👋 欢迎来到“人类活动的影响”学习笔记！
同学们好！这一章节至关重要，因为它将你在自然地理学中学到的一切与现实世界联系起来——即我们人类如何改变环境。
你将会探讨三个主要环境：河流、大气以及斜坡。如果觉得某些科学概念听起来很复杂，别担心，我们会用简单的类比和清晰的步骤为你拆解。这个主题对于将过程（AO1）联系到现实世界的管理与评估（AO2）非常关键。
1. 人类对水文和河流系统的影响（课程大纲 1.4）
1.1 对集水区水流与储存的改变
人类的土地利用会显著改变水分在流域内的移动（水流）和储存方式。请记住，自然系统会试图平衡输入（降雨）和输出（河流流量）。而我们却扰乱了这种平衡。
关键土地利用变化及其影响：
毁林（移除树木）：
影响： 减少了截留（被叶片拦截的水分）和蒸散发（植物释放的水分）。植被储存的水分减少。水分会更快到达地面，增加了地表径流和洪水风险。
造林（种植树木）：
影响： 与毁林相反。增加了截留作用，减少了水分到达地面的速度。这延缓了水流的移动，有助于降低瞬时洪峰流量。
城市化（建造城市/道路）：
影响： 制造了大面积的不透水地表（柏油路、混凝土）。这阻碍了下渗和渗流。水直接流入排水管和河流，增加了水流的速度和总量，导致非常短的滞后时间（降雨高峰与河流流量高峰之间的时间）。
抽水与蓄水（水坝、水库）：
抽水： 抽取水分（例如用于灌溉或饮用）。这会减少下游的总河道流量，可能威胁生态系统并限制他人的用水需求。 蓄水（水坝）： 创造了巨大的人工储存库。它们能调节流量（通常为水力发电或供水稳定放水），但会显著降低下游的洪峰，改变自然的洪水规律。
1.2 河流洪水的成因与影响
洪水本是自然现象，但人类活动往往使其更频繁且更具破坏性。
洪水成因：
自然因素： 强降水（暴雨/融雪）、土壤饱和（前期土壤湿度）或陡峭坡度。
人为因素：
城市化（如上所述，加速径流）。
毁林（减少储水能力）。
不完善的防洪设施（例如溃堤或维护不善的排水渠）。
洪水风险预测：重现期
洪水风险是利用历史数据来计算洪水在特定年份发生的概率。
重现期（或回归期，\(R\)）是指特定强度（大小）洪水发生之间的平均时间间隔。
概率（\(P\)）的计算方式如下：
\(P = \frac{1}{R}\)
例子： 一场“百年一遇洪水”的重现期（\(R\)）为 100 年。该洪水在任何一年发生的年度概率（\(P\)）为 \( \frac{1}{100} \) 或 1%。
⚠️ 常见误区： 百年一遇的洪水可能在明年就发生，甚至在同一个十年内发生两次！这仅仅代表它在“每年”都有 1% 的发生概率。并不意味着它每世纪只会发生一次。
1.3 河流洪水的预防与缓解
我们通过两种主要方法管理洪水风险：硬工程（兴建结构）和软工程（配合自然）。
A. 预报与警告（非结构性措施）
这些措施侧重于减少对人类的影响，而不是阻止水流本身。
预报： 预测洪水何时何地发生（利用气象雷达、水位监测仪）。
警告： 向公众传达风险，以便做好准备（撤离、搬移贵重物品）。
B. 硬工程（结构性措施）
这些通常成本高昂、涉及建筑施工，且往往伴随环境弊端。
水坝与水库： 用于拦截洪水并缓慢释放的巨大蓄水设施。（优点：防护效果极佳。缺点：造成巨大的社会与环境破坏，易产生淤积。）
河道截弯取直与深挖： 切断曲流以加速水流，并增加河道容量。（优点：快速排洪。缺点：增加下游洪水风险，破坏栖息地。）
堤防（防洪堤）： 沿河流兴建的高堤，增加河道的蓄水能力。（优点：保护邻近地区。缺点：可能突发溃堤导致灾难性洪水，且切断了河流与自然洪泛平原的联系。）
