水循环过程与原理
水循环的原理及其应用
水循环的原理及其应用1. 水循环的原理水循环，也被称为水循环系统或水循环循环，是指地球上水资源在不同的形式间循环流动的过程。
水循环是地球上最基本的自然循环之一，通过这个过程，地球上的水资源得以不断更新和再利用。
水循环的原理主要包括以下几个方面：•蒸发：太阳能的热量使得地表水蒸发成水蒸汽，进入大气中。
•凝结：水蒸汽在冷却的空气中凝结成云或雾。
•降水：云或雾中的水滴聚集形成水滴，逐渐增大并下降为降水，如雨、雪、冰雹等。
•地表径流：降水在地表流动形成河流、湖泊等水体，进而回归海洋。
•入渗：降水过程中，一部分水渗入地下形成地下水，提供给植物生长或变成地下水源。
•植物蒸腾：植物通过根吸水，将水分经过植物体蒸腾到大气中。
•冰雪融化：冰雪融化后变成水，进一步参与水循环过程。
2. 水循环的应用水循环在自然界中起到至关重要的作用，同时也被广泛应用于人类社会的各个领域。
以下是水循环的一些应用：2.1 农业灌溉水循环为农业提供了可持续的水资源。
通过合理地利用地下水和地表水，将水供给作物生长。
农业灌溉系统可以根据作物的需水量，在作物根区域喷灌、滴灌或泡灌，有效利用水资源，提高农作物产量和质量，促进农业可持续发展。
2.2 生活用水水循环确保了人类的饮水安全。
水循环中的地下水和地表水供应了城市和乡村居民的生活用水需求。
经过处理和净化的水源可以通过供水管网输送到家庭、学校、医院等各个生活场所，满足人们的生活用水需求。
2.3 发电水循环通过水电站的建设提供了可再生的能源。
通过利用水资源的重力和动能，水电站将水流转化为电能。
这是一种清洁、可持续的能源形式，为国家的经济发展和能源供应提供了重要的支持。
2.4 城市排水系统水循环在城市排水系统中起到重要作用。
城市排水系统通过收集、处理和排放城市中产生的废水和雨水，保证城市的环境卫生和公共卫生。
合理设计的排水系统可以减少城市内部的积水和洪水问题，保护城市的基础设施和居民的生命财产安全。
小学科学水循环的知识点
小学科学水循环的知识点水循环是小学科学中的重要知识点之一，通过学习水循环的过程和原理，孩子们可以更好地了解水的变化和分布，培养科学观察、实验和思维能力。
本文将介绍水循环的基本概念、过程和意义。
一、水循环的概念水循环是指地球上水分在不同形态之间不断地循环流动的过程。
它包括了水的蒸发、凝结、降水和地表径流等一系列过程，形成了一个动态平衡的自然循环系统。
二、水循环的过程1. 蒸发：太阳的热量使水从水源（如河流、湖泊、海洋）表面转化为水蒸气，升入大气层。
2. 凝结：水蒸气在大气中遇冷遇凉，转化为液态水或固态水（云或霜）。
3. 降水：凝结后的水滴（或雪花）落回地面，形成降水，包括雨、雪、雾凇等形式。
4. 地表径流：部分降水在地表流动，形成河流、湖泊等水域，或渗入地下层，并进入地下水系统。
三、水循环的意义1. 维持地球上的水资源：水循环使地球上的水分得以重新分配和补充，维持了地球上的水资源平衡。
2. 调节气候和温度：水循环通过蒸发和降水的过程，调节了大气中的湿度和温度，对气候和天气产生重要影响。
3. 支持生物生存：水循环提供了生物生存所需的水资源，维持了生态系统的稳定。
4. 净化和循环物质：水循环可以帮助清洁和循环物质，例如通过降水将大气中的有害物质洗净，或者通过地表径流将养分输送到植物根部。
四、水循环在日常生活中的应用1. 节约用水：通过了解水循环的工作原理，我们可以更好地意识到水的宝贵和有限性，从而提高节约用水的意识。
2. 水资源规划和管理：对水循环的研究和理解可以帮助我们进行水资源的合理规划和管理，确保水资源的可持续利用。
3. 应对干旱和洪涝：了解水循环可以帮助我们预测和应对干旱和洪涝等极端水文事件，减少灾害风险。
5. 生态保护和环境改善：通过保护和恢复湿地、河流等水域，可以促进水循环的正常运行，改善生态环境。
结语：水循环是地球上水分循环流动的自然过程，通过水蒸气的蒸发、凝结、降水和地表径流等过程，维持了地球上水资源的平衡，调节了气候和温度，支持了生物生存，对人类和地球生态系统都具有重要意义。
自然水循环的组成及原理
自然水循环的组成及原理
自然水循环是地球上水分在大气、陆地和海洋之间的循环过程。
它由以下几个组成部分组成，并遵循一定的物理原理：
