的提高,地表热力景观的自然起伏将逐步被掩盖。原来长期形成的高低压系统发生改变或季节性改变,这种改变达到一定程度就会引发气候变化。
下垫面相对较冷的地区,区域大气层的温度及大气温度的分层完全由温室效应和太阳辐射强弱所决定,由于不同高度的大气层接受的太阳辐射热量不同,不同高度的大气层温度有明显的不同,大气分层较明显,大气的运动主要表现为水平运动,因而不利于形成降水,下垫面相对较热的地区,区域大气层的温度,虽然在白天,特别在夏季的白天也主要由温室效应和太阳辐射强弱所决定,但到了夜晚,特别是冬季的夜晚,则由于较热的下垫面驱动较热的气流上升,而周围较冷的气流下降,使得区域大气的垂直对流运动增强,有利于形成降水。对于陆地而言,在没有人类活动干预前,大地热流的高低决定了下垫面温度的高低。
大地热流形成的地表热力景观在一定程度上影响降水的分布。
温室效应还不足以掩盖地表热力景观中强烈的异常,可是一些比较弱的异常却容易被掩盖。比如在温室效应比较弱的时候,广东省的降水分布有明显的三个峰值区域,年均降雨量大于2000mm,即阳江—恩平一带、清远—佛冈—龙门一带,海丰—丰顺——带,这三个地带也是广东省大地热流最强的地带,是温泉分布最多的区域,可以认为地热形成的地表热力景观在一定程度上影响了广东省降水的分布。但是随着温室气体排放量的不断增加,珠江三角洲地区温室效应和城市热岛效应逐步增强,在2003年以来广东省降水量出现了明显的减少,2003年和2004年连续两年全省降水量比多年平均降水量少20%以上,同时,降水分布也出现了明显的变化,靠近珠江三角洲的清远—佛冈—龙门一带的降水峰值区南移到了温室效应和城市热岛效应最强的广州市和东莞市一带。显然,温室效应形成的地表热力景观在——定程度上影响了降水的分布。
人类行为增强温室效应
温室效应增强导致了地表各类景观的温度发生了改变。以广东省东莞市北部水乡河网地区为例。该区域在1989年至1995年期间兴建了大量的水泥厂。1998年水泥生产能力达到693万吨/年,生产1吨水泥共释放二氧化碳0.244吨,全年仅水泥生产就排放二氧化碳169万吨,加上汽车、轮船运输、燃油及人口和动物呼吸排放的二氧化碳以及该区域南北两侧广州黄埔电厂和东莞沙角电厂排放的二氧化碳,使得该区域1998年的温室效应比1988年显著增强。从美国陆地卫星Landsat在1988年和1998年冬季分别为该地区拍摄的TM图像上可以看到,该地区地表各类景观的温度图像发生了明显的改变,这就是温室效应增强的力量。局部温室效应的增强还会造成干旱天气出现频率增大,尤其是当温室效应导致区域年平均温度升高1—2℃时,
温室效应显著增强的地区气候改变明显。现在的人类活动正在不断增加二氧化碳的排放,同时还破坏了自然界植被吸收二氧化碳的能力,使得每年向大气系统排放的二氧化碳总量不断增加。在开阔平原地区的大气系统中,排放的二氧化碳会很快进入全球大气循环,不会很快导致当地的温室效应显著增强,但对于像珠江三角洲这类四周是被山脉包围的盆地,大气环境呈半封闭状态,二氧化碳排放量的急剧增加会导致在当地的温室效应显著增强。这从广州市的气温观测记录可以得到明确的反映,珠江三角洲地区的温室效应已经非常强烈,已经跨越了导致降水分布格局改变和造成干旱天气出现频率增大的临界状态。2003年和2004年广东省持续两年多的干旱很可能就是温室效应增强的结果。
地球暖化并不是因为二氧化碳的浓度上升,其他的温室气体的浓度也是一个因素。我们常在谈论温室效应的时候也谈起二氧化碳,虽然其他的温室气体在大气中的浓度比二氧化碳低很多,但它们对红外线的吸收力,却比二氧化碳好,所以它们的潜在影响力比较大。
