海=海-海
(式中:海——海洋多年平均降水量;海——海洋多年平均蒸發量;海——多年平均進入海洋的河水徑流量。)
全球陸地的蒸發量小於降水量,其多年水量平衡方程式為:
陸=陸-陸
(式中:陸——陸地多年平均降水量;陸——陸地多年平均蒸發量;陸——多年平均進入海洋的河水徑流量。)
實際上,海就是陸。
根據估算,全球海洋每年約有50.5萬立方千米的水蒸發到空中,而每年降落到海洋的水(降水量)約為45.8萬立方千米,每年海洋總降水量比總蒸發量少了約4.7萬立方千米(50.5萬~45.8萬立方千米);而全球陸地每年蒸發量約為7.2萬立方千米,每年降水量約為11.9萬立方千米(11.9萬~7.2萬立方千米),每年全球陸地總降水量比總蒸發量多了約4.7萬立方千米。這4.7萬立方千米的水量就是通過地表徑流和地下徑流注入海洋,平衡了海洋總降水量比總蒸發量少的4.7萬立方千米的水量。
可以看出,從全球範圍(整個海洋和陸地)長期宏觀來看,水量平衡是很簡單的,就是多年平均降水量等於多年平均蒸發量。單從全球陸地或海洋長期來看,其水量平衡也一目了然:陸地降水量大於蒸發量,其多出部分正是以徑流方式從地表麵和地下注入海洋,平衡了海洋降水量小於蒸發量的差額部分。但是從地球局部某個地區(指陸地)來看,水量平衡就要複雜得多。時間越短,其水量平衡就越複雜,因為對長期來說可以忽略的因素,在短時期內可能很突出,成了不容忽視的因素。地球上的降水,在時空上的分布是很不均衡的。就“空間”而言,地球上有的地方降水很少,甚至多年無降水(如我國的塔克拉瑪幹大沙漠和非洲的撒哈拉大沙漠腹地)。這些地方由於過於幹旱缺水,不要說人類無法生存,就是動植物也基本滅跡。從水量平衡來看,基本上沒有或很少有“收入”——降水,蒸發量總是遠遠大於降水量,徑流量也就談不上了;而有的地方降水過多,常成災害,給人們的生命財產帶來很大威脅。就“時間”來說,同一個地區有時降水多,有時降水少。所以,地球上許多地方(當然是指陸地)都有雨季和旱季之分,真正能達到風調雨順的地方是很少的。
水量平衡同其他平衡一樣,是動態平衡,是由於水循環通過大氣中的水汽輸送和陸地上的徑流輸送而實現的。就目前而言,人類活動對全球大氣的水汽輸送幾乎沒有什麼影響,而對地表徑流輸送,在局部地區卻可以產生某些影響。例如,一個地區修建水庫,引水灌溉,跨流域調水等,就是利用水循環和水量平衡的規律和原理,發揮人的能動性,改變水在時空上分布的不均衡,以求達到興利除弊,造福人類。我國三峽工程建成後可達到近400億立方米的庫容量,這是一個很大的水庫,在蓄水期間對長江的徑流量無疑會產生大的影響。我國20世紀80年代修建的引灤入津(天津)和引黃濟青(濟南和青島),都是跨流域調水工程,旨在改善這些地區用水緊張的局麵。但是人們的一些不良活動——毀壞森林,盲目圍湖造田,過度抽取地下水等,均會導致該地區水循環和水量平衡向劣性發展,勢必給人們的生活和生產帶來惡果。
由於全球各洲大陸所處的地理位置、海陸關係、大氣環流條件等各不相同,其水量平衡和水循環的特點也不一樣。
各洲大陸尺度的水量平衡
南美洲
南美洲大陸的麵積占全球陸地麵積的13%,但其降水量卻占全球陸地降水總量的27%,降水深為1597毫米,是全球大陸平均降水深的2.1倍;入海徑流量占全球大陸入海徑流總量的32%,徑流深是全球大陸平均值的2.5倍;蒸發量占全球大陸蒸發總量的24%,蒸發深為全球大陸平均值的1.9倍;徑流係數為0.41,是全球備洲大陸之最大,而幹旱係數為0.53,則是全球各洲大陸之最小。表明南美洲大陸是全球最為濕潤的大陸。
歐洲和北美洲
歐洲大陸和北美洲大陸的麵積,分別占全球陸地總麵積的7%和14.4%,其降水量、入海徑流量和蒸發量,也分別占全球大陸降水、入海徑流和蒸發總量的7%和15%左右,對全球水量平衡的貢獻,大體上與其所占全球陸地麵積的比例相應。但是若以水量平衡要素的平均值分析,則北美洲大陸的徑流係數為0.39,幹旱係數為0.59,其降水量、入海徑流量和蒸發量都超過了全球大陸的平均值,是全球僅次於南美洲大陸的濕潤大陸。
亞洲
亞洲大陸麵積占全球大陸總麵積的29%,但其降水量、入海徑流量和蒸發量分別隻占全球總量的25%、27%和24%。也就是說,亞洲大陸麵積約占全球陸地總麵積的1/3,而其各水量平衡的要素值隻占全球總量的1/4左右,說明它對全球水量平衡的貢獻,與所占麵積是不相稱的,偏小很多。亞洲大陸徑流係數為0.39,幹旱係數為1.62,表明它已不是濕潤大陸,而是一個半濕潤半幹旱的大陸。當然,亞洲大陸地域十分遼闊,區內的地形、氣候和水文條件差異很大,情況非常複雜,因此不同地域的水量平衡也有極其顯著的差異。