1. 蒸发：太阳照射地表，将地表上的水蒸发成水蒸气。
2. 蒸发核：在大气中存在着大量微小的尘埃、盐粒、花粉等微粒，它们能吸引水分子，形成云滴的原始核。
3. 凝结：水蒸气在大气中冷却后，会与某些凝结核结合成云滴或冰晶，形成云彩。
4. 降水：云彩中的水滴或冰晶通过重力逐渐长大，最后由云层凝结为水滴，从大气中下降到地表，形成降水，如雨、雪、雾、露等。
5. 地表径流：降水到达地表后，在地表上集聚成河流、湖泊、地下水等水体，形成水循环的蓄水库。
6. 地下径流：部分降水渗入地下，沿着土壤孔隙或裂隙流动，进入地下水层。
7. 蒸发和蒸腾：地表的水体会继续蒸发和蒸腾，形成水蒸气，再次进入大气中。
整个自然水循环遵循以下物理原理：
1. 液体的蒸发与凝结：当水受热变为水蒸气时，蒸发发生；当水蒸气冷却到一定温度时，凝结成云滴或冰晶。
2. 重力：水分凝结为云滴或冰晶，根据重力的作用会由云层下降到地表形成降水。
3. 地下水的渗流：降水渗入地下，沿土壤孔隙或裂隙流动，形成地下径流。
4. 蒸腾作用：植物通过根吸水，并将水分蒸发到大气中，形成蒸腾作用。
大气水循环原理
大气水循环原理大气水循环原理是指在地球上的大气层中，水分以不同的形式进行循环的过程。
大气水循环是地球上水循环的一个重要组成部分，它起到了维持全球水资源平衡，调节地球气候的重要作用。
下面是大气水循环的相关参考内容。
1. 蒸发和蒸腾过程：大气水循环的开始是水的蒸发和蒸腾过程。
当太阳能照射到地球表面时，水蒸发自湖泊、河流、海洋等水体的表面，并转变成气态的水蒸气。
同时，植物通过蒸腾作用将土壤中的水分吸收，并通过叶子散发到大气中。
这两个过程共同将水分送入大气层。
2. 对流和上升：水蒸气随着空气的运动上升到较高的大气层。
当空气受到加热或受到地表上的辐射冷却时，会产生对流运动，形成气团的垂直运动。
这种对流运动使得空气中的水蒸气随着空气一起上升到较高的大气层。
3. 冷却和凝结：当水蒸气上升到较高的大气层时，它遇到较低的温度，会发生冷却。
冷却使水蒸气凝结成小水滴或冰晶，形成云朵。
这个过程被称为凝结。
云朵中的水滴或冰晶会在云中沉积，逐渐增大并重，直到它们足够大以至于能够下降到地表。
4. 降水：当云中的水滴或冰晶足够大时，重力将它们拉向地表，从而形成降水。
降水可以以各种形式出现，包括雨、雪、冰雹等。
降水过程将水从大气中释放到地表，从而完成大气水循环的一个重要环节。
5. 导流和入渗：在地表上，被降水覆盖的水分可以以不同的方式运动。
部分水分会形成水流，沿着山谷和河道流入湖泊、河流和海洋。
这种水分的运动被称为导流。
另一部分水分会渗透到土壤中，成为地下水，供给植物的生长和维持地下水的循环。
以上是大气水循环的相关内容，大气水循环是地球上水资源循环的一个重要环节，它通过蒸发、对流、冷却、凝结等过程，将水从地表转移到大气层，最终再降落到地表，维持了水资源的平衡和地球气候的稳定。
这个循环过程中，水以不同的形式转化和运动，同时也影响着地球上的生态系统、气候和人类社会的发展。
初中生物水循环知识点总结
初中生物水循环知识点总结水循环，又称为水的循环或水文循环，是地球上水分子不断运动和变化状态的一个自然循环过程。
在初中生物课程中，了解水循环的原理和各个阶段对于理解生物圈中的水资源分布、生态系统的平衡以及人类活动对水循环的影响都具有重要意义。
以下是初中生物水循环知识点的总结。
一、水循环的基本过程水循环包括以下几个主要环节：1. 蒸发：在太阳辐射的作用下，地表水（如海洋、湖泊、河流等）和植物体内的水分变成水蒸气进入大气中。
2. 凝结：当水蒸气上升到较高的大气层，遇到较低的温度，就会凝结成为小水滴或冰晶，形成云。
3. 降水：云中的水滴和冰晶聚集到一定程度后，会以雨、雪、雹等形式从云层中降落到地面，这称为降水。
4. 径流：降水落到地面后，一部分水会流过地表形成地表径流，最终汇入河流、湖泊或海洋。
5. 渗透：另一部分降水会渗入地下，成为地下水。
地下水在土壤和岩石的孔隙中流动，最终也可能流入河流或湖泊。
6. 植物蒸腾：植物通过叶片的气孔释放水蒸气到大气中，这个过程称为蒸腾作用。
这些环节构成了水循环的基本框架，水分子在这个循环中不断地循环往复。
二、水循环中的生物作用1. 植物的蒸腾作用：植物通过蒸腾作用释放水分，有助于调节气候，减少地表温度，并促进水循环的进行。