温室效应除了会令地球气温上升外,也可使沿海地区被海水淹没,虽然如此,若没有温室效应的话,地球表面的平均温度,将为-18度,而不是现在的15度。
为何地球是暖的
太阳骑士是不断向西面八方发出射线,这些射线的波长段是在紫外光之间。这些太阳射线可以在通过大气层时不太会被空气中的`气体所吸收。
当这些射线到达地球表面时,它们就会被物体所吸收转成了热,所以,地球表面和海面也是暖的。
温室气体就如同一张棉被为地球保温。
温室效应的影响
【水轮回的影响】
全球降雨量可能会增添。地域性降雨量的改变则仍未知道。某些地狱可有更多的雨量,但有些地域的雨量可能会消减。
此外,温度的提高会增添水分的蒸发,这对地面上水源的运用带来压力。
【海洋生态的影响】
温室效应主要是由于现代化工业社会过多燃烧煤炭、石油和天然气,大量排放尾气,这些燃料燃烧后放出大量的二氧化碳气体进入大气造成的。二氧化碳气体具有吸热和隔热的功能。它在大气中增多的结果是形成一种无形的玻璃罩,使太阳辐射到地球上的热量无法向外层空间发散,其结果是地球表面变热起来。因此,二氧化碳也被称为温室气体。对人类生活的潜在影响: 1)气候转变:‘全球变暖’
温室气体浓度的增加会减少红外线辐射放射到太空外,地球的气候因此需要转变来使吸取和释放辐射的份量达至新的平衡。这转变可包括‘全球性’的地球表面及大气低层变暖,因为这样可以将过剩的辐射排放出外。虽然如此,地球表面温度的少许上升可能会引发其他的变动2)地球上的病虫害增加
温室效应可使史前致命病毒威胁人类
美国科学家近日发出警告,由于全球气温上升令北极冰层溶化,被冰封十几万年的史前致命病毒可能会重见天日,导致全球陷入疫症恐慌,人类生命受到严重威胁.3)海平面上升
假若‘全球变暖’正在发生,有两种过程会导致海平面升高.第一种是海水受热膨胀令水平面上升.第二种是冰川和格陵兰及南 极洲上的冰块溶解使海洋水份增加.预期由1900年至2100年地球的平均海平面上升幅度介乎0.09米至0.88米之间.4)4)气候反常,海洋风暴增多 5)土地干旱,沙漠化面积增大 经济的影响
全球有超过一半人口居住在沿海100公里的范围以内,其中大部份住在海港 附近的城市区域.所以,海平面的显著上升对沿岸低洼地区及海岛会造成严重的经济损害,例如:加速沿岸沙滩被海水的冲蚀、地下淡水被上升的海水推向更远的内陆地方.ii)农业的影响
实验证明在CO2高浓度的环境下,植物会生长得更快速和高大.但是,‘全球变暖’的结果可会影响大气环流,继 而改变全球的雨量分布与及各大洲表面土壤的含水量.由于未能清楚了解‘全球变暖’对各地区性气候的影响,以致对植物生态所 产生的转变亦未能确定.iii)海洋生态的影响
沿岸沼泽地区消失肯定会令鱼类,尤其是贝壳类的数量减少.河口水质变咸可会减少淡水鱼的品种数目,相反该地区海洋鱼类的 品种也可能相对增多.至于整体海洋生态所受的影响仍未能清楚知道.iv)水循环的影响
全球降雨量可能会增加.但是,地区性降雨量的改变则仍未知道.某些地区可有更多雨量,但有些地区的雨量可能会减少.此外 ,温度的提高会增加水份的蒸发,这对地面上水源的运用带来压力.科学家预测:如果地球表面温度的升高按现在的速度继续发展,到2050年全球温度将上升2-4℃,南北极地冰山将大幅度融化,导致海平面大大上升,一些岛屿国家和沿海城市将淹于水中,其中包括几个著名的国际大城市:纽约,上海,东京和悉尼.但是,温室效应也并非全是坏事.因为最寒冷的高纬度地区增温最大,因而农业区将向极地大幅度推进.CO2增加也有利于植物光合作用而直接提高有机物产量.结论:
