水分平衡.ppt

第2章大气中的水分平衡第1节水文循环的构成1 气候系统中的水循环过程在太阳能量的直接或间接作用下:1)海洋或陆地上的水蒸发,以及由植物和动物蒸腾到大气中;2)大气中的水分以象云这样的凝结态(液态水和冰晶)或以气态(水汽)形式输送;3)然后以雨、雪、雾、冰雹或其它降水形式降到陆地或海洋上;4)有些以蒸发的方式返回到大气之中,有些则渗透到地下,或在地面和地下以径流形式进入河流和小溪中,再回归大海()12水文循环有两个主要分支,即陆地分支和大气分支:陆地分支:包括陆地中或海洋中各种方式的水的流入、流出或存储;大气分支:主要以汽态形式在大气中输送。地表以蒸发或蒸散作用散失的水或说“输入”的水是大气分支的水汽“输入”,大气分支的流出是水文循环中陆地分支的源。%%%4大气中水的循环水在各种水体中的停留时间可从大气的10天左右到极冰和海洋的几千年(3740)。平均而言,全球大气中的水汽全部凝结成水,均匀地铺在地球表面仅仅为25 mm的水层,而全球年平均蒸发和降水量约有1m水深,由此可推导出10天左右作一次循环。52 水文方程经典的水文学方程是基于陆地分支的水分平衡而得出的:其中:S—水的贮存率;P—降水率;E—蒸发率;R0--表面径流;Ru地下径流。对于较大的陆地区域,地下径流通常很小,故经典水文方程可简化成:其中{}代表空间平均;“-”表示时间平均。uRREPS????0}{}{}{0REPS???6对于长时间平均和大面积区域,表面和地下水的贮存的变化率同其它项相比很小,故方程又可以简化为传统水文学的主要兴趣是径流,它可以通过密集的河流测量网而准确测出,而降水则是径流的主要原因。}{}{}{0RPE??7应用经典水文学方程估算河水流量的例子视水汽汇的计算采用倒算法,其公式为:其中q为比湿,v为水平风矢量,?为p坐标垂直速度,L为蒸发潜热参数。水汽汇、水汽通量的垂直积分可表示为:其中ps为地面气压,由于NCEP高空水汽资料只到300hPa,故pT =300hPa,P和E分?为降水率和地面蒸发率。????????????????pqqtqLQ?v2)(122EPLdpQgQSTpp????8910