撒哈拉沙漠太阳能
撒哈拉沙漠日照时间
撒哈拉沙漠，是世界上最大的沙质荒漠，面积约为932万平方公里，跟我们中国的国土面积差不多大。那里大部分地区的年平均日照时间超过3500小时，相比之下，比较适合人类居住的纽约、北京等地的年平均日照时间只有2000到2800小时，可见撒哈拉沙漠的日照时间十分充足。
太阳能面板覆盖撒哈拉沙漠危害比收益大得多
有人可能会问，既然撒哈拉沙漠的阳光如此充足，为何不用无数的太阳能电池板，将整个撒哈拉沙漠覆盖起来？这样做，不仅能为全世界提供源源不断的电能，也许还能改善当地恶劣的自然环境，让炎热沙漠变得更凉爽。
然而，事情并没有想象的那么简单。
实际上，如果用太阳能电池板将整个撒哈拉沙漠覆盖，我们将会收获比我们可能需要的更多的能量，用都用不完。据科学家们分析，只要覆盖面积约为11万平方公里的太阳能电池板，就足以为全世界提供充足的电力，而这仅覆盖撒哈拉沙漠的1.2%。
除了不必要的浪费外，覆盖整个撒哈拉沙漠，可能会导致几个灾难性的后果。首先，撒哈拉沙漠的浅色，有助于将太阳的光和热反射回太空中。如果们用深色的太阳能电池板将其覆盖，这将会导致更多的阳光被地球吸收，从而促使地面温度上升，全球变暖变得愈加剧烈。然后，温暖的空气上升到更高的高度，凝结成云，然后以雨的形式降落，会彻底改变我们所认识的沙漠。
当撒哈拉沙漠的气候被改变，其年平均日照时间可能会变得更少，可能会变得比莫斯科还少（约1731小时）。
这个星球基于一系列平衡良好的系统运行，随意改变一大片区域的气候可能会引起连锁反应，彻底颠覆整个星期的命运。例如，亚马逊雨林依赖撒哈拉沙漠吹出的富含矿物质的沙子来获取养分。如果没有这些，亚马逊雨林将无法获得足够的养分来维持当地动植物的生存，它的衰落可能会加速。
此外，沙漠中增加的热量不会就此结束，它将通过天气系统输送到世界各地，导致亚马逊地区降雨量减少，北美或亚洲等地区的天气更加不稳定。
我们不需要能100%的撒哈拉沙漠覆盖太阳能电池板，甚至20%都不需要。相反，覆盖1.2%地表的一系列较小的太阳能发电场应该足以产生足够的电力，而不会对地球生态系统造成如此严重的影响。
但是，造出335平方公里的太阳能电池板，从非洲到欧洲、亚洲和南北美洲几千到上万公里的电力输送，其成本是非常高昂的。在目前火力发电、水力发电或核能发电等能满足世界各国的用电需求的情况下，不会有人将发电场布置到如此遥远的撒哈拉沙漠。
太阳向宇宙空间发射的辐射功率为3.8x1023kW的辐射值，其中20亿分之一到达地球大气层。到达地球大气层的太阳能，30%被大气层反射，23%被大气层吸收。47%到达地球表面，其功率为800000亿kW，也就是说太阳每秒钟照射到地球上的能量就相当于燃烧500万吨煤释放的热量。
全球人类目前每年能源消费的总和只相当于太阳在40分钟内照射到地球表面的能量。根据国际太阳能热利用区域分类，全世界太阳能辐射强度和日照时间最佳的区域包括北非、中东地区、美国西南部和墨西哥、南欧、澳大利亚、南非、南美洲东、西海岸和中国西部地区等。
根据德国航空航天技术中心(DLR)的推荐，不同地区太阳能热发电技术和经济潜能数据及其技术潜能基于太阳年辐照量测量值大于6480MJ/m2，经济潜能基于太阳年辐照量测量值大于7200MJ/m2。北非地区是世界太阳能辐照最强烈的地区之一。
