日韩无码视频免费看_亚洲综合色一区二区三区_国产成人久久AV免费看国语版_A人片中文字幕一区二区

水循環(huán)中的氣候密碼

2020-03-22 18:31:35  來源:中國氣象報  


[摘要]對于很多人而言,談起水循環(huán)的過程,降水無疑是最容易察覺的一環(huán)...

  降水

  對于很多人而言,談起水循環(huán)的過程,降水無疑是最容易察覺的一環(huán)。水從天而降,落在大地上、海洋中,直觀而又容易理解。事實上,降水也確實是水循環(huán)過程中最重要的環(huán)節(jié)之一,是大氣層中的水分回到地球的主要方式。但這一過程絕不簡單。

  在空中飄浮的云,含有水蒸氣和云滴。當然,很多時候這些水蒸氣和云滴太小,不能以降水的形式降落,但是卻可以形成看得見的云。隨著水不斷地蒸發(fā)到天空中,并且不斷地冷凝,云中的水含量越來越多。云中大多數(shù)冷凝水不會隨降水落下,因為上升氣流會支撐住云。要使降水發(fā)生,微小的水滴必須冷凝結合成又大又重的水滴,才能以降水的形式從云層中降落。每一個這樣落下的小雨滴中都含有數(shù)百萬個云滴。

  在大氣的高層,降水落下之前,它們都是以固態(tài)形式存在,例如冰晶。但到了大氣的低層,也就是降水真正變成與人類接觸的“天氣”的時候,根據(jù)具體條件不同,降水的具體形態(tài)——一般稱之為相態(tài)——就有很多種各不相同的形式。

  降水相態(tài)的變化為天氣預報增加了很多難題,就拿最常見的雨和雪來說,是純雨、純雪,還是雨夾雪、雨轉(zhuǎn)雪、雪轉(zhuǎn)雨,都需要預報員根據(jù)復雜的天氣條件進行判斷。簡單地說,如果低層溫度高,冰晶下落過程中融化成水就形成降雨,部分融化則為雨夾雪,溫度較低不融化就形成降雪。此外,冰雹、凍雨、霰等“二線”降水相態(tài)也不時造訪。

  世界各地、各個國家甚至每個城市的降水量存在著巨大差別。曾被稱為“雨極”的印度乞拉朋齊,1974年降水量達24555毫米,而智利的阿塔卡馬沙漠年平均降雨量小于0.1毫米。降水量的巨大差異,是塑造全球各地迥然相異氣候的重要原因之一。在乞拉朋齊和許多熱帶地區(qū),季節(jié)依據(jù)降水量的多寡分為干濕兩季,而在阿塔卡馬沙漠,由于常年無降雨,某些地區(qū)的土壤中完全不存在生命跡象。美國國家航空航天局曾在該地區(qū)模擬火星環(huán)境以測試火星探測器。

  在更多地區(qū),降水量沒有那么極端,但也決定了當?shù)厮Y源是否豐沛,適合何種物種生存。從糧食作物的選擇,到人們的穿著飲食習慣,都受到降水量直接或間接的影響。我國北方面食更流行,而南方則普遍無米不歡,很大程度上是由于包含降水量在內(nèi)的氣候因素影響,歷史上長期以來北方適合種植小麥,南方適合種植水稻。盡管今天的農(nóng)業(yè)技術,如設施農(nóng)業(yè),已經(jīng)可以某種程度上改變氣候條件,但氣候仍是在農(nóng)業(yè)方面起決定性因素的“基本盤”。

  降水深刻地影響著人們生活的各個方面。自然,我們也無法回避降水帶來災害這一話題。正常的降水必不可少,但極端降水卻會引發(fā)洪水、造成內(nèi)澇,誘發(fā)山洪或滑坡、泥石流等地質(zhì)災害。我們必須警惕的是,在氣候變化的背景下,極端降水出現(xiàn)的頻率正在增加。如果希望人們免于越來越頻繁的災害性天氣襲擊,應對氣候變化的行動勢在必行。(劉釗)

  地表徑流

  唐代詩人李白曾說:“君不見,黃河之水天上來,奔流到海不復回。”從本質(zhì)上說,黃河、長江乃至所有江河湖海中的水,以及地面上、土壤里的水都是從天上降下來的。從水循環(huán)的角度來看,地球上的“水”一直處在動態(tài)變化之中,其中,黃河等河流就屬于水循環(huán)中的“地表徑流”。

