既然海洋往大陆上输送水汽时是一碗水端平的,为什么水汽经过的地方有的下雨有的不下呢?这是因为只有温度降低水汽发生凝结时才会形成降水。这意味着,要么水汽过山抬升,温度降低产生降水:要么北方有冷空气来,把暖空气抬上去进而产生降水。在后一种情况下,由于干冷空气比海上来的暖湿气流比重大,于是就钻到暖湿空气底下把它举起来。这样一来,暖湿空气只好乖乖地把雨降下来了。
是不是天上降下来的水都能到达地面呢?也不是。降雨开始时,除少量降水直接落入河湖外,一部分滞留在植物枝叶上,其余的则落到地面上。落到地面上的水,一般会向土中入渗。当降雨强度大于土壤入渗能力时,即产生超渗雨。超渗雨会在地面形成积水,并向低处流动汇集。当地面上有洼塘时,积水首先流入洼塘。洼塘填满后,则向更低处流去。许许多多的溪流汇入河槽,最后成为河川径流量。
城市中的混凝土地面不透水,降雨除流入下水道外,也有一部分直接进入河槽。此外,由地表入渗的雨水,在补充土壤含水量的同时逐步向下层渗透。如能到达地下饱和水面,并经各种途径渗入河流,就成为地下径流。流入下水道的水,最后也汇入江河。
文章前面讲到了海水在太阳照射下不断蒸发的问题。实际上,地面上、植物枝叶上、植物体本身、农田里、土壤里、水库和湖里的水都是会蒸发的(植物向外蒸发水分叫蒸腾,农田的总蒸发量叫蒸发)。内陆河的水除了人们引用后再入渗、填洼后形成径流的部分外,就是因为消耗于蒸发而入不了海的。
水分会循环由此看来,水面的水分子经太阳一晒,蒸发到天上去了,水汽到了高空后遇冷形成雨降到地面。水到了地上,蒸发掉一部分,剩下的渗入土壤,流入江河湖泊,归入大海。然后再升到空中,再降下来。这个过程循环往复,叫做水分循环。水分循环有大有小,大到陆地和海洋间的循环,小到一个地方内部的循环,还有陆地、海洋各自的循环等等。
由于水分的循环,使地球上的水圈成为一个动态系统。世界上的淡水资源就是由水分循环产生的。大气圈所含水汽量为1.3万立方千米,全球平均年降水量为5.2万方千米,水汽约10天交替一次。全球河流总蓄水量为1.2万立方千米,河流全年径流量为374万立方千米,河水约12天交替一次。
既然水分是循环的,为什么一个地方得到的水各个时候不一样呢?其实,通过水分循环保持水资源的稳定是就全球在一个时期的总体情况而言的。至于哪一年,哪一个地方,并不是严格循环的。我们头上的天,是一个偏心的老天爷,经常做不到一碗水端平。它今年给这个地方多下点雨,明年又给另一个地方少下点雨,弄得水资源在地域上分布不均匀,有的地方用不完,有的地方缺得要命。水资源在时间上也有很大变化,今年发水灾,明年闹干旱。因此,我们在和水资源打交道时要讲究科学。
还需要补充一点,有些水资源是难以再生的。高山冰川资源、山前平原含水层的地下水、深层自流水、沙漠地下水、湖盆洼地地下水和湖泊蓄水都是难以再生的。
人工可增雨既然水资源在有些地方非常紧缺,能不能想点办法呢?于是有人想到了人工降雨。
为什么撒了液氮就下雨?怎么知道人工降雨的雨量是中雨?
首先要看雨是怎么下下来的。雨当然是从天上下下来的,就是说,下雨之前天上要有水,这些水就是云中的水滴。一个地方常有云彩出现,但不是所有的云彩都能下雨,只有一部分云能下雨。当这种云到达一地上空时,就具备了降雨的条件,但不一定能下雨。当云中上升气流强烈时,会把云中的水滴向上抛。水滴相互碰撞,结成大水滴,并掉下来。然后上升气流又把它抛上去。几经反复,水滴越来越大,最后上升气流再也没有能力把它抛上去了,水滴就会受重力的作用降到地面,成为降水。
由此可见,要想下雨得先有云,还得云中的水滴不断变大。