地球上的水及其循环.pptx
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1、水体水体水量水量(km3)%地表地表水水海洋水海洋水1 338 000 000 96.54冰川、冰盖及永久积雪冰川、冰盖及永久积雪24 064 100 1.74湖泊水湖泊水176 400 0.0127沼泽水沼泽水11 470 0.0008河流水河流水2 120 0.0002地下地下水水重力水重力水(饱水带水)(饱水带水)23 400 000 1.69土壤水(包气带水)土壤水(包气带水)16 500 0.0012地下冰(永久冻土带固态水)地下冰(永久冻土带固态水)300 000 0.0216大气水大气水12 900 0.0009生物水生物水1 120 0.0001合计合计1 385 984 61
2、0 100表1-1 地球浅部层圈水的分布第一章 地球上的水及其循环第1页/共45页1.2 自然界的水循环第一章 地球上的水及其循环定义:自大气圈到地幔的地球各个层圈中的水构成一个系统。这一系统内的水相互联系、相互转化的过程即是自然界的水循环。自然界的水循环按:1)循环途径的长短;2)循环速度的快慢;3)涉及圈层的范围。可分为:水文循环和地质循环第2页/共45页第一章 地球上的水及其循环第3页/共45页第一章 地球上的水及其循环图1-1 水文循环示意图1.2.1 水文循环定义:发生于大气水、地表水和地壳岩石空隙中的地下水之间的水循环,在太阳辐射和重力共同作用下,以蒸发、降水和径流等方式周而复始进
3、行的。第4页/共45页第一章 地球上的水及其循环图1-1 水文循环示意图第5页/共45页第一章 地球上的水及其循环1.2.1 水文循环特点:速度较快,途径较短,转换交替比较迅速周期:大气水总量虽然小,但是循环更新一次只要8天,每年平均更换约45次。河水(16天);海洋水(2500年)。地下水根据其不同埋藏条件,更新的周期由几个月到若干万年不等。内因:外因:常温范围内,水的三态(固、液、气)转化特征太阳辐射和重力作用循环途径的不同:大循环和小循环第6页/共45页第一章 地球上的水及其循环意义:自然界物质运动、能量转化和物质循环的重要方式之一,对自然环境的形成、演化和人类的生存产生巨大的影响直接影
4、响气候变化改变地表形态 通过蒸散发进入大气的水汽,是产生云、雨和闪电等现象的主要物质基础。蒸发产生水汽,水汽凝结成雨(冰、雪),吸收或放出大量潜热。空气中的水汽含量直接影响气候的湿润或干燥,调节地面气候。降水形成的径流,冲刷和侵蚀地面,形成沟溪江河;水流搬运大量泥沙,可堆积成冲积平原;渗入地下的水,溶解岩层中的物质,富集盐分,输入大海;易溶解的岩石受到水流强烈侵蚀和溶解作用,可形成岩溶等地貌。第7页/共45页第一章 地球上的水及其循环造成再生资源 水文循环造成巨大的、可以重复使用的再生水资源,使人类获得永不枯竭的水源和能源,为一切生物提供不可缺少的水分;大气降水把天空中游离的氮素带到地面,滋养
5、植物;陆地上的径流又把大量的有机质送入海洋,供养海洋生物;而海洋生物又是人类食物和制造肥料的重要来源。水文循环带来洪水和干旱,会给人类和生物造成威胁第8页/共45页1.2 自然界的水循环第一章 地球上的水及其循环1.2.2 地质循环第9页/共45页第一章 地球上的水及其循环软流圈中水的地质循环第10页/共45页第一章 地球上的水及其循环1.2.2 地质循环定义:地球浅层圈和深层圈之间水的相互转化过程称为水的地质循环上升流区,上地幔熔融物质进入地壳或喷出地表时,地幔岩石中的水分也随之上升与分异,转化为地球浅层圈的水。(初生水,据推算2108t/年)软流圈下降流区,含有大量水的地壳岩块俯冲沉入地幔
