水循环过程及模拟详解.ppt
- 文档编号:1892786
- 上传时间:2022-10-25
- 格式:PPT
- 页数:129
- 大小:12.77MB
水循环过程及模拟详解.ppt
《水循环过程及模拟详解.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《水循环过程及模拟详解.ppt(129页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
第一讲第一讲水循环过程及模拟水循环过程及模拟水循环过程与模拟研究水循环过程与模拟研究我国我国我国我国五大水问题五大水问题五大水问题五大水问题,不仅与水循环的,不仅与水循环的,不仅与水循环的,不仅与水循环的物理过程物理过程物理过程物理过程(水量及水沙水量及水沙水量及水沙水量及水沙)有关,而且有关,而且有关,而且有关,而且与水循环伴生的与水循环伴生的与水循环伴生的与水循环伴生的生物及生物地球化学过程生物及生物地球化学过程生物及生物地球化学过程生物及生物地球化学过程(水质与水生态水质与水生态水质与水生态水质与水生态)和社会经济和社会经济和社会经济和社会经济发展用水与管理的发展用水与管理的发展用水与管理的发展用水与管理的人文过程人文过程人文过程人文过程直接联系,是一个复杂的直接联系,是一个复杂的直接联系,是一个复杂的直接联系,是一个复杂的水系统问题水系统问题水系统问题水系统问题(WaterSystem)(WaterSystem)关键科学问题关键科学问题关键科学问题关键科学问题水循环各个过程的联系水循环各个过程的联系与反馈机制与反馈机制多要素、多过程、多尺多要素、多过程、多尺度水循环综合模拟度水循环综合模拟破解我国复杂水问题的破解我国复杂水问题的破解我国复杂水问题的破解我国复杂水问题的科学基础与关键科学基础与关键科学基础与关键科学基础与关键水循环过程及模拟水循环过程及模拟o1.1水循环概述水循环概述o1.2水循环基本原理水循环基本原理o1.3关键水循环过程关键水循环过程o1.4水文循环过程模拟水文循环过程模拟1.1水循环概述水循环概述水循水循环是是联系气圈和生物圈相互作用的系气圈和生物圈相互作用的纽带,是水,是水资源可源可持持续利用的物理基利用的物理基础。
在水循。
在水循环的一系列的一系列过程中,通程中,通过降降水、截留、入渗、蒸散水、截留、入渗、蒸散发、地表径流、地下径流等各个、地表径流、地下径流等各个环节,将大气圈、水圈、岩石圈和生物圈相互,将大气圈、水圈、岩石圈和生物圈相互联系起来,并系起来,并在它在它们之之间进行水量和能量的交行水量和能量的交换。
由于水循。
由于水循环运运动,大,大气降水、地表水、土壤水、地下水之气降水、地表水、土壤水、地下水之间才能相互才能相互转化,形化,形成不断更新的可再生成不断更新的可再生资源,源,为水水资源可持源可持续利用奠定物理利用奠定物理基基础。
(1)自然界水循环)自然界水循环自然界的水循自然界的水循环是指地球上的水在太阳是指地球上的水在太阳辐射和重力的作用射和重力的作用下,以蒸下,以蒸发、降水和径流等方式、降水和径流等方式进行周而复始的运行周而复始的运动过程。
程。
自然界的水循自然界的水循环是是连接大气圈、水圈、岩石圈和生物圈的接大气圈、水圈、岩石圈和生物圈的纽带,是自然,是自然环境中境中发展演展演变最活最活跃的因素,并使地球的因素,并使地球获得淡水得淡水资源。
全球水循源。
全球水循环时刻都在刻都在进行着,它行着,它发生的生的领域域有:
海洋与有:
海洋与陆地之地之间,陆地与地与陆地上空之地上空之间,海洋与海洋,海洋与海洋上空之上空之间。
(1)自然界水循环)自然界水循环
(1)自然界水循环)自然界水循环l海陆间水循环海陆间水循环l海上水循环海上水循环l内陆水循环内陆水循环
(2)社会经济)社会经济水循环水循环“社会社会经济水循水循环”是指人是指人类在在经济社会活社会活动中不断地取水、中不断地取水、用水和排水而用水和排水而产生的人生的人为水循水循环过程。
程。
