地球水循環(huán)與水量平衡

水文概念水文：指在自然環(huán)境中，水的各種現(xiàn)象的發(fā)生、發(fā)展及其相互關(guān)系和規(guī)律性。水體：是指以一定形態(tài)存在于自然地理環(huán)境中的水的總稱。如大氣中的水、江河湖海的水、冰川、地下水、生物有機(jī)體中的水等等。第一節(jié)地球水循環(huán)與水量平衡一、水分循環(huán)◆水不斷的蒸發(fā)、輸送、凝結(jié)、降落的往返運(yùn)動(dòng)過程稱為水分循環(huán)。

水分循環(huán)成因：內(nèi)因——水的“三態(tài)”變化；外因——太陽輻射和地心引力。

水分循環(huán)過程3個(gè)階段：蒸發(fā)、降水、徑流；5個(gè)環(huán)節(jié)：水分蒸發(fā)、水汽輸送、凝結(jié)降落、水分下滲、徑流；★水分循環(huán)的類型根據(jù)水分循環(huán)的路徑和規(guī)模，可分為兩種：◆大循環(huán)——海陸之間的水分交換過程，也稱為海陸間循環(huán)?！粜⊙h(huán)——水僅在局部地區(qū)（海洋或陸地）內(nèi)完成的循環(huán)過程?？煞譃楹Ｑ笮⊙h(huán)和陸地小循環(huán)?！羲盅h(huán)對于地球水分和熱量的再分配意義重大，猶如自然地理環(huán)境的“血液循環(huán)”。二、水量平衡◆水量平衡：指任一區(qū)域（如一個(gè)流域）在任一時(shí)段（如一年）內(nèi)，其收入水量等于支出水量和區(qū)域內(nèi)蓄水變量之和。Wλ＝W出±△uWλ：收入水量；W出：支出水量；△u：蓄水變量；◆全球水量平衡：◆全球水量是平衡的，全球降水量＝蒸發(fā)量；海洋蒸發(fā)量＞降水量；陸地蒸發(fā)量＜降水量；海洋是大氣水和陸地水的主要來源；海洋氣團(tuán)在陸地降水中起主要作用。第二節(jié)海洋★海與洋洋是世界大洋的中心部分和主體部分，它遠(yuǎn)離大陸，深度大，面積廣，不受大陸影響，具有較穩(wěn)定的理化性質(zhì)和獨(dú)立的潮汐系統(tǒng)以及強(qiáng)大洋流系統(tǒng)的水域。世界大洋分為4個(gè)部分，即：太平洋、大西洋、印度洋和北冰洋。海是靠近大陸，深度淺（一般＜3000m），面積小，兼受洋、陸影響，具有不穩(wěn)定的理化性質(zhì)，潮汐現(xiàn)象明顯，并有獨(dú)立海流系統(tǒng)的水域?！锸澜缢拇笱蟆锖５念愋透鶕?jù)海被大陸孤立的程度和其地理位置及其它地理特征，可將海劃分為地中海和邊緣海?！刂泻Ｓ挚蓜澐譃椋宏戦g海和內(nèi)陸海。陸間海是介于兩個(gè)以上大陸之間，并有海峽與相鄰海洋相連通的水域，一般深度較大，如地中海；內(nèi)陸海是深入大陸內(nèi)部，海洋狀況受大陸影響顯著，如黑海、紅海等。邊緣海是位于大陸邊緣的水域，一部分以大陸為界，另一部分以島嶼、半島、群島與大洋分開。與大洋的水交換比較自由?？拷箨懸贿吺艽箨懹绊懘?，水文狀況季節(jié)變化顯著；靠大洋一邊受大洋影響大，水文狀況比較穩(wěn)定?！锖撑c海峽海灣是海洋伸入大陸的部分，其深度和寬度向大陸方向逐漸減小的水域。一般以入口處海角之間的連線或?yàn)晨谔幍牡壬罹€作為洋或海的分界線。海灣的特點(diǎn)是潮差較大。海峽是連通海洋與海洋之間狹窄的天然水道。如臺灣海峽、馬六甲海峽、直布羅陀海峽等。其水文特征是水流急，潮速大，上下層或左右兩側(cè)海水理化性質(zhì)不同，流向不同。一、海水的理化性質(zhì)◆海洋是地球水圈的主體，是全球水循環(huán)的主要起點(diǎn)和歸宿，也是各大陸外流區(qū)的巖石風(fēng)化產(chǎn)物最終的堆積地。（一）海水的化學(xué)性質(zhì)◆海水是一種成分復(fù)雜的混合溶液。海水總體積中，96.5％是水，3.5％是溶解于水中的各種化學(xué)元素和其他物質(zhì)?！艉Ｋ韵氯愇镔|(zhì)：①溶解物質(zhì)：鹽類、有機(jī)化合物、溶解氣體；②氣泡；③固體物質(zhì)：有機(jī)固體、無機(jī)固體、膠體顆粒。1、海水的化學(xué)組成◆海水的大量元素氯、鈉、鎂、硫、鈣、鉀、溴、碳、鍶、硼、硅、氟等12種，占化學(xué)元素總量約99.9％；◆海水的微量元素指含量極少的元素（＜1mg／L）；◆海水組成的恒定性指上述12種主要元素之間的比例幾乎不變；◆海水的鹽類組成氯化物含量最高，占88.6％；硫酸鹽次之，占10.8％。2、海水的鹽度（S‰）和氯度（Cl‰）◆海水的鹽度是指1000g海水中所含溶解的鹽類物質(zhì)的總量，單位為‰

