02地球上的水的分布与循环
05-2地球表层水的分布和水分循环
05-2地球表层水的分布和水分循环同学们好！虽然我们所赖于生存的星球被称作“地球”，但从太空中看，这实际上是一个充满了水的蓝色行星，覆盖了地球表面三分之二的庞大水体，是这颗星球上所有生物必不可缺的生命之源。
一直以来，我们把水看作是一种资源，而实际上，水不仅是一种资源，更是一种循环，并且所有生命都参与到了这个循环之中。
数十亿年前开始，水循环让这颗星球慢慢冷却了下来，生命才得以诞生并慢慢演化，动植物则进化出了各种千奇百怪的水利用方式。
可以说，水循环一直以来都是这颗行星上生命的掌舵者。
我们这一节的内容就是地球表层的水分布和水文循环。
正如我们前面所说，水圈(Hydrosphere)是地球外圈中最活跃的一个圈层，是一个连续的不规则圈层。
它与大气圈、生物圈和地球内圈的相互作用，直接关系到人类活动所在的表层系统的演化。
水圈是塑造地球表面最重要的角色。
在我们太阳系中，离太阳最近的一颗行星称为水星，就是图片上的这颗行星，可惜虽然其名字中有水，但根据我们的观测和天文常识推断，水星上是不可能有水的。
而地球则应该是一个名副其实的水星，正如我们前面所说，地球表面3/4的面积被海洋、冰层、湖泊、沼泽及江河覆盖。
我们再简单回顾一下前面的内容。
原始地球初期水是很少，最早是从大气中分化出来的。
当时大气中的大量水汽，由于温度降低，以尘埃为凝结核，形成水滴降落地面。
更多的水来自地球内部岩石中的结晶水，它们由于温度升高形成水汽，随火ft活动等逸出地壳进入大气中，经凝结降落地面。
主流的认识就是这样：水圈是整个地质时期由小，到大长期积累的结果。
当然，现在有许多的证据证明地球上的水可能是天外来客。
地球的总水量有13.8亿立方千米。
大陆表层岩石和土壤的空隙中充填了大量地下水，包括各种矿物中的化合水、结合水以及被深层岩石所封存的液态水。
大气对流层中漂浮着大量的水气和雨、冰晶。
水圈的质量是地球总质量的近1/4000。
如果将水铺在平坦的地球表面，可形成一个水深2744m的海洋，而如果集中起来，就像图中所显示那样，是一个直径1384千米的大水球。
地球上的水分循环与水量平衡(-节)
5 蒸发 4 降水
1 植物蒸腾
2 降水
湖
6 地表径流
6 地下径流 海洋
地球表面的水在太阳辐射作用下，大量 水分不断地从海洋、河湖等水面、陆面 和植物表面蒸发和蒸腾，升入空中，被 气流带动输送至各地，在适当条件下遇 冷凝结而以降水形式降落到地表面或水 体上。降落到陆地表面的水又在重力作 用下，一部分渗入地下，一部分形成地 表径流注入江河汇流大海，还有一部分 又重新蒸发返回空中。其中渗入到地下 的水，一部分也逐渐蒸发，一部分也形 成径流最终也汇集于海洋。
（三）水循环是联系海洋与陆地的主要纽带
海洋正是通过蒸发水分源源不断地向大陆 输送水汽而形成降水，进而影响陆地上的 一系列物理、化学与生物过程。而从陆地 上回归海洋的径流，则不断地向海冰输送 大量的泥沙、有机杂质、各种营养盐类， 进而影响海水的性质、海水中的生物学过 程，以及海冰沉积与海盆形态等。
1
第2章 地球上水分循环与 水量平衡P41－88
§2.1 地球上的水分循环41－47
一、水分循环的过程、原因及影响因素
（一）水分循环过程
地球上的水不断通过运动和相变从一个地 圈转向另一个地圈，或从一种空间转向另 一种空间。 地表水（海、河、湖水面，陆面和植物）
3 水汽输送
1蒸发
4 降水
1蒸发
3、水循环广及整个水圈，并深入大 气圈、岩石圈及生物圈
水循环广及整个水圈，并深入大气圈、岩 石圈及生物圈。其循环路径并非单一的， 而是通过无数条路线实现循环和相变的， 所以水循环系统是由无数不同尺度、不同 规模的局部水循环所组合而成的复杂巨系 统。
