夏墨地理科普 水循环与水资源

  夏墨地理科普 | 水循环与水资源

  二十四节气中有个节气叫“雨水”,紧随“立春”之后,雨水寓意气温回暖,降水增多,万物即将复苏,象征春的到来。雨带来水,水带来丰收的希望。

  水是生命之源,地球上最初的生命就是诞生在海水里的。水是由氢元素和氧元素组成的化学物质,通常呈无色无味的液体,它有三种存在形式,固态、液态、气态。三种状态之间的转化主要受温度的影响,当温度降到0℃以下时,液态的水凝结成固态的冰,体积膨胀,比原来大了10%;在标准大气压(101.375kPa)下,当温度上升到100℃时,液态水会剧烈地沸腾,迅速转变成水蒸气,飘到空气中。如果气压比较低,比如海拔4000米的青藏高原上,气压只有60-70kPa,水的温度升到80℃-90℃时就会沸腾变成气态而跑掉,所以,高原上的人们烧水做饭需要用高压锅。

  海洋是地球上水量最多的地方,大概占地球上总体水量的96.5%。但是海水含有大量的盐分和其他化学物质,最典型的如氯化钠(我们所吃的食盐),这些化学成分的存在致使海水又咸又苦,不能被人类直接饮用或者灌溉农田。

  太阳又一次帮助了地球上的生命,在太阳光的照射下,海洋中的水受热缓慢变成水蒸气,被上升气流输送到高空,纯净的水便与杂质盐分分开了。高空温度下降,水蒸气遇冷凝结成无数小水滴,聚集成云朵。云中水滴重得空气托不住时,在地球引力的作用下,就会形成降雨重新回到大海,形成小范围的水循环,叫作海上内循环。有的云被风吹到陆地上空,在陆地上发生降水,比如中国夏季的东南风从海洋带来大量的水汽,形成雨季。落到地面的水,一部分被植物吸收,供动物饮用,供人类进行工业生产、农业灌溉,最终汇聚到河流中流回海洋,另一部分水渗入地下,通过地下径流回到海中,形成海陆间大循环。陆地上的植物通过蒸腾作用向外释放水汽,和陆地水体蒸发的水汽一起上升到空中,最后也形成降水,叫作陆地内循环。

  有时候天空中的水汽是以降雪的形式落到高山上或两极附近的大陆上,被长时间的冰封起来形成永久冰川。冰川是地球的淡水资源库,水体含量约占地球总水量的2.5%,剩下的淡水主要藏在地下和地表的江河湖泊中。

  地球上的水体通过吸收热量蒸发成气态被输送到其他地方,再凝结成液态并放出热量等过程,调节着地球不同地区之间的能量平衡。水无处不在,空气中,土壤中,岩石缝隙里,还有动物和植物体内......它广泛分布于地球的各个圈层,水的循环成为联系水圈、大气圈、岩石圈和生物圈的纽带。水在循环过程中还充当了雕塑家,“绳锯木断,水滴石穿”,水像是一把温柔的刻刀,在流动过程中不断地刻蚀出高山峡谷,溶蚀出石峰洞穴,并把碎屑物质搬运到低洼处沉积成沙洲和广阔的冲积平原。最重要的是,水循环利用太阳能和重力能,将海中的水与盐分离,难以利用的海水转化成便于生物利用的河水、湖水和地下水,不断补充着陆地上的淡水资源。

  水处于不断循环的状态之中,所以是一种可再生的自然资源,但是它并不是取之不尽用之不竭的。因为水体的更新与再生需要时间,河水更新速度最快,一般需要十几天,湖泊中的水体更新需要数十年,地下水更新很慢,需要数百到上千年,冰川水更新最慢,需要上万年。河流水更新快但是分布很不均匀;地下水量丰富更新速度又太慢,当人们利用水资源的速度超过了水的更新速度,就会出现水资源短缺的现象,这种类型的缺水叫作资源型缺水。我国南方地区河湖密布,降水量大,地表水源丰富,为什么也会缺水呢?这是因为人们不合理的工农业生产活动使水体受到了污染,水质恶化,鱼类死亡,这样的水源当然无法满足人类饮用水的标准,这种缺水现象也叫水质型缺水。

  中国人口众多,人均水资源量很少,仅仅是世界平均人均水资源的28%。可能有人会说,中国有将近千米长的海岸线和面积广阔的海洋国土,我们可以进行海水淡化。目前的海水淡化技术虽然比较成熟,但是耗能多,成本高,在中东等极端干旱却很富裕的沙漠地区国家应用较广,在我国只能作为应对水资源短缺的必要补充手段,发展还很不成熟。所以,保护水资源免受污染,节约用水是需要我们长期坚持的事情。

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