第三章 气候系统的水分过程
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气候系统的水循环
。
水资源的利用方式
生活用水
满足人们日常生活的用 水需求，包括饮用、洗
澡、洗衣等。
农业灌溉ห้องสมุดไป่ตู้
利用水资源为农作物提 供必要的水分，促进农
作物的生长和丰收。
工业用水
工业生产过程中需要大 量的水，用于冷却、洗
涤、制造等过程。
发电
利用水资源进行水力发 电，将水流的力量转化
为电能。
水资源的管理策略
节约用水
通过推广节水技术和节水意识，减少 浪费和滥用水资源的现象。
气候系统的水循环
目录 CONTENT
• 水循环概述 • 气候对水循环的影响 • 水循环的过程 • 水资源的利用和管理 • 水循环的未来展望
01
水循环概述
水循环的定义
水循环是指地球上水从地表蒸发、输 送、凝结降水、渗入地下、流入河流 等环节，不断循环往复的过程。
水循环是地球上水圈、大气圈、生物 圈和岩石圈相互作用的综合过程，对 地球表面的气候、生态系统和人类生 活等方面都有重要影响。
人口增长
随着全球人口的增长，对水资源的需求也在不断增加，导致许多 地区面临水资源短缺的问题。
气候变化
气候变化导致降水分布不均，一些地区可能面临长期干旱，加剧 了水资源短缺的问题。
经济发展
随着经济的发展，工业、农业和城市对水资源的需求也在增加， 尤其是在水资源本就稀缺的地区。
水污染问题
工业废水
工业生产过程中产生的废水含有各种有害物质，如重金属、化学 物质等，对水体造成严重污染。
降水量的多少和分布受气候、 地形和大气环流等因素的影
响。
降水是水循环的重要环节，为 植物生长、人类生活和生态系
统等提供必要的水分。
水资源的利用方式
生活用水
满足人们日常生活的用 水需求，包括饮用、洗
澡、洗衣等。
农业灌溉ห้องสมุดไป่ตู้
利用水资源为农作物提 供必要的水分，促进农
作物的生长和丰收。
工业用水
工业生产过程中需要大 量的水，用于冷却、洗
涤、制造等过程。
发电
利用水资源进行水力发 电，将水流的力量转化
为电能。
水资源的管理策略
节约用水
通过推广节水技术和节水意识，减少 浪费和滥用水资源的现象。
气候系统的水循环
目录 CONTENT
• 水循环概述 • 气候对水循环的影响 • 水循环的过程 • 水资源的利用和管理 • 水循环的未来展望
01
水循环概述
水循环的定义
水循环是指地球上水从地表蒸发、输 送、凝结降水、渗入地下、流入河流 等环节，不断循环往复的过程。
水循环是地球上水圈、大气圈、生物 圈和岩石圈相互作用的综合过程，对 地球表面的气候、生态系统和人类生 活等方面都有重要影响。
人口增长
随着全球人口的增长，对水资源的需求也在不断增加，导致许多 地区面临水资源短缺的问题。
气候变化
气候变化导致降水分布不均，一些地区可能面临长期干旱，加剧 了水资源短缺的问题。
经济发展
随着经济的发展，工业、农业和城市对水资源的需求也在增加， 尤其是在水资源本就稀缺的地区。
水污染问题
工业废水
工业生产过程中产生的废水含有各种有害物质，如重金属、化学 物质等，对水体造成严重污染。
降水量的多少和分布受气候、 地形和大气环流等因素的影
响。
降水是水循环的重要环节，为 植物生长、人类生活和生态系
统等提供必要的水分。
《现代气候学(Ⅱ)》课程笔记
《现代气候学（Ⅱ）》课程笔记第一章：引论一、气候学的定义和重要性1. 定义：气候学是研究地球气候系统及其变化规律的学科，包括大气圈、水圈、冰冻圈、陆地表面和生物圈等多个组成部分。
2. 重要性：气候对人类活动、生态系统、水资源、农业生产等具有重要影响。
了解气候规律，有助于应对和适应气候变化，减轻气候灾害带来的损失。
二、气候学的研究方法1. 观测：通过地面气象站、卫星、雷达等手段收集气候数据，包括气温、降水、风速、湿度等。
2. 模式模拟：利用气候模式对气候系统进行数值模拟，研究气候形成和变化过程。
3. 气候重建：通过地质、生物等手段，恢复过去气候状况，了解气候演变历史。