2. 土壤微生物和动物：土壤中的微生物和小型动物可以加速有机物的分解，促进营养物质的循环，影响植物的生长和蒸腾作用。
3. 人类活动：人类通过农业灌溉、工业用水和生活用水等方式，改变了水的自然分布和循环路径。
此外，森林砍伐、土地开发等活动也会影响水土保持和水循环的平衡。
三、水循环与生态系统水循环对于维持生态系统的平衡至关重要。
它影响着地表水和地下水的补给、河流的流量、湖泊和湿地的水位，以及植物的生长和动物的栖息。
水循环的任何一个环节受到干扰，都可能导致生态系统的变化。
四、水循环的影响因素1. 气候变化：全球气候变化会导致蒸发和降水模式的改变，进而影响水循环的各个环节。
水循环基本原理
水循环基本原理
水循环是地球上水分不断从一个地方流动到另一个地方的过程。
它是由太阳能的作用和地球上水体的循环引起的。
具体原理包括以下几个方面：
1. 蒸发：太阳能的作用下，水体表面的液态水分子获得足够的能量，逐渐转变为气态水蒸气，即蒸发。
蒸发最主要发生在海洋、湖泊、河流和植被表面。
2. 凝结：水蒸气在大气中遇到冷凝核（如尘埃、颗粒物等）或低温区域，失去能量后会凝结成小水滴或冰晶，形成云。
3. 降水：当云中的水滴或冰晶增长到一定大小时，就会由于重力的作用而下落，形成降水现象，包括雨、雪、冰雹等形式。
4. 地表径流：降水落到地表后，一部分会形成地表径流，流入水道、湖泊、河流等水体，继续向低洼地区流动。
5. 地下水渗漏：部分降水渗入地表下方的土壤和岩石层中，形成地下水。
地下水在地下逐渐向低洼地区渗漏，最终汇入海洋或湖泊。
6. 植物蒸腾：植物根系吸收地下水供养植物生长的同时，通过根茎、叶片和蒸腾作用，将水分散发到大气中。
这个过程称为植物蒸腾。
通过不断的蒸发、凝结、降水和地表径流等过程，水循环将地球上的水分重新分配并循环利用，维持着水资源的平衡。
水循环的原理和应用示意图
水循环的原理和应用示意图概述水循环是指地球上水资源不断在大气、陆地和海洋之间进行循环的过程，它是维持地球上水资源平衡的重要机制。
本文将介绍水循环的原理和应用示意图，并通过列点方式详细阐述水循环的各个环节和应用领域。
水循环的原理1.蒸发：太阳能使地球水面上的水蒸发，形成水蒸气。
2.对流：水蒸气上升到大气中，由于不同地区的气温和气压差异，形成气流进行对流运动。
3.凝结：随着水蒸气上升到高空，遇冷遇压缩，形成云层。
4.降水：云层中的水蒸气凝结成雨滴，在重力作用下下落到地面，形成降水。
5.地表径流：地面上的降水通过河流、湖泊等水系回归到海洋。
6.渗漏和地下水：部分降水渗透到地下，形成地下水，并逐渐流入河流或直接进入海洋。
水循环的应用示意图1.农业利用：–农田灌溉：将地下水或河流水引入农田，提供水分供植物生长。
–水稻种植：利用农田灌溉，创造湿润环境，提供适宜的生长条件。
–农业排水：通过排水系统将农田中过剩的水排除，防止农作物水浸。
2.生活用水：–自来水供应：抽取地下水或河流水进行处理，提供具备安全卫生要求的自来水。
–污水处理：将生活用水经过处理设施的处理，使之符合排放标准。
–水资源管理：对城市供水进行调度和调控，确保水资源的平衡供应。
3.工业用水：–冷却：工业生产过程中，将水用来对冷却设备和工作场所进行降温。
–制造：一些工业生产过程需要水作为原材料或反应介质。
–污水处理：处理工业废水，减少对环境的污染。
4.能源开发：–水力发电：利用大坝拦截河流水，通过水流驱动涡轮机发电。
–潮汐能：利用海洋潮汐运动，通过装置将潮汐能转换成电能。
–温泉能：利用地热资源的热能，进行能源开发和利用。
5.生态保护：–湿地保护：维护湿地的生态系统，提供栖息地和保持生物多样性。
–水生生物保护：保护水中的鱼类和其他水生动物，维持水体生态平衡。
–河流湖泊治理：将污染的河流、湖泊进行治理和恢复，改善水生态环境。
结论水循环是地球上水资源循环利用的重要机制，涵盖了蒸发、对流、凝结、降水、地表径流、渗漏和地下水等环节。
地球的水圈与水循环
地球的水圈与水循环地球上大约70%的表面被水覆盖着，水是地球上生命存在的基础之一。
而地球的水资源是通过水圈与水循环的机制得以维持与再生的。
本文将详细探讨地球的水圈与水循环的原理和重要性。
一、水圈的概述水圈是指地球上的水以不同形式在不同区域之间循环的过程。