严格格讲它是自然水它是自然水循循环的一个的一个组成部分,或者是一个成部分,或者是一个环节、分支(如同降水、分支(如同降水、蒸蒸发、下渗等、下渗等环节),不是一个独立的水循),不是一个独立的水循环过程,主要程,主要包括人包括人类从自然界的取水从自然界的取水过程、用水程、用水过程和向自然界的排程和向自然界的排水水过程。
水的自然循程。
水的自然循环和社会循和社会循环是交是交织在一起的,水的在一起的,水的社会循社会循环依依赖于自然循于自然循环而存在,同而存在,同时又又严重干重干扰自然界自然界的水循的水循环。
(2)社会经济)社会经济水循环水循环水循环过程及模拟水循环过程及模拟o1.1水循环概述水循环概述o1.2水循环基本原理水循环基本原理o1.3关键水循环过程关键水循环过程o1.4水文循环过程模拟水文循环过程模拟水循水循环是自然地理是自然地理环境中最主要的物境中最主要的物质循循环,深刻影响着,深刻影响着全球的气候、自然地理全球的气候、自然地理环境的形成和生境的形成和生态系系统的演化的演化水循水循环的内因是水的物理特性,即水的三的内因是水的物理特性,即水的三态(固、液、气)(固、液、气)转化,使水分的化,使水分的转移与交移与交换成成为可能可能外因是太阳外因是太阳辐射和地心引力。
太阳射和地心引力。
太阳辐射是水循射是水循环的原的原动力,力,促使冰雪融化、水分蒸促使冰雪融化、水分蒸发、空气流、空气流动等。
地心引力能保持等。
地心引力能保持地球的水分不向宇宙空地球的水分不向宇宙空间散逸,使凝散逸,使凝结的水滴、冰晶得以的水滴、冰晶得以降落地表,并使地面和地下的水由高降落地表,并使地面和地下的水由高处向低向低处流流动1.2水循环基本原理水循环基本原理1.2水循环基本原理水循环基本原理l水量平衡原理水量平衡原理l能量平衡原理能量平衡原理在水循在水循环的各个的各个环节中,水分运中,水分运动始始终遵循着物遵循着物理学的理学的质量和能量守恒定律,表量和能量守恒定律,表现为水量平衡原水量平衡原理和能量平衡原理理和能量平衡原理水量平衡(水量平衡(WaterbalanceWaterbalance)指在任一)指在任一时段内研究区的段内研究区的输入与入与输出水量之差等于出水量之差等于该区域内的蓄水区域内的蓄水变量量水量平衡的研究区可以是全球、某区(流)域、或水量平衡的研究区可以是全球、某区(流)域、或单元的元的水体(如河段、湖泊、沼水体(如河段、湖泊、沼泽、海洋等)、海洋等)研究研究时段可以是分段可以是分钟、小、小时、日、月、年,或更、日、月、年,或更长的尺度。
的尺度。
水量平衡原理是物理中的普遍水量平衡原理是物理中的普遍规律物律物质不不灭定律的一种表定律的一种表现形式。
形式。
(1)水量平衡原理水量平衡原理一般流域水平衡方程式可表达一般流域水平衡方程式可表达为:
P-E-R=SP-E-R=S式式中中,PP为流流域域降降水水量量,EE为流流域域蒸蒸发量量,RR为流流域域径径流流量量,SS为流流域域蓄水蓄水变量。
量。
流域多年水平衡方程式流域多年水平衡方程式为:
PP00=E=E00+R+R00式中,式中,PP00、EE00、RR00分分别代表多年的平均降水量、蒸代表多年的平均降水量、蒸发量、径流量。
量、径流量。
(1)水量平衡原理水量平衡原理
(1)水量平衡原理水量平衡原理能量守恒定律是水循能量守恒定律是水循环运运动遵循的基本遵循的基本规律,水分的三律,水分的三态转换和运移都和运移都时刻伴随着能量的刻伴随着能量的转换和和输送。
送。
对于水循于水循环系系统而言,它是一个开放的能量系而言,它是一个开放的能量系统,与外界,与外界有着能量的有着能量的输入和入和输出。
出。
在水循在水循环与全球能量平衡之与全球能量平衡之间被大气被大气传送的潜送的潜热(水汽)(水汽)是一条极其重要的是一条极其重要的纽带。
(2)能量平衡原理能量平衡原理
(2)能量平衡原理能量平衡原理太阳太阳辐射是水循射是水循环的原的原动力,也是整个地球力,也是整个地球-大气系大气系统的的外部能源。
外部能源。
射入地球的太阳射入地球的太阳辐射量以射量以1个个单位位计,有,有30仍以短波仍以短波辐射形式被大气和地表反射回太空。
余下有射形式被大气和地表反射回太空。
余下有19被大气吸收,被大气吸收,51在地球表面被吸收。
在地球表面被吸收。
