檀成龙的个人博客分享 http://blog.sciencenet.cn/u/zhgatcl 博客主题:超深盆地调水增雨,改变气候改善生态,造福中华造福全人类。

博文

创造内流区水循环新的类型

已有 2559 次阅读 2018-5-19 17:08 |个人分类:本地蒸发对水汽和降水的贡献|系统分类:科研笔记| 创造, 内流区, 水循环, 新类型

 

创造内流区水循环新的类型

 

 

一、按水分循环和水量平衡的不同,对下垫面的水循环进行分类

按水分循环和水量平衡的不同,下垫面的水循环可分为以下4个类型:

1海洋区域:整个海洋的年蒸发总量>年降水总量,按整个海洋面积平均以后,海洋年平均蒸发量>海洋年平均降水量,两者之差由外流河径流将地表水注入大海。

John  Mbugua等1995年估算的全球年水量平衡得到了UNICEF的认可,该估算海洋年蒸发量为505000 km3,降水量为458000 km3;陆地蒸发量为72000 km3,降水量为119000 km3。按以上数据和海洋3.61 亿平方千米平均,海洋年平均蒸发量为505000×109÷(3.61×108×106)=1.4m=1400mm;海洋年平均降水量为458000×109÷(3.61×108×106)=1.27m=1270mm;所以,海洋年平均蒸发量与降水量之差为130mm,该差值以海陆大循环的方式输往陆地上空(主要是陆地外流区上空)。

按以上数据和陆地1.49 亿平方千米平均,陆地年平均蒸发量为72000×109÷(1.49×108×106)=0.483m=483mm;陆地年平均降水量为119000×109÷(1.49×108×106)=0.799m=799mm。我国陆地年平均降水量630mm ,小于全球陆地平均降水量。

2陆地外流区:整个流域的年降水总量>年蒸发总量,按整个流域面积平均以后,流域年平均降水量>流域年平均本地蒸发量,两者之差由外流河径流将地表水注入大海。

3陆地内流区:整个流域的多年平均降水总量多年平均蒸发总量,按整个流域面积平均以后,流域多年平均降水量流域多年平均蒸发量(注意是近似相等不是完全相等)。

4有跨流域调水引入外来水源的陆地内流区:这是人类创造的内流区水循环新的类型。以整个塔里木盆地为例,没有跨流域调水以前,多年平均降水量≈多年平均本地蒸发量,引入跨流域调水以后,旧的动态平衡被打破,将逐步建立起新的动态平衡,最后必然形成“多年平均蒸发量明显大于多年平均降水量”的局面,否则,水量不平衡。

 

 

二、内流区超深盆地年实际蒸发量与年降水量的关系

1、对盆地四周山地来说,年平均降水量>年平均蒸发量,多余的水分输入盆地底部。

2、对盆地底部来说,年平均降水量<年平均蒸发量,蒸发水分的不足来自山地的输入。

3、以四周巨型山脉分水岭为界,整个盆地(含四周山地和盆地底部)多年平均蒸发量与多年平均降水量两者之间的关系,可分为以下三种情况:

两者完全相等,即多年平均蒸发量=多年平均降水量,那整个盆地长期保持相对恒定的状态。

虽然两者近似相等,但长久以来,年平均降水量稍稍大于年本地蒸发量,整个盆地下垫面的水分收大于支。如果长期这样,那么内流河尾闾的面积会越来越大,整个盆地就越来越湿润,因为水面的年蒸发量较大,例如以上计算的海洋年蒸发量在1400mm左右,盆地气候将逐步变湿直至达成新的动态平衡,最终新的年平均蒸发量=新的年平均降水量。

虽然两者近似相等,但长久以来,年降水量稍稍小于年本地蒸发量,整个盆地下垫面的水分入不敷出,那么整个盆地会越来越干,如果千百万年长期这样,内流河尾闾的面积就越来越小直至干枯,沙漠面积越来越大,半固定沙漠向流动沙漠演变,我国西北大概就属于这种情况,请参阅我撰写的后续论文《论宏观趋势“西北进一步变干”的显著特征和对策》http://blog.sciencenet.cn/blog-1458267-831543.html。假定塔里木盆地年平均蒸发量比年平均降水量大1mm(这应该算近似相等),那每年存量水减少10亿吨(塔里木河流域面积101万平方公里),1000年存量水就要减少1万亿吨,自汉代至今2000年来存量水就减少了2万亿吨(相当于新疆的冰川基本耗光),由此可见日积月累的厉害。