4. 气候情景预测：基于气候模式，预测未来气候发展趋势和变化趋势。
三、气候系统的基本组成1. 大气圈：地球外围的气体层，包括对流层、平流层等，对气候形成和变化具有重要影响。
2. 水圈：地球上的水资源，包括海洋、湖泊、河流、地下水、冰雪等，参与水循环，影响气候。
3. 冰冻圈：地球上的冰雪资源，包括冰川、冰盖、冻土等，对气候形成和变化具有重要影响。
4. 陆地表面：地球表面的陆地，包括山地、平原、沙漠等，对气候形成和变化产生影响。
5. 生物圈：地球上的生物体系，包括植被、动物、微生物等，参与碳循环、水循环等，影响气候。
四、气候系统的能量平衡1. 太阳辐射：地球气候系统的能量主要来源于太阳辐射，包括短波辐射和长波辐射。
2. 地球辐射：地球表面和大气层向外辐射能量，维持地球气候系统的能量平衡。
3. 能量传输：大气圈、水圈等通过热量传递、水汽输送等过程，实现能量的传输和分配。
五、气候变化与人类活动1. 自然因素：太阳辐射、火山爆发、地球轨道参数变化等自然因素导致气候波动。
2. 人类活动：工业发展、土地利用变化、化石燃料燃烧等人类活动对气候产生影响。
3. 气候变化：全球变暖、极端气候事件频发、海平面上升等气候变化现象。
4. 应对策略：低碳发展、节能减排、适应性措施等应对气候变化的策略。
第三章 大气中的水分
降水及阵性降水。
雨层云
Ns
中 云 高层云 ＜6000m 高积云
As 由水滴和冰晶组成， Ac 可降水或变
雨层云。
卷云 高云
卷层云
Ci Cs
由冰晶组成，一般 不产生降水。
云的结构
◆ 云量的观测
——天空被云遮蔽的程度叫云量，以0 ～ 10 的 成数表示。云量的多少与纬度、海陆分布、大 气环流等因素有关。 晴天：0～3； 少云：3 ～ 5；多云：6～ 8； 阴天：9 ～ 10 。
的压力，用 E 表示，其单位与水汽压相同。 饱和水汽压随温度升高而增大，随温度降
低而减小。 不同气温下的饱和湿度
气温(℃)
水蒸气压力 (mmHg)
水蒸气量 (g/m3)
0
4.58
4.58
5
6.54
6.81
10
9.21
9.42
15
12.79
12.85
20
17.54
17.32
4、相对湿度
指空气中实际水汽压与同温度下的饱和 水汽压之比的百分数，用 f 表示，即：
蒸发受气象因子和地理环境影响。蒸发面温度 越高，蒸发越快、蒸发量越大。蒸发量变化与 气温变化基本一致，即每天午后最大日出前最 小；夏季大冬季小；海洋大、大陆小。
蒸 发 面 的 影 响
地理纬度的影响
4、凝结及其条件
——空气中水的凝结必须具备两个条件： ◆空气要达到饱和或过饱和状态； ◆要有凝结核。
蒸发、融解、升华——吸收潜热； 凝结、冻结、凝华——释放潜热。
例如： 常温下，水的蒸发潜热为 L ＝ 2497 J ， 即蒸发 1 g 水需要消耗 2497 J 的热量； 与此相反， 1 g 水冻结成冰则可释放出 334.7 J 热量。
气象与气候学课件 第三章
△E代表同温度下冰面饱和水汽压和过冷却水面饱和水汽压之 差：△E=E-Ei。其变化趋势如图中实线所示：自0℃开始，随 着温度降低，差值迅速增大，至-12℃时达最大值 （△E=0.269hPa）温度继续降低时，差值减小。f0表示冰面饱 和水汽压对过冷却水面饱和水汽压的相对百分数 。
“冰晶效应”： 在云中，冰晶和过冷却水共存的情况是很普遍的，如果 当时的实际水汽压介于两者饱和水汽压之间，就会产生冰水 之间的水汽转移现象。水滴会因不断蒸发而缩小，冰晶会因 不断凝华而增大。这就是“冰晶效应”，该效应对降水的形 成具有重要意义。（通俗地说：就是对于水而言未饱和要发 生蒸发，而不断缩小；而对于冰晶而言，过饱和要发生凝华， 而不断增大）
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思考题
• 新疆的降水的水汽来源是来自大西洋的多还 是来自北冰洋的多？ • 倒春寒天气现象？
阿尔泰山脉
友谊峰4374米
艾比湖189米
准噶尔盆地
托木尔峰 7435米
天山山脉
罗布泊洼地 780米
塔里木盆地
乔戈里峰 8611米
昆仑山脉