4、全球水循环是闭合系统，但局部 水循环却是开放系统。
各种水体的更替周期
表
地球上的水及其循环
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自然界旳水循环
地质循环与水文循环关系示意图 （据阿勃拉莫夫）
水文循环 Hydrologic-cycle（1）定义：发生于大气水、地表水和地壳岩石空隙中旳地下水之间旳水循环（范围、四个环节）。 水文循环示意图——环节或要素 （2）特点：速度较快、途径较短、转换交替比较迅速。（3）水文循环旳划分 循环途径不同： 大循环（海-陆）与小循环（海-海，陆-陆） 时空尺度不同： 全球水文循环，流域水文循环，水-土-生系统水文循环 （4）水文循环旳作用 水经过不断转化，水质得以净化水经过不断循环水量得以更新再生
1.1 地球上旳水
地球浅部层圈水
1.1 地球上旳水
深部层圈水：分布于地壳下部直到下地幔这一范围内。地壳下部（深约15~35km):地温高、压力大，水不能以一般液态水或气态水形式存在------- 被压密旳气水溶液。地幔软流层中所含水分总量约为当代海洋水总量旳35-50倍。上地幔: H2O ---------------- OH- + H+下地幔、地核 : OH- ------ H+ + O2-地球深层圈中特殊高压高温下旳离解状态旳水、地壳矿物内部旳结合水，均以非自由态水旳形式存在，老式观点未将这些水纳入地球水圈之内，这是值得商榷旳。我们以为，广义旳水圈应该涉及地球各层圈中以多种不同状态存在且相互转化旳全部水。
从水文循环角度看《水文地质学基础》有关学科
水文地质学基础
Fundamentals of Hydrogeology
石家庄经济学院工程学院
第一章 地球上旳水及其循环
1.1 地球上旳水1.2 自然界旳水循环1.3 与水文循环有关旳气象、水文原因1.4 我国水文循环概况
地球上水旳起源：构成地球水圈旳水（涉及地表水与地下水）是在原始地壳形成后来，在整个地质时期内从地球内部不断逸出而起源旳。地球各层圈（地核、地幔、地壳、水圈、生物圈、大气圈）都有水，但不同层圈中水旳含量、分布、物化状态差别甚大。区别为两大部分：浅部层圈水、深部层圈水。浅部层圈水：从大气圈到地壳上半部。 特征：地壳上部（深度<15km)[大气水、地表水、地下水及生物体中旳水]不受高温、高压影响，以自由态H2O分子旳形式存在（以液态为主、固态与气态并存），含量很大， 约为14亿km3，占地球水旳99.98%。 矿物结合水：矿物结晶内部及其间旳水。如沸石水、结晶水、构造水等。其在一定温度下从矿物中释出成为自由态旳水（H2O ），与其他水体相互转换。
水文地质学基础--2.地球上的水循环
% 0 69.0 30.92 0.05 0.04 0.003 100
2.5%
97.5%
淡水 咸水
29.9% 0.9%
0.3%
冰和永久积雪
地表淡水
68.9%
地下淡水
土壤水、沼泽 水和永冻土
• 不同层圈其水分含量、分布及物理化学状态不同，可以区 分为浅部层圈水和深部层圈水。
• 浅部层圈水 分布于大气圈到地壳的上半部的水； 分布类型：大气水、地表水、地下水以及生物体中的水； 物理状态：气态水、液态水和固态水，以液态水为主。 化学状态：以自由水分子形式存在； 深部层圈水 分布于地壳的下部到下地幔之间的水； 物理状态：高温高压，压密的气水溶液； 化学状态：多以离子态或矿物结合水的形式存在。
2.2 地球中水的循环
从大气圈到地幔的各层圈的水分是一个完整的统一体，它们之 间相互联系、相互转化。 根据循环的途径、速度和深度等，分为地质循环和水文循环。