  大氣降水落到地面后,一部分蒸發(fā)變成水蒸氣返回大氣,一部分下滲到土壤成為地下水,其余的水沿著斜坡形成漫流,通過沖溝、溪澗,注入河流,匯入海洋。這種水流被稱為地表徑流(又名地面徑流)。它是降落到地面的雨水,被地面物體截留,被土壤吸收和滲入地下后所剩下的部分。

  河流的水源補給來源主要是大氣降水,此外還有冰雪融水、地下水和湖泊水等,究其根源都是來自大氣降水,也就是來自于“天上”。李白說“奔流到海不復回”是錯誤的,通過水循環(huán),地球上的水體在不斷循環(huán)運動,奔流到海的河水通過水汽蒸發(fā)、水汽輸送、大氣降水,有可能再回到地表徑流之中。

  地表徑流一般流入江河、大海,而湖泊和大面積的沼澤地、大洼地則起著儲存徑流的作用。河流和湖泊可調(diào)節(jié)周圍的局部小氣候,如可影響周邊地區(qū)的降水,使大氣中水汽增加,濕度增大,云量、降水量增多。同時,影響周圍地區(qū)的光照和氣溫,在白天,大氣中水汽和云量的增加,使大氣對太陽輻射的削弱作用增強,到達地面的太陽輻射減少,氣溫偏低;在夜晚,因大氣的濕度大、云量多,大氣逆輻射增強,氣溫偏高,從而導致氣溫日較差變小。

  地表徑流如同地球的血管,輸送著維持地球生態(tài)系統(tǒng)所需的水和營養(yǎng)物質(zhì),滋養(yǎng)包括人類在內(nèi)的眾多生命。但地表徑流也會引發(fā)洪水、內(nèi)澇、山體滑坡等災害,影響人類的生產(chǎn)生活。人類通過引水灌溉、修建水庫、跨流域調(diào)水、填河改路、圍湖造田等,極大改變了地表徑流的自然分布狀態(tài)。(張明祿)

  洋流

  2018年3月,澳大利亞的一戶居民在西澳大利亞州一處沙灘散步時,發(fā)現(xiàn)一個具有130多年歷史的漂流瓶。經(jīng)鑒定,這是德國海軍觀察隊在19世紀下半葉為研究世界洋流投入大海的。這個小瓶子怎么會從德國漂到澳大利亞呢?它經(jīng)歷了什么?

  原來,這是“洋流”在做義務搬運工。大海中有一股水流,類似陸地上的江河,它有規(guī)律地順著地球上恒定的風帶按照一定的方向流動,人們稱之為洋流。洋流又叫海流,是指大洋表層海水常年大規(guī)模沿一定方向進行的較為穩(wěn)定的流動。它是地球表面熱環(huán)境的主要調(diào)節(jié)者,可以分為暖流和寒流。若洋流的水溫比到達海區(qū)的水溫高,則稱為暖流。若洋流的水溫比到達海區(qū)的水溫低,則稱為寒流。

  一般來說,暖流對沿岸氣候有增溫增濕的作用,寒流對沿岸氣候有降溫減濕的作用。暖流的增溫增濕作用最顯著的是墨西哥灣暖流,源于赤道附近的這股洋流,其流量相當于世界陸地徑流總量的20多倍,而且會帶動海面以下100多米深處的海水一起流動。它所攜帶的熱量也是驚人的,橫渡大西洋以后被叫做北大西洋暖流。

  寒流在與周圍環(huán)境進行熱量交換時,得熱增濕,同時使洋面和它上空的大氣失熱減濕。例如,北美洲的拉布拉多海岸,由于受拉布拉多寒流的影響,一年要封凍9個月之久。秘魯西海岸、澳大利亞西部和撒哈拉沙漠的西部,由于有寒流經(jīng)過,那里的氣候更加干旱,以至于沙漠廣布。

  此外,當某一洋流減弱或者增強時,其經(jīng)過的地區(qū)的氣候也會隨之改變。還是以北大西洋暖流為例,科學家研究發(fā)現(xiàn),由于冰川融化、降雨量增加以及風向變化等原因,大量淡水流入北冰洋造成北大西洋暖流減弱,這種變化,將導致歐洲平均氣溫下降。