；◆海水的氯度指每千克海水中所含氯的克數(shù)。

克努森公式：S‰＝0.03＋1.805×Cl‰

或者S‰＝1.8065Cl‰

★海水鹽度的分布特征絕大多數(shù)海水的鹽度為33‰—37‰；表層海水鹽度分布：從副熱帶海區(qū)向高低緯遞減，形成馬鞍形；鹽度等值線大致與緯線平行；大洋鹽度高于近岸?！糇罡呤羌t海（＞37‰）；◆最低是波羅的海（3‰—10‰）。（二）海水的物理性質(zhì)◆海水的溫度

世界大洋表面年平均溫為17.4℃；溫度年較差較?。?8℃），最低為－2℃，最高為36℃，；

水平分布：從熱赤道向兩極逐漸降低，等溫線大致呈帶狀分布；北半球水溫高于南半球；夏季水溫高于冬季；

垂直分布：從海面向海底呈不均勻遞減，千米深度以下遞減緩慢；在南北緯40°之間，海水可分為表層暖水對流層和深層冷水平流層。◆海水的密度（

）指單位體積中的海水質(zhì)量，單位為g／cm3；一般為1.022—1.028，隨溫度、鹽度、壓力而變?！锖Ｋ念伾c透明度◆海水的顏色指從海面及海水中發(fā)出的光的顏色。海水顏色取決于海水的光學(xué)性質(zhì)和光線的強(qiáng)弱，以及海水中懸浮粒子和浮游生物的顏色，也與天空狀況和海底的底質(zhì)有關(guān)?！艉Ｋ耐该鞫纫灾睆?00mm的白色圓盤垂直投入海水中的可見深度表示。世界上最透明的海水是大西洋中部的馬尾藻海，66.5m；我國黃海僅為1～2m，南海為20—30m。二、海水的運(yùn)動(dòng)海水運(yùn)動(dòng)的形式主要包括波浪、潮汐和洋流。（一）波浪1、波浪的基本要素：波峰、波谷、波長、波高，周期、波速、波峰線、波向線等等。波浪的基本要素波峰是靜水面以上的波浪部分；波谷是靜水面以下波浪部分；波頂是波峰的最高點(diǎn)；波底是波谷的最低點(diǎn)；波高是波頂與波底間的垂直距離；波長是兩相鄰波頂或波底間的水平距離；波陡是波高與半個(gè)波長之比；波浪周期是兩相鄰的波頂（或波底）經(jīng)過同一點(diǎn)所需要的時(shí)間；波速是波形移動(dòng)的速度，即波長與波浪周期之比值。波向線是表示波浪傳播方向（浪向）的線；波峰線是與波向線正交，并通過波峰的線。2、波浪的類型★波浪按成因分類①風(fēng)浪和涌浪：由風(fēng)力的直接作用而形成的波浪，稱為風(fēng)浪；當(dāng)風(fēng)停止或波浪離開了風(fēng)區(qū)時(shí)的波浪稱為涌浪；風(fēng)浪屬于強(qiáng)制波，波形和余擺線差別大，波峰高而尖陡，波峰前后不對稱，前部陡峻而后部平緩，波谷比較寬平，波長較短，波速較慢，最大僅40～50km／h；涌浪屬于自由波，波形接近余擺線，波峰圓滑而矮，前后對稱，波長較長（可達(dá)500～600m，甚至800m以上），波速較快，＞100km／h，可以比風(fēng)速大，故常利用它來預(yù)報(bào)臺風(fēng)或風(fēng)暴。②海嘯1②海嘯（Tsunamis）：——由火山爆發(fā)、海底地震引起海底大面積升降，以及沿海地帶山崩和滑坡等造成的巨浪，稱為地震海嘯?！捎趶?qiáng)烈的大氣擾動(dòng)（例如臺風(fēng)、強(qiáng)低壓等）而引起海水異常升降產(chǎn)生的巨浪，稱之為風(fēng)暴潮。二者產(chǎn)生的原因雖不相同，但它們產(chǎn)生的現(xiàn)象和破壞力卻是類似的，所以，一般將二者統(tǒng)稱為海嘯。②海嘯2破壞性的地震海嘯，只在地震構(gòu)造運(yùn)動(dòng)出現(xiàn)垂直斷層、震源深度＜50km、而里氏震級大于6.5的條件下才會(huì)發(fā)生。其波長為幾十至幾百公里（遠(yuǎn)大于海洋的最大深度），周期為2～200分鐘，最常見的是2～40分鐘。C為海嘯波速；Ｇ為重力加速度，Ｈ為水深；全球海洋的平均深度為3600m，海嘯的平均前進(jìn)速度為360～500km／h。——公元358年至今全球發(fā)生過近5，000次破壞性地震海嘯，其中約85％的地震海嘯分布在太平洋中的島弧━海溝地帶。波浪的類型之2③潮波：引潮力所致；④氣壓波：因氣壓突變而產(chǎn)生；⑤船行波：船行作用產(chǎn)生?！锊ɡ税此罘诸惿钏ā钕鄬ΣㄩL很大的波（水深＞L／2

