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科普動畫 | 自然界的水迴圈有哪幾個環節?

地球上的水迴圈就像人體維持活力的血液一樣,創造了地球的生機萬物。

水迴圈過程是透過地球上海、陸、空各種形態的水在太陽輻射、地心引力等作用下,由水汽蒸發、水汽輸送、凝結降水、水分入滲以及地表、地下徑流5個基本環節完成的。這5個環節不斷髮生相態轉換和週而復始運動的過程。

科普動畫 | 自然界的水迴圈有哪幾個環節?

地球上的水分佈在海洋、湖泊、沼澤、河流、冰川、雪山以及大氣、生物體、土壤和地層中。

水圈中所有的水都參與水的迴圈。海洋有洋流等水圈內部的水迴圈,大氣圈裡有隨著大氣環流進行的大氣內部水迴圈。

大氣圈與陸地圈、陸地圈與海洋圈也有著蒸發的水汽又形成降水、降落的水分又形成蒸發的直接迴圈。岩石圈也存在著水的轉換與迴圈,生物體內也有著生物水的迴圈。

科普動畫 | 自然界的水迴圈有哪幾個環節?

從全球角度看,水迴圈過程可以設想是從海洋的蒸發開始。蒸發的水汽升入空中,並被氣流輸送至各地,大部分留在海洋上空,少部分被輸送到內陸。

在適當條件下,水汽凝結降水,海面上的降水直接回歸海洋,降落到陸地表面的雨雪部分被蒸發重新返回大氣,部分成為地面徑流補給江河、湖泊,另一部分滲入岩土層中,轉化為土壤中流與地下徑流。

地面徑流、土壤中流、地下徑流最後都流入海洋,構成全球性統一的、連續有序的動態大系統。這種海洋和陸地之間水的往復過程稱為水的大迴圈僅在區域性地區(陸地或海洋)進行的水迴圈稱為水的小迴圈。環境中的迴圈是大、小迴圈交織在一起的,並在全球範圍內不停地進行著。

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影響水迴圈的因素很多,自然因素主要有氣象條件(大氣環流、風向、風速、溫度、溼度等)和地理條件(地形、地質、土壤、植被等)。人為因素對水迴圈也有直接或間接的影響。

水在地球環境條件下易於進行氣、液、固三態間的相互轉化,太陽輻射和重力作用為水迴圈提供了水物理狀態變化和運動的能量,可視為水迴圈的外因。

由於地球上太陽輻射的強度不均勻,不同地區的水迴圈的情況也不同。如在赤道地區太陽輻射強度大,降水量一般比中緯地區多,尤其比高緯地區多。

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土壤表面熱量和水汽的收支關係是很複雜的。土壤水分特別重要,因為它能儲藏好幾個月。

溫度和環流對土壤溼度非常敏感,土壤初始狀態時的溼度對環流和降水的影響可長達幾周或數月。

當土壤表面覆蓋冰雪時,由於冰雪的反照可以反射掉太陽大部分的輻射,從而影響地表上的熱量平衡。如當撒哈拉沙漠和美洲高原的反照率增加時,那地區的降水就明顯減少。

科普動畫 | 自然界的水迴圈有哪幾個環節?

人類活動不斷改變著自然環境,越來越強烈地影響水迴圈的過程。

人類構築水庫,開鑿運河、渠道、河網,以及大量開發地下水等,改變了水的原來徑流路線,將引起水的分佈和運動狀況的變化。

農業的發展、森林的破壞會引起蒸發、徑流、下滲等過程的變化,城市和工礦區的大氣汙染和熱島效應也可改變本地區的迴圈狀況。

此外,人類生產和消費活動排出的汙染物透過不同的途徑進入水迴圈,礦物燃燒產生並排入大氣的二氧化硫和氮氧化物進入水迴圈後將形成酸雨,將大氣汙染轉變為地面水和土壤的汙染。大氣中的顆粒物也將透過降水等過程返回地面。

土壤和固體廢物受降水的沖洗、淋溶等作用,其中的有害物質透過徑流、滲透等途徑參加水迴圈而遷移擴散,使地表水或地下水受到汙染,最終使海洋受到汙染。

科普動畫 | 自然界的水迴圈有哪幾個環節?

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環境中許多物質的交換和運動依靠水迴圈來實現。

水在傳輸過程中會沿途挾帶各種有害的物質,但隨著水的稀釋擴散,這些有害物質濃度降低而無害化。但也可能由於水的流動交換而遷移,造成其他地區或更大範圍的汙染。

陸地上每年有3.6萬億立方米的水帶著約3.6億噸的可溶解物質流入海洋。

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水分迴圈系統是一個水的自然淨化系統。

水不斷地從潮溼的表面蒸發或者從植物表面蒸騰,水蒸氣進入大氣,大部分雜質留了下來,雨水到了地面經過沙石的過濾和沉澱成為潔淨的水源。在這個淨化過程中,太陽、海洋和大氣像一個巨大的蒸餾裝置時刻不停地運轉著。

水分迴圈的存在使得水成為我們星球上最活躍的物質,它處於永恆的運動狀態,不斷地散失又不斷地恢復,以氣、液、固三態出現在整個生物圈中。

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人體中從飲水到排出體外只要幾小時,而大氣中的水從蒸發進入大氣到形成降水離開大氣,完成一次迴圈平均來說需要8天左右的時間。

如果要將海洋中的水全部蒸發進入大氣,完成一次水分迴圈過程的話,則要耗上兩千年的時間。

科普動畫 | 自然界的水迴圈有哪幾個環節?

在開放的自然系統中,水分迴圈處於能量與物質的轉換和輸送的動態平衡,正因為系統平均運動的均衡性,才保持了地球上生物生存的環境條件的長期穩定。

來源:騰訊影片

分類: 歷史
時間: 2021-11-21

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