地球上水循環(huán)ppt課件(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡介】 氣中 冷暖氣團(tuán) 運行過程中發(fā)生的與下墊面之間的熱量交換。這種交換過程具有強(qiáng)度大，持續(xù)時間較短，對蒸發(fā)的影響比較大。 ? ③ 蒸發(fā)體自身的特性有關(guān) 水體的 含鹽度 、 渾濁度 以及 水深 的不同，會導(dǎo)致水體的比熱、熱容量的差異，因而在同樣的太陽輻射條件下，其熱量變化和蒸發(fā)速度也不相同。 如礦化度 10克 /升，透明度 1米，濃度為 克 /厘米 3的污水的蒸發(fā)量僅為淡水蒸發(fā)量的 75%. ?土壤特性和土壤含水量的影響 ? 1）對土壤蒸發(fā)的影響 ? 不同質(zhì)地的土壤，其 含水量 與 土壤蒸發(fā)比 (E/EM)之間關(guān)系線都有一個轉(zhuǎn)折點。與此轉(zhuǎn)折點相應(yīng)的土壤含水量，稱為 臨界含水量 。 ? 當(dāng)實際的土壤含水量 大于 此臨界值時，則 蒸發(fā)量與蒸發(fā)能力之比接近于 1，即 土壤蒸發(fā)接近于蒸發(fā)能力，并與土壤含水量無關(guān) 。 各種土壤含水率與蒸發(fā)比 ? 當(dāng)土壤含水量 小于 臨界值，則蒸發(fā)比與含水量呈 直線關(guān)系 。 ? 在此情況下， 土壤蒸發(fā)不僅與 含水量 呈正比，而且還與 土壤的質(zhì)地 有關(guān) 。土壤質(zhì)地不同，土壤的 空隙率 及 連通性 也不同，進(jìn)而影響土壤中水的運動特性，影響土壤水的蒸發(fā)。 各種土壤含水率與蒸發(fā)比 ?2）對植物散發(fā)的影響 ? 植物散發(fā)的水來自根系吸收土壤中的水，所以 土壤的特性 和 土壤含水量 會影響植物散發(fā)。 ? 對影響的程度有不同的認(rèn)識 ,有的學(xué)者認(rèn)為植物的散發(fā)量與留存在土壤內(nèi)可供植物使用的水大致成正比；有的認(rèn)為土壤有效水的減少到植物凋萎含水量前散發(fā)與有效水無關(guān)。 三、蒸發(fā)量的計算 ?三種途徑 ? 采用一定的儀器和某種手段進(jìn)行直接測定； ? 根據(jù)典型資料建立地區(qū)經(jīng)驗公式，以進(jìn)行估算； ? 通過成因分析建立理論公式，進(jìn)行計算。 ? 水面蒸發(fā)量的確定 1. 器測法 ? 直接應(yīng)用陸地蒸發(fā)器、蒸發(fā)池及水面漂浮蒸發(fā)器測定蒸發(fā)量的方法。由于蒸發(fā)器的水熱條件和天然水面不同，需要進(jìn)行換算。換算關(guān)系式為： E ? φ E’ 其中， E為實際蒸發(fā)量， E’為蒸發(fā)器測定值， φ為換算系數(shù)，受蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)、口徑大小、季節(jié)、氣候等條件的不同而有差別。 我國部分地區(qū) 不同類型蒸發(fā)器 φ值表 2. 經(jīng)驗公式法 ? 在缺乏實測資料的情況下，可采用經(jīng)驗公式估算水面蒸發(fā)。基本特征是選擇有實測資料的飽和水汽壓、風(fēng)速等作為主要參數(shù)，其他因素統(tǒng)一作為相關(guān)系數(shù)來考慮。國外有 Penman公式、Kuzmin公式，國內(nèi)有華東水利學(xué)院和重慶蒸發(fā)站的公式。 