古人云:话须通达方传远,语必关风始动人。演讲气势就是演讲内容和表达形式相结合而显露出来的一种气度和神韵。它使演讲体现出震人耳目的浩荡气势和磁性力量,以此去打动听众,震撼听众的心灵,使其对演讲所阐述的道理,认识上坚信不移,行动上坚持不懈。演讲的气势来源于演讲者对真理及时代精神的把握和对自我真理在握的自信心,它是以有声语言和态势语言的形式综合表现出来的。如果想在演讲中充分显示气势的力量,起码要把握以下三点:理足而气壮。演讲气势效应是一种力量的体现。其实质就是一种理性的力量,它源于深邃的思想和独到的见解,所阐述的观点是具有时代感、独创性、深刻性和真理性的。就是演讲者站在时代发展的峰巅之上,充分展现时代的特点和气息。在向人们心灵的深度和广度的探究中,折射出崭新的审美理想和道德情操,使人们从演讲中听到时代精神的回响,感受到生活光流的碰撞旋转,体会到理想人格的价值。演讲的气势效应在于“所见者真,所知者深”和所闪现的智慧火花,对社会对人生的真知灼见,对事理创造性的阐发;能深刻揭示事物的本质和发展规律,令听众事理大白,茅塞顿开。中国有句成语叫做“理直气壮”,它说出了演讲理直气就壮、理不直气难壮的深刻道理。同时,演讲内容的理足,还需要壮美的语言来表达,也就是说演讲的气势还来自语言巧妙而艺术的运用上。演讲的语言要字正腔圆,清新流畅,生动感人,活灵活现地阐述真理和抒发感情。一般说来,铿锵的语调,排比对偶的手法都可以加强演讲的表达力量,显示演讲的不凡气势。情真而意切。情感是艺术的灵魂,也是演讲气势动力的源泉。没有演讲者的真挚情感的流动、跳跃和燃烧,演讲气势就无从谈起。演讲者只有用血、用泪、用自己的生命激情去呼喊、去敲击,才能叩开听众的心扉,产生征服人心、震撼灵魂的演讲效应。所谓情真,就是真挚感情的抒发,不言词虚浮,不矫揉造作,保持说话人的自然本色,使人听后感到自然,乐于接受。李燕杰同志的演讲之所以生动感人,气势非凡,具有磁石般的吸引力,就是因为他无论讲爱国之志,还是民族之魂,或讲正气之歌,吐露的都是自己的真情实感。情真还应表现在情感的深沉与丰富上。构成演讲气势的情感,既要有深度又要有广度,这样才能激起听众感情上的波澜,这就要求演讲者的情感必须具有凝聚性和交融性,善于浓缩和强化情感。当演讲进行到关键时刻或达到高潮时能立刻形成强有力的情感暴发力,给听众以强大理性情感的冲击,使其心灵受到震颤,就能使台上台下形成“情通理达”交融和谐的演讲气势效应。意切,就是演讲的气势必须符合演讲的主题、听众和时境情况,也就是演讲的气势要切旨、切己、切近听众、切近生活。演讲时,演讲者总是以一定的身份,在特定的环境里,面对特定的听众表达自己的一定观点和思想感情的。为了取得理想的效果,演讲者必须考虑演讲气势是否有利于升华演讲的主题,能否与自己和听众的实际情况及演讲环境相符。这就要求演讲者必须从现实生活和听众的思想需求、认识水平与欣赏习惯出发,充分利用客观环境的有利因素,采用多种艺术手段表达主题和抒发情感,才能激发听众的兴趣,引起共鸣,产生良好的演讲气势效应。德深而技精。我国古代人们就非常重视气势方面的修养。孟子说:“我善养吾浩然之气。”他的语言表达,内容充实丰富,博大精深,摇曳多姿,清畅流利,跌宕有序,层层推进,其气势“若决江河,沛然莫之能御”。演讲是演讲者内心世界的表露和人格的再现。