水文科学
我们的编辑器将检查你提交并决定是否修改这篇文章。
水文科学领域的研究关注地球的水域。包括水文科学,海洋学,湖沼学,冰川学。
在广泛的意义上说,水文包括发生的研究,运动,和物理和化学特性水各种形式的内部地球的水圈。在实践中,水文学家通常限制他们的研究水域接近地球的陆地面积。水大气通常研究的一部分吗气象学。水在海洋研究中科学海洋,水在内陆湖泊和海洋湖沼学,地表在冰川学和冰。这些重大的科学学科之间显然有一些重叠;水文学家和气象学家,例如,造成了水的研究运动的下边界层大气中。所有有关的基本概念水循环(或水文循环),根据海水蒸发,随后凝聚在大气层,地球降水,最后流入河流回到大海。
水是地球上最丰富的物质,是校长组成所有的生物。水在大气中扮演着重要的角色在维持一个宜居环境对人类的生活。地表水的发生起到了重要作用的主要文明世界的兴衰历史。在许多社会中水对人类的重要性体现在法律和政治结构。目前,人口增长和提高生活水平增加可用水资源的压力。一般来说,地球陆地表面上没有缺水,但剩余水的地区往往远离主要中心人口。此外,在很多情况下,这些中心是来源水污染。因此,水的可用性和质量正变得日益增加约束人类活动,尽管伟大的技术进步在地表水的控制。
研究海域接近地表
水文处理的那部分水周期的到来在地表降水的最终损失土地通过蒸发和蒸腾回到大气中或通过表层和次表层的流向大海。因此主要关心水域接近地表。它包含各种组件学科更专业的性质。水力学是力学和关心动力学的水液态。水文学是描述和映射的水体的地球表面(包括海洋),特别关注的导航图。液体比重测定法包括测量地表水,特别是降水和河流。水文气象学集中在较低的水边界层的气氛。地下水水文和水文地质与地下的水在饱和区,而土壤水分物理是研究地下水在非饱和区。工程水文关注人造建筑的设计,控制水的流量和使用。
潜在的水文科学的水平衡的概念,一个表达式的水循环的陆地表面的一个领域质量守恒定律。在一个简单的表单可以表示为水平衡
S =P−问−E−G,
在哪里年代水储存在该地区的变化在一个给定的时间段,P在那个时期的降水输入,问流的放电区域,E是蒸发和植物蒸腾作用的总量从区域到大气中,然后呢G是地下流出。大多数水文研究关心的是评估的一个或多个条款水平衡方程。因为困难的量化水的运动在一个区域的边界研究下,水平衡方程是最容易应用到一个特定测量区域排水点河道。这个地区被称为排水(有时一个分水岭在美国)。线分离相邻集雨称为地形划分,或者只是一个鸿沟。以下部分描述的研究流域水平衡的不同元素以及它们的方式影响集雨随着时间的推移,不同气候下的反应机制。
评价流域水平衡
降水
沉淀的结果冷凝水从大气中空气冷却的露点,空气温度变得饱和水蒸气。冷却过程通常是由空气的上升,这可能由于很多原因,包括对流、山脉地形的影响,或正面的影响不同的气团的边界特征。凝结在大气中需要凝结核的存在启动液滴的形成。部分冷凝物可能进行相当大的距离像雨或雪云被释放之前,根据当地的温度。一些形式的降水露水凝结或雾结果达到或接近地表。在一些地区,如西北沿海的美国露,雾滴可以对水平衡作出了重大贡献。冰雹的形成需要一个序列的凝结和冻结期,造成连续上升的时期。冰雹通常显示一个同心圆模式的冰。
直接测量的降水是由各种各样的仪表,所有这些都包括某种形式的漏斗,指导,流入的水存储容器。存储仪表只需存储事件沉淀,积累的水通常是测量每天,每周或每月。记录仪表允许的降水率决定。
降雨卷通常转化为单位的单位面积上的depth-volume。测量得到不同类型的雨量数据不具有直接可比性,因为不同的曝光,风,和飞溅的效果。最准确的衡量是地面测量,中孔的测量与地面水平放置和包围一个antisplash网格。雨量计量下降随着孔离地面,特别是在地区大风。地区重要的降雪,然而,它可能需要筹集雨量计,以便其雪表面的孔是清楚的。各种各样的盾牌的测量孔板一直在努力尝试抵消风的影响。风影响更大的雪比雨和小滴或光比大降雨滴。
的印象降水强度的空间分布可以通过间接测量降水,特别是雷达散射。降雨强度之间的关系,测量雷达信号取决于各种因素,包括降水的类型和分布的大小。雷达测量中经常使用与雨量数据允许在线校准雷达信号转换成降水。雷达测量,然而,在一个更大的空间尺度。解决5到10平方公里是常见的操作系统。即便如此,这提供了一个更好的照片降水的空间模式在大型集水区比之前已经成为可能。使用卫星遥感确定降雨卷仍处于早期阶段,但这项技术似乎可能是有用的估计数量的偏远地区的降水。
测量的输入雪流域水平衡也是一个困难的问题。最基本的技术包括雪,一系列的股权来测量积雪深度。不过,降雪可以有很大区别密度,这主要取决于温度的雪形成的历史。积雪融化之前它的密度随时间变化。雪密度可以通过称重测量已知体积的样品在一个标准的金属圆筒。测量降雪的其他技术包括使用雪枕头,记录重量变化的雪躺在上面,或者使用雨仪表配备加热元件,融化的雪落。这些技术都受到风力的影响,在一个风暴事件和事件之间因为雪风的再分配。
汇总统计降水量通常每天生产的基础上,月度、年度数量下降或在给定的位置集水面积。的频率一定体积的降雨发生在一定时期内水文分析也很重要。的评估这个频率,或重现期的降雨数据的样本,是一个统计的问题通常涉及到一个特定的假设概率分布来表示降雨的特点。这种分析必须假设这个分布是不改变随着时间的推移,即使它已被证明,在世界的某些地区气候变化可能会导致降雨数据有所不同。长期以来人们一直推测,降雨可能出现循环模式在很长一段时间,和相当大的努力一直在寻找这样的周期。在一些地区的年度季节性周期派拉蒙重要性,但示威更长周期的研究没有证明是普遍适用的。
降雨模式的强度和持续时间的重视水文专家在预测流域排放和水的可用性和在处理洪水、干旱、土地排水和土壤侵蚀。降雨变化之间的内部和暴雨,有时,这取决于类型和规模的风暴,它的速度运动。在一个风暴,平均强度往往减少在暴风雨中增加面积。
在更大的范围内,季节性降雨随的变化气候。潮湿的温带地区往往有相当均匀分布在整个降雨;地中海地区冬季较低的峰值夏季降雨;草原地区降雨量的双峰值;和赤道地区降雨再次有一个相对均匀分布的。年平均降雨也相差很大。最低记录长期平均水平是0.76毫米在阿里卡,智利;最大11897 36毫米Tutunendo,哥伦比亚。记录的最大降雨强度在一分钟38毫米(巴,瓜德罗普岛,1970);在一天内1870毫米(Cilaos,团聚,1952);一年和26461毫米(乞拉朋齐,印度,1861)。