4.1海洋和陆地氺

黄石公园热泉
冰岛热泉
水循环是贮水库水体之间水分的往返交换，周而复始的互补。 水循环的实施途径是水的三种物态的更替与流动。 水循环的基本动力是太阳辐射能与地球引力，以及在水循环过程中 的能量转移。 全球水分循环是地球各圈层之间的水分交换，是最基本的物质流、 能量流及生物地球化学循环，并对天气和气候及地貌发育起着重 要的作用。
全球水分循环系统是开放系统，它有地球内部原生水的补给，以
及岩石圈板块运动所带来的地球表层水量的得失。地球内部原生水 通过火山喷发和温泉途径补给地球表层。如果按稳定累积速度计 算，在过350 Ma内，地球内部原生水补给总量可达231×109km3， 已是地球表层总水量的150多倍，但这些水的大部分又通过板块运 动回归到地球内部，参与地球内部与地球表层之间的水分循环，只 有大约0.6%保留在地表，即相当于地球表面的总水量.
世 界 大 洋 的 面 积 和平 均 深度
三、海及其分类 1.定义：大洋的边缘因为接近或伸入陆地而或多或少 与大洋主体相分离的部分称为海。海是洋的组成部分。 据国际水道测量局统计，各大洋共有海54个。 2.海的分类： （1）内海：四周几乎完全被陆地包围，只有一个或多 个海峡与洋或邻海相通。它位于一个大陆内部或两个 大陆之间。如地中海、红海、黑海、波罗的海、渤海。 （2）边缘海：位于大陆边缘，以半岛或岛屿与大洋或 邻海相分隔，但直接受外海洋流和潮汐的影响。如白 令海、黄海、东海。 （3）外海：虽位于大陆边缘， 但与洋有广阔联系的海。 如 阿拉伯海等。
水系流域 太平洋 外 流 区 印度洋 北冰洋 小 计 内流区 全国合计 降水量 面积 （占总面积%） mm ×108m3 56.72 6.51 0.53 63.76 36.24 100.00 918 739 357 896 164 629 49926 4530 144 54600 5720 60320 径流量 mm 391 518.6 215.9 ×108m3 21347.46 3238.90 109.85 mm 526 220.4 141.1 492.6 130.2 359.5 蒸发量 ×108m3 28578.54 129.11 34.15 29903.73 4542.86 34446.56 径流系数 （% ） 42.8 71.5 76.3 45.2 20.6 42.8
海水的盐度
1、主要盐类： 2、盐度： 3、分布规律：
温度（ 30 20
O
பைடு நூலகம்C）
盐度 温度
盐度（ 0 /0 ） 3.6 3.5 3.4
10
0 -10 0 20 40 60 南纬60 40 20 图3.25 海水表层盐度温度的变化
3.3
3.2 北纬
南纬 60 40
20
0
20
海 水 主 要 盐 分
• • • • • •
•
（二）海水的盐度和氯度 海水盐度是指海水中全部溶解固体与海水重量 之比，通 常以每千克海水中所含的克数表示。 每千克海水中所含氯的克数，称海水的氯度。 知道了氯度，就可以按照克努森公式计算盐度： 盐度＝0.03＋1.805×氯度 计算海面盐度的公式： 盐度＝34.6＋0.0175 （E－P） P代表降水量，E代表蒸发量。
中国的水科学
都江堰、灵渠工程
（公元前214年）
• 一、地球上水的分布
第一节 地球水循环与水量平衡
地球的水量估计
水圈和大洋主要参数的变化
地球上水的分布
据1970年国际水文学会的数据，地球上的水量总体积 约15×108km3，它们分聚为江河湖、海及冰川等多类水 体。如果把各类水体铺在地球表面的平均深度，规定为 它们的当量深度，那么，估算的 海洋水体的当量深度为2700-2800m 冰和雪为50m，地下水为15m， 陆地上的河湖水为0.4-1.0m， 大气水的当量深度为0.03m。 水域是指水体的地理位置，自由水面的形状与面积。 所谓水圈，由地球表面各类水体各地水域共同组成， 抽象为覆盖地球表面的水层，实际上是不连续的、上下 高程相差很大的自在水体水域的总称。 水圈对地球环境有重要的贡献，水体或水域对地球环 境的影响则各有各的有效范围，它们造成了地球环境的 分异，而且建立了以水体或水域为中心的、向外逐渐减 弱其影响强度的、次级地球环境的变化系列。
