地球水的流动：理解水量平衡的前提条件

谈论地球上的水量平衡，是有前提条件的。这个前提条件就是一个假设和一个客观事实。一个假设，是把地球作为一个封闭的大系统来看待，也就是假设地球上的总水量无增无减，是恒定的；一个客观事实，是基于地球上天然水的统一性，地球上水的大小循环使地球上所有的水都纳入到一个连续的、永无休止的循环之中。

问题是地球上的水量是衡定的吗？事实上，地球上的水有增加的因素，也有减少的因素。

在晴朗的万里夜空，我们常常可以看到一道白光划破天际，这是来自茫茫宇宙空间的星际物质，以极快的速度穿越地球周围厚厚的大气层时，由于巨大的摩擦力产生高温，使这些星际物质达到炽热程度，我们称之为流星。当然，这种流星发生在白昼，通常是看不见的。这些流星在高速穿越地球大气层时，未被燃烧殆尽而能够到达地球表面是极少的，以铁质为主的叫陨铁，以石质为主的叫陨石，以冰为主的叫陨冰（这是极难见到的）。这些星际物质，都含有一定量的水，一年大约使地球增加0．5立方千米的水。

太阳这颗恒星同其他恒星一样，主要是由炽热的氢和氦构成。太阳表面被一层厚数千千米呈玫瑰色的太阳大气所包围，称为色球层。色球层的外部温度极高（几万摄氏度），能量也大，尤其是当有周期性的太阳色球爆发（又叫耀斑）时，所发出的能量极大，能射出很强的无线电波，大量的紫外线、X射线、γ射线，还可以把氢原子分解为高能带电的基本粒子——质子，抛向宇宙空间，有些能够到达地球，并且在地球大气圈的上层俘获负电荷而变成氢原子，这些氢原子可能与氧结合生成水分子。在太阳色球层的外面还包围着一层很稀疏的完全电离的气体层，叫日冕。它从色球层边缘向外延伸到几个太阳半径处，甚至更远。日冕虽然亮度不及太阳光球的1／1000000，只有在日全食时或用特制的曰冕仪才能看到，但它内部的温度却高达1000000℃。由于日冕离太阳表面较远，受到太阳的引力也就较小，它的高温能使高能带电粒子以每秒350千米、远远超过脱离太阳系的宇宙速度向外运动。这些粒子中，有相当多是由氢电离产生的离子，它们也会有些进入地球大气圈并俘获负电子而成为氢原子，这些氢原子也可能与氧结合成水分子。地球通过这种途径所增加的水量是很难确定的。

上面是地球来自它本身以外获得水量的几种途径。地球还可以从它自身增加水量，这主要是来自地球上岩石和矿物组分中化合水的释放。地质学家们认为，火山喷发时每年从地球深部带出约1立方千米的呈蒸气和热液状态的原生水。

以上是地球上水量增加的方面，与此相反，地球还有失去水量的方面。

在地球大气圈上层，由于太阳光紫外线的作用，水蒸气分子在太阳光离解作用下，分解为氢原子和氧原子，因为此处远离地球表面，空气极为稀薄，地球引力又相对减小，各种微粒运动速度极大，当氢原子的运动速度超过宇宙速度，便飞离地球大气圈进入宇宙空间，这就使地球失去水。

在人类几百万年的历史长河中，现在完全可以认为地球上水量的得失大体相等，也就是说地球上的总水量不变。再换句话说，地球上的水量是衡定的。

当然，在地质历史，地球上的总水量不能认为是固定不变的，完全可能因为地球内部活动性、火山活动、地表温度变化等而变化。如果地球上消失到宇宙空间的水大于地球从宇宙中和其自身地幔中获得的水，地球上的水量就会减少，最终水圈就可能从地球表面消失。

既然可以认为，在人类历史的长河里，地球上的总水量不变，那么下面，就概略地谈谈地球上的水量平衡。

由于水循环，使自然界中的水都时时刻刻在循环运动着。从长远来看，全球的总水量没有变化，但对某一地区而言，有时候降水量多，有时候降水量少。某个地区在某一段时期内，水量收入和支出的差额，等于该地区的储水变化量。这就是水量平衡原理。