摩洛哥、阿尔及利亚、突尼斯、利比亚和埃及太阳能热发电潜能很大。阿尔及利亚的太阳年辐照总量9720MJ/m2，技术开发量每年约169440TW·h。摩洛哥的太阳年辐照总量9360MJ/m2，技术开发量每年约20151TW·h。
埃及的太阳年辐照总量10080MJ/m2，技术开发量每年约73656TW·h。太阳年辐照总量大于8280MJ/m2的国家还有突尼斯、利比亚等国。
阿尔及利亚有2381.7km2的陆地区域，其沿海地区太阳年辐照总量为6120MJ/m2，高地和撒哈拉地区太阳年辐照总量为6840～9540MJ/m2，全国总土地的82%适用于太阳能热发电站的建设。
世界太阳能资源分布图
南欧的太阳年辐照总量超过7200MJ/m2。这些国家包括葡萄牙、西班牙、意大利、希腊和土耳其等。西班牙太阳年辐照总量为8100MJ/m2，技术开发量每年约1646TW·h。意大利太阳年辐照总量为7200MJ/m2，技术开发量每年约88TW·h。希腊太阳年辐照总量为6840MJ/m2，技术开发量每年约44TW·h。葡萄牙太阳年辐照总量为7560MJ/m2，技术开发量每年约436TW·h。土耳其的技术开发量每年约400TW·h。西班牙的南方地区是最适合于建设太阳能能热发电站地区之一，该国也是太阳能热发电技术水平最高、太阳能热发电站建设最多的国家之一。
中东几乎所有地区的太阳能辐射能量都非常高。以色列、约旦和沙特阿拉伯等国的太阳年辐照总量8640MJ/m2。阿联酋的太阳年辐照总量为7920MJ/m2，技术开发量每年约2708TW·h。以色列的太阳年辐照总量为8640MJ/m2，技术开发量每年约318TW·h。伊朗的太阳年辐照总量为7920MJ/m2，技术开发量每年约20PW·h。约旦的太阳年辐照总量约9720MJ/m2，技术开发量每年约6434TW·h。以色列的总陆地区域是20330km2；Negev沙漠覆盖了全国土地的一半，也是太阳能利用的最佳地区之一，以色列的太阳能热利用技术处于世界最高水平之列。我国第1座70KW太阳能塔式热发电站就是利用以色列技术建设的。
美国也是世界太阳能资源最丰富的地区之一。根据美国239个观测站1961—1990年30年的统计数据，全国一类地区太阳年辐照总量为9198～10512MJ/m2，一类地区包括亚利桑那和新墨西哥州的全部，加利福尼亚、内华达、犹他、科罗拉多和得克莎斯州的南部，占总面积的9.36%。二类地区太阳年辐照总量为7884～9198MJ/m2，除了包括一类地区所列州的其余部分外，还包括犹他、怀俄明、堪萨斯、俄克拉荷马、佛罗里达、佐治亚和南卡罗来纳州等，占总面积的35.67%。三类地区太阳年辐照总量为6570～7884MJ/m2，包括美国北部和东部大部分地区，占总面积的41.81%。四类地区太阳年辐照总量为5256～6570MJ/m2，包括阿拉斯加州大部地区，占总面积的9.94%。五类地区太阳年辐照总量为3942～5256MJ/m2，仅包括阿拉斯加州最北端的少部地区，占总面积的3.22%。
美国的外岛如夏威夷等均属于二类地区。美国的西南部地区全年平均温度较高，有一定的水源，冬季没有严寒，虽属丘陵山地区，但地势平坦的区域也很多，只要避开大风地区，是非常好的太阳能热发电地区。
