什么是水循環(huán)？
水循環(huán)的概述
水循環(huán)沒有起點(diǎn)，但是海洋是一個(gè)開始水循環(huán)的好地方。太陽(yáng)驅(qū)動(dòng)著整個(gè)水循環(huán)，首先使海洋里的水升溫，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。空氣中少量的水來(lái)自于升華，也就是由冰和雪直接蒸發(fā)變成水蒸氣，完全省略了融化過(guò)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(jié)后變成云。 氣流驅(qū)使著云圍繞地球運(yùn)動(dòng)，云顆粒互相碰撞、不斷擴(kuò)大并且變成降水從空中落下。有些水分以雪的形式降落，可堆積變成冰帽和冰川。當(dāng)春回大地氣候變暖時(shí)，雪通常會(huì)融化，積雪融水沿地面形成融雪徑流。雖然大部分降水都回到海洋，但仍有一些降落到了陸地上，由于地心引力，沿地表流動(dòng)形成地表徑流。 一些地表徑流匯入江河，并且作為河川水流進(jìn)入大海，還有一些在江河湖泊中積聚為淡水。但是，并不是所有的徑流都匯入了地表水體。有很多都浸入了地面（滲透）。有些水滲透到深層地下，重新補(bǔ)充地下蓄水層（飽和地下巖層），長(zhǎng)期以來(lái),含水層便儲(chǔ)存了大量的地下淡水資源。 有些地下水滯留在地表，并且能夠作為地下水流出，滲流回地表水體（和海洋），有些地表水會(huì)碰到地面上的孔縫，變成淡水泉。然而水會(huì)隨著時(shí)間不停地運(yùn)動(dòng)，有一些重新回到海洋，"結(jié)束"了水循環(huán)，但是同時(shí)又開始了新一輪的水循環(huán)。 水循環(huán)的組成部分美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局（ USGS）將水循環(huán)分為 16個(gè)部分。  海洋中水的儲(chǔ)量 蒸發(fā) 蒸散 升華 大氣中的水 冷凝 降水 冰雪中水的儲(chǔ)量 匯入溪流的融雪徑流 地表徑流 河流流量 淡水儲(chǔ)量 滲透 地下水儲(chǔ)量 地下水排量 泉水 全球的水分布海洋中的水海洋是水的儲(chǔ)藏庫(kù)
在溫度較寒冷的氣候里，冰帽和冰川的形成以及大量的全球水堆積成冰，減少了進(jìn)入水循環(huán)的水量，在溫度較高的氣候里，相反的情況也成立。在最后一個(gè)冰河世紀(jì)，冰川覆蓋了近三分之一的地球陸地面積，海洋的海平面比現(xiàn)在低大約122米（400英尺）。大約在三百萬(wàn)年以前，當(dāng)?shù)厍蜷_始變暖時(shí)，海平面約升高了50米（165英尺）。 運(yùn)動(dòng)中的海洋海洋中存在著洋流，促使大量的水在整個(gè)地球上運(yùn)動(dòng)。這些運(yùn)動(dòng)對(duì)水循環(huán)和氣候都產(chǎn)生了顯著的影響。灣流是人們熟知的大西洋中的暖水流，從墨西哥灣流經(jīng)大西洋，最后流入大不列顛。灣流以每天97千米 （60英里 ）的速度移動(dòng)，它移動(dòng)的水量是地球上所有河流中水量的 100倍。灣流來(lái)自于溫暖的氣候，將溫度較高的水帶到北大西洋，這一過(guò)程影響了一些地區(qū)的氣候，如英格蘭西部等。 蒸發(fā)是指水從液體變成氣體或蒸汽的過(guò)程。蒸發(fā)及其發(fā)生過(guò)程