思考题
• 新疆的降水的水汽来源是来自大西洋的多还是来 自北冰洋的多？ • 和新疆的地形有关，三山夹两盆，山脉以东西向 为主，向西开敞的地形利于西侧水汽深入，阻隔 来自北侧的水汽。
（一）饱和水汽压与温度的关系：
饱和水汽压与温度的关系可由克拉柏龙-克劳修司 （Clapeyron-Clausius）方程经过积分后描述。
式中E为饱和水汽压，E0=6.11hPa（为t=0℃时，纯水平面上的 饱和水汽压）。 饱和水汽压随温度的升高而增大。这是因为蒸发面温度 升高时，水分子平均动能增大，单位时间内脱出水面的分子增 多，落回水面的分子数才和脱出水面的分子数相等；高温时的 饱和水汽压比低温时要大。
农林气象学 3第三章大气中的水分
与气温的年变化相反
T 地面水分蒸发 e， E随温度变化比e快，因此
时间
T r同理 T r
季风气候区：与气温的年变化相同
r
夏季
冬季
时间
夏季风，来自海洋，潮湿 冬季风，来自内陆，干燥
五、大气中水汽凝结的条件 （一）凝结核 在水汽凝结或凝华过程中 起核心作用的固态、液态和气 态的气溶胶质粒。
★相对湿度随时间的变化 与气温的日变化相反
r 夜 昼
时间
日变化：
T 地面水分蒸发 e， 由于E随温度变化比e快， 因此 T r
近海地区及其它大型水体的周围（晴朗稳定的天 气条件下）与气温的日变化同相
海陆风（水陆风） 昼： 吹海风，潮湿 夜： 吹陆风，干燥
r
夜 昼
时间
年变化：
r 夏季 冬季
（一）饱和水汽压与温度 随温度的升 高而增大
空气温度高时，饱和水汽压大，空气中所能容纳 的水汽含量增多，原来处于饱和状态的蒸发面因温度 升高而不饱和，蒸发重新出现；如果降低饱和空气的 温度，由于饱和水汽压减小，就会有多余的水汽凝结 出来。
（二）饱和水汽压与蒸发面性质
在同一温度下，不同蒸发面上的饱和水汽压不相同
§3.2 凝结现象
一、地面上的凝结物： 1、露 和霜 ： 露、霜、雾凇、雨凇
形成在晴朗无风的夜间和清晨。
露：贴地层空气中的水汽在地面发生凝结而形成的 小水滴。 Td＞0℃ 霜：贴地层空气中的水汽在地面发生凝华而形 成的小冰晶。 Td＜0℃ 热容量小、导热率小、粗糙 的地表易形成露和霜。
露
2、雾凇∨和雨凇∽
据黄山气象部门统计，黄山佛光每年大约出现40 次左右，月平均2～5次。黄山佛光的出现多在雨后 初晴的上午九点以前和阴雨初霁的傍晚五点以后。
气象学与气候学-大气中的水分-蒸发和凝结
E
E e19.9t / 273t 0
5
饱和水汽压随温度的升高而增大 高温时的饱和水汽压比低温时要大 随着温度的升高，饱和水汽压按指数规律迅速 增大
6
重要推论：
空气温度的变化对蒸发和凝结有重要影响
高温时，饱和水汽压大，空气中所能容纳的水 汽含量增多，因而能使原来已处于饱和状态的 蒸发面会因温度升高而变得不饱和，蒸发重新 出现；
气象学与气候学
大气中的水分-蒸发和凝结
1
一.水相变化
1、水的三态和相变原理 (1)大气中的水分，可以以固态、液态、气
态存在，水分处于哪种形态，取决于其温度。 (2)相变原理 (principle of phase transformation) 水的相态变化，实质上是水分子运动状态
的反映。
2
2.水相变化判据
（一）空气要达到饱和或超饱和状态 （e≥E） 途径：1、增加大气中的水汽含量
2、空气冷却使T<Td，减小E 绝热冷却：空气上升 辐射冷却：夜间地面降温 平流冷却：暖空气流到冷水面上
10
三、大气中水汽的凝结条件
（二）有充足的凝结核 1、来源： 土壤微粒、风化岩石、火山微粒 工业、失火烟尘 海水飞溅时泡沫中的盐粒 流星、陨石燃烧后的微尘 。 2、作用 增大水滴半径，降低E，快速饱和， 增大水滴体积， 下降时不易蒸发掉 。
11
End
12
同样，可以得到冰面上的水相变化判据
4
二.饱和水汽压
（一）饱和水汽压与温度的关系
（1）定义： 在一定的温度条件下，一定体积 的空气所能容纳的水汽分子的数量是有一定 限度的，如果水汽含量恰好达到此限度，就 称为饱和空气，饱和空气中水汽所产生的压 力，就称为饱和水汽压。
气候系统的水分循环