3. 熱量平衡法 ? 建立在水面蒸發(fā)不僅是水交換過程、還是熱量交換過程，并遵循能量守恒原理這一基礎(chǔ)上。 ? 土壤蒸發(fā)量的確定 1. 器測法 ? 基本原理：通過直接稱重或者靜水浮力稱重的方法測量出土體重量的變化，據(jù)此計算土壤蒸發(fā)量的變化。也有非稱重的蒸滲儀、負(fù)壓計 (張力計 )等。 2. 經(jīng)驗公式法 ? 建立原理與水面蒸發(fā)相同，建立的公式結(jié)構(gòu)也相似。 ? 植物蒸發(fā)量的確定 比較復(fù)雜，一般可歸納為直接測定和分析估算兩種方法。 ? 直接測定法 ? 有器測法、坑測法和棵枝稱重法等。 2. 分析計算法 ? 有水量平衡法、熱量平衡法和各種散發(fā)模型等。 ? 流域總蒸發(fā)量的估算 1. 水量平衡法 ? 建立在區(qū)域有較長期的降雨和徑流資料的基礎(chǔ)上，按水量平衡的原理來估算全區(qū)域的總蒸發(fā)量。不足之處是將各項觀測誤差和計算誤差歸入蒸發(fā)項內(nèi)，影響精度。另外對于較短時段區(qū)域蓄水變量往往難以估算，影響適用性。 2. 水熱平衡法 ? 如前所述，水面蒸發(fā)不僅是水交換過程、還是熱量交換過程，所以水量平衡與熱平衡有緊密聯(lián)系。 第四節(jié)：水汽擴(kuò)散與輸送 ? 水汽擴(kuò)散與輸送是地球上水循環(huán)過程的重要環(huán)節(jié)，是將海水、陸地水與空中水聯(lián)系在一起的紐帶。 ? 對于 地表缺水 、 地面橫向水交換過程比較弱的內(nèi)陸地區(qū)來說，水汽擴(kuò)散和輸送對地區(qū)水循環(huán)過程具有特別重要的意義。 一、擴(kuò)散現(xiàn)象 ? 擴(kuò)散 ：是指由于物質(zhì)、粒子等的 隨機(jī)運動 而擴(kuò)展于給定空間的一種 不可逆現(xiàn)象 。擴(kuò)散現(xiàn)象不僅存在于大氣之中，也存在與液體分子的運動之中。 ? 在擴(kuò)散過程中伴隨著 質(zhì)量轉(zhuǎn)移 ，還存在 動量 和 熱量轉(zhuǎn)移 。 結(jié)果使得質(zhì)量、動量與能量 不均勻 的 氣團(tuán) 或 水團(tuán) 趨向一致 ，即擴(kuò)散的結(jié)果帶來混合 。 澳大利亞山火造成的白色煙霧向東南方擴(kuò)散 202227 ?分子擴(kuò)散 ? 分子擴(kuò)散 /分子混合 ，是 大氣中的水汽，各種 水體 中的水分子運動的普遍形式。 ? 如： 蒸發(fā)過程中液面上的水分子由于熱運動、脫離水面進(jìn)入空中并向四周散逸的現(xiàn)象。 ? 如： 在靜止的水面上瞬時加入有色溶液，可觀察有色溶液在水中擴(kuò)散的過程。 水中墨水?dāng)U散 ?紊動擴(kuò)散 /紊動混合 /湍流擴(kuò)散 ? 與分子擴(kuò)散一樣，大氣紊動擴(kuò)散過程中，也具有質(zhì)量轉(zhuǎn)移，動能轉(zhuǎn)移和熱量轉(zhuǎn)移，其轉(zhuǎn)移的結(jié)果促使質(zhì)量、動量、熱量趨向均勻。 ? 與分子擴(kuò)散相比，紊動擴(kuò)散系數(shù)是前者的千百倍，即 紊動擴(kuò)散作用遠(yuǎn)較分子擴(kuò)散作用強(qiáng)。 ? 分子擴(kuò)散與紊動擴(kuò)散經(jīng)常是同時存在的。 二、水汽輸送 ? 水汽輸送是指大氣中的水分 由一地向另一地 、或由 低空輸送到高空 的運移過程。 ? 