地球上的水循環(huán)可以看作為一個動態(tài)有序大系統(tǒng)。不僅海水、大氣水、地表水、地下水各亞系統(tǒng),而且地表水亞系統(tǒng)內(nèi)部的冰川、湖泊、沼澤、河流等子系統(tǒng),都是開放系統(tǒng)。它們之間都存在著頻繁而密切的物質(zhì)(水、沙、化學(xué)元素)與能量(熱能、動能)的交換,和水體相變轉(zhuǎn)化的關(guān)系。
冰川、湖泊、沼澤、河流,在地表水亞系統(tǒng)的水循環(huán)過程中,各具有其特殊的功能。這又是由其本身的水循環(huán)的機(jī)制和特性所決定的。
河流雖然槽蓄量最小,但河水是地表唯一的暢流液態(tài)水,它的水循環(huán)動力機(jī)制既受熱力因素影響,更受重力作用所控制。因而,其交替更新的周期最短,也即水循環(huán)的活力最強(qiáng)。因此它在地表水循環(huán)過程中起著上接大氣水,下通地下水,最后聯(lián)結(jié)海水的主干作用,它是地表水循環(huán)亞系統(tǒng)中的主干子系統(tǒng)。在全球水循環(huán)大系統(tǒng)中,河流則為大氣、海洋、地表、地下4大亞系統(tǒng)的傳遞支系統(tǒng)。
冰川是固態(tài)降水積累演化而成的,從靜態(tài)儲水量看,是地表第一大水體。它的水循環(huán)的動力機(jī)制主要受熱力作用控制,而地處高寒地帶的冰川地區(qū),熱力變化微弱,因而冰川水體具有穩(wěn)定少變的特征,其水循環(huán)的活力最弱,交替更新的周期山岳冰川為1600年,而極地冰蓋可達(dá)9700年。穩(wěn)定少變的巨量冰體,在地表水循環(huán)中發(fā)揮著儲存和補(bǔ)給的功能,位于高山河源地區(qū)的冰川,在其自身的水循環(huán)過程中,通過相變轉(zhuǎn)化,輸出的液態(tài)水,給河流提供了穩(wěn)定可靠的補(bǔ)給水源,成了河流水循環(huán)系統(tǒng)中的輸入項(xiàng)。
湖泊與沼澤是地表洼地的滯流液態(tài)水體。其水循環(huán)的動力機(jī)制,也是兼受熱力和重力作用控制。但由于它所處的地形條件和其它自然地理?xiàng)l件的限制,大大削弱了重力作用的影響。因而,水循環(huán)的活力較弱,其交替更新的周期平均約17年,在地表水的水循環(huán)系統(tǒng)中,湖泊主要起著傳遞、調(diào)蓄的功能。通過其自身的水循環(huán),不僅起著與大氣、地下和河流水體之間的傳遞作用,外流區(qū)的湖泊,更是調(diào)蓄河川徑流的天然水庫。
在地表水與海水交綏地區(qū),即河流的河口區(qū),它是河海傳遞的子系統(tǒng)。由于它兼受河川徑流及海洋潮流等的影響,故河口子系統(tǒng)有著特殊的運(yùn)動變化規(guī)律。
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