），水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡為圓形，又稱表面波或短波；深水波作用的極限水深等于一個(gè)波長，該深度稱為波浪作用基面或波底；淺水波——水深相對波長很小的波（水深＜L／2

），水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡為橢圓形，又稱長波；淺水波與深水波比較，波速減小，波長變短，波高增加。3、近岸浪★波浪的破碎波浪傳入淺水區(qū)或近岸后，海底摩擦作用使波頂運(yùn)動(dòng)速度大于波底，最后波峰越過波谷而發(fā)生破碎?！ɡ似扑橹饕腥N形式：崩頂破碎、卷躍破碎、激散破碎?！锊ɡ说恼凵渑c沿岸流由于波浪受海底摩擦阻力影響大小不一，使波向發(fā)生轉(zhuǎn)折，最終波峰線基本與海岸線平行；當(dāng)入射波浪不垂直于海岸時(shí)，便可造成水體沿海岸流動(dòng)，形成沿岸流?！锊ɡ说睦@射：當(dāng)波浪傳入近岸時(shí)，如果受到沙嘴、岬角等的阻擋時(shí)，波浪將從其旁邊繞過、進(jìn)入波影區(qū)，波峰線變形，波高遞減，波浪能量大為減小，故波影區(qū)一般為比較平靜的水域。（二）潮汐與潮流1、潮汐及其類型◆潮汐指海水位周期性漲落的現(xiàn)象。白天稱潮，夜晚稱汐，合稱潮汐?！粼诔毕F(xiàn)象中，水位上升叫漲潮，水位下降叫落潮；漲潮至最高水位為高潮，落潮至最低水位為低潮；當(dāng)潮汐達(dá)到高潮或低潮時(shí)，海面在一段時(shí)間內(nèi)保持平穩(wěn)，分別稱為平潮和停潮；相鄰二次高潮或低潮的時(shí)間間隔，稱為潮期，相鄰高潮和低潮的水位差，叫潮差。2、潮汐的成因順潮對潮●內(nèi)因：海洋水體；●外因：天體引潮力。月球引潮力是太陽的2.17倍。3、潮汐的類型◆半日潮：在一個(gè)太陰日（24小時(shí)50分）內(nèi)，有兩次高潮和兩次低潮，而且兩相鄰高潮或低潮的潮高幾乎相等，漲落潮時(shí)也幾乎相等。潮汐高度從赤道向兩極遞減，故又稱為赤道潮或分點(diǎn)潮；◆全日潮：半個(gè)月內(nèi)，有連續(xù)7天以上在一個(gè)太陰日內(nèi)，只有一次高潮和一次低潮，這樣的潮汐稱為全日潮。北部灣是世界上最典型的全日潮海區(qū)之一?！艋旌铣保涸谝粋€(gè)太陰日內(nèi)，也有兩次高潮和兩次低潮，但潮差不等，漲潮時(shí)和落潮時(shí)也不等。4、潮流◆指海水在天體引潮力作用下所形成的周期性水平運(yùn)動(dòng)。隨漲潮而產(chǎn)生的潮流叫漲潮流，隨落潮而產(chǎn)生的潮流叫落潮流?！舫绷鞣譃榛剞D(zhuǎn)流和往復(fù)流兩種回轉(zhuǎn)流：外海、開闊海區(qū)，受地轉(zhuǎn)偏向力影響，在北半球作順時(shí)針回轉(zhuǎn)，流速約4～5km／h；往復(fù)流：海峽、河口等，受地形影響而成。其流速較大，可達(dá)18～22km／h。（三）洋流洋流指海水速度相對穩(wěn)定、沿著一定方向有規(guī)律的水平流動(dòng)。洋流又稱海流。洋流產(chǎn)生的主要原因是風(fēng)力和密度差異。1、洋流的類型★按水溫分類暖流——如果洋流帶來的海水溫度比到達(dá)海區(qū)的水溫高，就稱為暖流。由低緯流向高緯的洋流屬于暖流。暖流在洋流圖中多用紅箭頭表示。寒流——如果洋流帶來的海水溫度比到達(dá)海區(qū)的水溫低，就叫寒流。由高緯流向低緯的洋流屬于寒流。寒流在洋流圖中一般用藍(lán)箭頭表示?！锇闯梢蚍诸悽亠L(fēng)海流：海水在風(fēng)的摩擦力作用下形成的水平運(yùn)動(dòng)。又稱漂流或吹流。風(fēng)力作用于海面，同時(shí)產(chǎn)生波浪運(yùn)動(dòng)和使海水向前運(yùn)動(dòng)的洋流。