第三节 水圈和水循环

2023-05-10 14:56:27

水圈的组成


地球表面三分陆地,七分海洋,所以把地球称之为“水球”似乎还更合适。


地球上这么多不同类型的水,共同组成了水圈。


水分为海洋水、大气水、冰川、地下水、河水、湖泊水、土壤水、生物水等。其中,海洋水是主体,大气水分布最广,冰川是淡水的主体,地下水分为浅层地下水(潜水)和深层地下水(承压水)两种。


地球上可利用的淡水资源占水圈的比重极小,而且时空分布不均,加之与人口、经济的分布不匹配,所以淡水资源整体上是短缺的。


缺水,分为资源型缺水和水质型缺水两种。中国的南方一般是水质型缺水,而北方一般是资源型缺水。随着工业化和城市化的不断推进,北方地区水质型缺水也越来越突出,加剧了北方的水资源紧缺状况。


水循环及其地理意义


“君不见黄河之水天上来,奔流到海不复回……”,唐朝诗人李白曾这样描写黄河,并成为了经典。


那么,黄河之水真是不复回吗?非也。


黄河之水奔流到海,经过海洋蒸发,通过夏季风(东南季风)将水汽输送到黄河流域的上空,成云致雨,再次变成黄河水,奔向下游,注入海洋,日复一日,年复一年,循环往复,往复循环……


黄河之水能复回,要感谢水循环。


水循环分为海陆间循环(大循环)、海上内循环、陆上内循环三种类型,循环量最大的是海上内循环,循环量最小的是陆上内循环,级别最高、对人类生产生活影响最大的是海陆间循环。


海陆间循环的环节中,人类影响最大的是地表径流,如:修建水库、跨流域调水等。


降水量等于地表径流量、地下径流量、蒸发量三者之和,地下径流量等于下渗量。如果山区的植被覆盖率下降,则该地区的下渗作用减弱,地表径流量增加,地表径流对地表的侵蚀加强,则水土流失加剧。所以,通过植树造林的方式来治理水土流失的原理,就是为了增加下渗,减少地表径流量,减弱地表径流对地表的侵蚀力度,从而达到保持水土的目标。


在水循环的环节中,地表径流(河流)是与人类关系最为密切的一个环节。所以,河流是一个重要话题,而河流的补给类型是研究河流的一个重要方面。


河流的补给主要分为雨水补给、冰雪融水补给、季节性积雪融水补给、湖泊水补给、地下水补给五种类型。


雨水补给,又称为降水补给、大气降水补给,其径流量的变化与降水量的变化基本一致。所以,一个地方的降水季节分配状况直接决定了当地河流径流量的季节变化状况,如:热带雨林气候区的河流(亚马孙河)和温带海洋性气候区的河流(莱茵河)因为降水季节分配均匀,所以河流流量季节变化很小;地中海气候区的河流(波河)汛期出现在冬季;季风气候区的河流(长江)汛期出现在夏季。中国的大多数河流,主要的补给类型就属于雨水补给。


冰雪融水补给,又称为永久性冰雪融水补给、冰川融水补给,影响其径流变化的主要因素是气温。在中国属于该补给类型的河流主要分布在西北地区,如:塔里木河。塔里木河主要靠天山、昆仑山上冰雪融水来补给,夏季气温最高,冰雪融化量也最大,所以河流流量也最大。塔里木河流量的季节变化大,但年际变化小。


季节性积雪融水补给,指的是春季积雪融化而补给河流的一种形式,河流的这种汛期称为春汛,在中国东北、俄罗斯、加拿大等冬季积雪量较大的地区非常典型。这种补给类型要注意和冰雪融水补给相区别开来,因为很多人容易把这两种类型混淆。


湖泊水补给,我们这里研究的补给对象是河流,其实也就是湖泊与河流的相互补给关系。因为,水往低处流,所以,谁补给谁,取决于它们之间水位高低的对比关系。丰水期,因河流水位较湖泊水位高,所以河流补给湖泊;枯水期,因湖泊水位较河流水位高,所以湖泊补给河流。


地下水补给,研究的补给对象我们依然选择河流。这里的地下水指的是潜水(浅层地下水),潜水与河流的补给关系,也是取决于它们之间水位高低的对比关系。丰水期,因河流水位较潜水水位高,所以河流补给潜水;枯水期,因潜水水位较河流水位高,所以潜水补给河流。


洋流及其地理意义


洋流的分类,有两种分法。如果按性质(水温)来分,洋流分为暖流和寒流两种;如果按成因来分,洋流分为风海流、密度流和补偿流三种。


在海水等温线图中,我们要会判断该海域所处的南北半球,会标出洋流的流向,会判断属于寒流还是暖流。关于判断南北半球,利用海水水温的纬度变化规律(不是太严谨的说法是:越靠近赤道,海水水温越高)就可以判断出来;洋流流向与等温线的弯曲方向一致;从较低纬度流向较高纬度的洋流属于暖流(索马里暖流除外),从较高纬度流向较低纬度的洋流属于寒流(索马里寒流除外)。


世界上绝大多数的洋流,按成因分类都属于风海流(如:北赤道暖流、南赤道暖流、西风漂流、北太平洋暖流、北大西洋暖流),都是在风带的作用下形成的。只有少部分的洋流属于密度流(如:地中海与大西洋之间、红海与阿拉伯海之间因为密度差异而形成的洋流)和补偿流(加利福尼亚寒流、加那利寒流、本格拉寒流、西澳大利亚寒流、秘鲁寒流)。


全球洋流的分布规律与全球气压带的分布规律有直接的关系,因为绝大多数洋流都是在风带的控制下形成的。所以,只要将全球气压带的分布规律搞清楚,全球洋流的分布规律就不难理解了。


当然,实际情况下的洋流与理想情况下的洋流分布很不一致,因为洋流的分布受海陆分布状况的影响。南半球中纬度因海洋面积占绝对比重,所以形成了环球性的西风漂流;北半球因海陆相间分布,中纬度地区的西风漂流被分割成了两部分,即北太平洋暖流和北大西洋暖流。


北印度洋的季风洋流,是洋流中的一个另类。因为北印度洋的洋流流向深受南亚季风的影响,洋流流向随季风风向的改变而改变,所以把这里的洋流称为季风洋流。冬季受东北季风控制,形成了沿逆时针方向运动的洋流;夏季受西南季风的控制,形成了沿顺时针方向运动的洋流。季风洋流西侧的索马里洋流,也是属于洋流中另类的另类。


因为寒流的存在,所以低纬度海域的海水水温不会太高;因为暖流的存在,所以高纬度海域的海水水温也不会太低。所以,洋流对于调节高低纬海域之间的热量平衡起到了非常积极的作用。


影响气候的因素很多,其中,洋流也是一个重要因素。暖流对沿岸地区的气候起增温、增湿的作用,寒流对沿岸地区的气候起降温、减湿的作用。


世界四大渔场中,寒暖流交汇作用形成的渔场有三个:北海道渔场(日本暖流和千岛寒流交汇形成)、北海渔场(北大西洋暖流和东格林兰寒流交汇形成)、纽芬兰渔场(墨西哥湾暖流和拉巴拉多寒流交汇形成);上升流作用形成的渔场有一个:秘鲁渔场。


当前,国际贸易主要通过海运来完成,所以,研究洋流与航运的关系,也有现实的意义。轮船最好选择顺洋流航行,不但速度快,而且可以节省燃料,从而降低运输成本。


另外,海洋的污染需要洋流来稀释。在洋流流经的海域,污染物很容易被稀释掉,从而有效降低污染,但也会把污染物带到其他海域,扩大了污染范围。


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