分洪道/排洪渠： 与主河道平行的的人工水道，用于在洪水期间分流过剩水量。（优点：减轻城市压力。缺点：造价高，占地广。）
C. 软工程（环境性措施）
这些方法通常较经济、可持续，并通过加强流域的自然过程来发挥作用。
洪泛平原与流域管理： 管理整个集水区的土地利用（例如限制在高风险洪泛平原进行建设）。
湿地与河岸保育： 修复沼泽与湿地，它们能像天然海绵一样储存水分并减缓水流。
河流修复： 允许河流回归更自然的曲流状态，增加摩擦力并降低流速。
💡 1.4 学习重点： 人类活动通常降低了流域的储水能力（截留减少、下渗减少），导致径流加快与洪峰增高。管理措施在于权衡昂贵的硬工程与可持续的软工程。
个案研究提示： 你必须研究一场近期发生的河流洪水事件（例如 2010 年巴基斯坦洪水 或 2015/2020 年英国洪水），重点关注其成因、影响（对人类/环境）以及评估管理工作的成败。
2. 人类对大气与气候的影响（课程大纲 2.4）
人类在两个尺度上影响气候：全球尺度（通过大气）和局部尺度（城市内）。
2.1 增强型温室效应（EGE）与全球变暖
地球原本就有天然的温室效应——这是有益的！水蒸气和二氧化碳等气体能截留部分向外发射的长波辐射，保持地球足够温暖，以孕育生命。
增强型温室效应（EGE）
增强型温室效应是指由人类活动（人为因素）导致大气中温室气体（GHGs）浓度增加，进而引起的额外变暖现象。
全球变暖的证据
全球平均气温上升（记录显示自工业革命以来呈明确的上升趋势）。
冰川与冰帽融化。
海平面上升（由于热膨胀与融雪水）。
极端天气事件的分布与频率发生改变。
潜在原因（人类活动）
主要的人类原因是为能源、工业和运输而大量燃烧化石燃料（煤、石油、天然气），释放了巨量的二氧化碳。
二氧化碳（CO2）： 来自燃烧化石燃料与毁林（植物吸收二氧化碳量减少）。
甲烷（CH4）： 来自农业（牲畜与稻田）及垃圾填埋场的废物分解。
一氧化二氮（N2O）： 来自工业过程与氮肥。
大气影响
全球平均气温升高（全球变暖）。
降水模式改变： 部分地区变得更潮湿，其他地区则更干燥，增加了干旱或洪水的风险。
风系与气压系统改变（例如影响热带气旋的频率或强度）。
海洋酸化： 海洋吸收过量二氧化碳，改变酸碱值，这会损害海洋生物，特别是珊瑚礁。
2.2 城市气候：城市热岛效应（UHI）
城市气温往往比周边乡村地区显著偏高——这被称为城市热岛（UHI）效应。
人类活动对城市气候的影响：
1. 温度（热岛效应）
成因：建筑材料： 混凝土、砖块和沥青具有高热容量和低反照率（白天吸收太阳辐射，夜晚缓慢释放热量）。（类比：深色的沥青路就像一个散热器。）
成因：人为热： 由人类活动产生的热量，例如汽车、空调设备和工业过程。
成因：污染穹顶： 空气污染物会截留向外发射的长波辐射，增强城市边界内的局部温室效应。
2. 湿度
湿度较低： 水分通过排水渠与管道迅速排走，减少了蒸发。植被较少也意味着蒸散发减少。空气普遍比乡村地区干燥。
3. 降水
降水较多： 城市热岛上空的暖空气较不稳定且易上升。城市污染提供了更多的凝结核（水滴附着的小颗粒）。这两个因素增加了降雨概率，通常发生在市中心的下风处。
4. 风力
风速降低： 高楼大厦产生摩擦力，减缓了总体风速（称为“毯状效应”）。
局部湍流： 街道形成“城市峡谷”，引导风向并在街道层级造成涡旋湍流。