厄克曼（Ekman）螺旋。風(fēng)海流水體輸送方向與風(fēng)向成90°夾角。在北半球偏風(fēng)向的右側(cè)，而在南半球則偏風(fēng)向的左側(cè)。風(fēng)海流會(huì)造成岸邊的升降流南半球南美沿岸的升降流②密度流是由于海水密度差異而引起的海流。海水密度分布不均勻而使海區(qū)形成了壓力梯度，海水從高壓區(qū)向低壓區(qū)流動(dòng)，所以又稱梯度流。直布羅陀的表層流與深層流直布羅陀海峽StraitofGibraltar③補(bǔ)償流是由于某種原因使海水從一個(gè)海區(qū)流出，而使另一部分海水流入進(jìn)行補(bǔ)充。補(bǔ)償流可以是水平流動(dòng)，也可以是垂直流（上升流和下降流）。沃克環(huán)流2、世界洋流分布①世界洋流結(jié)構(gòu)特點(diǎn)◆反氣旋型大洋環(huán)流：以南北回歸線高壓帶為中心；在北半球順時(shí)針流動(dòng)，南半球則逆時(shí)針流動(dòng)；◆氣旋型大洋環(huán)流：以北半球中高緯海上低壓為中心，在南半球中高緯則為西風(fēng)漂流（由于受南極冰蓋影響，具寒流性質(zhì)）；◆繞極環(huán)流：南極周圍，受極地東風(fēng)作用，洋流自東向西流；◆季風(fēng)漂流：北印度洋受季風(fēng)影響，季節(jié)變化明顯，冬季逆時(shí)針流動(dòng)，夏季順時(shí)針流動(dòng)。②世界主要洋流系統(tǒng)★反氣旋型大洋環(huán)流在信風(fēng)（NE、SE）作用下，由東向西流（北赤道流、南赤道流），遇到大陸后，分為兩支：一支向赤道形成赤道逆流，另一支向高緯流到緯度40°～50°形成西風(fēng)漂流?！餁庑痛笱蟓h(huán)流：分布在45°N～70°N，當(dāng)西風(fēng)漂流遇到大陸后，又分為兩支，向高緯一支（即阿留申暖流）在極地東風(fēng)作用下沿西海岸南流，最終匯入西風(fēng)漂流?！锬蠘O繞極環(huán)流：★北印度洋季風(fēng)漂流：冬季，東北季風(fēng)漂流；夏季，西南季風(fēng)漂流。◆灣流灣流是世界上最強(qiáng)大的一支暖流，占據(jù)了北大西洋30°N以上表面積的7／8；從佛羅里達(dá)海峽流出的水量為900億m3／h，相當(dāng)于大陸總徑流量的20余倍；它源源不斷地把熱量輸向西北歐，使得55°N～70°N之間大洋東岸的最冷月平均氣溫比大洋西岸高出16℃～20℃之多；在西岸拉布拉多半島和加拿大群島是苔原帶，而同緯度的大洋東岸卻是針葉林和針闊混交林帶，在北極圈內(nèi)出現(xiàn)了不凍港（如俄羅斯的摩爾曼斯克）。灣流衛(wèi)星圖◆黑潮黑潮是僅次于灣流的世界第二大暖流，沿著北太平洋西部邊緣向北流動(dòng)。黑潮因水質(zhì)清澈深厚而呈藍(lán)黑色，它具有高溫、高鹽的特征，起源于菲律賓東南，是北赤道流的一個(gè)向北分支的延伸。主流沿巴士海峽東側(cè)北上，經(jīng)臺灣東岸進(jìn)入東海向東北流，至奄美大島以西折向東流離開東海返回太平洋，并沿日本南岸東流、逐漸擴(kuò)散。黑潮流量約3000萬m3／S，平均寬度150km，厚度約1000m；夏季水溫27～30℃，冬季＞20℃。舟山漁場和日本東部漁場與黑潮密切相關(guān)。舟山漁港洋流與漁場三、海洋資源開發(fā)與環(huán)保1、海洋資源開發(fā)化學(xué)資源；能源；礦產(chǎn)資源；動(dòng)力資源；生物資源；2、海洋荒漠化與環(huán)保海洋傾廢，石油污染；3、藍(lán)色農(nóng)業(yè)海洋農(nóng)牧業(yè)。結(jié)束海水的化學(xué)成分鹽田，山東海鹽，山東海水鹽度與降水量、蒸發(fā)量表層海水鹽度分布波羅的海