流量Q0之比，即
a f r
Ki
Qi Q0
4.5.3 径流的时间变化
1、年内变化，是指径流在一年内各月水量的分配情况， 汛期、平水期、枯水 期或冰冻期。 2、径流的年际变化，是指径流量随着气候变化而有年与年之间的差异，有的 年份多，有的年份少，这主要是由于降水量的年际变化引起的。
4.5.4我国的径流分布
4.3.2 大气中的水汽输送
水汽输送主要是对流层中下层的现象，表示跨越纬圈的向北的总的水汽输送。 由下式计算
式气中柱v高是度直。F于单a 该位区为v方n向0各z q高(度z的)d平z均风速，
q(z)为各高度的水汽含量，z为
根据 r-B 平衡和根据大气通量推算出的水汽平均 向北通量（1014kg·a-1）
若以地球的大陆作为研究对象，其水量平衡方程为
若以海洋为研究对象，则其水量平衡方程为
E r f W 这里，且Ec、Es，分别c为陆地c和海洋上的蒸发量c，rc、rs分别为陆地和海洋
上的降水量；f为大陆的地表径流；ΔWc、ΔWs分别为陆地和海洋在研究的时 段内储水量的变化量。
Es rs f Ws
世界总水量
4.1.2 水分循环
水圈中的水在自然界中不断循环、转化，同时又带着热量和物质影响着气候系 统的水分平衡和热量平衡，随大气环流而产生各种天气现象，又同时影响着大气 环流。
水分循环的内因是固态、液态、气态水随着温度的不同而转移变换，外因主要 是太阳辐射和地心引力 。
1、大循环与小循环
海陆之间的水分交换称为大循环，也称外循环(图4.1)。 海洋面上蒸发的水汽，再以降水形式直接落到海洋面上，或从陆地蒸发的水汽再 以降水形式落到陆面上，这种循环为小循环（亦种内循环）。
表示在某一时段内蒸发大小，通常用用时段蒸发量表示。 可能蒸发也称为蒸发力、位势蒸发 ， 彭曼指出，在水分充分供给时，用天气资料计算的长着大面积相似作物的地面 蒸发量为可能蒸发。
a f r
Ki
Qi Q0
4.5.3 径流的时间变化
1、年内变化，是指径流在一年内各月水量的分配情况， 汛期、平水期、枯水 期或冰冻期。 2、径流的年际变化，是指径流量随着气候变化而有年与年之间的差异，有的 年份多，有的年份少，这主要是由于降水量的年际变化引起的。
4.5.4我国的径流分布
4.3.2 大气中的水汽输送
水汽输送主要是对流层中下层的现象，表示跨越纬圈的向北的总的水汽输送。 由下式计算
式气中柱v高是度直。F于单a 该位区为v方n向0各z q高(度z的)d平z均风速，
q(z)为各高度的水汽含量，z为
根据 r-B 平衡和根据大气通量推算出的水汽平均 向北通量（1014kg·a-1）
若以地球的大陆作为研究对象，其水量平衡方程为
若以海洋为研究对象，则其水量平衡方程为
E r f W 这里，且Ec、Es，分别c为陆地c和海洋上的蒸发量c，rc、rs分别为陆地和海洋
上的降水量；f为大陆的地表径流；ΔWc、ΔWs分别为陆地和海洋在研究的时 段内储水量的变化量。
Es rs f Ws
世界总水量
4.1.2 水分循环
水圈中的水在自然界中不断循环、转化，同时又带着热量和物质影响着气候系 统的水分平衡和热量平衡，随大气环流而产生各种天气现象，又同时影响着大气 环流。
水分循环的内因是固态、液态、气态水随着温度的不同而转移变换，外因主要 是太阳辐射和地心引力 。
1、大循环与小循环
海陆之间的水分交换称为大循环，也称外循环(图4.1)。 海洋面上蒸发的水汽，再以降水形式直接落到海洋面上，或从陆地蒸发的水汽再 以降水形式落到陆面上，这种循环为小循环（亦种内循环）。
表示在某一时段内蒸发大小，通常用用时段蒸发量表示。 可能蒸发也称为蒸发力、位势蒸发 ， 彭曼指出，在水分充分供给时，用天气资料计算的长着大面积相似作物的地面 蒸发量为可能蒸发。
现代气候学4气候系统的水分过程
0.001 0.0009 0.0001
100
13.38 0.000854
0 0.000854
0 0
0.12870 0.12870
0
0 0 0 13.509554
99.04 0.006
0 0.006
0 0
0.953 0.953
0
0 0 0 97.47
