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水循环概述(3)

时间:2010-01-29  归属:水文学

  水体的更替周期是反映水循环强度的重要指标,亦是反映水体水资源可利用率的基本参数。因为从水资源永继利用的角度来衡量,水体的储水量并非全部都能利用,只有其中积极参与水循环的那部分水量,由于利用后能得到恢复,才能算作可资利用的水资源量。而这部分水量的多少,主要决定于水体的循环更新速度和周期的长短,循环速度愈快,周期愈短,可开发利用的水量就愈大。以我国高山冰川来说,其总贮水量约为5×1013米3,而实际参于循环的水量年平均为5.46×1011米3,仅为总贮水量的1/100左右,如果我们想用人工融冰化雪的方法,增加其开发利用量,就会减少其贮水量,影响到后续的利用。

  四、水循环的作用与效应

  水循环作为地球上最基本的物质大循环和最活跃的自然现象,它深刻地影响到全球地理环境,影响生态平衡,影响水资源的开发利用,对自然界的水文过程来说,水循环是千变万化的水文现象的根源。

  (一)水文循环与地球圈层构造

  地球表层系由大气圈、岩石圈,生物圈以及水圈组合而成。在这一有序的庞大层次结构中,水圈居于主导地位,正是水圈中的水,通过周流不息的循环运动,积极参于了圈层之间界面活动,并且深入4大圈层内部,将它们耦合在一起。

  水循环,它上达15公里的高空,成为大气圈的有机组成部分,担当了大气循环过程的主角;下深地表以下1—3公里深处,积极参与岩石圈中化学元素的迁移过程,成为地质大循环的主要动力因素;同时水作为生命活动的源泉,生物有机体的组成部分,它全面的参与了生物大循环,成为沟通无机界和有机界联系的纽带,并将4大圈层串联在一起,组合成相互影响、相互制约的统一整体。从这一意义上说,水循环深刻地影响了地球表层结构的形成以及今后的演变与发展。

  (二)水循环与全球气候

  水循环一方面受到全球气候变化,尤其是大气环流活动的影响,另一方面它又深入大气系统内部,极其深刻地制约了全球气候。

  首先,水循环是大气系统能量的主要传输、储存和转化者。因为虽然太阳辐射是地球表层的根本热源,但是大气得自太阳的直接辐射,仅占它吸收的总能量的30%,而来自地面的长波辐射占23%,地面与大气之间显热交换占11%,来自蒸发潜热输送的能量要占到36%,居第一位。对此,前苏联学者М.И.布德科研究指出,大气循环的能量,主要是由水循环过程中汽化潜热的转化所提供的。他还通过计算表明,如果大气圈中的水汽含量比现在减少一半,地球表面的平均气温将降低5℃,两极地区的冰盖将大大扩展,地球将进入冰期。

  其次,水循环通过对地表太阳辐射能的重新再分配,使不同纬度热量收支不平衡矛盾得到缓解。在南北纬35°之间地区,吸收太阳辐射量大于地面辐射支出量;而在纬度高于35°的地带则支出大于收入。

  据估算,如果没有热平流来调节高低纬度之间的这种热量分配的不均状态,那么赤道附近地区的温度要比现今增加10℃以上,两极地区则要降低20℃。此外,昼夜的温差亦要远远超过现今的状况。

  再次,水循环的强弱及其路径,还会直接影响到各地的天气过程,甚至可以决定地区的气候基本特征。在这方面,海洋环流系统的气候效应表现得最为强烈。诸如墨西哥湾流与北大西洋西风漂流对整个西北欧地区的天气影响,使得55°—70°N之间大洋东岸最冷月平均气温比之同纬度大洋西岸高出16—20℃,并在北极圈内出现了不冻港。太平洋的黑潮海流对大陆东海岸的影响,以及著名的厄尔尼诺现象与秘鲁海流的关系等,就是这方面典型的例子。

  此外,象雨、雪、霜、霰以及台风暴雨等天气现象,本身就是水循环的产物,没有水循环,亦就不存在这类天气现象。

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  • 关键词:蒸发地区全球水量过程海洋概述利用循环系统
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