世界最淡的海紅海

世界最大、最咸的海夏季海洋水溫分布冬季海洋水溫分布海水的壓力，2642m深海水深度每增加10米，壓力則增大一個(gè)大氣壓。藍(lán)黑色（黑潮的顏色）藍(lán)色1藍(lán)色藍(lán)色2藍(lán)色愛琴海藍(lán)色—透明度高蔚藍(lán)色1蔚藍(lán)色古巴蔚藍(lán)色2蔚藍(lán)色三亞綠色1綠色綠色2綠色葡萄牙綠色3綠色綠色—藍(lán)綠色泰國綠色——藍(lán)色紅?；液谏?灰黑色粵東灰黑色2灰黑色恒河三角洲

孟加拉灣赤潮，舟山群島風(fēng)浪與涌浪風(fēng)浪地震引發(fā)的海嘯地震海嘯巨浪可高達(dá)10—50m，甚至上百米。印度洋大海嘯20041226印度洋大海嘯示意圖震央與板塊印澳板塊亞歐板塊震央赤道斯里蘭卡海嘯前的平靜斯里蘭卡海嘯前的平靜2004.12.26.海嘯前的異常退潮海嘯前的異常退潮海嘯猛撲而來海嘯猛撲而來海嘯猛沖上岸海嘯猛沖上岸海嘯巨浪海嘯巨浪海嘯041226海嘯海嘯2海嘯海嘯3海嘯海嘯4海嘯一家人，瑞士印尼海嘯前印尼海嘯前印尼海嘯后印尼海嘯后泰國海嘯前1泰國海嘯前泰國海嘯后1泰國海嘯后泰國海嘯前2泰國海嘯前泰國海嘯后2泰國海嘯后海嘯6世紀(jì)劫難海嘯7澤國千里海嘯8泰國軍艦擱淺海嘯9＞22.7萬人遇難海嘯10＞22.7萬人遇難劫后余生劫后余生劫后海底地形斷裂帶長＞1200km，垂直錯(cuò)動(dòng)約18.3m，震級9級，釋放的能量相當(dāng)于12000顆廣島型原子彈——約2億噸的TNT當(dāng)量。海嘯預(yù)警系統(tǒng)風(fēng)暴浪船行波泰國布吉加勒比海航空母艦1航母巨浪航空母艦2航母巨浪深水波與淺水波崩頂破碎（spill）波陡較大的波浪，海底坡度平緩，消能緩慢，白頭浪崩頂卷躍破碎（plung）波陡中等的