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第二章 地球上的水循环 本章结构 第一节 水循环概述(4) 一、 水循环的基本过程和类型 二、水循环机理与特征 三、水体的更替周期 四、水循环作用与效应 第二节 水量平衡(35) 一、水量平衡的相关概念 二、通用水量平衡方程 三、全球水量平衡方程 第三节 蒸发(47) 一、蒸发的物理机制 二、影响蒸发的因素 三、蒸发量的计算 第四节：水汽扩散与输送(80) 一、扩散现象 二、水汽输送 第五节 降水(97) 一、降水要素及降水特征的表示方法 二、面降水的计算 三、影响降水的因素 四、可能最大降水 第六节 下渗(121) 一、下渗的物理过程 二、下渗理论与经验公式 三、影响下渗的因素 第七节 径流(136) 一、径流的涵义与表示方法 二、径流的形成过程 三、影响径流的因素 第一节 水循环概述 一、 水循环的基本过程和类型 1、水循环的基本过程 水循环：地球上各种形态的水，在太阳辐射、地心引力等作用下，通过蒸发、水汽输送、凝结降水、下渗以及径流等环节，不断地发生相态转换和周而复始运动的过程。 2、水循环的类型与层次结构 1）水循环的基本类型 根据水循环的路径与规模差异，将全球的水循环分为大循环与小循环。 A、大循环/外循环：发生于全球海洋(、大气)与陆地之间的水分交换过程。 在循环过程中，水分通过蒸发与降水两个环节进行垂向交换；以水汽输送和径流的形式进行横向交换。 B、小循环/内部循环：发生在海洋与大气之间（海洋小循环），或陆地与大气之间（陆地小循环）的水分交换过程。 海洋小循环主要包括海面的蒸发与降水两大环节。 陆地小循环：从水汽来源看，包括陆地蒸发的水汽及海洋输送的水汽； 水汽的地区分布很不均匀，距离海洋越远，水汽含量越少，因而水循环强度具有从海洋向内陆深处逐步递减的趋势。 陆地小循环还分为外流区小循环与内流区小循环。 外流区小循环除自身垂向的水分交换外，还有多余的水量，以地表径流以及地下径流的形式向海洋输送； 与此同时，高空必然有等量的水分从海洋输送到陆地，即陆地小循环还存在与海洋之间的横向水分交换。 习题： 试举例外流区小循环和内流区小循环 陆地上内流区，其多年平均降水量等于蒸发量，自成一个独立的水循环系统； 地面上并不直接和海洋相沟通，水分交换以垂向为主； 仅借助于大气环流，在高空与外界之间，进行一定量的水汽输送和交换。 问题 内流区和海洋之间有联系吗？ 讨论： 大循环：发生于全球海洋与陆地之间的水分交换过程； 发生在海洋与大气之间，或陆地与大气之间的水分交换过程。 2）全球水循环系统的层次结构 二、水循环机理与特征 1、水循环服从质量、能量守恒定律。 水循环是物质与能量的传输、储存和转化的过程。 二、水循环机理与特征 1、水循环服从质量、能量守恒定律。 水循环是物质与能量的传输、储存和转化的过程。 在蒸发环节中，伴随液态水转化为气态水的是能量的吸收，伴随着凝结降水是潜热的释放，所以蒸发与降水就是地面向大气输送热量的过程。 由降水转化为地面与地下径流的过程，则是势能转化为动能的过程。这些动能成为水流的动力，消耗在沿途的冲刷、搬运与堆积作用中，直到注入海洋才消耗殆尽。 2、太阳辐射与重力作用是水循环的基本动力，此动力不消失，水循环将永恒存在。 水的物理特性，即在常温常压下固态、液态与气态的三相变化是水循环的基本前提； 外部环境包括地理纬度、海陆分布、地貌形态等，它们制约着水循环的路径、规模与强度。 3、水循环广及整个水圈，并深入大气圈、岩石圈以及生物圈。在水循环过程中，其循环路径不是单一的，而是通过无数条路径实现循环和相变的，所以水循环系统是由无数不同尺度、不同规模的局部水循环所组合而成的复杂的巨系统。 4、全球水循环是闭合系统，但局部水循环却是开放系统。 5、地球上的水分在交替循环过程中，总是溶解并携带着某些物质一起运动，诸如溶于水中的各种化学元素、气体以及泥沙等固体杂质。但通常意义上的水文循环仅指水分循环。 三、水体的更替周期 水体的更替周期是指水体在水循环过程中全部水量被交替更新一次所需要的时间，T=W/ΔW。 更替周期是在有规律地逐步轮换这一假设条件下得出的平均所需时间。 水体更替周期是反映水循环强度的重要指标，也是反映水资源可利用率的基本参数。 事实上，水体的储水量并不是全部都能被利用，只是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，才能看作可以利用的水资源；这部分水量的多少，主要决定于水体循环更新速度和周期的长短，循环速度愈快，周期愈短，可开发的水量就愈大。 四、水循环作用与效应 水文循环与地球