0 0.241687 0.240641 0.00091 0.0001147 0.00000212
径流系数 （%）
42.8 71.5 76.3 45.2
内流区
36.24
164 5720 33.8 1177.14 130.2 4542.86
20.6
全国合计
100.00
629 60320 269.5 25873.35 359.5 34446.56 42.8
• 外流区水分循环数值大于内流区 • 外流区的径流系数大于内流区 • 不同外流区的水分循环数值以及径流系数也不同
区域水分循环是区域气候变化研究的重 点。
水土植系统水分循环是区域水分循环 的重要基础，而且是陆面过程研究需要关注 的重点之一。
水汽输送
降
降蒸
水
水发
水 面 蒸
植物蒸腾 植物截流
降 水
不透水面 地表径流
发
陆
下
渗
面
土壤蒸发
土壤水分储蓄
地表径流 壤中径流
河 川
蒸
渗 透
毛 管 水
发
地下水蒸发
浅层地下水储蓄
截 流 补 给
北半球r-E平衡 8
23
105 189 142 －42 －143 165
大气通量
14
55
100
13.38 0.000854
0 0.000854
0 0
0.12870 0.12870
0
0 0 0 13.509554
99.04 0.006
0 0.006
0 0
0.953 0.953
0
0 0 0 97.47
0 0.241687 0.240641 0.00091 0.0001147 0.00000212
径流系数 （%）
42.8 71.5 76.3 45.2
内流区
36.24
164 5720 33.8 1177.14 130.2 4542.86
20.6
全国合计
100.00
629 60320 269.5 25873.35 359.5 34446.56 42.8
• 外流区水分循环数值大于内流区 • 外流区的径流系数大于内流区 • 不同外流区的水分循环数值以及径流系数也不同
区域水分循环是区域气候变化研究的重 点。
水土植系统水分循环是区域水分循环 的重要基础，而且是陆面过程研究需要关注 的重点之一。
水汽输送
降
降蒸
水
水发
水 面 蒸
植物蒸腾 植物截流
降 水
不透水面 地表径流
发
陆
下
渗
面
土壤蒸发
土壤水分储蓄
地表径流 壤中径流
河 川
蒸
渗 透
毛 管 水
发
地下水蒸发
浅层地下水储蓄
截 流 补 给
北半球r-E平衡 8
23
105 189 142 －42 －143 165
大气通量
14
55
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qa Qai 大 大 气 气 柱 柱 水 水 汽 气 流 量 入 的 量 变
化
Q ag E r 大 蒸 降 气 发 水 柱 进 减 水 入 少 汽 大 大 流 气 气 出 柱 柱 量 水 水 汽 汽 量 量
3.分布
Jan
N
July
N
纬圈平均大气水汽收支的分布(单位:10 5ta-1)，细实线和 虚线 分别为总涡动和经圈环流水汽的水平辐合，粗实线 为水汽的源（大于零）汇（小于零）分布
不透水面
土壤蒸发
土壤水分储蓄 渗 透 毛 管 水
地下水蒸发
浅层地下水储蓄 越 流 补 给 深层地下水储蓄
地 下 径 流
河 川 径 流
蒸 发
降 水
海洋
气候系统内不同尺度水分循环
第 二 节
三、水分循环的意义 1、水分循环使地球上水体组成一个连续的、统一的 水圈，把气候系统五大圈层联立成既互相联系、又互 相制约的有机整体。 2、水分循环使地球上的物质和能量得到输送。 3、水分循环使海洋与陆地之间的联系十分紧密。 4、水分循环使地球上的水周而复始地补充、更新， 是可再生的资源。
四、影响水分循环的因素 1.气象因素：风、温度、湿度等；
2.下垫面因素：地形、地质、地貌、土壤、植被；
3.人类活动：水利工程、农林措施等。
第 三 节
地表面蒸发
一、蒸发和蒸散的概念：水分从物体表面既 蒸发面向大气逸散的现象称为蒸发。植被地 段的地面蒸发和植物蒸腾统称为蒸散。
蒸发
凝结
水
二、蒸发率的概念