全球范围内的水量平衡方程式，取决于地球上主要贮水库水分停 留时间方面的差别，会在短时间内出现某贮水库的贮水量，或某贮 水库之间的水分通量，发生变化，以至水量平衡方程式失去平衡， 但对多年平均而言，它将趋于新的平衡。 然而，对于一个区域来说，其水量平衡方程式的每一个因子都是 可变的和易变的，而且导致其发生变化的因素也是很多很复杂的。 例如20世纪70年代，在长江中游下荆江河段实施栽弯取直，缩短了 航程约74千米， 增大了流量，但 减少了其上游部 位通过分流口向 洞庭湖区的分流 量，改变了洞庭 湖区的水量平衡 方程式以及洞庭 湖区有些地方的 水环境特征。
年平均大洋淡水平衡方程： P+R-E=0 或 P+R=E 即大洋年降水量加入海径流量等于大洋年蒸发量。
全球年水量平衡
水量平衡的意义在于 某个贮水库或水体来说，必定存在来 于出水量和蓄水变量之和的关系。人们还可以采取措施调节 、出水量与蓄水量三者之间的关系，以利于水资源的开发利 于非灌溉土壤来说，短短一周内积累的降水就至关重要。地 贮水库对于1-10年内累积的降水或融雪是敏感的，而地下水 103年内积累的降水才有反应。因此，我们用水分循环与水 衡理论，对1-102年内粮食生产所需水分进行科学预测和合理 ，对农业生产和经济发展就有十分重要的意义。
下荆江的裁弯取直以及与洞庭湖出口的位置关系图
我国陆地面积的56.72%的地面径流最终汇入太平洋，总面积的 6.51%的地面径流最终汇入印度洋，另有总面积的0.53%的地面径
流汇入北冰洋，总面积的36.24%则为内流区。在中国的水分充沛地
区，径流系数可达0.70以上，但在干旱地区则蒸发系数很大，而径 流系数很小(表18-3)。 中国水量平衡估算
盐度 是指海洋水中全部溶解固体与水重量之比，平均为34.6‰， 变化范围33‰—≥40‰，主要与水域水分循环有关。对以蒸发为主 要水分输出的海洋水域，海洋水的盐度就较偏高，如江海。
海水盐度分布规律
• （1）大洋盐度一般在33-37之间，因降水、蒸发 和入海径流的影响而发生变化。 • （2）高纬区、雨量特别丰沛的赤道带和有巨大河 流入海的沿岸区，盐度一般低于33. • （3）蒸发量特别大的红海则高达40. • （4）南北纬40°之间，赤道带附近盐度最低， 两个副热带高压带盐度最高。 • （5）深层和底层海水一般为34.6-35，变幅很小。
水量平衡
从上表可以看出： （1）海陆降水量之和等于海陆蒸发量之和，说明全球 水量保持平衡，基本上长期不变； （2）海洋蒸发量提供了海洋降水量的85％和陆地降水 的89％，海洋是大气水分和陆地水的主要来源； （3）陆地降水量中只有11％来自陆地蒸发，说明大陆 气团对陆地降水的作用远远不及海洋气团的作用； （4）海洋蒸发量大于降水量，陆地蒸发量小于降水量， 海洋和陆地水最后通过径流达到平衡。
第四章
海洋和陆地水
第 四 章 海 洋 和 陆 地 水
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 第七节 第八节 第九节
地球水循环与水量平衡 海洋起源与海水理化性质 海水的运动 海平面变化 海洋资源和海洋环境保护 河流 湖泊与沼泽 地下水 冰川
•
教学重点 认识地球水循环与水量平衡的规律，掌握海洋、河流、湖 泊、地下水及冰川等水域环境的特点及其变化规律。
地球上的原始海洋早于地球上的 生命，并为地球上生命的诞生和繁 衍创造了条件。体现原始生命大繁 衍的中国云南澄海动物群化石就出 现在潮滩沉积岩系之中。直到 几亿年后的今天，人类的 生存和发展依然十分依赖于水。
研究水存在于地 球大气和地球表面、 以及地下的各种现 象的发生和发展规 律及其内在联系的 学科称水文学。 借助于实验和 分析方法，研究以 水为主的液体的平 衡和运动规律，并 探讨应用这些规律 以解决实际问题的 学科称水力学。
第 四 章 海 洋 和 陆 地 水
• 教学难点 海洋、河流、湖泊、地下水及冰川等水域环境的特点及其
变化规律。 教学活动 实习与实验：在野外认识海洋、河流、湖泊、地下水及冰川等水域环 境的特点及其变化规律。 检索分析：在图书馆文献信息系统或者 网络上，检索“水循环”、“海洋”、“河流”、“湖泊”、“地下 水”及 “冰川”，分题名检索和关键词检索，看有哪些图书、论文 和网站与之有关，并了解该领域的新进展。 参考文献 1. David H. Miller. Water at the Surface Currents of the Earth. Academic Press. 1977 2. 施雅风等.中国海平面上升及其 影响评估.中国科学院院士咨询报告总第一号. 北京：科学出版社， 1994. 3. 范时清.地球与海洋.北京：科学出版社，1982.