演讲的气势是演讲者思想、品格、文化、情感、艺术的综合反映。要充分发挥演讲的气势效应,演讲者就必须加强各方面的修养和磨炼。首先就要努力学习,有雄厚的知识储备,提高政治敏感性和思想认识水平,准确掌握时代的脉搏,对社会和人生的认识有超人的透视度和横阔度,对事理能作出更全面、更深刻、更尖锐、更正确地创造性阐发。令听众不由自主、心悦诚服地接受正确的思想,抛弃错误的观点。其次,要加强思想品格的修养。要言行一致,公正无私,朴实大方,亲切热情,给人一种师表美和信任感。再次,要加强情感修养。演讲者的情感不是演讲时临时外加的,而是内在的,是长期陶冶的结果。现实生活是培养感情的沃土,演讲者要主动投身到广阔的社会生活中去,观察、体验、分析研究更多的人和事,在实践中与方方面面的人接触交往,体会不同角色人物的思想感情和行为表现,从而使其生活基础更深厚,培养出更加丰富、强烈而浓厚的思想感情来。演讲者不仅要有丰富的情感,还必须善于在听众面前表达真挚的情感。一方面应纯熟地掌握、驾驭和抒发情感的艺术和技巧,另方面还应以独特的眼光和艺术的敏感去发现、选取生活中那些独具浓厚感情色彩的材料,并以独特的艺术智慧去构思和表现。不仅能晓之以理,更要善于动之以情。这样才能使听众由情明理,受到巨大的感染和震颤,真正感奋起来,去积极行动。最后,还要加强语言的锤炼。演讲者要培养对语言的浓厚兴趣,养成贮存语言的良好习惯,把平时看到、听到和想到的一切有表现力的、熠熠闪光的语言搜集起来,并有意识地经常运用到口语中。同时还要在选词、炼句、谋篇上狠下功夫。要准确选择词语,恰当地运用各种不同的句式,巧妙而精当地运用各种修辞手法,把精深的思想、丰富的感情浓缩到最有表现力的语言里。讲起来琅琅上口,听起来声声入耳,想起来余味无穷。态势表达要文雅适度,能创造出一种美的形象和美的意境。使听众在形象美的陶冶中,加深对演讲主题的理解,受到思想道德的感化。
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华北平原地区拥有比较丰富的光、热和水资源,十分适合日光温室作物的种植。温室番茄是河北中部种植比较多的蔬菜品种。在温室环境中,番茄种植密度与果实产量和质量的关系密切。如果植株分布过密,会使番茄的径生长受到影响,由于下部枝条通风透光变差而导致减产;如果植株分布过稀,则会造成温室环境的浪费。因此,研究温室环境中番茄作物间枝条碰撞及由此产生的躲让效应,并在此基础上合理安排植株分布密度是十分重要的。番茄植株之间的躲让包括碰撞检测和枝条移动2个步骤。在相关的碰撞检测仿真研究中,往往以光线跟踪算法对物体之间的碰撞检测进行简化,包括层次包围盒技术、空间八叉树剖分技术以及内包围盒技术等[1,2,3],其中尤以内包围盒技术最为常用。传统的内包围盒技术为提升求交效率而尽可能多地舍去了与光线相交概率较低的面片,但在对其余的第2类面片求交时效率仍然不够理想[4,5]。本文改进了内包围盒算法,提出三角面片的概念。实验证明,改进的算法提升了光线跟踪效率,可以更好地应用于温室番茄生长的仿真。
1 虚拟环境中的碰撞检测
在虚拟环境中,碰撞检测系统是一个在静态环境中的动态基本几何元素的集合。静态的环境对象位置和方向相对恒定,可以是刚体或软体;动态的活动对象则能够在环境对象中移动。碰撞检测的主要功能是确定几何元素之间是否互相影响,具体表现为元素的交集非空值[6]。温室番茄植株的枝条在生长中涉及到一些随机因素。本文将番茄枝条间的碰撞分为两种大的类别:一是两番茄植株的枝条在顶端碰撞,如图1所示;二是一番茄植株的枝条顶端与另一番茄植株的枝条中段碰撞,如图2所示。