根据 r-E 平衡和大气通量推算出的水汽平均 向北通量（10 14kg· -1） a
纬度 北半球r-E平衡 大气通量 南半球r-E平衡 大气通量 70º 8 14 －5 －1 60º 23 55 －52 －42 50º 105 137 －186 －175 40º 189 254 －291 －229 30º 142 194 －173 －163 20º －42 87 52 －43 10º －143 －105 227 225 0º 165 103 165 141
o
世界年降水量的分布（1961-1990年平 均，mm）
中国年降水量的空间分布 （ 1961-1990年，mm）
第 六 节
径流
一、径流的形成 1. 降水过程；
2. 流域的蓄渗过程：植物截留、下渗、洼地蓄水 等过程；
3. 坡面漫流过程； 4. 河网汇流阶段.
二、径流特征量
1. 径流总量：一定时间内通过河川横断面的水量， 称为径流总量. 2. 径流系数：任意时段内流域平均的径流深度与 流域平均降水量之比. 3. 径流变率（模比系数）：任何时段的平均径流 量与同期多年平均径流量之比， Ki=QI/Q0
五、地-气系统的水分平衡 陆地
Wc rc Ec f
qa Qai Q ag E r
大气
地-气系统水分平衡 方程
Qa Qai Q ag f
本章小结
蒸发 水汽输送
气候系统的水分循环
降水 径流
气候系统的水分平衡
第 四 节
大气中的水分
一、大气中水含量
1、定义：从地面到大气顶单位面积大气柱中的 水分含量 .
2、计算
Wa a( z )dz
0 z
1 p W a q( p)dp g p0
3.分布
P(hPa)
7月
1月
q （g/kg）
30-40º N，110-120º E区域1971-2000年平均 大气水份的垂直变化
地球各大洋的水分平衡(mm/a)
大洋 大西洋 印度洋 太平洋 北冰洋 降水量 780 1010 1210 240 蒸发量 1040 1380 1140 120 大陆边缘地 区的径流 －200 －70 －60 －230 与临近大洋 交换的水量 －60 －300 130 350
第 七 节
全球年水量平衡
第三章 气候系统的水分过程
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 第七节 气候系统中的水 水分循环 地表面蒸发 大气中的水分 降水 径流 气候系统的水分平衡
第 一 节
气候系统中的水
一、水的物理性质 热力属性：传热率、比热容 二、气候系统中的水 1、气候系统的水组成
海洋水：海洋是水
圈的主体，是地球上 水的最大源地。约占 地球总水量的96%～ 97%。
水系流域 太平洋 外 流 区 印度洋 北冰洋 小 计 内流区 全国合计 降水量 面积 （占总面积%） mm ×108m3 56.72 6.51 0.53 63.76 36.24 100.00 918 739 357 896 164 629 49926 4530 144 54600 5720 60320 径流量 mm 391 518.6 215.9 ×108m3 21347.46 3238.90 109.85 mm 526 220.4 141.1 492.6 130.2 359.5 蒸发量 ×108m3 28578.54 129.11 34.15 29903.73 4542.86 34446.56 径流系数 （%） 42.8 71.5 76.3 45.2 20.6 42.8
单位时间从蒸发面单位面积上逸散到大气中 的水分子数与从大气中返回到蒸发面的水分子 数的差值（当为正值时）称为蒸发率（或地面 水汽输送通量)，用于表示蒸发面蒸发快慢的特 征量，mmh-1. 三、蒸发潜热 L =24912.177t0 (Jg-1) t0为蒸发面温度
中国年地表蒸发量的空间分布（mm）
西北干旱—半干旱区夏季（６～８月）经向水汽 输送通量。实、虚线表示向北、向南输送通量
我国夏季经向与纬向水汽输送通量比值
第 五 节
降水
一、定义
云中的液态或固态水在重力作用下，克服空气阻 力，从空中降落到地面的现象，称为降水.
