水循环:水如何在地球周围流动?

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更新于 Thu Apr 29 2021

暴雨、干旱和野外火灾:水太多或太少都可能是大问题——气候变化将会使这个问题变得更糟。这是为什么呢?一切都取决于水循环。

水循环指水在地球上的运动,从海洋中和陆地上的液态水,到大气中的水汽,然后再回到海洋和陆地

水循环是理解温度变化如何与干旱和洪水等事件联系起来的关键

水如何绕地球运动?

从最基本的形式来看,循环可以被分为降雨和蒸发

水循环

你认为蒸发到大气层中的大部分水汽来自哪里


由于地球是球形的,因此热带地区吸收的太阳能是地球其他地区的两倍还多,导致蒸发更强。蒸发还取决于可蒸发水的多少,因此大部份蒸发都发生在海表面而非陆地上

热带地区具有更多日照

事实上,86%蒸发水分来自于海洋。这意味着每年海洋上层1.4m深的水被蒸发掉

10%的蒸发水分以降雨的形式落在地上。因此大气中空气的三位运动,也就是大气环流,对水循环和降水模式非常重要,因为它重新分配了地球上的水汽

为什么全球变暖在这里十分重要?

地球表面温度对水的蒸发有很大影响。所以当地球的温度增加时,会发生什么呢?

空气温度越高,饱和水蒸气越多:温度每升高1℃,水汽含量增加7%。这是由于在更高的温度下,地面、海表面或湖表面的水分子含有更高的能量,更容易从液态水中脱离、转化为气态在大气中存在。增加空气中的水蒸气含量能够改变可降水的水汽量

全球变暖导致降雨增加

水在大气内外流通速度的加快称为水循环的加强

这种加强是如何改变降雨量的?

如果我们向大气中增加更多的水,你认为会发生什么


是的,两者均有!效果因地而异。让我们看看下面的地图

全球降水变化

一般来说,增强循环意味着湿区变得更湿润,干区变得更干旱。部分原因是大气中的多余水分是由风流集中到多雨的地区

更干燥和更湿润

被带到赤道附近沙漠的水将更少,而被带到世界热带雨林的水将更多
此外,大气中的某些区域将会比其他区域更暖,因此它们能够容纳更多水汽

年降雨量和考虑降雨的方式都很重要。是每天都下雨吗?还是一年下两次大雨?这被称为降雨事件的强度

即使在总降雨量没有增加的地区,也能看到大雨,即为“久旱逢甘霖”现象

变暖会导致雨势更加猛烈——增加洪水的风险——但是变暖也会使得降水不那么频繁。在暴雨之间的漫长无雨期,干旱会持续更久,情况也会更严重

想象一下,如果你在一天内喝完一年喝的水量!就算每年喝到的水总量是一样的,你也不会高兴的,对吗?

干旱也能由风流变化引起,因为风流重新分配了降雨量。一般来说,由于全球变暖,风流正在向极点移动

有时,在中国南部地区,风从北方带来的空气更加干燥,从热带海洋带来的水汽更少,从而造成强烈干旱。自1950年以来,地中海地区和西非的干旱期也变得更长、更强

地下水指的是储存在地下岩石和土壤空隙间的水。降雨的分布和频率发生改变时,地下水会发生什么变化


地下水由雨水补充,即地下水补给。雨水过多会增加地下水储量,达到顶点后多余的水会导致洪水;如果雨量不足,地下水供应则会减少

如果我们继续按照现在的速度排放温室气体,干旱地区的地下水供应可能会显著减少。例如巴西东北部,预计到2050年该处地下水补给将减少70%以上。地下水供应减少会使得干旱更为严重

旱灾和火灾

土地干涸时,火灾更容易被触发。下列哪一项可能会引发野外火灾的因素随气候变化而加剧了


我们已经了解到,温度增加会导致蒸发加强。这可能导致植物干枯,形成燃料来源从而引发更大的野外火灾

正常情况下,某个地区所吸收的太阳能大部分被地表水汽蒸发所吸收。但是当土壤中没有足够的水时,这一热量反而会加热、烘干植物。干燥、温暖的环境更容易发生火灾

因此,热浪也能提高野外火灾发生的可能。自1950年以来,几乎世界上所有地区都面临着热浪发生次数的增长,且多个高温记录被打破

根据模型预测,如果温度比工业化前高出1.8℃,2050年全球火灾的频率将比2015年高出19%

结论

水在大气中的循环方式使我们的地球变得非常特殊。从本章中可以清楚看出,我们需要认真对待水循环方式的改变!

在下一章中,我们将研究这些变化对热带产生的影响。

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