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索 引 号: 74777000-3/2022-06750 分类: 其他信息;其它   
发布机构: 海口气象局 发文日期: 2020年03月23日
名  称: 气候与水 水循环与水资源
文  号: 主 题 词:


气候与水 水循环与水资源

地球约有四分之三的面积覆盖着水,常被人们称为蓝色星球。地球上的生命体无一例外离不开水。人类的生存发展也和水资源息息相关,因此,了解水的知识和保护水资源得到了人们的广泛关注。

 

水循环的基本过程

地球上各种形态的水总是处于不断的变化状态。通过蒸发、水汽输送、降水、下渗和径流等过程,分布在地球各个层次的水被联系起来,进行着周而复始的、跨越四大圈层的水分循环,称为水循环。水循环扩及整个水圈,并深入大气圈、岩石圈及生物圈,同时通过无数条路线实现循环更替。

关于水循环的描述,可以从地表面的蒸发开始。蒸发的水汽(大部分来自海洋)升入空中,在大气环流的控制下,进行着海洋与陆地、低纬与高纬之间的交换。水汽遇冷凝结成降水(包括雪等固态水),海洋表面的降水直接回归海洋,陆地表面的降水可分为多种途径:一部分水(地表水体、湿润的植被和土壤等)重新蒸发返回空中,另一部分水在土壤、岩石中不断下渗,至达到饱和,形成壤中水和地下水径流。进入土壤的水又有部分被植被吸收,通过蒸腾作用重回空中。经过截留、下渗、吸收、地面蓄积等过程后,剩余的水才形成地表径流。在这些过程之中,又包含了动物和人类对水的攫取和排泄。地下和地表径流在地形地势的制约下不断汇集,最终归入海洋。重返空中的水汽又重复着输送、降水、蒸发、下渗、径流的全过程。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。

水循环更替时间长短、水量、水质、水资源时空分布、水旱灾害频率与强度等不仅与气候条件密切相关,还受到大规模人类活动影响。人类构筑水库,开凿运河、渠道、河网,以及大量开发利用地下水等,改变了水的原来径流路线,引起水的分布和水的运动状况的变化。农业的发展,森林的破坏,引起蒸发、径流、下渗等过程的变化。城市和工矿区的大气污染和热岛效应也可改变本地区的水循环状况。随着社会的发展,人对生态环境的负面影响也通过水循环的途径得以放大。水循环过程能够在一定程度上降低有害物质浓度,进而实现无害化,这是水的自净作用。然而水体中有害物质浓度远大于水的自净能力时,非但无法实现自净,还会造成更大范围的污染。

 

形式多样的降水

整个水循环基本上由降水驱动,因此降水是水循环的主要环节。没有降水的地方也就基本不存在水文循环过程。

降水可以多种形式降落到地面,它分为两类,一类是由空中降落到地面上的水汽凝结物,如雨、雪、霰、雹等,又称为垂直降水,另一类是大气中水汽直接在地面或地物表面及低空的凝结物,如露、霜、雾等,又称为水平降水。

 

:空气中水汽在上升过程中遇冷凝聚成小水滴,通过凝结、凝华和云滴的碰并,不断增大为直径在100微米以上的雨滴,当空气再也托不住它时,便从云中直落到地面,成为我们常见的雨。

:天空中的水汽,冷却到0摄氏度以下时,就有部分通过冰核作用凝华成冰晶,冰晶经过聚合就形成了雪,因此也将雪叫作冰晶聚合体。雪的形状也比较复杂,多为六角形,在研究的时候,一般都将其简化为平板枝状。:由白色不透明的球形或锥形(直径25毫米)的颗粒组成的固态降水叫作霰,又被称为雪丸、软雹,落到坚硬的地面会反跳,松脆而且易碎。霰一般是冰晶或者雪经过撞冻过冷水滴最终形成的一种冰相粒子,也可能是冻结的小水滴,多呈球形。

 

:当从积雨云中降落,直径在5毫米以上的固态降水物叫作冰雹,也叫雹,俗称雹子,春夏之交或夏季最为常见。冰雹的形成比较复杂,它的形状也多变,有球形、椭球形、扁球形、锥形,还有不规则形。

 

:空气中水汽凝结在地物上的液态水。傍晚或夜间,地面或地物由于辐射冷却,使贴近地表面的空气层也随之降温,当其温度降到露点以下,即空气中水汽含量过饱和时,在地面或地物的表面就会有水汽的凝结。如果此时的露点温度在0℃以上,在地面或地物上就出现微小的水滴,称为露。