水圈包括大气中的水汽、地表水、地下水以及冰雪等形式的水，它们通过各种方式相互转化与交换。
水圈的存在和运行使地球上的水资源得以再生和再利用，保持着生态平衡和人类社会的可持续发展。
二、水循环的过程水循环是指地球上水分从一个地方转移到另一个地方的过程，主要包括蒸发、凝结、降水、入渗和径流等环节。
1. 蒸发：太阳能使得水体表面的液态水变为水蒸气，从而进入大气中。
2. 凝结：水蒸气在大气中冷却后转变为水滴或冰晶，形成云层。
3. 降水：云中的水滴或冰晶不断增大，重力作用使其从云层中下降，形成雨、雪、露、霜等形式的降水。
4. 入渗：降水穿过地表进入地下，补充地下水资源。
5. 径流：未能入渗的降水在地表流动，形成河流、湖泊等水域。
这个过程是一个连续不断的循环，确保水资源的再生与再利用。
值得一提的是，水的循环过程受到地理、气候和人类活动等因素的影响。
三、水循环的重要性1. 生活和经济：水循环维持了地球上生物的生存和繁衍，也为人类提供了饮用水、灌溉水和工业用水等重要资源。
许多行业和经济活动依赖于充足的水资源。
水循环的健康运行对人类社会的可持续发展至关重要。
2. 调节气候：水循环通过水蒸发和降水的过程，可以调节地球的温度和气候。
水蒸气在大气中吸收和释放热量，影响着气候系统的平衡。
降水也可以减缓气候变暖的速度。
3. 地质作用：水循环参与了地球的一系列地质过程，例如侵蚀、沉积和地壳变动等。
水的运动和化学作用对地表和地壳的形成和演化具有重要影响。
四、水循环的保护与应对措施为了保护和合理利用地球的水循环，应采取以下措施：1. 提高水资源利用效率：通过节水措施和科技创新，减少水资源的浪费和过度使用。
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主讲教师： 曾小凡 zengxiaofan@ 孙怀卫 huaiweisun@ 赵娜 na.zhao.2011@
第一篇 水文模型基础（8课时）
第一章 绪论
第二章 水循环过程与原理
第三章 降雨和入渗过程 第四章 蒸散发过程模拟
2.2.2 能量平衡原理
能量守恒定律是水循环运动所遵循的另一个基本规律， 水分的三态转换和运移都时刻伴随着能量的转换和输送。 大气传送的潜热（水汽）作为一条联系全球能量平衡 的纽带，贯穿于整个水循环过程中。
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2.2.2.1 地球的辐射平衡
太阳辐射是水循环的原动力，也是整个地球—大气系 统的外部能源。 射入地球的太阳辐射量，其中的30％仍以短波辐射形 式被大气和地表反射回太空，余下的70％在地表与大气之 间经过辐射能、感热通量（接触和对流输热）和潜热通量 （水分蒸发吸热）等复杂的再循环过程，最终以长波辐射 形式被再度辐射回太空。
水循环是指地球上的水在太阳辐射和地心引力等作 用下，以蒸发﹑降水和径流等方式进行周而复始的运 动过程。 自然界的水循环是连接大气圈、水圈、岩石圈和生 物圈的纽带，是影响自然环境演变的最活跃因素，是 地球上淡水资源的获取途径。 在海洋与陆地之间，陆地与陆地上空之间，海洋与 海洋上空之间时刻都在进行着水循环过程。
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P - E - R = △S
流域多年平均水量平衡方程式为： P0 = E0 + R0 （2.1.2） 式中P0、E0、R0分别代表多年平均降水量、蒸发量、径流 量。 海洋的蒸发量大于降水量，多年平均水量平衡方程式可写 为： P0 = E0 - R0 （2.1.3）
Concept of hydrologic cycle
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•
The water moves from one reservoir to another, such as from river to ocean, or from the ocean to the atmosphere, by the physical processes of evaporation, condensation, precipitation, infiltration, runoff, and subsurface flow. In so doing, the water goes through different phases: liquid, solid, and gas.