蒸發(fā)過(guò)程需要熱量（熱能）。能量可以打開將水分子結(jié)合在一起的化學(xué)鍵，這就是為什么水在沸點(diǎn)（100° C , 212° F ）時(shí)很容易蒸發(fā)，而在冰點(diǎn)時(shí)蒸發(fā)速度卻慢得多。當(dāng)空氣中的相對(duì)濕度是 100%，即處于飽和狀態(tài)時(shí)，就不再發(fā)生蒸發(fā)現(xiàn)象。蒸發(fā)需要從周圍環(huán)境中吸收熱量，這就是皮膚上的水蒸發(fā)時(shí)你會(huì)感到?jīng)隹斓脑颉?/p> 蒸發(fā)和水循環(huán)海洋中的水蒸發(fā)是水運(yùn)動(dòng)到大氣層中的最基本方式。海洋的表面積很大（約占了地球表面積的 70%），因此提供了大面積蒸發(fā)的機(jī)會(huì)。在全球范圍內(nèi)，蒸發(fā)的水量與以降水形式回到地球的水量大致相等，不過(guò)這也因地理位置的不同而存在較大的差異。海洋中的蒸發(fā)現(xiàn)象要比降水更普遍，而在陸地上，降水現(xiàn)象又超過(guò)蒸發(fā)現(xiàn)象。海洋中蒸發(fā)的大部分水都以降水的形式回到海洋中。從海洋中蒸發(fā)的水中大約只有 10%運(yùn)動(dòng)到了陸地上空，然后以降水的形式降落。水分子一旦蒸發(fā)，在空氣中的運(yùn)動(dòng)大約持續(xù) 10天的時(shí)間。 蒸散是土地中的水分通過(guò)蒸發(fā)以及植物中的水分通過(guò)蒸騰以氣體的形式進(jìn)入大氣層的過(guò)程。雖然蒸散的定義某程度上包含了從湖泊甚至海洋等地表水體的蒸發(fā)，然而在本網(wǎng)站上蒸散被定義為地球表面的水進(jìn)入大氣層的過(guò)程、地下水位從毛細(xì)上升帶進(jìn)行的蒸發(fā)以及地下水通過(guò)植物的葉子進(jìn)行的蒸騰。 蒸騰和植物的葉子
植物的蒸騰是一個(gè)無(wú)形的過(guò)程 ----因?yàn)樗菑娜~子表面蒸發(fā)的，你看不到葉子的"呼吸"。在植物生長(zhǎng)的季節(jié)，通過(guò)葉子蒸發(fā)的水分比其自身的重量要大的多，一棵大橡樹每年可蒸騰151,000升 的水（40,000加侖 ）。 影響蒸騰作用的大氣因素植物蒸騰的水量因地理位置和時(shí)間的不同而差異很大。蒸騰比率受各種因素的影響。
升華是指雪或冰未經(jīng)過(guò)融化而直接變成水蒸氣的過(guò)程。
想要看到冰發(fā)生升華的過(guò)程并不容易。要看到升華結(jié)果的一種方式就是：在零度以下的氣候中在室外晾一件濕襯衫，最后襯衫上的冰不見了。實(shí)際上要想看到升華過(guò)程的最好方式不是用水，而是用二氧化碳，如圖所示。"干冰"是固體，是凝固的二氧化碳，在-78.5 °C (-109.3°F)的溫度下升華，直接變成氣體。在圖片上看到的霧就是冷的二氧化碳?xì)怏w和在干冰升華時(shí)產(chǎn)生的冷濕空氣的混合物。 在濕度較低和干燥的空氣等氣候條件下更容易發(fā)生升華現(xiàn)象。在氣壓較低的高海拔地區(qū)也容易發(fā)生升華，另外還需要能量，例如強(qiáng)烈的日照。如果讓我在地球上選擇一個(gè)最容易發(fā)生升華的地方，我可能會(huì)選擇珠穆朗瑪峰的南側(cè)。溫度較低、風(fēng)力較大、日照強(qiáng)烈、氣壓很低—這些都是發(fā)生升華所需的條件。 在大氣層中水的儲(chǔ)存形式是蒸氣、云和濕氣大氣層中充滿了水。
冷凝：水從氣體變成液體的過(guò)程