6、,使地幔得到浅层圈水的补充地质循环还发生在成岩作用、变质作用、风化作用等过程第11页/共45页第一章 地球上的水及其循环1.2.2 地质循环地质循环还发生在成岩作用、变质作用、风化作用等过程 在这些地质过程中,不仅有分子态的水(H2O)进入矿物(或称为矿物结合水)或从矿物中脱出,同时还常常伴有水分子的分解与合成。例如,区域变质作用时,粘土矿物与碳酸盐岩重结晶时,即分解出H+和OH-及其它组分。在形成新的铝硅酸盐岩石的同时,H+和OH-合成为H2O,形成再生水。风化作用中也有水的参与。如长石的风化过程:矿物结合水(结晶水):Ca(SO4)2H2O,Cu(SO4)5H2O第12页/共45页第一章
7、地球上的水及其循环1.2.3 水文循环与地质循环的比较通常发生于地球浅层圈中,是H2O分子态水的转换,通常更替较快发生于地球浅层圈与深层圈之间,常伴有水分子的分解与合成,转换速度缓慢,过去被忽视随着对各种成岩、成矿地质作用认识的深化,水参与各种地质作用过程的意义不断被人们所认识水文循环对地球的气候、水资源、生态环境等影响显著,与人类的生存环境有直接的密切联系水文循环是水文学与水文地质学的研究重点研究水的地质循环,对于深入了解水的起源,水在各种地质作用过程乃至地球演化过程中的作用,都具有重要意义水文循环地质循环第13页/共45页1.3 与水文循环有关的气象、水文因素第一章 地球上的水及其循环第1
8、4页/共45页1.3 与水文循环有关的气象、水文因素第一章 地球上的水及其循环 对流层最接近地表,水汽也主要分布在对流层的下部。因此,对流层的物理状态及运动规律是影响水文循环和水资源分布的最重要的因素。对流层的厚度随纬度增加而减小,赤道地区可达1718km,中纬度带1012km,极地地区为89km。对流层受地面的热影响,其温度随高度增加而递减。因此,对流层经常发生上升和下降气流和大规模的水平对流。其物理状态随时间和空间的变化,决定着气象要素的复杂变化。第15页/共45页1.3 与水文循环有关的气象、水文因素第一章 地球上的水及其循环 太阳的热辐射是地表和大气的最主要热源。据近年来宇航观测资料,
9、大气层的上界面每cm2面积上每分钟接受的太阳辐射能量约8.16J。由于大气的主要成分氮和氧几乎不吸收太阳辐射能,水汽和二氧化碳则主要吸收波长较长的红外光线,而太阳辐射主要是短波辐射,故大气所直接吸收的太阳辐射能仅占15%,其余部分约有42%通过反射和散射返回宇宙空间,43%达到地球表面。地表接受辐射增热后,自身再向大气和宇宙空间辐射能量。此类辐射主要是长波辐射,故大部为大气吸收而增温。此外,空气与地面直接接触,由于热传导、对流而升温,更是大气增温的主要原因。因此,地表是大气的二次热源。地表(海洋表面)热力状况在空间和时间上的变化,直接引起大气物理状态的变化。第16页/共45页第一章 地球上的水
10、及其循环1.3.1 气象因素气温 由于地球是大气的第二热源,因此地表的热力状况随时间和空间的变化必然导致气温的相应变化。气温随时间的变化是指一个地区气温的昼夜变化、季节变化和多年变化。气温随空间的变化包括水平方向和垂直方向的变化。高度相同的地区,气温变化主要受纬度的控制,一般自赤道向两极由高到低。以同一时期各地区气温平均值绘制等温线图来表示气温水平变化。垂直方向的变化,是指同一地点不同高度上气温的变化。在对流层内,气温随高度增加而递减,一般每升高100m,气温约降低0.5。第17页/共45页第一章 地球上的水及其循环1.3.1 气象因素气温北寒带(北纬66.5度到北纬90度)北温带(北纬23.
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