水汽在輸送過程中， 水汽含量 ， 運動方向與路線 ，以及 輸送強(qiáng)度等隨時會發(fā)生改變， 從而影響到沿途的降水。 ? 水汽輸送過程中，還 伴隨有 動量 和 能量 的轉(zhuǎn)移 ，因而對沿途的氣溫、氣壓等其他氣象因子會產(chǎn)生一定影響。 ? 水汽輸送主要有 大氣環(huán)流輸送 和 渦動輸送 ，并具有強(qiáng)烈的 地區(qū)性 特點和 季節(jié)變化 ，有時以環(huán)流輸送為主，有時以渦動輸送為主，總體以前者為主。 ? 水汽輸送主要集中于對流層的下半部，其中最大的輸送量出現(xiàn)在近地面層的850~900百帕左右的高度，由此向下向上水汽輸送量均迅速減小，至 500~400百帕以上高度處，水汽輸送量很小。 ?大氣水分平衡方程式 對于一個給定區(qū)域范圍上的氣柱，根據(jù)水量平衡原理，可建立該氣柱大氣水分平衡方程式： (W1 + Ei) – (W2 + Pi) = ?W 對于長時間段 ?W = 0，于是區(qū)域內(nèi)降水量可用下式表達(dá)： Pi = W1 – W2 + Ei ?水汽輸送通量和水汽通量散度 ?水汽輸送通量表示在單位時間內(nèi)流經(jīng)某一單位面積的水汽量。分水平和垂直輸送通量。通常說的水汽輸送通量指水平方向的水汽輸送。水汽輸送通量是一個向量，輸送方向與風(fēng)速相同。 ?水汽通量散度：指單位時間內(nèi)匯入單位體積或從該體積輻散出去的水汽量，也是一個向量。任何地點的水汽通量散度都可由風(fēng)和溫度資料計算出來。散度為正表示該地為水汽源，降水較少；反之為水汽匯，降水較多。 ?影響水汽輸送的主要因素 ? 1）大氣環(huán)流的影響 ? 水汽的輸送有兩種形式，大氣環(huán)流輸送和渦動輸送，其中環(huán)流輸送處于主導(dǎo)地位。由于大氣環(huán)流決定的全球 流場 和 風(fēng)速場 ，而流場和風(fēng)速場直接影響全球水汽的分布變化，以及水汽輸送的路徑和強(qiáng)度。 ? 2）地理緯度的影響 ? 地理緯度的影響主要表現(xiàn)為 影響輻射平衡值 ，影響 氣溫 、 水溫 的緯向分布，進(jìn)而影響 蒸發(fā) 以及 空中水汽含量 的緯向分布，基本規(guī)律是水汽含量隨緯度的增高而減少。 ? 3）海陸分布的影響 ： ? 海洋是水汽的主要源地，距海遠(yuǎn)近直接影響空氣中水汽含量的多少。 ? 4）海拔高度與地形屏障作用的影響 ： ? 一是隨著地表海拔高度的增高， 近地層濕空氣層逐漸變薄 ， 水汽含量相應(yīng)減少。 ? 垂直于氣流運行方向 的山脈，常常成為阻隔暖濕氣流運移的屏障，迫使迎風(fēng)坡為多雨區(qū)而背風(fēng)坡絕熱升溫，濕度降低，水汽含量減少，成為 雨影區(qū) 。 一些雨影區(qū) ?我國水汽輸送的基本特點 我國水汽主要來源在哪里？ ? 第一 ，存在三個基本水汽來源，三條輸出入路徑，并有明顯季節(jié)變化。 ? 西北水汽流 自西北方向入境，于東南方向出境，大致呈緯向分布，冬季 直達(dá)長江， 夏季 退居黃河以北； ? 南海水汽流 自廣東、福建沿海登陸北上，至長江中下游地區(qū)偏轉(zhuǎn)并由長江口出境， 夏季 可深入華北平原，冬季退縮到北緯 25176。 以南地區(qū)，水汽呈明顯的經(jīng)向分布，該水氣流水汽含量大。 ? 孟加拉灣水汽流 通 常自北部灣入境，流向廣西，云南，繼而折向東北方向，并在貴陽 長沙一線與南海水汽流匯合 ,而后進(jìn)入長江中下游地區(qū)，然后出海 ,全年中一 春季最盛 ,冬季限于華南沿海。 ? 第二 ，水汽輸送既有大汽平均環(huán)流引起的平均輸送，又有移動性渦動輸送。 ? 第三 ， 地理位置 、 海陸分布 與 地貌 上總體格局，制約了全國水汽輸送的基本態(tài)勢。 ? 青藏高原 決定了我國水汽輸送場形成南北兩支水汽流 ，北緯 30176。以北地區(qū)盛行緯向水汽輸送， 30 176。 以南具有明顯的經(jīng)向輸送； ? 秦嶺 —淮河一線 成為我國南北水汽流經(jīng)常匯合的地區(qū)，是水汽流輻合帶； ? 海陸分布 制約了我國上空濕度場的配置，呈現(xiàn)從東南沿海向西北內(nèi)陸遞減的趨勢，進(jìn)而影響了我國降水的地區(qū)分布。 ? 第四 ，水汽輸送場 垂直分布 存在明顯差異。 ? 850百帕氣層上 ，一年四季水汽輸送場形勢比較復(fù)雜； ? 700百帕氣層上 ，在淮河流域以北盛行西北水汽流，淮河以南盛行西南水汽流，兩股水汽流在北緯 30~35 176。 一帶匯合后東流入海； ? 500百帕高度上 ，一年四季水汽輸送呈現(xiàn)緯向分布； ? 低層 大氣中則經(jīng)向輸送比較明顯； ? 自低層到高層存在經(jīng)向到緯向的順時針向切變。 我國的水汽輸送 主要從南部和西部入境 (占總輸入量的 %)，從東部輸出 (占總輸出量 %)。就流域而言，長江流域凈輸入量最大，依次為華南、西南、東北和西北，華北為凈輸出區(qū)。輸入水汽中經(jīng)向占 %，緯向占 %；輸出水汽中緯向占%，經(jīng)向占%。 第五節(jié) 降水 ?意義： 降水是水循環(huán)過程的最基本環(huán)節(jié)；是地表、地下徑流的來源；降水在 空間分布上的不均勻 與 時間變化上的不穩(wěn)定性 是引起洪澇及旱災(zāi)的直接原因。 一、降水要素及降水特征的表示方法 ?降水要素 ? 1）降水量 ：指一定時段 內(nèi)降落在某一面積 上的總水量，單位為 mm。 ? 2）降水歷時與降水時間 ： 降水歷時 指 一場降水自始至終所經(jīng)歷的時間 ； 降水時間 指對應(yīng)于某一降水而言，其時間長短通常是人為劃定的，在此時段內(nèi)并非意味著連續(xù)降水。 ? 3）降水強(qiáng)度 ：簡稱雨強(qiáng) ,指單位時間內(nèi)降水量 (mm/m， mm/h)。 ? 4）降水面積 ：即降水所籠罩的面積，以平方千米計。 ?降水特征的表示方法 ? 1）降水過程線 ：以一定時段（時、日、月或年）為單位所表示的 降水量在時間上的變化過程 ，可用 曲線 或 直線圖 表示。 ? 較短的時間單位更能 反映降水的真實過程。 ? 2）降水累積曲線 ：以時間為橫坐標(biāo)，縱坐標(biāo)表示 自降水開始到各時刻降水量的 累積值 。 ? 曲線上每個時段的平均坡度是各時段內(nèi)的平均降水強(qiáng)度。 ? 若所取時段很短，即 △ t→0 ，可得出瞬時雨強(qiáng) i，即 i=dp/dt。 I = △ P/△ t ? 3）等降水量線 （等雨量線）指地區(qū)內(nèi)降水量相等各點的連線。 ? 等雨量線綜合反映了一定時段內(nèi)降水量在空間上的分布變化規(guī)律。 ? 從圖上可以看出各地的降水量，以及降水的面積， 但無法判斷出降水強(qiáng)度隨時間的變化過程。 ? 4） 降水特征綜合曲線 ? A、強(qiáng)度 —歷時曲線 ： ? 根據(jù) 一場降水的記錄 ，統(tǒng)計其 不同歷時內(nèi) 最大的平均雨強(qiáng) ，以雨