冷凝還使水變成霧，當(dāng)你在較熱的潮濕天氣時(shí)從較冷的地方到室外去，你的眼鏡上會(huì)生成霧、你的飲料瓶外面會(huì)有水滴，并且在較冷的天氣中你家的窗戶里面也會(huì)有水，這些都是冷凝所致。 空氣中的冷凝即使在清澈無(wú)云的藍(lán)天中，水仍然以蒸氣和小水滴的形式存在。水分子結(jié)合空氣中的灰塵、鹽和煙的微小顆粒，形成云滴，小云滴不斷地增加，并最終發(fā)展為云。隨著小云滴互相結(jié)合并且不斷增大，云也在不斷地發(fā)展，并最終產(chǎn)生降水。 云在大氣層中之所以能形成，是因?yàn)楹兴魵獾目諝獠粩嗌仙⒗鋮s。太陽(yáng)使地球表面的氣溫升高，使得空氣變得更輕，升到濕度較低的高處。當(dāng)空氣變冷時(shí)，就會(huì)發(fā)生更多的冷凝現(xiàn)象，然后云不斷地形成。 降水：水分從云中釋放出來(lái)
雨滴是怎么形成的？
降水率因地理位置和時(shí)間的不同而不同世界各地、每個(gè)國(guó)家甚至每個(gè)城市的降水量都是不一樣的，例如：在美國(guó)喬治亞州的亞特蘭大，夏天的雷陣雨可能在一個(gè)地區(qū)會(huì)產(chǎn)生一英寸或者更多的降雨，而僅在幾公里之外的地方可能完全沒有下雨。但是，喬治亞州一個(gè)月的雨量通常比內(nèi)華達(dá)州的拉斯維加斯一年的雨量還大。世界上平均年降雨量的記錄保持者當(dāng)屬夏威夷的懷厄萊阿萊峰，那里每年的平均降雨約為1,140厘米（450英寸），與其形成鮮明對(duì)比的是智利的阿里卡，那里曾長(zhǎng)達(dá)14年沒有下過(guò)雨。 下圖顯示了世界各地的平均年降雨量，單位是毫米和英寸。淺綠色的區(qū)域被視為"干旱區(qū)"。你可能會(huì)認(rèn)為非洲的撒哈拉沙漠是干旱區(qū)，但是你是否曾想到格陵蘭和南極洲的大部分地區(qū)也是沙漠干旱區(qū)呢？
冰、冰川和雪中水的儲(chǔ)量全世界的冰帽
冰和冰川的循環(huán)全球氣候在不斷地變化，雖然其變化速度通常不容易被人覺察到。過(guò)去也曾有過(guò)較暖的時(shí)期，例如大約 1億年前的恐龍時(shí)代，也有過(guò)較寒冷的時(shí)間，如大約 20,000 多年前的最后一個(gè)冰河世紀(jì)。在最后一個(gè)冰河世紀(jì)，冰和冰川覆蓋了北半球的大部分地區(qū)。 冰川和冰帽的常識(shí)
融雪徑流匯流成溪
要想了解融雪是如何影響河流流量的一個(gè)很好的方式就是看一下下面的水位曲線圖，這個(gè)圖上顯示的是美國(guó)加利福尼亞洲 North Fork 大壩的 North Fork America 河四年來(lái)的日平均流量。這個(gè)圖上最大的峰值主要就是由融化的雪導(dǎo)致的。比較一下， 2000年3月最低日平均流量為每秒1,200立方英尺，而在 8月，雪完全融化后，流量就小得多，大約在每秒 55-75立方英尺。
融雪徑流在每個(gè)季節(jié)和每年也都不一樣。比較一下， 2000年流量的峰值很高，而 2001年流量就峰值就低得多，看起來(lái) 2001年加利福尼亞像是遭遇了大旱。在冬季雪場(chǎng)里儲(chǔ)存的水量缺少，使全年其它時(shí)間的水量也大大地減少。這對(duì)于下游水庫(kù)中的水量會(huì)產(chǎn)生一定的影響，因此也就影響到了灌溉以及人們的生活用水。 地表徑流：從土地表面流到河流中的降雨徑流。地表徑流是土地上的降雨徑流。許多人可能認(rèn)為水降到地面上，在地表流動(dòng)（徑流），再流入河流，最后匯入海洋。但實(shí)際上這個(gè)過(guò)程要復(fù)雜得多。因?yàn)楹恿骷葟耐恋刂蝎@取水分，也流失水分到土地中。但是，河流中大部分的水還是直接來(lái)自于降雨徑流。