  洋流除了分暖流和寒流,還可以按成因分,主要有風海流、密度流和補償流。

  風海流主要是在風力作用下形成的。盛行風吹拂海面,推動海水隨風漂流,并且使上層海水帶動下層海水流動,形成規(guī)模很大的洋流,叫做風海流。世界大洋表層的海洋系統(tǒng),按其成因來說,大多屬于風海流。不同海域海水溫度和鹽度的不同會使海水密度產(chǎn)生差異,從而引起海水水位的差異,在海水密度不同的兩個海域之間便產(chǎn)生了海面的傾斜,造成海水的流動,這樣形成的洋流稱為密度流。而補償流主要是因為海水擠壓或分散引起。當某一海區(qū)的海水減少時,相鄰海區(qū)的海水便來補充,這樣形成的洋流稱為補償流。(李慧)

  冰雪融水

  冰雪,純白、圣潔、美麗。而自冰雪融化而來的淡水,對包括人類在內(nèi)的生物而言,是極為寶貴的資源。

  作為水循環(huán)的重要一環(huán),冰雪將淡水以固體形式“暫存”下來,再隨著融化過程對河流進行補給。我國很多河流,都依賴冰雪融水作為重要水源。東北地區(qū)冬季漫長而嚴寒,降雪較多,積雪到次年融化形成明顯的春汛,徑流量要占年徑流量的10%到20%。在阿爾泰山區(qū),積雪融水約占河川徑流量的40%到50%。西北地區(qū)許多發(fā)源于冰川的河流,冰雪融水對河川徑流起著多年調(diào)節(jié)作用。在干旱少雨的年份,冰川強烈消融,補給河流,如同一個“固體水庫”,以冰川融水補給為主的河流水量因而在干旱年份相當穩(wěn)定。

  近年來,全球氣候變暖已經(jīng)成為不爭的事實,受此影響,冰凍圈發(fā)生變化使得水循環(huán)過程發(fā)生顯著的變化,最直接的效應就是改變地表水資源狀況,包括水資源的數(shù)量、質(zhì)量和時空分布。

  以冰川退縮為例,短期來看,退縮的冰川化成一股股清流滋養(yǎng)山川大地,冰川水直奔河流使得水量陡然增加,形成連年豐水的“狂歡”現(xiàn)象。

  不過,這種突如其來的大量流水也會使得河流洪峰流量陡增,如果冰川消融劇烈還可能造成河流洪峰提前,加大以冰川融水補給為主的河流或河段的不穩(wěn)定性。以三江源地區(qū)為例,其主要水文站觀測的融雪徑流時間相對于20世紀50年代,分別提前了4天至10天,塔里木河流域的和田河、葉爾羌河、阿克蘇河都呈現(xiàn)徑流增加的趨勢。這些河流水量增加原因多為冰川消融,因此,這種增加并不可持續(xù)。隨著冰川的持續(xù)退縮,冰川融水將銳減,以冰川融水補給為主的河流,特別是中小支流將面臨逐漸干涸的威脅,進而影響下游的徑流和水資源。

  由于這些水源來源于冰川,那么,冰川的數(shù)量和消退的速度直接影響河流徑流。研究表明,近60年來,在氣候變暖背景下,冰川總體以退縮為主,以冰川融水為主要補給的湖泊出現(xiàn)了短暫的擴展,如果冰川消融殆盡,那么,河流湖泊的補給也就失去源頭。

  冰川變化對以冰雪融水為主要補給的高原湖泊變化有著重要的影響。在氣候變暖的背景下,冰川退縮所產(chǎn)生的冰雪融水的確增加了對湖泊的補給,但同時氣溫升高也導致了蒸發(fā)量增加。全球多區(qū)域冰川持續(xù)退縮,近20年來,格陵蘭冰蓋和南極冰蓋的冰儲量一直在減少;1971年以來,全球山地冰川普遍退縮,平均每年減少的冰量接近2300億噸;20世紀50年代以來,中國西部冰川總體呈萎縮態(tài)勢,年均面積縮小243.7平方千米,特別是進入20世紀80年代以來,中國西部大多數(shù)冰川處于快速退縮趨勢。

  冰川融化在短期內(nèi)補給了河流、地下水,但是,失去了持續(xù)補給能力后,帶來的是水資源匱乏和無從補給等更為嚴重的問題。(簡菊芳)

  蒸散

  水從天上來,又回到天上去,它們在“回去”的時候,乘著溫暖的上升氣流,通過蒸散回到空中。

  蒸散是水循環(huán)中的一個重要環(huán)節(jié),是蒸發(fā)和蒸騰的總稱。它是指植被及地面整體向大氣輸送的水汽總通量,主要包括植被蒸騰、土壤水分蒸發(fā)及截留降水或露水的蒸發(fā)。

  對于蒸發(fā),人們都很熟悉,那么什么是蒸騰呢?