澳大利亚的太阳能资源也很丰富全国一类地区太阳年辐照总量7621～8672MJ/m2，主要在澳大利亚北部地区，占总面积的54.18%。二类地区太阳年辐照总量6570～7621MJ/m2，包括澳大利亚中部，占全国面积的35.44%。三类地区太阳年辐照总量5389～6570MJ/m2，在澳大利亚南部地区，占全国面积的7.9%。太阳年辐照总量低于6570MJ/m2的四类地区仅占2.48%。谭老师地理工作室综合整理澳大利亚中部的广大地区人烟稀少，土地荒漠，适合于大规模的太阳能开发利用，最近，澳大利亚国内也提出了大规模太阳能开发利用的投资计划，以增加可再生能源的利用率。
中国的疆界，南从北纬4°，附近西沙群岛的曾母暗沙以南起，北到北纬53°31'黑龙江省漠河以北的黑龙江心，西自东经73°40'附近的帕米尔高原起，东到东经135°05'的黑龙江和乌苏里江的汇流处，土地辽阔，幅员广大。
中国的国土面积，从南到北，自西至东，距离都在5000km以上，总面积达960万平方公里，为世界陆地总面积的7%，居世界第3位。在中国广阔富饶的土地上，有着十分丰富的太阳能资源。
全国各地太阳年辐射总量为3340-8400MJ/m2，中值为5852MJ/m2。从中国太阳年辐射总量的分布来看，西藏、青海、新疆、宁夏南部、甘肃、内蒙古南部、山西北部、陕西北部、辽宁、河北东南部、山东东南部、河南东南部、吉林西部、云南中部和西南部、广东东南部、福建东南部、海南岛东部和西部以及台湾省的西南部等广大地区的太阳辐射总量很大。
尤其是青藏高原地区最大，这里平均海拔高度在4000m以上，大气层薄而清洁，透明度好，纬度低，日照时间长。例如人们称为“日光城”的拉萨市，1961-1970年的平均值，年平均日照时间为3005.7h，相对日照为68%，年平均晴天为108.5d、阴天为98.8d，年平均云量为4.8，年太阳总辐射量为8160MJ/m2，比全国其他省区和同纬度的地区都高。
全国以四川和贵州两省及重庆市的太阳年辐射总量最小，尤其是四川盆地，那里雨多、雾多、晴天较少。例如素有"雾都"之称的重庆市，年平均日照时数仅为1152.2h，相对日照为26%，年平均晴天为24.7d、阴天达244.6d，年平均云量高达8.4。其他地区的太阳年辐射总量居中。
中国太阳能资源分布的主要特点有:
①太阳能的高值中心和低值中心都处在北纬22°~35°。这一带，青藏高原是高值中心，四川盆地是低值中心;谭老师地理工作室综合整理
②太阳年辐射总量，西部地区高于东部地区，而且除西藏和新疆两个自治区外，基本上是南部低于北部;
③由于南方多数地区云多雨多，在北纬30°~40°。地区，太阳能的分布情况与一般的太阳能随纬度而变化的规律相反，太阳能不是随着纬度的增加而减少，而是随着纬度的升高而增长。
为了按照各地不同条件更好地利用太阳能，20世纪80年代中国的科研人员根据各地接受太阳总辐射量的多少，将全国划分为如下5类地区。
(1)一类地区
全年日照时数为3200~3300h。在每平方米面积上一年内接受的太阳辐射总量为6680~8400MJ，相当于225~285kg标准煤燃烧所发出的热量。主要包括宁夏北部、甘肃北部、新疆东南部、青海西部和西藏西部等地。是中国太阳能资源最丰富的地区，与印度和巴基斯坦北部的太阳能资源相当。尤以西藏西部的太阳能资源最为丰富，全年日照时数达2900~3400h，年辐射总量高达7000~8000MJ/m2，仅次于撒哈拉大沙漠，居世界第2位。
(2)二类地区