二、形成条件 1. 水汽，降水形成的物质基础；
2. 水汽凝结的动力条件.
1月
7月
全球1971-2000年平均大气水分含量的空间分布 （可降水量表示，单位：mm）
大气中的平均水汽含量(mm)
北半球 南半球
25 20
全球
22 27
1月 7月
19 34
中国大气年水汽含量的分布（mm）
二、大气中的水汽输送 1. 计算 从地面到大气顶水汽（E）单位纬向距离在南北 方向上的水平输送:
三、径流的时间变化
1.季节（年）变化，一年内径流（河槽水位）的变 化：汛期、平水期、枯水期； 2. 径流的年际及年代际变化，同一时期不同年份或 年代之间的径流之差异。
四、中国的径流分布
中国年径流量的空间分布（mm）
第 七 节
气候系统的水分平衡
一、水量平衡概念:水分循环的数量表示，即 任一区域在某一时段内,水分收入与支出的差 等于该区域在该时段内的水量变化,长期意义 下,任一区域水量保持收支平衡. 二、地面水量平衡方程 通用形式
三、降水量分布
80oN500
1000 500 500 1000 2000 500 500 2000 3000 500 500 1000 500 1000 1000 2000 1000 2000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 500 1000 500 500 1000 1000 500 500 1000 2000 1000 500
403.4 24696.21 33.8 269.5 1177.14 25873.35
•外流区水分循环数值大于内流区 •外流区的径流系数大于内流区 •不同外流区的水分循环数值以及径流系数也 不同
四、大气的水分平衡 1. 定义：某一地区在给定的一段时间内，大气柱中总 收入的水汽量与总支出的水汽量之差，等于该地区这 一时段内大气柱中水汽含量的变化量。 2.方程
500 1000
40 N
o
500 500 1000 2000
1000 2000 3000
500 1000
500
1000 2000 500
0o
1000 500 500 1000
2000
3000 2000 500 500 1000 3000 2000
40oS
1000
80 S 60oE 120oE 180o 120oW 60oW
97.23% 0.017% 0.000 1% 2.14% 0.61% 0.005%
2、气候系统水的更新速度 地球上各种水体重水的更新时间
水体类别 极地冰川 更新时间 （年） 10000 水体类别 土壤水 河流水 大气水 生物水 全球 更新时间 1年 16日 8日 几个小时 2400年
2500 海洋 1600 高山冰川 深部地下水 1400 17 湖泊水 5 沼泽水
I D W2 W1 W
陆地 海洋
Wc rc Ec f
Ws rs Es f
多年平均
陆地：
Ecy rcy f y
Esy rsy f y
海洋： 全球：
Ecy Esy rcy rsy
Er
三、地表水分收支状况 地球上水份平衡
区域 海洋 大陆 全球 面积 106km2 361 149 510 降水量 104km3 41.2 9.9 51.1 蒸发量 104km3 44.9 6.2 51.1 径流量 104km3 3.7 －3.7 －
2、区域水分循环：海洋或陆地内的水分循环— 小循 环，循环的过程快，水汽运行的路程短。
3、水-土-植水分循环：土壤、植物和水分构成的相互 作用的系统。
第 二 节
水汽输送
降 水 降 水 降 水 蒸 发 地表径流 水 面 蒸 发 河 地表径流 壤中径流 川 储 蓄
陆 面 蒸 发
植物蒸腾
植物截流 下 渗
因素
海洋降水量 海洋蒸发量 陆地降水量 陆地蒸发量 进入海洋的径流量