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2.2.1.2 水量变化规律
水量平衡在水循环和水资源转化过程中是一个至关重 要的基本规律 。就某个地区在某一段时期内的水量平衡来 说，水量收入和支出差额等于该地区的储水量的变化量。 一般流域水量平衡方程式可表达为 ：
（2.1.1） 式中，P为流域降水量，E为流域蒸发量，R为流域径 流量，△S为流域储水量的变化量。从多年平均来说，流域 储水变量△S的值趋于零。
• 内陆水循环
是指陆面水分的一部分或者全部通过陆面、水面蒸发和植 物蒸腾形成水汽，在高空冷凝形成降水，仍落到陆地上，从 而完成的水循环过程。
• 海上内循环
海上内循环，就是海面上的水份蒸发成水汽，进入大气后 在海洋上空凝结，形成降水，又降到海面的过程。
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2.1.1.4 水循环周期
大气中总含水量约1.29×105亿m3，而全球年降水总量 约5.77×106亿m3，由此可推算出大气中的水汽平均每年 转化成降水44次，也就是大气中的水汽，平均每8天多循 环更新一次。 全球河流总储水量约2.12×104亿m3，而河流年径流量 为4.7×105亿m3，全球的河水每年转化为径流22次，亦 即河水平均每16天多更新一次。
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水文循环过程如下图所示
大 气 降 水 水汽水平运动
蒸腾
内陆
海陆间
海上
地面
蒸发
滴落 地表径流
蒸腾
滴落 根系吸收 根系吸收 地下径流 根系吸收 海洋
水面蒸发
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• 海陆间水循环
这种海陆间的水循环又称大循环，是指海洋水与陆地水 之间通过一系列的过程所进行的相互转化。 它是陆面补水的主要形式。
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2.1.2 人类社会的水循环
“人类社会的水循环”是指人类在经济社会活动中 不断地取水、用水和排水而产生的人为水循环过程。它是 依附于自然水循环的一个组成部分，或者是一个环节、分 支（如同降水、蒸发、下渗等环节），而不是一个独立的 水循环过程。 水的自然循环和社会循环是交织在一起的，水的社会 循环依赖于自然循环而存在，同时又严重干扰自然界的水 循环。从“天人合一”和“人与自然协调发展”的角度， 应当将水循环研究纳入到“天然-人工”这个更为完整的 水循环体系中。
全球多年平均水量平衡公式为： P0 = E0
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全球水平衡(数据来自John Mbugua et al, 1995)
1.19×106亿m3 陆地年降水量
0.72×106亿m3 陆地年蒸发量
4.58×106亿m3 海洋年降水量
5.05×106亿m3 海洋年蒸发量
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2.2.2.3 地表能量平衡一般方程
根据能量守恒原理，地表能量的收支平衡关系如下：
Rn Ae LE H G Po Ad
（2.2.1）
式中：Rn 为净辐射，其值为到达地面的总辐射（包括短波辐射和长 波辐射）减去返回大气的辐射；LE为潜热通量，其中L代表汽化潜热 （2.45MJ/Kg），E为被蒸发水量；H为显热通量，代表与大气的显热 交换；G为地中热传导，代表通过地表物质的热量传输； Po为植物生化 过程的能量转换，其中植物光合作用的能量吸收约占净辐射的2％； Ae Ad为移流项 为人工热辐射量（燃料等消耗对地表产生的能量释放）； （因空气或水的水平流动引起的能量净损失）。
Description of hydrologic cycle
