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1、地球上水的物態(tài)變化
地球上的水,是在不停地運(yùn)動(dòng)著的。它無處不在,通過蒸發(fā)、冷凝、降水等連續(xù)不斷地循環(huán)。水的循環(huán)過程具體可以分為以下三個(gè)步驟:
第一步是蒸發(fā)和蒸騰的水分子進(jìn)入大氣。
吸收太陽輻射熱后,水分子從海洋、河流、湖泊、潮濕土壤和其他潮濕表面蒸發(fā)到大氣中去;生長在地表的植物,通過莖葉的蒸發(fā)將水?dāng)U散到大氣中,植物的這種蒸發(fā)作用通常又稱為蒸騰。據(jù)估計(jì),在一個(gè)生長季中0.4公頃的谷物幾乎就可以蒸騰200萬升的水,等于同等面積內(nèi)43厘米深的水層。通過蒸發(fā)和蒸騰的水,水質(zhì)都得到了純化,是清潔水。
第二步是以降水形式返回大地。
水分子進(jìn)入大氣后,變?yōu)樗S氣流運(yùn)動(dòng),在適
2、當(dāng)條件下,遇冷凝結(jié)形成降水,以雨或雪的形式降落到地面。降水不但給地球帶來淡水,養(yǎng)育了千千萬萬的生命,同時(shí),還能凈化空氣,把一些天然的和人為的污物從大氣中洗去。
降水是陸地水資源的根本來源。我國多年來平均年降水量為632毫米,而全球陸地平均年降水量是834毫米。
第三步是重新返回蒸發(fā)點(diǎn)。
當(dāng)降水到達(dá)地面時(shí),一部分滲入地下,補(bǔ)給地下水;一部分從地表流掉,補(bǔ)給河流。地表的流水,即徑流可以帶走泥粒,導(dǎo)致侵蝕;也可以帶走細(xì)菌、灰塵和化肥、農(nóng)藥等,因而徑流常常是被污染的。最后千流歸大海,水又回到海洋以及河流、湖泊等蒸發(fā)點(diǎn)。這就是地球上的水循環(huán)。
推動(dòng)這種循環(huán)的永恒動(dòng)力是太陽輻射。進(jìn)
3、入到地球上的太陽能約有23%消耗于海洋表面和陸地表面的蒸發(fā)上,當(dāng)水汽凝結(jié)時(shí),這些能量又重新釋放出來。就全年平均情況來看,大約從北緯40度到南緯30度是一個(gè)廣大的輻射過剩區(qū)域,而極地周圍的高緯度地區(qū)是輻射虧損區(qū)。海陸之間,在不同的季節(jié)有著不同的虧損和盈余。只有把熱量從盈余的地區(qū)向虧損的地區(qū)輸送,才能達(dá)到全球的能量平衡。而水分循環(huán)是這種能量輸送的主要途徑之一。水在海洋中能夠形成洋流,水又能夠以氣液相變的形式來大量地儲(chǔ)存和輸送能量。這種能量輸送保持了全球的能量平衡,使得輻射的虧損區(qū)不至于太冷,輻射過剩區(qū)不至于太熱,為生物提供了一種適宜的生活環(huán)境。
有時(shí)水循環(huán)會(huì)出現(xiàn)一些較特殊的情況。在高緯度和高
4、海拔區(qū),自大氣層降下的不是水而是雪。落在極地區(qū)或山地的雪積久可成冰,水因此得到保存,算是退出循環(huán),退出時(shí)間一般為幾十年、幾百年或幾千年。因此,冰雪的固結(jié)與消融,影響著參與水循環(huán)的水的總量,進(jìn)而影響全球海面變化。
地球上的水循環(huán)
南極冰蓋和格陵蘭冰蓋是世界上最大的冰庫。如果全部融化,海洋的水位就會(huì)上升大約60米,這意味著各大洲的沿海地區(qū)、包括許多世界級(jí)大城市都將被淹沒,海平面將達(dá)到紐約曼哈頓摩天大樓的20層樓那么高。
水分循環(huán)的過程是非常復(fù)雜的。除了這種海陸之間的水分循環(huán)外,海洋有自己的洋流等水圈內(nèi)部的水循環(huán);大氣圈里有隨著大氣環(huán)流進(jìn)行的大氣內(nèi)部水循環(huán);大氣圈與陸地之間,大氣圈與洋
5、面之間,有著水汽形成降水,降落的水分又被蒸發(fā)的直接循環(huán);巖石圈上存在著地表水與地下水之間的轉(zhuǎn)換與循環(huán);生物體內(nèi)也有著生物水的循環(huán)等。
水分循環(huán)把地球上所有的水,無論是大氣、海洋、地表還是生物圈中的水,都納入了一個(gè)綜合的自然系統(tǒng)中,水圈內(nèi)所有的水都參與水的循環(huán)。像人體中,從飲水到水排出體外只要幾個(gè)小時(shí);大氣中的水,從蒸發(fā)進(jìn)入大氣,到形成降水離開大氣,平均來說,完成一次循環(huán)要8~10天;世界大洋中的水,如果都要蒸發(fā)進(jìn)入大氣,完成一次水分循環(huán)的過程,需要3000~4000年。
水分循環(huán)系統(tǒng)是一個(gè)水的自然凈化系統(tǒng)。水不斷地從潮濕的表面蒸發(fā),或者從植物表面蒸騰,當(dāng)水蒸氣進(jìn)入大氣時(shí),大部分雜質(zhì)留下來。雨水到了地面經(jīng)過沙石的過濾和沉淀,成為潔凈的水。在這個(gè)凈化過程中,海洋起著巨大的作用。太陽、海洋和大氣像一個(gè)巨大的蒸餾裝置,時(shí)刻不停地運(yùn)轉(zhuǎn)著。
由于水分循環(huán)的存在,使得水成為地球上最活躍的物質(zhì),使全球的水量和熱量得到均衡調(diào)節(jié)。正是由于這種年復(fù)一年、日復(fù)一日永不停息的水分循環(huán),才使得大氣圈氣象萬千,使得地球表面千姿百態(tài),生機(jī)盎然。假如水分循環(huán)停止,將再也看不到電閃雷鳴、雨雪霜雹;再也沒有晴、雨、陰、云的天氣變化;再也看不到江、河、湖、沼;當(dāng)然更不會(huì)有森林、草原;動(dòng)物與人類也將不存在。