正如水循環(huán)的所有過(guò)程，降水和地表徑流之間的交互作用也隨時(shí)間和地理?xiàng)l件的不同而不同 ,在亞馬遜叢林和美國(guó)西南的沙漠中類似的暴雨將會(huì)產(chǎn)生不同的地表徑流方式。地表徑流受氣候條件和自然地質(zhì)及地形的影響。落到地面的降水中只有約三分之一流進(jìn)了溪流，然后回到海洋。剩余的三分之二都蒸發(fā)、蒸散到空中，或者滲透為地下水。地表徑流也可以被人為地用于各種目的。 河流流量：水在河流中的運(yùn)動(dòng)美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局（ USGS）通常用"河流流量"指江河、溪流或小溪中的水流量。 河流的重要性
流域和河流當(dāng)提到河流時(shí)，先要考慮一下河流的分水嶺，這一點(diǎn)非常重要。什么是分水嶺？如果你現(xiàn)在正站在地上，請(qǐng)往下看。你站著，其他所有人在一個(gè)分水嶺上也都站著。分水嶺就是一塊高地，從這塊高地上流下的水都會(huì)流到一個(gè)地方去。分水嶺可以很小，只有泥巴中的腳印那么大，也可以很大，能覆蓋流入密西西比河所有水流經(jīng)的陸地，這些水最后匯入墨西哥灣。較小的分水嶺被包含在較大的分水嶺中。分水嶺非常重要，因?yàn)楹恿鞯牧髁亢退|(zhì)都會(huì)受到分水嶺上各種因素的影響，無(wú)論是人為因素還是其它因素。 河流流量不斷地在變化
淡水儲(chǔ)量：存在于地球表面的淡水水循環(huán)中對(duì)地球上的生命明顯發(fā)揮作用的就是存在于地表的淡水。地表水包括溪流、池塘、湖泊、水庫(kù)（人工湖）以及淡水濕地。 由于不停地流入流出，江河湖泊中的水量在不斷地變化。流入是來(lái)自于降水、地表徑流、地下水滲漏以及支流流入。江河湖泊的流出包括蒸發(fā)和對(duì)地下水的注入。人類還利用地表水來(lái)滿足他們的需求。地表水的水量和位置都在隨著時(shí)間和空間不斷地變化，無(wú)論是自然引起的還是人為引起的。 地表水保持生命的不斷延續(xù)
在地球表面，淡水相對(duì)稀少。地球上只有大約 3%的水是淡水，而淡水湖和淡水沼澤只占了地球上淡水的 0.29%。世界上 20%的淡水都集中于一個(gè)湖中，那就是亞洲的貝加爾湖。還有20%儲(chǔ)存于美國(guó)的大湖（休倫湖、密歇根湖和蘇必利爾湖）。江河只占有全世界淡水總量的約0.006%。由此你可以看出地球上的生命只依賴于地球總供水量的"滄海一栗"。 滲透：水從陸地表面向地表下的土地和巖石運(yùn)動(dòng)的過(guò)程。地下水的運(yùn)動(dòng)是隨降水開始的
一些滲透水將保留在較淺的土層，它也可能滲透到河岸而匯入溪流。有些水可能滲透地比較深，再次補(bǔ)充了地下的含水層。如果含水層的滲透性較強(qiáng)，可以使水輕松地穿過(guò)，那么人們就可以挖井取水用于各種用途。水在回到地表或者滲透到溪流和海洋等其它水體之前，可能會(huì)流經(jīng)很長(zhǎng)的距離或者長(zhǎng)期儲(chǔ)存在地下水中。 地下水
地下水：長(zhǎng)期存在于地球表面以下的水儲(chǔ)存的地下水為水循環(huán)的一部分大量的水都儲(chǔ)存在地下。水仍然是流動(dòng)的，但是流動(dòng)速度可能很慢，它仍然是水循環(huán)的一部分。地下的水大部分是來(lái)自于滲透到地表下面的降水。土壤的上層是非飽和帶，這里的含水量隨時(shí)都在發(fā)生著變化，但是不會(huì)使土壤飽和。這一層的下面就是飽和帶，在這里、巖石之間的所有氣孔、裂縫和空間都會(huì)充滿水，達(dá)到飽和。人們用"地下水"來(lái)描述這一帶。大量的地下水都儲(chǔ)存在含水層中，全世界人們的日常生活都依賴于地下水。 要找到水，就要看地下水位