以上的两种情况还可以继续进行细分。例如,植株枝条顶端碰撞还可以分为两枝条顶端发生正碰、枝条顶端稍偏移的碰撞或枝条顶端某个角度的斜方向碰撞,此处不再赘述。
在温室仿真中,枝条之间的碰撞可以理解为不同植株之间出现交集非空的情况。碰撞检测数据具体包括:
1)发生碰撞的几何元素 (主要指表示温室番茄植株枝条的多边形模型);
2)几何元素之间的具体接触方式(在顶端碰撞、或者一根枝条顶端与另一枝条中段碰撞);
3)几何元素之间的具体接触部位(温室番茄植株枝条的顶端或中段);
4)几何元素之间的交点 (枝条躲让效应的具体位置);
5)作用力的方向(由一枝条的法线与另一枝条的交线共同确定)。
在温室仿真系统运行时,最重要的因素是系统的实时性。所以,可以将枝条之间的碰撞转化为表示温室番茄植株枝条的多边形模型间的碰撞。一旦元素的交集非空值,就必须实时更新几何元素的拓扑结构。实际中,运用较多的传统碰撞检测算法是包围盒层次法[7]。
2 改进的内包围盒算法
2.1 传统内包围盒算法简介
传统内包围盒算法求交测试的基本思路是判断被跟踪光线和外包围盒之间是否相交。如果相交,则以外包围盒与被跟踪光线间的两个交点为对角线,生成一个内包围盒(长方体)[8]。下面阐述传统内包围盒算法求交点的过程。
1)用参数法表示跟踪光线,即
在此设3组平面与坐标平面分别为平行关系,则可用Bmin(Bminx,Bminy,Bminz)和Bmax(Bmaxx,Bmaxy,Bmaxz)来表示这个包围盒, 包围盒在空间3个方向的极值以Bmin和Bmax的分量分别表示。
2)以上一步所得到的交点为对角线,构建内包围盒(长方体)。可知,同样可用Bmin(B
3)分别获取该几何元素面片的顶点坐标,与内包围盒边界进行比较,舍去第1类面片,得到如图3所示的面片1,2,3的第2类面片。
4)将跟踪光线只与剩余的第2类面片求交,获取面片和光线交点,即Bmin(B
2.2 传统内包围盒的改进
上文所述的传统内包围盒算法为提升求交效率而舍弃与光线相交概率极低的面片。然而,在对其余的第2类面片求交时,效率仍然不能尽如人意,影响了虚拟温室躲让效应模拟的实时性[9,10]。本研究所构建的改进算法的出发点是通过进一步舍弃第2类面片,剩下数量更少的面片,则可在很大程度上提升效率。基于这个出发点,本文改进算法为:
1)首先两两比较三角面片的顶点坐标,构建针对该三角面片的包围盒,如图4所示。显然,同样可用Bmin(B
接着开始舍弃处于内包围盒之外的所有面片。传统内包围盒算法通过把内包围盒与生成的面片包围盒进行边界比较,来舍弃处于内包围盒之外的所有面片。其低效的原因在于频繁动态地生成面片包围盒,而使求交效率受到了影响。改进算法则省去频繁动态地生成面片包围盒的过程,直接将步骤所构建的针对每个三角面片的包围盒进行边界比较,从而使光线跟踪的求交时间大幅缩短了。在温室场景面片越多的情境中,这一方法有着越明显的效率提升。
2)筛选出与光线相交的面片。传统的内包围盒算法直接进行求交测试,并结合测试结果保留相交的面片(图1的“面片1”)并舍弃不相交的面片(“面片2”与“面片3”),因此涉及到较多运算,影响了效率和系统响应时间。改进算法是以跟踪入射光线与第2类面片的包围盒求交运算(图2的“盒1”、“盒2”与“盒3”)。改进算法的求交判断运算量大幅降低,由于一个面片最多仅做18次减法[4],因此提高了虚拟系统的效率与响应速度。图5所示为算法流程图。
