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水循环

水循环是指地球上不同的地方上的水,通过吸收太阳的能量,改变状态到地球上另外一个地方。例如地面的水分被太阳蒸发成为空气中的水蒸气。而水在地球的状态包括固态、液态和气态。而地球中的水多数存在于大气层、地面、地底、湖泊、河流及海洋中。水会通过一些物理作用,例如:蒸发、降水、渗透、表面的流动和地底流动等,由一个地方移动到另一个地方。如水由河川流动至海洋。

由16,17世纪佩罗和马略特发现。

水循环是多环节的自然过程,全球性的水循环涉及蒸发、大气水分输送、地表水和地下水循环以及多种形式的水量贮蓄降水、蒸发和径流是水循环过程的三个最主要环节,这三者构成的水循环途径决定着全球的水量平衡,也决定着一个地区的水资源总量。

蒸发是水循环中最重要的环节之一。由蒸发产生的水汽进入大气并随大气活动而运动。大气中的水汽主要来自海洋,一部分还来自大陆表面的蒸散发。大气层中水汽的循环是蒸发-凝结降水蒸发的周而复始的过程。海洋上空的水汽可被输送到陆地上空凝结降水,称为外来水汽降水;大陆上空的水汽直接凝结降水,称内部水汽降水。一地总降水量与外来水汽降水量的比值称该地的水分循环系数。全球的大气水分交换的周期为10天。在水循环中水汽输送是最活跃的环节之一。

径流是一个地区(流域)的降水量与蒸发量的差值。多年平均的大洋水量平衡方程为:蒸发量=降水量-径流量;多年平均的陆地水量平衡方程是:降水量=径流量+蒸发量。但是,无论是海洋还是陆地,降水量和蒸发量的地理分布都是不均匀的,这种差异最明显的就是不同纬度的差异。

中国的大气水分循环路径有太平洋、印度洋、南海、鄂霍茨克海及内陆等 5个水分循环系统。它们是中国东南、华南、华南、东北及西北内陆的水汽来源。西北内陆地区还有盛行西风和气旋东移而来的少量大西洋水汽。

陆地上(或一个流域内)发生的水循环是降水-地表和地下径流-蒸发的复杂过程。陆地上的大气降水、地表径流及地下径流之间的交换又称三水转化。流域径流是陆地水循环中最重要的现象之一。

地下水的运动主要与分子力、热力、重力及空隙性质有关,其运动是多维的。通过土壤和植被的蒸发、蒸腾向上运动成为大气水分;通过入渗向下运动可补给地下水;通过水平方向运动又可成为河湖水的一部分。地下水储量虽然很大,但却是经过长年累月甚至上千年蓄集而成的,水量交换周期很长,循环极其缓慢。地下水和地表水的相互转换是研究水量关系的主要内容之一,也是现代水资源计算的重要问题。

据估计,全球总的循环水量约为496′1012立方米/年,不到全球总储水量的万分之四。在这些循环水中,约有22.4%成为陆地降水,这其中的约三分之二又从陆地蒸发掉了。但总算蒸发量小于降水量,这才形成了地面径流。

水是一切生命机体的组成物质,也是生命代谢活动所必需的物质,又是人类进行生产活动的重要资源。 地球上的水分布在海洋、湖泊、沼泽、河流、冰川、雪山,以及大气、生物体、土壤和地层。水的总量约为1.4×1013 m3,其中96.5%在海洋中,约覆盖地球总面积的70%。陆地上、大气和生物体中的水只占很少一部分。

水循环的主要作用表现在三个方面:① 水是所有营养物质的介质,营养物质的循环和水循环不可分割地联系在一起;

② 水对物质是很好的溶剂,在生态系统中起着能量传递和利用的作用;

③ 水是地质变化的动因之一,一个地方矿质元素的流失,而另一个地方矿质元素的沉积往往要通过水循环来完成。

地球上的水圈是一个永不停息的动态系统。在太阳辐射地球引力的推动下,水在水圈内各组成部分之间不停的运动着,构成全球范围的海陆间循环(大循环),并把各种水体连接起来,使得各种水体能够长期存在。海洋和陆地之间的水交换是这个循环的主线,意义最重大。在太阳能的作用下,海洋表面的水蒸发到大气中形成水汽,水汽随大气环流运动,一部分进入陆地上空,在一定条件下形成雨雪等降水;大气降水到达地面后转化为地下水、土壤水和地表径流,地下径流和地表径流最终又回到海洋,由此形成淡水的动态循环。这部分水容易被人类社会所利用,具有经济价值,正是我们所说的水资源