  蒸騰是植物散失水汽的過程。植物吸收了大量的水,但僅有少量用于生長和新陳代謝,有97%至99.5%的水通過蒸騰回到了大氣中。植物猶如土壤和大氣之間的一根管道,從土壤中吸收水分,并蒸騰進入大氣中。光照、溫度、濕度、風速等氣象要素,都能影響蒸騰作用的速率。

  作為能量平衡及水循環(huán)的重要組成部分,蒸散不僅影響植物的生長發(fā)育與產(chǎn)量,還影響大氣環(huán)流,可以起到調(diào)節(jié)氣候的作用。

  在水循環(huán)中,受太陽驅(qū)動,海洋里的水升溫,一部分水變成水蒸氣,蒸發(fā)到空氣中。淡水湖和江河中同樣也存在著蒸發(fā)現(xiàn)象。在陸地上,從植物和土地上蒸騰的水分同樣也變成水蒸氣,蒸發(fā)到空氣中??諝庵猩倭康乃畞碜杂谏A,也就是由冰和雪直接變成水蒸氣,完全省略了融化過程。上升的氣流將水蒸氣帶到大氣層中,在大氣層中由于溫度較低,水蒸氣又凝結后變成云。

  對于全球來說,多年平均降水量與多年平均蒸散量相等;對于開放的流域來說,流域多年平均降水量與其多年平均徑流量和蒸散量之和基本相當。

  蒸散量的大小主要取決于三個方面要素:大氣干燥度、輻射條件、溫度和風力的大氣蒸發(fā)能力;土壤含水量、導水能力和土壤供水狀況;植被覆蓋率、植物導水能力、葉面氣孔數(shù)量和開度。

  氣象干旱就與蒸散量和降水量的平衡有關。它通常主要以降水短缺作為指標,指某一時段內(nèi),由于蒸發(fā)量和降水量的收支不平衡,水分支出大于水分收入而造成的水分短缺現(xiàn)象。氣象干旱是一種氣象環(huán)境異常,可分為無旱、輕旱、中旱、重旱、特旱5個等級。其中,中旱會導致植物葉片在白天出現(xiàn)萎蔫現(xiàn)象;重旱時土壤出現(xiàn)較厚的干土層,導致植物萎蔫、葉片干枯、果實脫落,對農(nóng)作物造成較嚴重影響;特旱則會導致植物干枯、死亡,對農(nóng)作物造成嚴重影響。

  潛在蒸散是指地表的最大水分損失量,而實際蒸散是在氣候、土壤和植被綜合作用下的實際水汽通量。在很多情況下,實際蒸散往往小于潛在蒸散,它表示實際從地表回到大氣的水汽通量。

  陸面蒸散過程往往受土壤水含量和植被狀態(tài)的制約,這導致大陸水汽通量小于海洋。海洋以蒸發(fā)形式向大氣輸送水汽,而陸地區(qū)域則以實際蒸散形式。海洋的輸送總量是大陸的6倍,其主要原因在于海洋面積大,其表面可以提供近乎無限的水分,并且熱帶地區(qū)擁有豐沛的有效能量用于蒸散。(王玫玨)

編輯: 孫璐瑩

相關熱詞: 水循環(huán) 陜西
分享到:

以上文章僅代表作者個人觀點,本網(wǎng)只是轉(zhuǎn)載,如涉及作品內(nèi)容、版權、稿酬問題,請及時聯(lián)系我們。電話:029-63903870

本網(wǎng)所有文字、圖片和音視頻等,版權均屬各界新聞網(wǎng)所有,任未經(jīng)本網(wǎng)協(xié)議授權不得轉(zhuǎn)載、鏈接或其他方式復制發(fā)表,違者本網(wǎng)將依法追究責任。
各界新聞網(wǎng) 版權所有 Copyright(C) 2006-2020 gjnews.cn All Rights Reserved     備案號:陜ICP備13008241號-1