從某種方式來(lái)講，這個(gè)洞就像是用于取地下水的井。如果這個(gè)圖片中顯示了淡水，人們可能會(huì)拿一個(gè)桶來(lái)取水。實(shí)際上，在海灘上，如果你拿一個(gè)桶，試圖把里面的水都取出，里面的水立刻就會(huì)重新注滿，因?yàn)楹┥系纳车鼐哂辛己玫臐B透性，水很容易流進(jìn)來(lái)。要想取淡水，人們必須要挖足夠深的井，才能到達(dá)含水層，也許會(huì)是幾十英尺甚至上千英尺深的井。但是，道理卻與海灘上我們挖的洞一樣 -----從巖石孔隙充滿水的飽和帶取水。 地下水排放：水從地下流出的過(guò)程
地下水流到地下
如本圖表所示，地下水的移動(dòng)方向和速度取決于地下含水層和不透水層（即很難滲透的密實(shí)巖石）的各種特性。在地下運(yùn)動(dòng)的水取決于地下巖層的滲透性（即水通過(guò)的難易程度）和孔隙率（即物質(zhì)上的孔隙數(shù)量）。如果水可以相對(duì)自由地流過(guò)巖石，那么地下水就可以在幾天時(shí)間內(nèi)運(yùn)動(dòng)很長(zhǎng)的距離。但是，地下水也可能滲透到較深的含水層，這些水可能需要幾千年的時(shí)間才到再運(yùn)動(dòng)到地表。 泉：地下水在地表排放的地方什么是泉？
泉可以在任何巖石中形成，但是在石灰?guī)r和白云巖中最為常見，這些巖石很容易產(chǎn)生裂縫并且可以在呈酸性的雨中溶解。當(dāng)巖石溶解和開裂時(shí)，就會(huì)形成空間使水流動(dòng)。如果這種流動(dòng)是水平方向的，就可以到達(dá)地表，最后形成泉。 泉水并不都是清潔的
溫泉
全球水的分布關(guān)于存在于地球上的水的詳細(xì)說(shuō)明，請(qǐng)看下面的圖表和數(shù)據(jù)?，F(xiàn)你，你已經(jīng)知道了水循環(huán)是用來(lái)描述地球上水的運(yùn)動(dòng)過(guò)程的，所以應(yīng)該意識(shí)到下面的圖表代表的就是在某一時(shí)間地球上水的存在情況。如果你要追溯到幾千年甚至百萬(wàn)年前，這些數(shù)字就會(huì)大不相同啦！ 注意，世界上的總供水量為大約 1,386,000,000 立方千米（ 332,500,000 立方英里），超過(guò) 96%都是鹽水。并且在全部淡水中，超過(guò) 68%鎖定在冰和冰川中。剩下的 30%淡水在地下。地表的淡水資源，如江河和湖泊，只占有 93,100 立方千米（ 22,300 立方英里）的淡水，占全部水量的 1/15000 。然而，江河湖泊仍然是每天人們用水的最主要來(lái)源。
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什么是水循環(huán)？回答這個(gè)問題非常容易 ---水循環(huán)通常也被稱為"水分循環(huán)"或"水文循環(huán)"，是指水在地球上、地球中以及地球上空的存在及運(yùn)動(dòng)情況。地球的水處于不停地運(yùn)動(dòng)中，并且不停地變換著存在形式，從液體變成水蒸氣再變成冰，然后再循環(huán)往復(fù)。水循環(huán)已經(jīng)持續(xù)了幾十億年，地球上的所有生命都依賴于水循環(huán)。如果沒有水循環(huán)，地球?qū)?huì)是一個(gè)毫無(wú)生氣的地方。
