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1、第三章 气候系统的水分过程,第一节 气候系统中的水第二节 水分循环第三节 地表面蒸发第四节 大气中的水分第五节 降水第六节 径流第七节 气候系统的水分平衡,气候系统中的水,第一节,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%。,陆地水：河流；湖泊；沼泽；地下水；冰川。,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,第二节,气候系统的水分循环,一、水分循环概念,地球上各种形态的水，在太阳辐射和重力作用下，通过蒸发、水汽输送、凝结降水、下渗以及径流等环节，不断地发生相态转
2、换和周而复始运动的过程，称为水分循环。,第二节,二、水分循环尺度,1、全球水分循环：海陆间的水分循环大循环，循环的过程慢，水汽运行的路程长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。,_空间尺度和时间尺度差异大,气候系统内不同尺度水分循环,第二节,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
3、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。,地表面蒸发,第三节,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,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（或地面净水汽输送通量)，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,
4、中国年地表蒸发量的空间分布（mm）,大气中的水分,第四节,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,30-40N，110-120E区域1971-2000年平均大气水份的垂直变化,3.分布,q （g/kg）,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）,1月,7月,大气中的平均水汽含量(mm),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:,中国东亚季风区1958-1998年夏季平均水汽输送 通量矢量分布(100g/cm*s),2.中国夏季水
5、汽输送特征,西北干旱半干旱区年夏季气候平均的水汽输送通量分布（黄和陈 2010）,中国及周围地区年气候平均的夏季（月）纬向水汽输送通量的分布（单位：-1-1）。实、虚线表示向东、向西的输送通量,西北干旱半干旱区年夏季气候平均的纬向水汽输送通量分布,夏季（月）经向水汽输送通量。实、虚线表示向北、向南输送通量,西北干旱半干旱区夏季（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,降水,第五节,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、形成条件水汽，降水形成的物质基础； 水汽凝结的动力条件.,三、降水量分布
6、,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）,径流,第六节,一、径流的形成,降水过程； 流域的蓄渗过程：植物截留、下渗、洼地蓄水等过程； 坡面漫流过程； 河网汇流阶段.,二、径流特征量,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. 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. 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/Q0,三、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
7、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,陆地,海洋,通用形式,多年平均,陆地：,海洋：,全球：,三、地表水分收支状况,地球上水份平衡,地球各大洋的水分平衡(mm/a),第七节,全球年水量平衡,中国的水量平衡,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
8、，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,大气柱水气量的变化,大气柱水汽流入量,大气柱水汽流出量,蒸发进入大气柱水汽量,降水减少大气柱水汽量,3.分布,Jan,July,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,源区,汇区,源区,水汽辐合,根据 r-E 平衡和大气通量推算出的水汽平均向北通量（10 14kga-1）,五、地-气系统的水分平衡,陆地,大气,地-气系统水分平衡方程,(a)年平均降水和蒸发及其差额; (b)由年平均降水和蒸发差额求得的大气经向通量,（a）蒸发以及（b）降水的季节平均分布廓线,蒸发和降水的量值算得的水分经向通量,夏季向北,冬季向南,每个半球热带和温带全部降水（圆圈内数值）和蒸发速率（圆圈上侧数值）的总汇，以及区域内蒸发与降水的比率,本章小结,气候系统的水分循环,蒸发,降水,水汽输送,径流,气候系统的水分平衡,
