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水循环的重要作用及地表形态的塑造

时间:2023-11-22 理论教育 版权反馈
【摘要】:水循环在淡水资源的形成与更新、地表形态的塑造、气候演化、能量传输和生态系统塑造等方面起着至关重要的作用。但总蒸发量小于降水量,这才形成了地下径流和地表径流,由此形成淡水的动态循环。水循环在地表形态塑造中占有极为重要的地位。

水循环的重要作用及地表形态的塑造

(一)水循环的定义

水循环是指以气态、液态、固态等各种形态的水在陆地、海洋和大气间不断循环的过程。形成水循环的内因是水在通常条件下气态、液态、固态易于转化的特性,外因是太阳辐射和地球引力的双重作用,为水循环提供了水的物理状态转化和循环运动的能量。

按照循环所涉及的范围,水循环可分为大循环和小循环。海洋是水的主要来源,太阳辐射使水不断被蒸发成为水蒸气而进入大气,空气对流又促成水蒸气的输移和空间分布。从海洋蒸发出来的水蒸气,被气流带到陆地上空,凝结为雨、雪、雹等形态,在地球引力的作用下又落回地面,部分成为地表径流或下渗为地下水,并最终大部分回归海洋,部分被生物吸收,部分通过蒸发再次进入大气,这种海洋和陆地之间水的往复运动过程,称为水的大循环,如图1-2所示。仅在局部地区(陆地或海洋)进行的水循环称为水的小循环。因此,水循环的尺度可大至全球、某一流域,也可小至某一地域内的土壤或地下含水层。地球上大、小水循环是交织在一起的,并在全球范围内不停地进行着。

水循环使地球上各种形态的水以不同的周期或速度更新。水的这种循环复原特性,可以用水的交替周期表示。水的贮蓄形式不同,交换周期也不一致。大气圈中的水分参与水圈的循环,交换速度较快,周期仅为几天,河流的循环周期约为十几天,湖泊的循环周期十几年乃至上百年,深层地下水和高山冰川的水循环周期可达上千年,而极地冰川的水循环周期则需要上万年的时间。

图1-2 水循环示意图(USGS Illustration,John M.Evans[1]

(二)水循环的作用

各种形态的水体以水循环的方式不停地运动着,相互转化、相互联系。水在循环过程中不断释放或吸收热能,调节着地球各圈层的能量。水循环在淡水资源的形成与更新、地表形态的塑造、气候演化、能量传输和生态系统塑造等方面起着至关重要的作用。(www.xing528.com)

据估计,全球总的循环水量不到全球总储水量的万分之四。在这些循环水中,约有22.4%成为陆地降水,这其中约有三分之二又从陆地蒸发掉了。但总蒸发量小于降水量,这才形成了地下径流和地表径流,由此形成淡水的动态循环。这部分水是陆地生命赖以生存的资源,且最容易被人类社会所利用,也正是我们常说的水资源。水循环的存在,在一定程度上决定了水是可再生资源,能够使生物赖以生存的水资源得到不断更新。

水循环在地表形态塑造中占有极为重要的地位。海洋、河流、湖泊以及冰川等地表水是改造地表形态的主要营力。大气降水、河水流动、地下水活动等通过侵蚀、搬运和沉积三种作用方式,改变地表及地下一定深度的岩石性状和形态,如沟谷、河谷、瀑布都是流水侵蚀形成的;溶洞、石林、天生桥等喀斯特地貌都是流水溶蚀作用的结果。同时,水是一切有机体的生长要素,而有机体是改变地球面貌的又一个重要的因素。地下水和部分地表水则是地质变化的动因之一,对矿产形成有着积极的作用,一个地方矿质元素的沉积往往要通过水循环来完成,因此,水是参与地球发展和地壳变化最积极的因素之一。

水循环还使地球产生了复杂的天气变化。水对地表太阳辐射吸收、转化、传输,缓解了不同纬度间热量收支不平衡的矛盾,对于气候的调节具有重要意义。

水循环在生态系统中起着能量传递和利用的重要作用。水是很好的溶剂,是所有营养物质的介质,营养物质的循环和水循环密不可分地联系在一起。

水循环对生物圈本身有着直接的影响。水在大气圈、生物圈和岩石圈之间相互置换,组成了地球上各种形式的物质交换系统,影响着生物的生息繁衍。生物的种群分布和聚落形成与水的时空分布有着密切的关系,生物群落随水的丰枯而不断交替、繁殖和死亡。

水循环在影响着大气圈、生物圈和地球内圈的同时,也会受到很多因素的影响。影响水循环的自然因素主要有气象条件(大气环流、风向、风速、温度、湿度等)和地理条件(地形、地质、土壤、植被等)。大量植物的蒸腾作用也促进了水分的循环。随着人类社会的发展和科技的进步,人为因素对水循环的影响也越来越强烈。人类修建水库,开凿运河、渠道,沟通河网,以及大量开发利用地下水等,改变了水的原有运动规律,引起水的时空分布和运动状况的变化。农业的发展,森林的破坏,引起蒸发、径流、下渗等过程的改变。人类生产和消费活动排出的污染物通过不同的途径进入水循环,使地表水或地下水受到污染,甚至威胁到海洋环境。

综上所述,水循环把水圈中的所有水体都联系在一起,它直接涉及自然界中一系列物理的、化学的和生物的过程,对于大气圈、生物圈和地球内圈均有着重要的意义。自然因素对水循环的影响需要较长的时间,与之相比,人为干扰对于水循环的影响则要迅速和激烈得多。因此,人类社会对水资源的开发利用应当采取十分谨慎的态度。

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