目前的水分循环模型中忽略的两个环节

张学文 2022 07 11

我们在教科书和一些专业书籍中不难看到地球上的水分循环模型。它给出下垫面的水分蒸发进入大气，而大气中的水汽再凝结变成降水（雨，雪等）返回地面的水分循环过程。这个全球范围的水分循环大致规模是每年有近1米厚的水分蒸发进入大气中，大气也是平均而言每年收到1米厚的降水量（大约是海水数量的3000分之一）。这些降水也是人类与植物获得的淡水的根本来源。

应当说以上介绍的是大气中水分循环的最重要的环节和最重要的数据。地球上长多少草，有多少森林、有多少农田都与降水的规模有关。

如果问地球上的水分循环的根本动力是什么，其基本答案显然是太阳能。是太阳能让水分蒸发进入大气层，才实现了这个水分循环过程。

从学术角度看，以上的认识是对的。但是作为水分循环模型它是不够全面的。我觉得这里实际是忽略了水分循环中的两个次要环节。

1. 我们忽略了云的消失过程：我们承认降水的水汽来自空中的云体（云来自空中水汽的凝结），但是，远不是所有的云都以变成降水而结束自己的存在的。云经常笼罩了70%的地球表面，但是降水现象仅笼罩10%的地球表面积。我们从降水的强度就知道有多少云变成了降水。但是也要知道（承认）有一定数量的空中水仅是从水汽变成云，而云又变成水汽的过程中循环着。可是我们没有对水汽变成云，云又变成为水汽的规模，数量以及它究竟比云变成降水的规模小多少有个定量的估算。

2. 我们忽略了空中水汽直接凝结到下垫面的过程：我们承认日光晒到地面促使下垫面的水分蒸发了。但是当下垫面的温度低而空气中的水汽压力可以大于下垫面的水汽压力时，空中的水汽可以凝结到下垫面上形成露和霜，而在海洋和各种水面上它也可能直接变成海水、湖水的一部分，在积雪上它可以变成雪上加霜。我们应当承认这种过程的存在，也应当在水分循环总图像中有它们的地位，而且应当进一步设法分析其对应的数量级。

指出以上这两个水分循环的环节、给出含有“云”的水分循环图、给出水汽向下垫面的凝结的数量，是完善水分循环模型的需要。我认为这是研究地球上的水分循环中的进步与必要环节。