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水循环描述了水如何通过地球陆地,海洋和大气进行交换(循环)
水总是存在于所有三个阶段,并且以多种形式存在 - 如湖泊和河流,冰川和冰盖,海洋和海洋,地下含水层以及空气和云中的蒸汽。
蒸发、冷凝和降水
水循环由三个主要过程组成:蒸发、冷凝和降水。
蒸发
蒸发是液体表面变成气体的过程。在水循环中,液态水(在海洋,湖泊或河流中)蒸发并成为水蒸气。
水蒸气围绕着我们,是我们呼吸的空气的重要组成部分。水蒸气也是一种重要的温室气体。水蒸气和二氧化碳等温室气体使地球隔热,并使地球保持足够温暖,以维持我们所知道的生命。大气中温室气体数量的增加也会导致全球变暖。
水循环的蒸发过程是由太阳驱动的。当太阳与海洋表面的液态水相互作用时,水变成一种看不见的气体(水蒸气)。蒸发也受到风,温度和水体密度的影响。
凝结(冷凝)
冷凝是气体变成液体的过程。在水循环中,大气中的水蒸气冷凝并变成液体。
冷凝可能发生在大气层或地面的高处。云随着水蒸气的凝结而形成,或变得更加浓缩(致密)。水蒸气在称为云凝结核(CCN)的微小颗粒周围凝结。CCN 可以是灰尘、盐或污染物的斑点。地面上的云被称为雾或薄雾。
与蒸发一样,冷凝也受到太阳的影响。当水蒸气冷却时,它会达到其饱和极限或露点。气压也是对一个区域的露点的重要影响。
降水
与蒸发和冷凝一样,降水是一个过程。降水描述了由于大气中的冷凝而落到地球上的任何液态或固态水。降水包括雨、雪和冰雹。
雾不是降水。雾中的水不会凝结到足以降落,或液化并落到地球上。雾和薄雾是水循环的一部分,称为悬浮液:它们是悬浮在大气中的液态水。
降水是水从大气循环到地球或海洋的众多方式之一。
其他工艺
蒸发、冷凝和降水是水循环的重要组成部分。但是,它们并不是唯一的。
例如,径流描述了液态水在陆地上移动的各种方式。例如,融雪是雪或冰川融化并形成溪流或水池时产生的一种重要径流。
蒸腾作用是水循环的另一个重要部分。蒸腾作用是从植物和土壤中释放水蒸气的过程。植物通过称为气孔的微观孔隙释放水蒸气。气孔的开口受到光的强烈影响,因此通常与太阳和蒸发过程有关。蒸散是蒸发和蒸腾作用的组合组成部分,有时用于评估水在大气中的运动。
水的状态
通过水循环,水不断循环通过三种状态:固体,液体和蒸汽。
冰是固体水。地球上的大部分淡水都是冰,被锁在巨大的冰川,冰盖和冰盖中。
当冰融化时,它会变成液体。海洋,湖泊,河流和地下含水层都含有液态水。
水蒸气是一种看不见的气体。水蒸气在大气中分布不均匀。在海洋上方,水蒸气更加丰富,占空气的百分之四。在孤立的沙漠之上,它可能不到百分之一。
水循环和气候
水循环对地球的气候和生态系统有着巨大的影响。
气候是一个地区的所有天气条件,在一段时间内进行评估。导致气候的两种天气条件包括湿度和温度。这些天气条件受水循环的影响。
湿度只是空气中水蒸气的量。由于水蒸气在水循环中分布不均匀,因此某些区域的湿度高于其他区域。这导致了截然不同的气候。水蒸气占大气总量的岛屿或沿海地区通常比水蒸气稀少的内陆地区更潮湿。
一个地区的温度也依赖于水循环。通过水循环,热量被交换,温度波动。例如,当水蒸发时,它会吸收能量并冷却当地环境。当水凝结时,它会释放能量并使当地环境变暖。
水循环和景观
水循环也会影响地球的自然地理。冰川融化和水引起的侵蚀是水循环帮助创造地球物理特征的两种方式。
随着冰川在景观中慢慢扩张,它们可以雕刻整个山谷,形成山峰,并留下像巨石一样大的瓦砾。优胜美地山谷是美国加利福尼亚州约塞米蒂国家公园的一部分,是一个冰川山谷。著名的马特宏峰是瑞士和意大利之间阿尔卑斯山上的一座山峰,雕刻时冰川碰撞并挤压了它们之间的地球。加拿大的“大岩石”是世界上最大的“冰川不稳定”之一,即冰川前进或后退时留下的巨石。
冰川融化也可以形成地貌。例如,五大湖是美国和加拿大中西部景观的一部分。五大湖是在巨大的冰盖融化和退缩,留下液体池时创建的。
侵蚀过程和径流的运动也在地球表面创造了不同的景观。侵蚀是地球被液态水,风或冰磨损的过程。
侵蚀可以包括径流的运动。例如,水流可以帮助雕刻巨大的峡谷。这些峡谷可以由高原上的河流雕刻而成(例如美国亚利桑那州科罗拉多高原上的大峡谷)。它们也可以由海洋深处的洋流雕刻而成(例如美国加利福尼亚州海岸附近的太平洋上的蒙特利峡谷)。
水库和停留时间
水库只是水循环中任何一点水存在的地方。例如,地下含水层可以储存液态水。海洋是一个水库。冰盖是水库。大气本身就是水蒸气的储存库。
停留时间是水分子在一个水库中花费的时间。例如,古代地下水库“化石水”的停留时间可能是数千年。
水在南极冰盖中的停留时间约为17,000年。这意味着一个水分子将作为冰停留大约这段时间。
水在海洋中的停留时间要短得多 - 大约3,200年。
水在大气中的停留时间是最短的-大约九天。
计算停留时间可能是开发人员和工程师的重要工具。例如,工程师在评估污染物在水库中扩散的速度时,可能会咨询水库的停留时间。停留时间也可能影响社区使用含水层的方式。
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