 

:空气中的水汽直接凝华在物体表面形成的针状或绒状固冰。霜具有多种类型,不同类型霜的形成依赖于周围的气温、露点及物体表面温度。在暴露于空气中的物体上,如树枝、植物的茎和叶的边缘、电(金属)线、柱体等,由空气中水汽的直接凝华作用所形成的连续的冰晶称为白霜,形成于陆地物体迎风面和飞机由冷气层飞到暖气层时在机体上形成的白霜称为冰羽。

 

:大量悬浮在近地面空气中的微小水滴或冰晶组成的气溶胶系统,是近地面层空气中水汽凝结(或凝华)的产物,常呈乳白色。雾的存在会降低空气透明度,使能见度恶化,当水平能见度降低到1千米以内时,称为雾;当水平能见度在1~10千米时,这种天气现象称为轻雾或霭。

 

“数”说水资源

水资源由降水、地面水和地下水组成,其中地面水主要包括冰川、河流、湖泊和海洋等,降水是水资源的主要来源。通常我们所说的水资源,特指陆地上的淡水资源,包括河流和湖泊中的淡水、高山积雪和冰川以及地下水等。水资源可用于灌溉、航运、发电、供水、养殖等,是人类生存和发展不可缺少的自然财富。

地球水总量为13.86亿立方千米,其中淡水仅占2.5%,而淡水中两极和高山冰川约占69%,地下水约占30%,其他水体约占1.3%,其中可利用的淡水资源仅有0.55%。

 

中国水资源时空分布主要与气候和地形有关。时间上受季风气候影响,年内和年际降水分配不均,多数地区年内连续4个月的降水量占全年70%以上,连续丰水和连续枯水也比较常见。空间上,水资源南多北少,据中华人民共和国水利部《2015年中国水资源公报》统计,2015年中国水资源总量约2.8万亿立方米,其中松花江区、辽河区、海河区、黄河区、淮河区、西北诸河区六个北方水资源一级区的水资源总量为4733.5亿立方米,占全国的16.9%,长江区、东南诸河区、珠江区、西南诸河区四个南方水资源一级区的水资源总量为23229.1亿立方米,占全国的83.1%,是北方六区水资源总量的近5倍。中国水资源多分布于境内众多的河流、湖泊和冰川中,其中河流径流资源绝对数量比较丰富。据统计,中国流域面积在100平方千米以上的河流有5万多条,1000平方千米以上的河流有1600多条,超过10000平方千米的河流有79条。受气候和地形影响,多数河流分布在东部季风区,河网密集,水资源丰富;而地处内陆的西北地区水资源较为稀缺,水资源多储存于高山上的冰川和积雪中。中国湖泊数量众多,20世纪80年代第一次全国湖泊调查显示,全国共有面积在1平方千米以上的天然湖泊2928个,总面积为9.1万平方千米,主要分布于五大湖区,包括青藏高原湖区、蒙新湖区、云贵高原湖区、东北平原与山地湖区和东部平原湖区,其中青藏高原湖区和蒙新湖区地处中国内流区,受干旱半干旱气候影响,基本为封闭的咸水湖或盐湖;云贵高原、东北平原与山地湖区以及东部平原湖区,因位于季风区而多为淡水湖。中国还有丰富的冰川资源,集中分布在西部地区。最新统计显示,中国目前共有冰川48571条,总面积为5.2万平方千米,冰储量为4300~4700立方千米。冰川最集中的地区有两个,一是塔里木盆地周围,约占全国冰川总面积的43%;二是雅鲁藏布江两岸,约占35%。中国地下淡水资源天然补给量每年约8840亿立方米,相对而言,南方丰富,北方贫乏,南北比例约7∶3。20世纪50年代以来,受气候变化和人类活动双重因素的影响,中国北方水资源量明显减少,水资源供需矛盾突出;松花江、辽河、海河、黄河实测径流量均呈下降趋势,尤其海河和黄河下降明显,减少近一半,海河流域气候要素对河川径流量减少的贡献将近3成,黄河中游贡献近4成;辽河、松花江减少幅度次之,其中辽河流域气候要素对河川径流量减少的贡献占近两成。而中国西部的塔里木河源地区、新疆地区总径流量和雅鲁藏布江径流表现出增加的趋势,这主要是由于气候变暖,冰川消融,导致近期径流量表现为增加的趋势。

 



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