例如，一条外流河流域内某段时期的水量平衡，根据水量平衡原理，可以用平衡方程式表示为：

P-E-R＝ΔS

（式中：P——流域降水量；E——流域蒸发量；R——流域径流量；ΔS——流域储水变量。）

从多年平均来看，ΔS趋于零，所以，流域多年水量平衡方程式为：

以下对照《生命之水》15

P＝E＋R(www.xing528.com)

（式中：P——流域多年平均降水量：E——流域多年平均蒸发量；R——流域多年平均径流量。）

全球多年平均水量平衡方程式为：

P地球＝E地球

（式中：P地球——地球多年平均降水量：E地球——地球多年平均蒸发量。）

全球海洋的蒸发量大于降水量，其多年水量平衡方程式为：?

P海＝E海-R海

（式中：P海——海洋多年平均降水量；E海——海洋多年平均蒸发量；R海——多年平均进入海洋的河水径流量。）

全球陆地的蒸发量小于降水量，其多年水量平衡方程式为：

P陆＝E陆-R陆

（式中：P陆——陆地多年平均降水量：E陆——陆地多年平均蒸发量；R陆——多年平均进入海洋的河水径流量。）

实际上，R海就是R陆。

根据估算，全球海洋每年约有50．5万立方千米的水蒸发到空中，而每年降落到海洋的水（降水量）约为45．8万立方千米，每年海洋总降水量比总蒸发量少了约4．7万立方千米（从50．5万降到45．8万立方千米）：而全球陆地每年蒸发量约为7．2万立方千米，每年降水量约为11．9万立方千米（11．9万～7．2万立方千米），每年全球陆地总降水量比总蒸发量多了约4．7万立方千米。这4．7万立方千米的水量就是通过地表径流和地下径流注入海洋，平衡了海洋总降水量比总蒸发量少的4．7万立方千米的水量。

可以看出，从全球范围（整个海洋和陆地）长期宏观来看，水量平衡是很简单的，就是多年平均降水量等于多年平均蒸发量。单从全球陆地或海洋长期来看，其水量平衡也一目了然：陆地降水量大于蒸发量，其多出部分正是以径流方式从地表面和地下注入海洋，平衡了海洋降水量小于蒸发量的差额部分。但是从地球局部某个地区（指陆地）来看，水量平衡就要复杂得多。时间越短，其水量平衡就越复杂，因为对长期来说可以忽略的因素，在短时期内可能很突出，成了不容忽视的因素。地球上的降水，在时空上的分布是很不均衡的。就“空间”而言，地球上有的地方降水很少，甚至多年无降水（如我国的塔克拉玛干大沙漠和非洲的撒哈拉大沙漠腹地）。这些地方由于过于干旱缺水，不要说人类无法生存，就是动植物也基本灭迹。从水量平衡来看，基本上没有或很少有“收入”——降水，蒸发量总是远远大于降水量，径流量也就谈不上了；而有的地方降水过多，常成灾害，给人们的生命财产带来很大威胁。就“时间”来说，同一个地区有时降水多，有时降水少。所以，地球上许多地方（当然是指陆地）都有雨季和旱季之分，真正能达到风调雨顺的地方是很少的。

水量平衡同其他平衡一样，是动态平衡，是由于水循环通过大气中的水汽输送和陆地上的径流输送而实现的。就目前而言，人类活动对全球大气的水汽输送几乎没有什么影响，而对地表径流输送，在局部地区却可以产生某些影响。例如，一个地区修建水库，引水灌溉，跨流域调水等，就是利用水循环和水量平衡的规律和原理，发挥人的能动性，改变水在时空上分布的不均衡，以求达到兴利除弊，造福人类。我国三峡工程建成后可达到近400亿立方米的库容量，这是一个很大的水库，在蓄水期间对长江的径流量无疑会产生大的影响。我国20世纪80年代修建的引滦入津（天津）和引黄济青（济南和青岛），都是跨流域调水工程，旨在改善这些地区用水紧张的局面。但是人们的一些不良活动——毁坏森林，盲目围湖造田，过度抽取地下水等，均会导致该地区水循环和水量平衡向劣性发展，势必给人们的生活和生产带来恶果。

由于全球各洲大陆所处的地理位置、海陆关系、大气环流条件等各不相同，其水量平衡和水循环的特点也不一样。