地质循环(Geological Cycle)
➢发生于大气圈到地幔之间的水分交换。 ➢一般属于间接循环，它与岩浆活动、岩 石重结晶、沉积成岩等地质活动有关，它 主要表现为伴随地球物质的运动、转移、 变化过程而产生的水分循环。 ➢具有循环途径长，速度缓慢（循环周期 长）的特点。 ➢研究水的地质循环，有助于分析地壳浅 表和深部各种地质作用，对于寻找矿产资 源、预测环境变化和深部地质灾害具有重 要意义。
水文循环(Hydrological Cycle)
定义：是大气水、地表水及地壳浅部岩石空隙中的地下水 之间的水分交换。 特点： 是一种直接循环，即浅部层圈中水分子的直接转换； 具有循环速度快，循环途径短，交替迅速的特点。 分类： 大循环：海洋—陆地之间，受控于全球气候条件的变化； 小循环：陆地—陆地，或海洋—海洋，受局部气候影响， 可调控。 水文循环的动力——太阳辐射和重力共同作用。 水文循环的意义 水质净化、水量更新再生；
第二章地球上的水循环
地球上的水分循环 和水量平衡
一、水分循环
（一）水分循环及其成因
地表水、地下水和生物有机体内的水，不断蒸发和蒸 腾，化为水汽，上升至空中，冷却凝结成水滴或冰晶， 在一定的条件下，以降水的形式落到地球表面。降落于 地表的水又重新产生蒸发、凝结、降水和径流等变化。 水的这种不断地蒸发、输送、凝结、降落的往复运动过 程称为水分循环。
水循环
陆地上地表水总量约360000km3，生物水量约2000km3。 陆地上的大气降水与冰雪融水消耗于蒸发、生物吸收和 渗透到地下，另有约36000km3通过径流返回海洋。陆地 上水体的自然更新一次的时间长短不一，河流约需10-20 天，土壤水约需280天，淡水湖约需1-100年，盐湖和内 海约需10-1000年。
1．大循环
从海洋表面蒸发的水汽，被气流带到大陆上空，在适 当的条件下，以降水的形式降落到地面后，其中一部分蒸 发到空中，另一部分经过地表和地下径流又流到海洋，这 种海陆之间的水分交换过程，称为大循环，也称海陆间循 环。它是由许多小循环组成的复杂的水分循环过程。
2．小循环
小循环是指水仅在局部地区（海洋或陆地）内完成 的循环过程。小循环可分为海洋小循环和陆地小循环。 海洋小循环就是从海洋表面蒸发的水汽，在空中 凝结，以降水形式降落海洋上的循环过程。
水循环
全球水分循环中各主要贮水库的总水量以及各主要贮水库之间水 分交换通量，在地质历史时期曾发生过重大变化。如白垩纪中晚期 地球表面没有冰盖，没有冰雪的贮水。再如第四纪冰期鼎盛时期，
以距今18000年末次冰期鼎盛时期为例，当时的全球平均气温要比
现代低6-7℃，全球陆上冰体总量要比现代多约50.72×106km3， 世界海洋水位要比现代低约130m，海面蒸发量要比现代少约
地球的水资源与水循环
地球的水资源与水循环地球上的水资源是人类社会生存发展的重要基础，水循环是地球上水分的运动过程。
本文将从地球的水资源分布、水循环的过程以及对环境和人类社会的影响等方面来探讨地球的水资源与水循环。
一、地球的水资源分布地球上的水资源主要分布在海洋、淡水和冰川中。
海洋是地球上水资源的最大储存库，占总量的97.5%。
而淡水资源则主要分布在河流、湖泊、湿地以及地下水中，占总量的2.5%。
值得注意的是，虽然淡水资源只占总量的很小一部分，但却是人类社会生产、生活和生态系统维持的重要来源。
二、水循环的过程水循环是地球上水分不断运动的过程，主要包括蒸发、降水、融化、蒸发和蓄水等环节。
在水循环中，太阳能是关键的推动力。
当太阳能照射到地表时，地表的水分受热蒸发成水蒸气，形成云层后降水，再通过融化和下渗进入地下水层，最终形成河流湖泊等淡水水域。