2.3 改进算法的应用
本文的温室仿真系统是结合河北省保定市农业研究所日光温室实际情况而开发的。该温室布局为100m×8.0m,是砖混钢架结构的水肥一体温室。试验期间为冬春茬番茄作物“英石大红”,育苗期为2011年10月15日,定植为2011年12月25日,采收为 2012年4月中旬。以本文改进之后的内包围盒算法 对来自两棵相邻植株的生长速率不同的枝条碰撞及躲让效应进行了模拟。如图6所示。
3张图分别是碰撞及躲让效应的第1帧、第3帧以及第7帧。由图6可见,两枝在发生顶端正碰之后,均发生向上垂直方向的移动躲让。仿真系统选择合理的时间周期来检测模型碰撞。算法伪代码为:
foreach sphere1 in Object1
sphere2=TraceRay(sphere1,-sphere1.normal,Object2)
if (Distance(sphere1,sphere2)>=R1+R2)
Next(sphere1)
else
CollisionResponse(sphere2)
}
该伪代码流程为:遍历每一个基元sphere1,以光线跟踪算法来比较球体基元球心的距离,来判断碰撞是否发生。引入CollisionResponse函数,实现碰撞行为发生之后的响应。计算结果反馈到温室仿真系统的监视器,使用户体会到尽可能真实的模拟情境。
3 对比分析
3.1 算法效率对比
传统的内包围盒算法对光线与面片求交的步骤是:首先,通过解三元一次线性方程组获取两者间的交点,假如以Cramer rule求解,需用20次加减法与51次乘除法;然后,通过面积计算来判定两者间的交点是否处于面片之内,需要23次加减法与36次乘除法;而改进的内包围盒算法只需做12~18次减法即可,效率显著提升。
此处假设有100个面片处于外包围盒中,第2类面片50个,其中与跟踪光线相交的为3个。表1所示为传统的内包围盒算法与改进算法之间的效率比较。
由表1数据可知,改进的内包围盒算法显著提升了传统算法的效率。
3.2 渲染时间对比
为提升温室番茄生长的真实性,系统必须包括一些仿真效果,如反射、折射、软阴影和消隐等。因此,再对算法改进前后的渲染速度进行对比,具体的对比参数及结果如表2所示。
由表2数据可知,改进的内包围盒算法显著提升了传统算法的渲染速度。
4 结束语
本文首先简介了虚拟环境中的碰撞检测问题,分析了基于包围盒的光线跟踪的特点和不足之处;然后,以改进了内包围盒算法优化了传统的碰撞检测虚拟方式,并以实验数据证明了优化方法在效率方面的提升与实时性的提高。碰撞检测在温室番茄仿真系统中的重要性不言而喻,本文具有比较好的理论价值与实践意义。
摘要:在温室环境中,合理安排番茄作物的植株分布密度是十分重要的。碰撞检测在温室仿真系统中的重要性不言而喻。传统的内包围盒技术为提升求交效率而尽可能多地舍去了与光线相交概率较低的面片,但在对其余的第2类面片求交时效率仍然不够理想。为此,改进了内包围盒算法,提出三角面片的概念,建立面片包围盒,直接与内包围盒进行边界比较。实验证明,改进的算法提升了光线跟踪效率,研究成果具有较好的理论价值与实践意义。
关键词:温室番茄,光线跟踪,内包围盒算法
参考文献
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[3]何伟,李勇,苏虎.碰撞检测中的包围盒方法[J].重庆工学院学报(自然科学版),2007,21(12):148-152.