2005年3月22日
中国水资源方面存在的问题： 水资源水量的不足
总28000亿立方米,占全球6% 人均2200立方米, 世界平均1/4, 美国的1/5, 世界上第121位
水质性的缺水（水污染） 水的分配不均的缺水（南多北少） 利用率较低的缺水（如漫灌） 观念落后（因地制宜等）
1976年10月洞庭湖
• 二、水循环与水量平衡
（一）水循环 全球水循环过程和数量
全球水分循环使水圈成为一个开放性动态系统，对人类生存和社 会生产十分重要的淡水资源成为全球水分循环开放动态系统中的 一个“站”，它除了作为暂时停留的静储量之外，还包含水分循 环过程中的动储量。全球河流总贮水量1250km3，而全年河流总 径流量达38000km3，其交替率为0.032年。由此可见，水分循环 的强弱不仅与实际有效循环水量有关，而且与循环速度有关。如 何增加实际有效水量， 控制水分循环的 过程，对水资源 研究就是一个很 重要的课题。有 人估计，全球广 泛的修筑水库， 实际上就是增加 实际有效水量， 它还无意地削弱 了本世纪以来全 球平均海平面的 上升。 美国的水系图
21世纪伊犁牧民水力发电 20世纪三门峡大坝
水是生命的重要组成部分 水是生存环境中最活跃部分
3月22日是世界水日， 中国水周的开始 全国400多城市缺水 七大水系劣质水占三成 饮用江水中测出468种污物 走遍长江，没有一处的水可以 捧起来喝 北方一些地方有河皆干, 有水皆污 浅层地下水50%污染
自然形成的露珠
（4）岛间海：大洋中由一系列岛屿所环绕形成的水域， 称为岛间海。如爪哇海。 四、海水的组成 （一）海水的化学成分 海水是含有多种溶解固体和气体的水溶液，其中水约 占96.5％，其它物质占3.5％。海水中还有少量有机和 无机悬浮固体物质。通常把每升海水中含100mg以上 的元素，叫常量元素，不足100mg的叫做微量元素。
各种形式的水在循环中以不同周期自然更新。多年 冻土带和极地冰盖更新周期最长，约需1万年左右，海 水则需2500年，山岳冰川视规模需数十年到1600年不 等，深层地下水1400年，较大的内陆海1000年，湖泊 几年到几十年不等，沼泽1~5年，土壤水280天到1年， 河川水10～20天，大气水8～9天，生物水只需几小时。 （二）水量平衡 全球水量平衡方程： PC+PO=EC+EO 式中， PC为大陆降水量 ； PO为海洋降水量； EC为大陆 蒸发量；EO为海洋蒸发量。
403.4 24696.21 33.8 269.5 1177.14 25873.35
全球降水量与蒸发量的纬度变化
第二节
海洋起源与海水理化性质
一、海洋的起源 二、世界大洋及其区分 世界大洋分为四部分：太平洋、大西洋、印度洋和北 o 冰洋。从南美合恩角沿68 W线至南极洲，是太平洋与 大西洋的分界线。从马来半岛起通过苏门答腊、爪哇、 帝汶等岛、澳大利亚的伦敦德里角，沿塔斯马尼亚岛 的东南角至南极洲，是太平洋与印度洋的分界。从非 o 洲好望角起沿20 E线至南极洲，是印度洋与大西洋的 分界。北冰洋则大致以北极圈为界。