水循环的过程是一个循环不息的系统，不仅维持了地球的水资源平衡，也调节了地球的气候。
三、水资源与环境的关系地球的水资源与环境有着密切的联系。
首先，水资源的分布不均会导致地区之间的水资源紧缺问题。
一些地区由于降水量少或者干旱等自然条件的限制，水资源缺乏，给当地的生产、生活和生态系统带来困扰。
其次，水资源的污染也对环境造成了不良影响。
大量的工业废水和农业排水的排放，使得一些水域受到严重污染，水质下降。
这不仅威胁到水生态系统的健康，也威胁到人类的饮水安全和健康。
四、水资源与人类社会的发展水资源对人类社会的发展至关重要。
首先，水是人类生存和健康的基本需求。
没有充足的清洁水资源，人们将难以维持正常的生活和健康。
其次，水资源是农业生产的必备条件。
农业是人类社会的基石，而农业生产离不开充足的水资源。
此外，水资源也是工业和能源生产的关键要素。
许多工业生产和能源开发需要大量的水资源，如制造业、发电等。
因此，合理开发和利用水资源对于推动人类社会的发展至关重要。
总结起来，地球的水资源与水循环是维持地球生态平衡和人类社会发展的关键要素。
第2章 地球中水的分布与循环
海洋小循环（主要为海面蒸发与大气降水）
四、水文循环的机理
1）水文循环服从质量守恒和能量守恒原理
2）水文循环的基本动力是太阳能和地球引力（重力） 3）水文循环的内在因素是水的特殊的物理性质：在 常温常压下可以进行三种状态的相互转化
4）全球水文循环是闭合系统，局部为开放系统
5）水文循环过程伴随着能量的转换和其他物质的运 移和聚集
径流特征值换算关系式
Fluxes affecting groundwater
Some events during one precipitation
第4节 我国的水文循环
1、受夏威夷亚热带高压中心和蒙古寒带高压中心控制。
2、冬季，蒙古高压中心增强，盛行西北季风，天气干冷晴
朗。夏季，夏威夷高压相对强盛，盛行东南风。 3、海洋的湿热气流与陆地的冷气流相遇产生降水。 四月份锋面于东南沿海，雨季开始。 六月，锋面于长江沿线，成连绵“黄梅雨”。 七、八月间，锋面推进到华北、东北南部及西部内地。
六、 地质循环：
概念：
地球浅层圈和深层圈之间水的相互转化过程。
特点：
途径长、速度慢、涉及浅部与深部圈层。
循环方式：
①上地幔软流圈对流运动时的水分循环 。 ②在成岩、变质和风化作用过程中水分子的分解与合成 转换及分子态水进入矿物或从矿物中脱出形成再生水的转换。
第3节 与水文循环有关的气象、 水文因素
第2章 地球中水的分布与循环
地球上的水
自然界的水循环 与水文循环有关的水文、气象要素
第1节 地球上的水
一、分 类
浅部层圈水
（大气圈到地壳上半部）
大气水
地表水
海洋 冰川和永久积雪 湖泊 沼泽 河流
地球上的水是如何循环运动的？
地球上的水是如何循环运动的？
地球上的水循环是一个连续运动的过程，基本上可以分为以下几个步骤：
1.蒸发：地球上的水源，如海洋、湖泊、河流和植被等，受
到太阳能的热量作用下，水分分子脱离液态转变为气态，
形成水蒸气。
2.起云：水蒸气随着上升空气形成云层。
当水蒸气在更冷的
高空遇到凝结核，如尘埃、盐粒或冰晶，水蒸气会凝结为
微小的水滴或冰晶，形成云。
3.降水：云滴或冰晶不断增长，当达到足够大的尺寸，受到
重力作用，云滴会落地或以形式降下，如雨、雪、冰雹或
雾露等，这就是降水过程。
4.地面径流：降水落到地表后，一部分会通过地面径流，流
入河流、湖泊和海洋。
也有一部分被植被吸收并进行蒸散，或渗入地下水层成为地下水。
5.蒸散和蒸发：地表、植被和地下水中的水被热量蒸散或蒸