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可是,正当目前有不少科学家都在热炒“全球变暖”理论时,唯独俄罗斯科学院普尔科夫天文台宇宙研究实验室主任哈比布尔洛·阿布杜萨马托夫持另一种观点:全球变暖之说纯属杜撰,而再过5年地球将会变冷!这位圣彼得堡天文学家对气候的这种变化自有一番见解。
太阳还在继续发光,只是已經不热
哈比布尔洛·阿布杜萨马托夫认为,不管是全球变暖,还是即将到来的全球变冷,太阳都是元凶。他发现,太阳在整个20世纪是越来越亮,于是在100年间地球平均温度升高了0.6摄氏度,正是这一数据成为全球变暖理论的依据,可从上世纪90年代初太阳就已不再烤得那么凶了。
阿布杜萨马托夫还说,人们感觉不到这些,那是因为他们还在继续享受太阳积攒下来的余热。只是储备也总有告罄的一天。再过上一些年,温度自然就会下降。首先是海洋在积攒温度,正是由它来决定地球的温度。可据海洋学家说,自从2003年起,海洋上面几层的水温已经开始冷却。
阿布杜萨马托夫在国际天文协会的科学讨论会上和俄罗斯科学院地磁学研究所都谈到这一理论,没听到不同的意见。
温室效应是杜撰出来的东西
那温室效应呢?有人像是认为它才是全球变暖的元凶。这位来自圣彼得堡的天文学家断言:人在这方面是无过的,大自然根本就不存在什么温室效应!
在阿布杜萨马托夫看来,每个住别墅的人都应该对这种效应的情况了解一二。温室的玻璃是让太阳光照进来,而不让红外线和来自地球内部的二氧化碳气回去,这样一来温室里的温度就上去了。可大气层根本就不存在这种“玻璃”,普尔科夫天文台的科学家证明了这一点。二氧化碳气无所事事地在各空气层中游荡,根本就没想过要在太空中集聚。阿布杜萨马托夫引用了极地研究人员的研究成果。那些研究人员在南极洲的“东方站”附近和格陵兰岛钻进4000米的冰层,取出了几十万年前的岩样。两处的检测结果表明,二氧化碳气的数量过去也有大的时候,而且地球上的温度也在有规律地变化,可二氧化碳气的积累并不发生在变暖之前,而是变暖的结果。天文学家因此得出结论:气候变暖跟温室效应根本就不搭界。
科学界对阿布杜萨马托夫的这一结论表示难以接受,因为世界上有168个国家在《京都议定书》上签了字,表示要同温室效应作斗争,减少有害气体向大气层的排放量,为此曾花去好几千亿美元,几十个科学家还正在通过论文答辩。
地球从2012年开始变冷
阿布杜萨马托夫断定,太阳光热或不热,完全遵循精确的活动周期,有11年活动周期和世纪活动周期,不久就会变冷。太阳微光世纪周期将始于2012年,地球表面的温度将会下降,2050年达到最低值,平均将比现在下降1.2~1.3摄氏度。这可不是一个小数目,因为所谓全球变暖,一个世纪也只上升0.6摄氏度。阿布杜萨马托夫还举了1645~1715年的寒冷期为例,认为到新冰期人类又该受冻。
照他所说,当时塞纳河和泰晤士河的河面都结了厚厚一层冰,荷兰的所有运河都已封冻。俄罗斯人的祖先在第聂伯河和莫斯科河的厚厚冰面上赶集。这种奇寒现象也吓坏了正在进犯格陵兰岛的海盗,他们看见冰川已涌到原来一片绿意盎然的岛上,决定马上撤离。可今年1月,巴黎、伦敦和阿姆斯特丹都是零上10摄氏度左右,根本看不到冰雪。
俄罗斯得等15年左右以后才会发现太阳光线不足,冬天会变得更长和更冷。到2050年,其北部将覆盖厚厚的冰雪。白雪反射太阳光,将会变得更冷。为什么太阳的光照会出现不均衡呢?今天还没有统一的看法。多半是因为太阳内部发生猛烈的热核反应,其光照不均衡可能与这有关。当太阳内部的温度升高和压力增大时,太阳就会“膨胀”,地球便会得到更多的光和热。最好到太空去研究这些细节,那样会方便得多。普尔科夫天文台的工作人员已经设计出一种特别的仪器,宇航员已经答应2008年将它带到国际空间站,从“天体测量学”的角度去测定太阳形状和直径的变化情况,这些数据会有助于更精确地预测出全球变冷的具体时间和强度。