全年日照时数为3000~3200h。在每平方米面积上一年内接受的太阳能辐射总量为5852~6680MJ，相当于200~225kg标准煤燃烧所发出的热量。主要包括河北西北部、山西北部、内蒙古南部、宁夏南部、甘肃中部、青海东部、西藏东南部和新疆南部等地。为中国太阳能资源较丰富区。相当于印度尼西亚的雅加达一带。
(3)三类地区
全年日照时数为2200~3000h。在每平方米面积上一年接受的太阳辐射总量为5016~5852MJ，相当于170~200kg标准煤燃烧所发出的热量。主要包括山东东南部、河南东南部、河北东南部、山西南部、新疆北部、吉林、辽宁、云南、陕西北部、甘肃东南部、广东南部、福建南部、江苏北部、安徽北部、天津、北京和台湾西南部等地。为中国太阳能资源的中等类型区。相当于美国的华盛顿地区。谭老师地理工作室综合整理
(4)四类地区
全年日照时数为1400~2200h。在每平方米面积上一年内接受的太阳辐射总量为4190~5016MJ，相当于140~170kg标准煤燃烧所发出的热量。主要包括湖南、湖北、广西、江西、浙江、福建北部、广东北部、陕西南部、江苏南部、安徽南部以及黑龙江、台湾东北部等地。是中国太阳能资源较差地区。相当于意大利的米兰地区。
(5)五类地区
全年日照时数为1000~1400h。在每平方米面积上一年内接受的太阳辐射总量为3344~4190MJ相当于115~140kg标准煤燃烧所发出的热量。主要包括四川、贵州、重庆等地。此区是中国太阳能资源最少的地区。相当于欧洲的大部分地区。
一、二、三类地区，年日照时数大于2200h，太阳年辐射总量高于5016MJ/m2，是中国太阳能资源丰富或较丰富的地区，面积较大，约占全国总面积的2/3以上，具有利用太阳能的良好条件。四、五类地区，虽然太阳能资源条件较差，但是也有一定的利用价值，其中有的地方是有可能开发利用的。总之，从全国来看，中国是太阳能资源相当丰富的国家，具有发展太阳能利用事业得天独厚的优越条件，只要我们扎扎实实地努力工作，太阳能利用事业在我国是有着广阔的发展前景的。
中国的太阳能资源与同纬度的其他国家相比，除四川盆地和与其毗邻的地区外，绝大多数地区的太阳能资源相当丰富，和美国类似，比日本、欧洲条件优越得多，特别是青藏高原的西部和东南部的太阳能资源尤为丰富，接近世界上最著名的撒哈拉大沙漠。
太阳能发电原理
光伏发电就是我们常说的太阳能发电，是根据光生伏特效应原理，利用太阳能光伏电池把太阳辐射能直接转变成电能的发电方式。光子照在P-N结内形成电子——空穴对，电子在内建电场的作用下向电池负极移动，经过外电路达到正极形成电流。它们主要由电子元器件构成，不涉及机械部件，所以，太阳能发电设备极为精炼，可靠稳定寿命长、安装维护简便。理论上讲，太阳能发电技术可以用于任何需要电源的场合，上至航天器，下至家用电源，大到兆瓦级电站，小到玩具，光伏电源可以无处不在。通常民间所说的太阳能发电往往指的就是太阳能光伏发电，简称光电。
太阳能电池板结构图
太阳能发电的工作原理图
太阳能发电的优势
太阳能作为一种能源，与煤炭、石油、天然气、核能等矿物燃料相比，具有以下明显的优点:
普遍，可直接开发和利用
无害，无污染，清洁
巨大，每年到达地球表面上的太阳辐射能约相当于130万亿吨标煤
长久，太阳的能量取之不尽，用之不竭
试题链接
读图，回答下列各题。
1．图示两个大陆（ ）
A．处于不同板块
B．相距将会越来越近
C．边缘有深海沟
D．均有山脉贯通东西
2．卫星监测到撒哈拉沙漠沙尘不断向亚马孙平原输送，原因是（ ）
