自然因素主要有气象条件(大气环流、风向、风速、温度、湿度等)和地理条件(地形、地质、土壤、植被等)。人为因素对水循环也有直接或间接的影响。
人类活动不断改变着自然环境,越来越强烈地影响水循环的过程。人类构筑水库,开凿运河、渠道、河网,以及大量开发利用地下水等,改变了水的原来径流路线,引起水的分布和水的运动状况的变化。农业的发展,森林的破坏,引起蒸发、径流、下渗等过程的变化。城市和工矿区的大气污染和热岛效应也可改变本地区的水循环状况。
环境中许多物质的交换和运动依靠水循环来实现。陆地上每年有3.6×1013立方米的水流入海洋,这些水把约3.6×109吨的可溶解物质带入海洋。
人类生产和消费活动排出的污染物通过不同的途径进入水循环。矿物燃料燃烧产生并排入大气的二氧化硫和氮氧化物,进入水循环能形成酸雨,从而把大气污染转变为地面水体和土壤的污染。大气中的颗粒物也可通过降水等过程返回地面。土壤和固体废物受降水的冲洗、淋溶等作用,其中的有害物质通过径流、渗透等途径,参加水循环而迁移扩散。人类排放的工业废水和生活污水,使地表水或地下水受到污染,最终使海洋受到污染。
水在循环过程中,沿途挟带各种有害物质,但由于水的稀释扩散,降低浓度而无害化,这是水的自净作用。但也可能由于水的流动,使各种有害物质发生交换而迁移,造成其他地区或更大范围的污染。
水循环的主要作用表现在3个方面:
①水是所有营养物质的介质,营养物质的循环和水循环不可分割地联系在一起;②水对物质是很好的溶剂,在生态系统中起着能量传递和利用的作用;③水是地质变化的动因之一,一个地方矿质元素的流失,而另一个地方矿质元素的沉积,往往要通过水循环来完成。
地球上的水圈是一个永不停息的动态系统。在太阳辐射和地球引力的推动下,水在水圈内各组成部分之间不停地运动着,构成全球范围的大循环,并把各种水体连接起来,使得各种水体能够长期存在。海洋和陆地之间的水交换是这个循环的主线,意义最重大。在太阳能的作用下,海洋表面的水蒸发到大气中形成水汽,水汽随大气环流运动,一部分进入陆地上空,在一定条件下形成雨雪等降水;大气降水到达地面后转化为地下水、土壤水和地表径流,地下径流和地表径流最终又回到海洋,由此形成淡水的动态循环。这部分水容易被人类社会所利用,具有经济价值,正是我们所说的水资源。
水循环是联系地球各圈和各种水体的“纽带”,是“调节器”,它调节了地球各圈层之间的能量,对冷暖气候变化起到了重要的因素。水循环是“雕塑家”,它通过侵蚀、搬运和堆积,塑造了丰富多彩的地表形象。水循环是“传输带”,它是地表物质迁移的强大动力和主要载体。更重要的是,通过水循环,海洋不断向陆地输送淡水,补充和更新陆地上的淡水资源,从而使水成为了可再生的资源。
当前已经把水循环看作为一个动态有序系统。按系统分析,水循环的每一环节都是系统的组成成分,也是一个亚系统。各个亚系统之间又是以一定的关系互相联系的,这种联系是通过一系列的输入与输出实现的。例如,大气亚系统的输出——降水,会成为陆地流域亚系统的输入,陆地流域亚系统又通过其输出——径流,成为海洋亚系统的输入等。以上的水循环亚系统还可以细分为若干更次一级的系统。
水循环把水圈中的所有水体都联系在一起,它直接涉及到自然界中一系列物理的、化学的和生物的过程。水循环对于人类社会及生产活动有着重要的意义。水循环的存在,使人类赖以生存的水资源得到不断更新,成为一种再生资源,可以永久使用;使各个地区的气温、湿度等不断得到调整。此外,人类的活动也在一定的空间和一定尺度上影响着水循环。研究水循环与人类的相互作用和相互关系,对于合理开发水资源,管理水资源,并进而改造大自然具有深远的意义。
水循环对地理也有重大的意义
①水在水循环这个庞大的系统中不断运动、转化,使水资源不断更新。
②水循环维护全球水的动态平衡。
③水循环进行能量交换和物质转移。陆地径流向海洋源源不断地输送泥沙、有机物和盐类;对地表太阳辐射吸收、转化、传输,缓解不同纬度间热量收支不平衡的矛盾。
④造成侵蚀、搬运、堆积等外力作用,不断塑造地表形态。
⑤水循环可以对土壤产生积极影响。