Question

【題目】閱讀圖文材料，完成下列要求。

多年凍土分為上下兩層，上層為夏季融化，冬季凍結的活動層，下層為多年凍結層。我國的多年凍土分布主要分布于東北高緯度地區和青藏高原海拔地區。東北高緯地區多年凍土南界的年平均氣溫在-1°~1°，青藏高原多年凍土下界的年平均氣溫約為-3.5°~2°C。

由我國自行設計、建設的青藏鐵路格（爾木）拉（薩）段成功穿越了約550千米的連續多年凍土區，是全球目前穿越高原、高寒及多年凍土地區的最長鐵路。多年凍土的活動層反復凍融及冬季不完全凍結，會危機鐵路路基。青藏鐵路建設者創造性地提出了“主動降溫、冷卻路基、保護凍土”的新思路，采用了熱棒新技術等措施。圖a示意青藏鐵路格拉段及沿線年平均氣溫的分布，其中西的灘至安多為連續多年凍土分布區。圖b為青藏鐵路路基兩側的熱棒照片及其散熱工作原理示意圖。熱棒地熱部分為冷凝段，地下部分為蒸發段，當冷凝段溫度低于蒸發段溫度時，蒸發段液態物質汽化上升，在冷凝段冷卻成液態，回到蒸發段，循環反復。

（1）分析青藏高原形成多年凍土的年平均氣溫比東北高緯度地區低的原因。

（2）圖a所示甲地比五道梁路基更不穩定，請說明原因。

（3）根據熱棒的工作原理，判斷熱棒散熱的工作季節（冬季或夏季）簡述判斷依據，分析熱棒傾斜設置（圖b）的原因。

Answer 1

【答案】（1）青藏高原緯度低，海拔高，太陽輻射強；（東北高緯地區年平均氣溫低于—1℃～1℃，可以形成多年凍土。）青藏高原氣溫年較差小，當年平均氣溫同為—1℃～1℃時，冬季氣溫高，凍結厚度薄，夏季全部融化，不能形成多年凍土。

（2）甲地年平均氣溫更接近0℃，受氣溫變化的影響，活動層更頻繁地凍融，（凍結時體積膨脹，融化時體積收縮，）危害路基；甲地年平均氣溫高于五道梁，夏季活動層厚度較大，冬季有時不能完全凍結，影響路基穩定性。

（3）冬季。

依據：冬季氣溫低于地溫，熱棒蒸發段吸收凍土熱量，（將液態物質汽化上升，與較冷的地上部分管壁接觸，凝結，釋放出潛熱，）將凍土層中的熱量傳送至地上（大氣）。

熱棒傾斜設置的原因：使熱棒能深入鐵軌正下方，保護鐵軌下的路基（多年凍土）。

【解析】試題分析：

（1）海拔高是導致青藏高原地區氣溫低的主要原因。和東北地區相比，青藏高原地區緯度較低，冬季獲太陽輻射量多，冬季氣溫高，凍結厚度薄。夏季地表溫度高，凍土層融化。青藏高原緯度低、海拔高，太陽輻射強；（東北高緯度地區年平均氣溫低于-1℃—1℃，可形成多年凍土。）青藏高原氣溫年較差小，當年平均氣溫同為-1℃—1℃時，冬季氣溫高，凍結厚度薄，夏季全部融化，不能形成多年凍土。

（2）觀察圖中甲地與五道梁地區的溫度和緯度差異。甲地年均溫高于五道梁地區，甲地凍土層厚度變化大，永久凍土厚度較小，地基土頻繁的凍融不穩。甲地年平均氣溫更接近0℃，受氣溫變化的影響，活動層更容易頻繁的凍融（凍結時體積膨脹，融化時體積收縮），危害路基；甲地年平均氣溫高于五道梁，夏季活動層厚度較大，冬季有時不能完全凍結，影響中期穩定性。

（3）熱棒散熱的工作季節為冬季。冬季高原面上氣溫低，冷凝段溫度低于路基溫度，蒸發段將液態物質汽化上升，氣態物質在此段冷凝轉化成液態流回蒸發段。冬季氣溫低于低溫，熱棒蒸發段吸收凍土熱量（將液態物質汽化上升，與較冷的地上部分管壁接觸，凝結釋放出潛熱），將凍土層中的熱量傳送至地上（大氣）。傾斜設置可增加熱棒與地層的接觸面積，使熱棒能深入鐵軌正下方，對地層溫度的調節作用更強。使熱棒能深入鐵軌正下方，保護鐵軌下的路基（多年凍土）