A．东北信风定向吹拂
B．东南信风定向吹拂
C．副热带高压带控制
D．洋流自东向西流动
在摩洛哥南部撒哈拉沙漠中有一种名为“阿甘树”的摩洛哥坚果树，树高可及8-10米，树龄可达200年，枝杈横生，遍长荆刺。其果实外层是厚厚的苦皮，中间包裹了富含油的种子（坚硬的果核），可用于烹调和制作化妆品。而更令人惊叹的是，当地的山羊常站立于阿甘树上。它们能够在树上轻松攀登、跳跃，吃树上的果实。游客也常立于树下拍照留念。据此完成下面小题。
3．当地出现山羊站立于阿甘树上景观的原因是（ ）
A．躲避天敌的追赶
B．树叶的口感好于地面草地
C．气候干旱，地表缺少食物
D．躲避沙尘天气
4．除受自然因素影响外，当地的农民会主动将山羊赶上树，其原因是（ ）
①增加旅游收入②加强羊群训练，提高羊肉品质
③收集阿甘树果核增加收入④防止山羊啃食农作物
A．①② B．①③
C．②③ D．③④
5．哈马丹风是发源于撒哈拉沙漠副热带高压的一种地方风系，每年有一段时期，哈马丹风会吹向几内亚湾沿岸，其势力强大被称为“非洲魔风”，下图为“哈马丹风风向示意图”。据此回答问题。
(1)受“非洲魔风”影响地区的气候特点是________。
(2)图示时节，影响①地的气压带、风带是________，其气候特点是________。
(3)②地气候类型是________，其分布规律是________。
6．读地球表面大气的受热过程图，回答下列问题。
(1)指出图中②的含义____，对地面有保温作用的是____（填字母）。
(2)近地面大气热量的根本来源是____。（填文字）
(3)运用图示反映的原理，说明非洲撒哈拉沙漠地区昼夜温差大的原因____。
7．阅读图文材料，完成下列要求。
2020年2月，世界最大的撒哈拉沙漠连续几天刮起了强风，卷起了漫天黄沙，大量的沙尘飘过大西洋，抵达美洲（如下图所示）。据统计，撒哈拉沙漠每年向大西洋、南美等地输送约1.8亿吨的尘土。近年来，这种沙尘天气正在不断加强，给地球环境带来了深刻的影响。
（1）分析撒哈拉地区多沙尘暴的原因。
（2）当沙尘飘过大西洋上空时，推断其对洋面气温的影响。
（3）分析沙尘在大西洋沉降对海洋生态的影响。
（4）说明沙尘在亚马孙平原沉降对维持热带雨林生态系统的积极作用。
参考答案：
1．A
2．A
1．结合图示信息，根据所学知识知，美洲板块和非洲板块间为生长边界，是大西洋海岭，致使两个大陆相距将会越来越远。B错误，A正确。大陆边缘位于板块内部，没有深海沟，C错误。美洲板块的山脉大致是纵贯南北，D错误。故选A。
2．结合撒哈拉沙漠和亚马孙平原的相对位置，受低纬信风影响，北半球信风为东北信风，东北信风定向吹拂，使撒哈拉沙漠沙尘不断向亚马孙平原输送。A正确，BCD错误。故选A。
3．C
4．B
3．该地位于摩洛哥南部撒哈拉沙漠中，气候干旱，地表缺少食物，山羊为了生存，不得不站立于阿甘树上取食，C正确；山羊站立于阿甘树上是为了获得食物，并不是躲避天敌的追赶，A错；并非树叶的口感好于地面草地，且山羊主要食用树上的果实，B错；山羊站立于阿甘树上无法躲避沙尘天气，D错。故选C。
4．注意材料信息“中间包裹了富含油的种子（坚硬的果核），可用于烹调和制作化妆品”。将山羊赶上树食用果实，果核难以消化排泄，便于收集果核，清洗后用于烹调和制作化妆品，增加收入。同时，主动将山羊赶上树形成独特的景观，有利于吸引游客前来在树下拍照留念，增加旅游收入，①③正确；加强羊群训练不一定要将羊群赶上树，②错；当地气候干旱，农作物较少，将羊群赶上树并非为了防止山羊啃食农作物，④错。故选B。