由于地球是近乎由于地球是近乎热平衡的(无平衡的(无长期期净增增热),被吸收的),被吸收的70太阳太阳辐射最射最终以以长波波辐射形式被再度射形式被再度辐射回太空。
射回太空。
(2)能量平衡原理能量平衡原理地表能量平衡一般方程地表能量平衡一般方程土壤土壤-植被植被-大气界面水热传输大气界面水热传输水循环过程及模拟水循环过程及模拟o1.1水循环概述水循环概述o1.2水循环基本原理水循环基本原理o1.3关键水循环过程关键水循环过程o1.4水文循环过程模拟水文循环过程模拟自然界水循自然界水循环过程主要包括:
程主要包括:
降水降水蒸蒸发下渗下渗土壤水运土壤水运动地下水运地下水运动产流流过程程汇流流过程程1.3关键水循环过程关键水循环过程降水(降水(Precipitation)是自云落下的液体或固体水的)是自云落下的液体或固体水的总称,称,包括雨(包括雨(Rainfall)、雪)、雪(Snow)、露(、露(Dew)、霜)、霜(Frost)、霰()、霰(Sleet)、雹()、雹(Hail)及冰雨()及冰雨(Glaze)等,)等,其中以降雨和降雪其中以降雨和降雪为主。
主。
降水是水文学和气象学共同研究的降水是水文学和气象学共同研究的对象。
降水的形成包含象。
降水的形成包含许多物理多物理过程,是水循程,是水循环的起源。
的起源。
降水特征降水特征值包括:
降水量、降水包括:
降水量、降水历时、降水、降水强强度、降水面度、降水面积及暴雨中心等。
及暴雨中心等。
(1)降水降水降降水水的的物物理理成成因因是是空空气气中中的的水水汽汽含含量量达达到到或或超超过饱和和湿湿度度(即即,在在一一定定温温度度下下空空气气最最大大的的水水汽汽含含量量),多多余余的的水水汽汽就就会会发生生凝凝结,凝凝结的的云云滴滴不不断断合合并并,增增大大到到不不能能被被气气流流顶托托时,便便在在重重力力作作用下降落到地面。
用下降落到地面。
降水的形成原理降水的形成原理形成降水的必要条件是水汽和冷却凝形成降水的必要条件是水汽和冷却凝结。
空气的。
空气的垂直上升运垂直上升运动是促使水汽冷却凝是促使水汽冷却凝结的主要条件。
的主要条件。
湿湿热未未饱和空气在某种外力作用下上升,随高度和空气在某种外力作用下上升,随高度升高,气升高,气压降低,体降低,体积膨膨胀,在,在绝热条件下体条件下体积膨膨胀导致气致气团的温度降低。
当气的温度降低。
当气团上升一定高度上升一定高度时,温度降到露点温度,气,温度降到露点温度,气团的达到的达到饱和状和状态,续而而发生凝生凝结形成雨滴,雨滴合并增大,在重力形成雨滴,雨滴合并增大,在重力作用下降落到地面形成降水作用下降落到地面形成降水过程。
程。
降水的形成原理降水的形成原理l气旋雨:
气旋雨:
随着气旋或低压过境而产生的降雨,称为随着气旋或低压过境而产生的降雨,称为气旋雨,它是我国各季降雨的重要天气系统之一。
气旋雨气旋雨,它是我国各季降雨的重要天气系统之一。
气旋雨可分为非锋面雨和锋面雨两种。
可分为非锋面雨和锋面雨两种。
我国大部分地区是温我国大部分地区是温带,属南北气流交会地区,气旋雨极,属南北气流交会地区,气旋雨极为发达。
各地气旋雨所占比率都在达。
各地气旋雨所占比率都在60以上,以上,华中和中和华北北超超过80,即使西北内,即使西北内陆也达也达70。
降水分类:
按气流对流运动的影响降水分类:
按气流对流运动的影响l地形雨:
地形雨:
当潮湿的气当潮湿的气团前前进时,遇到高山阻,遇到高山阻挡,气,气流被迫流被迫缓慢上升,引起慢上升,引起绝热降温,降温,发生凝生凝结,这样形成的形成的降雨,称降雨,称为地形雨。
地形雨。
地形雨多降在迎地形雨多降在迎风面的山坡上,背面的山坡上,背风坡面坡面则因空气下沉引因空气下沉引起起绝热增温,反使云量消减,降雨减少。
地形雨常随着地增温,反使云量消减,降雨减少。
地形雨常随着地形高度增高而增加。
地形雨如不与形高度增高而增加。
地形雨如不与对流雨或气旋雨流雨或气旋雨结合,合,雨雨势一般不会很一般不会很强强。
降水分类:
按气流对流运动的影响降水分类:
按气流对流运动的影响l对流雨:
流雨:
当地
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 水循环 过程 模拟 详解