4月22日是第46个世界地球日。1970年的今天,超过两千万美国人参与环境保护的游行,并促使美国通过了水污染控制法和清洁大气法的修正案,并成立了美国环保局。
“地球日网络”是“地球日”活动发起者成立的线上组织,在其主页上的一段话发人深省:“我们能为‘世界地球日’做什么?可以在屋顶安装太阳能,在社区组织环保活动,绿化社区花园,改变不良习惯。做一些善待地球之举,并从中获得乐趣,结识朋友。”
即将进入夏季,对于国内民众来说,用上一台环保节能的空调,可帮助延缓温室效应。这也是地球日环保行动的一种。
制冷剂也是温室效应杀手
我们都知道空调制冷剂里面的氟利昂会破坏臭氧层。臭氧层的破坏和全球气候变化是全球面临的主要环境问题。大气中的臭氧曾是地球的天然屏障,可以过滤掉有害的紫外线,然而空调制冷剂中人工合成的含盐氯、溴的化学物质可以与臭氧发生反应使之变成氧分子,这样更多的紫外線会到达地球。
其实制冷剂还可以通过温室效应让全球变暖。近年来,世界各国出现了几百年来历史上最热的天气,厄尔尼诺现象也频繁发生,给各国造成了巨大经济损失。按现在的一些发展趋势,科学家预测有可能出现的影响和危害有:海平面上升,全球气温和降雨形态迅速变化,农业和自然生态系统受影响,洪涝、干旱加剧及其他气象灾害发生,并影响人类健康。
空调中使用的制冷剂如氯氟烃、氢氯氟烃以及氢氟烃等都被认为是温室气体,在使用空调时,制冷剂会泄漏到空气里,加速地球的温室效应。其中有两个对应的指标来衡量制冷剂对环境的影响,分别为ODP值和GWP值。其中,ODP值表示消耗臭氧潜能值,越大对臭氧层破坏程度越大,而GWP值表示全球变暖潜能值,越大表示制冷剂直接产生的温室效应越强。
“很多化学物质都具有温室效应,例如二氧化碳和甲烷,可以换算成等量的GWP。例如制冷剂GWP值为1700,相当于一公斤制冷剂泄露在空气中会产生1700kg当量二氧化碳的温室效应。”瑞士Top10节能中心技术部主任胡波解释道,“像澳洲等新型畜牧业国家也有用这个值来衡量畜牧业对温室效应的影响,这里还会考虑到动物放屁的影响。”
看制冷剂选环保空调
据胡波介绍,目前中国市场上的定频空调主要使用的制冷剂为R22,而变频空调使用的是R410a。
对此,浙江省制冷学会理事田国庆曾撰文指出,R22的基本性能较好,但其ODP=0.034,GWP=1900,仍属于过渡性替代物质。
“变频空调R410a使用的这种新型环保制冷剂的ODP值是0,没有直接对臭氧有害的物质。但是GWP值和R22的差不多,为1730。”胡波说道。
1987年,《关于消耗臭氧层的蒙特利尔议定书》对消耗臭氧层的物质进行具体控制的全球性协定通过,向各国开放签字,于1989年1月1日生效。
目前,美国和欧洲已经停止使用R22制冷剂,中国也从2013年开始冻结R22的生产,2030年将淘汰这一制冷剂,现在已逐步用R410a替代。
在胡波看来,新的R290制冷剂更值得关注,其GWP值仅为20。目前,格力和海尔已经有推出这一制冷剂的产品,不过不多。他建议,过去消费者很少关注这个指标,如今消费者在选购的时候可以参考产品牌上的信息,了解制冷剂的类型。
今年“地球日”中国的主题为“珍惜地球资源转变发展方式——提高资源利用效益”。反观过去几年,中国的主题一直围绕着“珍惜地球资源转变发展方式”展开。随着《环境保护法》的实施,以及雾霾、气候变化给大家带来的切身体会,不少人开始关注身边的环保行动,在炎炎夏日,换一台环保空调也是实际的行动。
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