5．(1)终年高温，分旱雨两季
(2) 中纬西风带 温和多雨
(3) 热带雨林气候 赤道两侧南北纬10°之间（赤道附近）
【解析】
(1)读图可知，该地纬度低，北半球夏半年，赤道低气压带北移至该地，盛行上升气流，形成降水，同时南半球的东南信风越过赤道偏转形成西南季风，带来大量暖湿气流，形成湿季；北半球的冬半年，在北非撒哈拉沙漠地区，形成高压。干燥炎热的热带大陆气流在水平气压梯度力的作用下，从撒哈拉沙漠向几内亚湾沿岸运动，即哈马丹风，降水少，形成干季；因此受“非洲魔风”影响地区的气候特点是终年高温，分旱雨两季。
(2)图示时节吹哈马丹风，为北半球的冬半年，气压带、风带南移，①地为地中海沿岸，此时受南移的中纬西风带影响，温和多雨。
(3)读图可知，②地位于赤道附近，终年受赤道低气压带控制，盛行上升气流，形成终年高温多雨的热带雨林气候，主要分布在赤道两侧南北纬10°之间（赤道附近）。
6．(1) 大气辐射 ③
(2)太阳辐射
(3)沙漠地区白天天气晴朗，大气对太阳辐射的削弱作用弱，气温高；夜晚天气晴朗，大气逆辐射弱，气温低，所以昼夜温差大。
(1)读图可知，①~④的含义分别是太阳辐射、大气辐射、大气逆辐射、地面辐射。大气逆辐射指向地面，在一定程度上补偿了地面辐射损失的热量，对地面有保温作用。
(2)太阳辐射是地球外部能量的主要来源，所以太阳辐射是近地面大气热量的根本来源。
(3)原因：沙漠地区多晴天，白天时大气的削弱作用弱，到达地面的太阳辐射多，大气增温幅度大，气温高；夜晚大气的保温作用弱，大气降温幅度大，气温低，所以昼夜温差大。
7．（1）撒哈拉地区气候干热，沙漠广布，沙源丰富；盛行东北信风；有大风和强风；不稳定的空气状态。
（2）当沙尘飘过大西洋上空时，大量反射、散射削弱太阳辐射，减少大气获得的热量，降低了洋面温度；沙尘作为凝结核，促进洋面蒸发的水汽凝结，成云致雨，削弱太阳辐射，继续降低气温。
（3）沙尘中的营养物质，促进海洋藻类的旺盛生长；藻类的增加促进鱼虾等海洋生物的旺盛生长。
（4）热带雨林高温多雨，有机质分解快、流失多，土壤贫瘠；沙尘沉降，增加了土壤肥力；促进雨林生长，维持了动植物生态平衡。
（1）沙尘暴形成的条件要有沙源和大风，撒哈拉地区气候干燥、沙源丰富、沙粒松散。常年盛行东北信风，热力状况不稳定时容易有大风，形成沙尘暴。
（2）当沙尘飘过大西洋上空时，沙尘大量反射太阳辐射，对太阳辐射起到削弱作用，减少太阳辐射到达地面的量，所以地面的温度降低，由此地面辐射减少，大气吸收的地面辐射减少，气温降低；大西洋蒸发的水汽遇到沙尘成为的凝结核，容易凝结，成云致雨。
（3）沙尘中的氮、磷等元素会迅速的溶入海水中，被海洋浮游生物吸收利用，促进藻类的生长，对海洋生态有加快生长的影响。
（4）亚马孙平原地区属于热带雨林气候，全年高温多雨，地形平坦，地面排水不良，雨水向下渗透，淋溶作用强，导致土壤肥力下降；沙尘在亚马孙平原沉降会带来矿物质和有机物的土壤，使土壤肥力增加，有利于促进热带雨林的生长，维持雨林地区的生态平衡。综合自讲地又讲理等
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