說說水迴圈之你早該知道的知識

閉合流域什麼意思

提到下雨，小時候的科科問過這樣一個“愚蠢”的問題——“媽媽，天上一直在下雨，不會下沒了嗎？”

這麼多年過去了，直到現在才明白……雨可以一直下，都是因為“水迴圈”！

氣候系統可以被描述成一個由大氣圈、水圈、生物圈、冰雪圈和岩石圈組成的巨大系統。由於水有一種特殊的本領—在通常環境下可以實現液態、氣態和固態之間的轉化，而且這種變化僅僅是物理變化而不發生化學變化。這項技能讓它成了全球氣候系統中的“活躍分子”，大量的水分在這個系統中持續不斷地運動著，這就是地球上水迴圈發生的內在原因；而造成地球上水迴圈能夠發生的外在原因則是太陽輻射和地球引力為水迴圈提供的上升和下降的動力。內因和外因共同作用形成了我們地球上生生不息的水迴圈。

下圖一目瞭然

水迴圈可以分為哪些型別

水迴圈依據空間尺度的大小可以分為最大尺度的全球水迴圈、中等尺度的流域或區域水迴圈以及更小尺度的水-土壤-植被系統水迴圈。全球水迴圈是指自然界的水在太陽能和大氣運動的共同驅動下，不斷從江河湖海等水面、土壤、岩石等陸面和植物的莖、葉面等，透過蒸發或散發，以水汽的形式進入大氣圈，當大氣圈中的水汽凝結的水滴大到重力大於空氣的浮力時，就在地球引力的作用下，以降水的形式降落到地球表面。到達地球表面的降水，一部分在分子力（又稱分子間作用力，是指分子間的相互作用。當兩分子相距較遠時，主要表現為吸引力；當兩分子非常接近時，則以排斥力為主）、毛管力（毛細管中產生的液麵上升或下降的附加曲面效應）和重力的作用下，滲入地下，一部分則形成地面徑流流入江河湖泊，再匯入海洋；還有一部分透過蒸發或是散發到大氣圈，或者以地下水形式流入江河湖泊，再匯入海洋。這種始於水終於水，並且永無休止覆蓋整個地球的迴圈運動過程稱為全球水迴圈。全球水迴圈是個閉合系統。

流域或區域水迴圈實際上就是流域降水徑流形成過程。降落到流域上的雨水，首先滿足截留、填窪和下滲要求，剩餘部分稱為地面徑流，匯入河網，在流至流域出口斷面（對某一流域而言，地表徑流和地下徑流流出流域邊界的斷面，包括地面和地下出口斷面）截留的水分最終還是會蒸發和散發，或填窪下滲。下滲到土壤中的水分，在滿足了土壤持水量（土壤所能穩定保持的最高土壤含水量）需要後將形成壤中水徑流（在土壤表層或分層土層內的介面上形成側向流動的水流）或地下水徑流，從地面以下彙集到流域出口斷面。被土壤保持的那部分水分最終也會被蒸發和散發掉。流域或區域水迴圈的空間尺度一般在1～10000平方千米，它是一個開放的迴圈系統。

水-土壤-植被系統是一個由土壤、植被和水分構成的相互作用的體系，降水在進入到這個系統後將在太陽能、地球引力和土壤、植被根系產生的力場作用下發生截留、填窪、下滲、蒸發、散發與徑流等現象，並且維持植被生命過程。它既是一個開放的迴圈系統，又是自然界空間尺度最小的水迴圈系統。

無論是全球水迴圈，流域或區域水迴圈還是水-土-植水迴圈，它們最重要的分量都是降水、蒸散、徑流量。比如對於全球來說，多年平均降水量與多年平均蒸散量相等；對於開放的流域來說，流域多年平均降水量與其多年平均徑流量和蒸散量之和基本相當。

地球上的水到底有多少

要想知道地球上的水到底有多少，首先要了解地球上的水到底都儲存在哪裡。按照水儲存的圈層不同，水可分為地面水、地下水、大氣水和生物水等四個部分。地面水主要指儲存于海洋、湖泊、河流、冰川、溼地等水體中的水；地下水是指土壤、岩石孔隙、洞穴、溶洞中的水；大氣水主要是指懸浮於大氣中的水汽，也包括液態和固態形式懸浮於大氣中的水。生物水是指生物體內的水分。

但即使知道了地球上的水儲存的地方，想定量估計水的量還是很困難的，比如要想知道地面水有多少，首先要測量江河、湖泊、海洋的地形，這項工作的難度是相當大的，而地下水和冰蓋中的水則更難精確估算。因此，到目前為止，對地球上各個圈層或各種水體中到底存在多少水，很難有個公認的數字，但大家對水在各種水體中的分配比例大體上是一致的。聯合國教科文組織曾經公佈過一組資料：地球上水的總量為13。86億立方千米，其中96。54％是海水，淡水僅佔總量的2。53％，淡水中有68。7％以冰雪形式儲存於南極、北極和高山冰川中，30％儲存於地下，而儲存於地下的又有近一半深埋於地面以下800米的岩層中。地球上全部河流、湖泊和沼澤中儲存的水量約為19萬立方千米，只佔到地球上全部水量的0。014％。但這部分水是與人類生存和發展關係最為密切的。大氣水總量約為1。29萬立方千米，佔地球上總水量的0。001％，雖然所佔比例小，但它迴圈、更新得最快，而且是地球上可更新淡水資源的主要來源。

地球上的水多長時間能夠全部迴圈一次呢

地球上的13。86億立方千米的水是不是每次都能參加水迴圈呢？答案是否定的。根據研究，每年全球只有57。7萬立方千米的水參與水迴圈，如果按此速度，地球上全部水量都參與一次水迴圈，理論上平均大約需要2400年。不同的水參與水迴圈的時間長短也是不一樣的，其中時間最長的是極地冰川和終年積雪，參與一次水迴圈的時間大概是1萬年；時間最短的則是生物水，只需要幾個小時。其他如大氣水需要8天，河流水需要16天，土壤水需要1年，沼澤水需要5年，湖泊水需要17年，深部地下水需要1400年，高山冰川需要1600年，世界大洋需要2500年。

總之，水迴圈與人類的生產、生活息息相關。缺水將發生旱災或是水荒；水多則可能引起洪澇和水災，水被汙染則會導致環境變壞。更多地瞭解一些與水迴圈相關的科學知識，對防災避險、保護環境以及合理利用水資源等都具有重要意義。

▌本文來源：氣象知識

『 中國氣象科普 』

不談時政| 不聊財經| 專注氣象宣傳與科普工作

| 有趣，有料，有生活 |

關注訂閱號：qxkpw2014