💡 2.4 学习重点： 在全球尺度上，人为温室气体驱动了气候变化；在局部尺度上，城市结构创造了独特的微气候，其中以城市热岛（UHI）最为显著，它改变了温度、风向与降水模式。
个案研究提示： 你必须研究一个特定的城市区域（例如 英国伦敦 或 美国凤凰城），展示其对温度、湿度、降水及风力的影响。
3. 人类对斜坡与块体运动的影响（课程大纲 3.4）
斜坡稳定性是维持斜坡支撑力（抗剪强度）与导致斜坡下滑力（剪应力，通常为重力）之间的一种微妙平衡。人类活动会改变这种平衡，使斜坡变得更稳定或更不稳定。
3.1 人类活动对斜坡稳定性的影响
A. 降低斜坡稳定性（增加块体运动风险）
这些活动会降低抗剪强度或增加剪应力：
毁林/移除植被： 树根能将土壤束缚在一起。移除它们会大幅降低土壤的抗剪强度，使浅层崩塌与滑坡更容易发生。
增加斜坡负荷： 在斜坡顶部或中部建造大型建筑、废弃物堆填或道路基础设施会增加负荷，从而增加剪应力（重力的拉力）。
开挖与加陡： 人类活动（如道路建设或采石）会掏空斜坡底部（坡趾），增加斜坡角度并移除自然支撑，从而增加剪应力。
震动： 建筑施工的爆破或交通运输会引起小型地震，削弱斜坡材料。
增加水分： 管道泄漏、排水系统故障或灌溉会导致土壤饱和。水增加了重量（增加剪应力），同时起到润滑作用（降低抗剪强度）。
B. 增加斜坡稳定性（降低块体运动风险）
这些活动旨在提高抗剪强度或降低剪应力（通常通过改造策略）。
3.2 改造斜坡以减少块体运动的策略
这些是保护社区免受滑坡、落石与泥石流伤害的结构性与环境性方法。
锚定（岩栓）： 将长钢条钻入岩体深处以固定不稳定的节理与裂隙，有效提高岩体的内部凝聚力与强度。
防护网与围栏： 在陡峭岩面上覆盖钢丝网或铁丝网，拦截小型碎片（落石），防止其坠落至下方的道路或房屋。也可在底部建造屏障。
坡度整平（或削坡）： 通过减小斜坡角度来实现，通常是挖去顶部材料填补到底部。这能有效减少剪应力。缺点是成本高且需要大片土地。
造林/种植植被： 利用植物根系束缚浅层土壤，防止浅层流动与滑坡。这是一种低成本的软工程方法。
排水控制： 安装沟渠、管道和分流道，确保水分能迅速从斜坡材料表面排走。这至关重要，因为水是诱发块体运动的主要触发因素。
你知道吗？ 斜坡的稳定性通常使用“安全系数”（FoS）来建模。若 \(\text{FoS} > 1\)，则斜坡稳定。若 \(\text{FoS} < 1\)，则很可能发生崩塌。人类干预往往会将 \(\text{FoS}\) 降至 1 以下。
💡 3.4 学习重点： 当人类移除了自然支撑（毁林、开挖）或添加了过多重量与水分（建设、管线泄漏）时，斜坡会变得不稳定。管理工作的核心在于加固斜坡（锚定/防护网）或调整坡度（整平）。
个案研究提示： 你必须研究人类活动对斜坡稳定性的影响（例如 香港或加州拉孔奇塔），并评估减少块体运动的各种尝试。
🌟 快速复习盒：人类的三大影响
要掌握这一章，请记住三个自然环境与相关的核心人为行动：
1. 河流（水文）：
人为行动： 城市化、毁林、兴建水坝。
核心结果： 滞后时间缩短，洪峰增加。
管理： 硬工程（水坝、堤防）对比软工程（湿地修复）。
2. 气候（大气）：
人为行动： 化石燃料（全球性）；建筑与物料（局部性）。
核心结果： 全球变暖（EGE）；城市热岛（UHI）。
管理： 缓解（减少温室气体排放）与适应（例如城市中的绿化屋顶）。
3. 斜坡（地貌学）：
人为行动： 毁林、超载、开挖、增加水分。
核心结果： 抗剪强度降低、剪应力增加，导致块体运动。
管理： 锚定、防护网、整平、排水控制。