4、时间尺度为几千几万年的话,塔里木盆地就是一个年降水量<年本地蒸发量的地区,向新疆特大规模调水,当新疆年降水量和年本地蒸发量分别变成548560mm左右时,仍然是年降水量<年本地蒸发量的地区,只是年本地蒸发量与年降水量之间的差值比现在大得多,不过那时有跨流域调水工程,能弥补两者之间的差值,能维持当地良好的气候环境,到那时新疆就类似于海洋,西风带经过新疆上空将补充水分,输出的水汽比现在多。

 

 

三、青海湖流域多年平均蒸发量与多年平均降水量的启示

由中国年降水量分布图可知,在干旱少雨的西北,青海湖流域的年降水量比西北其它地方的年降水量大得多,特别突出,有极大的研究价值。

青海湖流域是一个中型盆地,东为日月山、南为青海南山、西北为大通山,流域面积29661平方公里。由中国年降水量分布图可知,青海湖流域的年降水量在400mm左右

我国汉代始建于公元前202年,距今有2216年;汉代终止于公元220年,距今有1794年。据西安地质矿产研究所(中国地质调查局西安地质调查中心)《青海湖地质形成》介绍:“北魏时青海湖的周长号称千里,唐代为400公里,清乾隆时减为350公里。在布哈河三角洲前缘约20公里处有古湖堤遗址;距湖东岸25公里处的察汉城(建于汉代),原在湖滨。东西两边已分别退缩25公里和20公里,水位下降约100”由此可知,青海湖流域自汉代至今水分一直处于入不敷出的状况。

据青海省水文部门几十年的水文监测和计算,青海湖多年平均入湖地表水资源量为15.26亿立方米,湖面降水量15.61亿立方米,地下水入湖补给量6.03亿立方米,而湖泊水面蒸发量高达40.5亿立方米,平均每年青海湖水量减少3.6亿立方米 按以上资料可计算得到青海湖盆地平均每年的水分流失深度为3.6×1011÷(29661×106)=12.1mm。青海湖流域跨时间调水的强度为12.1mm年。

青海湖流域是内流区,水分入不敷出的原因是多年平均蒸发量大于多年平均降水量,由此可知整个青海湖流域多年平均蒸发量=12.1mm + 多年平均降水量400mm=412.1mm

青海湖流域可视为“有跨时间调水的陆地内流区”,与“有跨流域调水的陆地内流区”类似,都是多年平均蒸发量>多年平均降水量。

水汽聚集下沉在地面附近,超深盆地四周高大山脉对盆地底部蒸发的本地水汽有约束作用,类似于监狱四周高大围墙对囚犯的约束作用,致使超深盆地底部蒸发的本地水汽很难逃出超深盆地。青海湖水面海拔3194米,四周山脊平均海拔约4000米,盆地深度(相对高差)约806米;塔里木盆地盆底海拔约1000米,四周山脊平均海拔约4000米,盆地深度(相对高差)约3000米。塔里木盆地的深度大于青海湖盆地的深度,塔里木盆地对本地水汽的约束作用更大,按理塔里木盆地的调水强度要小于青海湖盆地的调水强度,即塔里木盆地的调水强度理应要小于12.1mm年。

 

1.jpg


2.jpg



http://blog.sciencenet.cn/blog-1458267-1114791.html

上一篇:水汽向上运动能否带动低层大气向上运动的验证实验
下一篇:请教⑴:因变量与次要影响因子之间的拟合结果是怎样的?

5 徐令予 魏焱明 张学文 晏成和 宁利中

该博文允许注册用户评论 请点击登录 评论 (5 个评论)

数据加载中...
扫一扫,分享此博文

Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备07017567号-12 )

GMT+8, 2020-10-26 03:48

Powered by ScienceNet.cn

Copyright © 2007- 中国科学报社

返回顶部