水循环是联系地球各圈和各种水体的“纽带”,是“调节器”,它调节了地球各圈层之间的能量,对冷暖气候变化起到了重要的因素。水循环是“雕塑家”,它通过侵蚀,搬运和堆积,塑造了丰富多彩的地表形象。水循环是“传输带”,它是地表物质迁移的强大动力,和主要载体。更重要的是,通过水循环,海洋不断向陆地输送淡水,补充和更新新陆地上的淡水资源,从而使水成为了可再生的资源。

水量平衡是说,在一个足够长的时期里,全球范围的总蒸发量等于总降水量。与世界大陆相比,中国年降水量偏低,但年径流系数均高,这是中国多山地形和季风气候影响所致。中国内陆区域的降水和蒸发均比世界内陆区域的平均值低,其原因是中国内陆流域地处欧亚大陆的腹地,远离海洋之故。中国水量平衡要素组成的重要界线,是1200毫米年等降水量。年降水量大于1200毫米的地区,径流量大于蒸散发量;反之,蒸散发量大于径流量,中国除东南部分地区外,绝大多数地区都是蒸散发量大于径流量。越向西北差异越大。水量平衡要素的相互关系还表明在径流量大于蒸发量的地区,径流与降水的相关性很高,蒸散发对水量平衡的组成影响甚小。在径流量小于蒸发量的地区,蒸散发量则依降水而变化。这些规律可作为年径流建立模型的依据。另外,中国平原区的水量平衡均为径流量小于蒸发量,说明水循环过程以垂直方向的水量交换为主。

当前已经把水循环看作为一个动态有序系统。按系统分析,水循环的每一环节都是系统的组成成分,也是一个亚系统。各个亚系统之间又是以一定的关系互相联系的,这种联系是通过一系列的输入与输出实现的。例如,大气亚系统的输出──降水,会成为陆地流域亚系统的输入,陆地流域亚系统又通过其输出──径流,成为海洋亚系统的输入等。以上的水循环亚系统还可以细分为若干更次一级的系统。

水循环把水圈中的所有水体都联系在一起,它直接涉及到自然界中一系列物理的、化学的和生物的过程。水循环对于人类社会及生产活动有着重要的意义。水循环的存在,使人类赖以生存的水资源得到不断更新,成为一种再生资源,可以永久使用;使各个地区的气温、湿度等不断得到调整。此外,人类的活动也在一定的空间和一定尺度上影响着水循环。研究水循环与人类的相互作用和相互关系,对于合理开发水资源,管理水资源,并进而改造大自然具有深远的意义。

②水循环维护 水循环的地理意义有五方面:

①水在水循环这个庞大的系统中不断运动、转化,使水资源不断更新(所谓更新

,在一定程度上决定了水是可再生资源)。全球水的动态平衡。

③水循环进行能量交换和物质转移。陆地径流向海洋源源不断地输送泥沙、有机物和盐类;对地表太阳辐射吸收、转化、传输,缓解不同纬度间热量收支不平衡的矛盾,对于气候的调节具有重要意义。

④造成侵蚀、搬运、堆积等外力作用,不断塑造地表形态。

⑤水循环可以对土壤的优质产生影响。水循环简表

水循环类型发生空间循环过程及环节特点水循环的意义
海陆间大循环海洋与陆地之间①蒸发②水汽输送③降水④地表径流⑤下渗⑥地下径流最重要的水循环类型,使陆地水得到补充,水资源得以再生①维持了全球水的动态平衡,使全球各种水体处于不断更新状态
海上内循环海洋与海洋上空之间①蒸发②降水携带水量最大的水循环,是海陆间大循环的近十倍②使地表个圈层之间,海陆之间实现物质迁移和能量交换
陆地循环陆地与陆地上空之间①蒸发②植物蒸腾③降水补充陆地水体的少量为数很少③影响全球的气候和生态④塑造者地表形态

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