发成为水蒸气，再次进入大气层。
整个循环过程中，水分子从液态、气态到固态的相变不断发生，通过太阳能的驱动完成水的循环运动。
这个循环过程是地球上水资源得以再生和分布均衡的重要机制，同时也对维持地球上生态系统的稳定具有重要意义。
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占总储量的百分比% 96.5 1.7 0.94 0.76 0.001 1.74 0.022
占淡水储量的百分比%
其中地下咸水 地下淡水 3 4 5 土壤水 冰川与永久雪盖 永冻土底冰
30.1 0.05 68.7 0.86
6
湖泊水
其中湖泊咸水 湖泊淡水
176.4
85.4 91 11.47 2.12 1.12 12.9 总计 1 385 984.61
0.013
0.006 0.007 0.0008 0.0002 0.0001 0.001 100 0.26 0.08 0.006 0.003 0.04
7 8 9 10
沼泽水 河网水 生物水 大气水
地球上水的分布特征 1）淡水仅占总量的2.53%，主要为地下淡水（ 30% ）、冰川与永久雪盖（ 69% ）； 2）地下水最根本的来源是大气降水，大气降水总体分布决定了地下水资源的总体分布； 3）中国降水分布的总体规律是从东南到西北递减，3000多毫米~不足50毫米； 4）中国的淡水资源总量多，人均少，人均仅为世界人均的1/4。
第 2 章 地球中水的分布与循环
2.1 地球中水的分布 2.2 地球中水的循环 2.3 中国水资源概况
2.4 中国地下水概况
2.1 地球上的水的分布
地球上各种水体的储量
资料来源：据联合国会议有关文件，1977
序号 1 2 海洋水 地下水
类别
水储量（万亿立方米） 1 338 000 23 400 12 870 10 530 16.5 24 064.1 300
2.4 中国地下水概况
中国地下水分区：
1 东部湿润半湿润平原丘陵区 2 中部气候复杂高原山地盆地区 3 西北干旱山地盆地荒漠区 4 青藏半干旱冻土高原区
岩浆冷却过程中形成的地下水。随著岩浆的冷却，气态物质开始分 异出来，其中的氢和氧在高温高压下化合而成的水，就是初生水。
2.2 地球上水的循环
水文循环与地质循环的区别：
（1）水文循环发生于地球浅表层，是水分子相态的转换。
地质循环发生于地球浅表层与深层圈之间，常伴有水分子的分解与合成。 （2）水文循环速度快，交替更快。 地质循环速度缓慢。
2.2 地球上水的循环
地球上各圈层的水，处于不断相互转换之中，发生水文循环和地质循环。
水文循环是大气水、地表水和地壳浅表地下水之间的水分交换。水分通过
蒸发、水汽输送、降水、入渗、径流等过程不断变化、迁移。 太阳辐射和换。 小循环是指海洋或大陆内部的水分交换。
2.3 中国水资源概况
中国降水量分布图 我国多年平均降雨量628mm。
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2.3 中国水资源概况
我国水资源特点： （1）降水偏少，年总降水量比全球平均降水量少22%。 （2）人均水资源量低。 （3）空间分布不均匀，东部丰富，西部贫乏。 （4）季节及年际变化大，旱涝灾害频繁。 （5）水质污染较严重。
地质循环：发生于大气圈到地幔之间的水分交换。
1—来自地幔的初生水；2—返回地幔的水；3—岩体重结晶脱出水（再生水）； 4—沉积成岩排出的水；5—封存于沉积物中的埋藏水；6—热重力和化学对流造成 的地壳内循环；7—海陆内部的蒸发和降水（小循环）；8—海陆之间的蒸发和降 水（大循环）；9—地下径流；10—地表径流