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Concept of hydrologic cycle
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The hydrologic cycle, also known as water cycle or H2O cycle, describes the continuous movement of water on, above and below the surface of the Earth. Water can change states among liquid, vapor, and ice at various places in the water cycle. Although the balance of water on Earth remains fairly constant over time, individual water molecules can come and go, in and out of the atmosphere.
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2.2.1.1 全球储水量
地球的总储水量约1.38×1010亿m3，其中海水约 1.34×1010亿m3，占全球总水量的96.5%。余下的水量中 地表水占1.78%，地下水占1.69%。 人类可利用的淡水量约为3.5×108亿m3，主要通过 海洋蒸发和水循环而产生，仅占全球总储水量2.53%。 淡水中只有少部分分布在湖泊、河流、土壤和浅层地下 水中，大部分则以冰川、永久积雪和多年冻土的形式存 储。其中冰川储水量约2.4×108亿m3，约占世界淡水总 量的69%，大部分都存储在南极和格陵兰地区。
第五章 产汇流过程模拟
第六章 水文模型评估
第二章 水循环过程与原理
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第二章 水循环过程与原理
主要内容
2.1 2.2 2.3
水循环过程
水循环原理
The hydrologic cycle
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2.1 水循环过程
2.1.1 自然界的水循环
Significance of hydrologic cycle
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The water cycle involves the exchange of heat energy, which leads to temperature changes. For instance, in the process of evaporation, water takes up energy from the surroundings and cools the environment. Conversely, in the process of condensation, water releases energy to its surroundings, warming the environment. The water cycle figures significantly in the maintenance of life and ecosystems on Earth.
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能量平衡方程可表示为：
Rn LE H G
（2.2.2）
式中： Rn为系统的净辐射；LE为潜热通量；H为显热通量； G为界面的热传导通量。
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2.3 the hydrologic cycle
Concept of hydrologic cycle Significance of hydrologic cycle