影响水循环的自然地理因素
3.1.2.1 气象要素
气象要素是表征大气状态的物理量，包括气温、气压、温度、降水量、风向和风力、日照、云量、能见度等，它们在时间和空间上都是复杂多变的。主要气象要素如降水量等对水资源的分布和形成有着重要的影响。
（1）气温
气温是表征大气冷热程度的物理量，是大气中内能多少的体现。太阳辐射热是地表和大气的主要热源，大气主要靠吸收地面的长波辐射而增暖。同时大气又通过逆辐射向地面输送热量，对地面起到保暖和调温作用。就整个地球多年平均状况来看，地球表面的热量收支是平衡的，因而气温稳定。由于地球的自转和公转改变着地球本身接受太阳辐射的状况，使气温存在昼夜变化、季节变化和多年变化。气温还存在空间变化，包括在水平方向和垂直方向的变化。气温的水平变化基本上呈纬向带状分布，一般自赤道向两极逐渐降低。气温的垂直分布，在对流层中随高度的增加而逐渐降低，一般每升高100m降低约0.5℃。
（2）气压
气压是指单位面积物体上所承受的大气压力。在气温为0℃、纬度45º的海洋面上所测得的760mm汞柱的气压，称为标准大气压。由于大气的质量随高度增加而降低，导致气压随高度增加而降低。
（3）降水
降水是自云中降落到地面的各种形态的水的总称。包括雨、雪、霰、雹等。降水量是指自云中降落到地面的液体（或融化后的固体）水未经蒸发、渗漏、流散而在水平面上积聚的水层厚度。降水来自云中，但并不是所有的云都能产生降水，这是因为组成云的云滴、冰晶的体积太小，不能克服空气和上升气流顶托而浮在空中。只有当云滴不断凝结和合并使其质量增大到一定程度，直至气流顶托不住而降落下来，在降落至地面的过程中不至于被蒸发掉，才能形成降水。
降水具有日变化、季节变化和多年变化，又以季节变化最为重要。降水的年内分配是不均匀的，世界各地变化很大。在赤道附近，全年多雨，在春分和秋分后，降水量最多；在夏至、冬至后降水量出现低值。在热带，随着纬度的增加，两个最多降水量的时间逐渐接近，合并为一个。在副热带中，全年降水只有一个峰值和谷值，在亚欧大陆东岸的季风区，降水量多集中于夏季，在大陆西岸的地中海附近，冬季多雨。在温带及寒温带，在亚欧大陆内陆及东岸，降水集中在夏季，在大陆西岸秋季和冬季降水较多。降水量的地理分布存在赤道多雨带、亚热带少雨带、温带多雨带和高纬带多雨带的特点（张菀莹，1991）。
3.1.2.2 地表径流
地表径流是指降落到地面的降水在重力作用下沿着地表流动的水流。地表径流受到地形的控制。汇集于某一干流的全部支流称为河系（水系）。一个河系的全部集水区域称为流域。流域与流域之间的分界线称为分水岭（分水线）。干流和支流都有自己的流域。河水的补给来源有雨水、地下水和融雪及其他地表水等。在雨季以雨水补给为主，在旱季以地下水为主，融雪或冰水补给出现在融雪季节。
一个流域内的地表径流一般通过河流排出流域外或直接排入海洋。地表径流量的大小取决于流域面积的大小及流域内年平均降水量的大小。单位时间内通过河流某一断面的水量称为流量（Q，单位为m3/s），其数值等于过水断面面积（A）与通过该断面的平均流速（v）的乘积：
Q=A·v （3.1）
某一时间段（T）内通过河流某一断面的总水量称为径流总量（W，单位为m3）：
W=Q·T （3.2）
单位流域面积上平均产生的流量称为径流模数（M，单位为L/s·km2）：
地下水科学概论（第二版·彩色版）
式中：F为流域面积。某一时间段（T）内的径流总量均匀分布于观测断面以上的流域面积得到的平均水层厚度称为径流深度（y，单位为mm）：
地下水科学概论（第二版·彩色版）
同一时间段内同一流域面积上的径流深度与降水量（X）的比值称为径流系数（a）：
地下水科学概论（第二版·彩色版）
通常，以径流模数表征流域的地表径流的强弱。
3.1.2.3 我国降水量和水资源简况
我国的气候带跨越亚热带、温带及亚寒带，大部分地区均为季风气候，一年中雨季和旱季分明，降水及地表径流的时空差异明显。以秦岭、大别山、淮河一线为界大体上可以分为南方和北方。南方气温较高且气温比较高的延续时间长、湿度大、降水量大。北方气温较低且气温较低的时间延续长、较干燥、降水量小。表3.1列出了内蒙古包头市和广西北海市多年平均月降水量，后者年总降水量约是前者的5.5倍，前者降水集中在7～8月，后者多出现在5～9月（图3.2）。降水量出现较多的最早月份自南方向北方逐渐延后，自南方向北方年总降水量逐渐减小。我国东部季风影响不到西部地区，云南及西藏南部受西南季风及印度洋季风的影响，在6～9月为雨季，新疆西北部受大西洋气流控制，雨季出现在5～6月。我国降水年内分配不均匀，降水量大且集中时可造成旱、涝灾害发生。例如1991年在安徽和江苏、1992年在太湖流域、1993年在广西、1996年在湖南和江西发生洪灾，特别是1998年在长江流域出现严重洪灾。即使在北方地区，在局部地区集中降雨造成洪灾也时有发生，例如1996年在河北省滹沱河流域，1998年在东北的嫩江和松花江流域，均出现严重洪灾。2006年夏天，重庆和四川部分地区遭遇百年一遇的旱灾；2009年春天，在河南及陕西、山西部分地区也出现严重旱情。
表3.1 包头市和北海市多年月平均降水量 单位：mm
图3.2 包头市和北海市月均降水量年内变化直方图
我国多年平均降水量为628mm，在东南沿海地区年均降水量多在1500mm以上，在部分海岸带和岛屿最大达 2000～3000mm；长江流域约 1200mm；华北地区 500～800mm；西北地区的塔里木盆地、柴达木盆地和沙漠地区降水量甚至低于50mm。降水量的不均匀分布导致地表径流量也不均匀。我国地表径流总量约为26380×108m3/a，排在世界第6位。其中长江流域及以南地区占75%以上，华北、西北地区仅占约10%。我国水资源总量约为27120×108m3/a，人均占有水量2700m3/a，居世界80余位。一般来说，长江流域及以南地区降水较为充沛，水资源丰富，仅在某些地区的干旱季节水资源缺乏；华北、东北地区降水量不大，雨季短而干旱季节长，缺水现象比较严重；西北地区降水稀少，水资源贫乏，仅在一些内陆盆地边缘获得冰川和积雪融化水补给，或沿主要河流附近，形成局部水源稍为丰富的绿洲。
大气降水是一个地区水资源的主要来源。因此，一个地区水资源的丰富程度主要取决于降水量的大小。降水不仅是地表径流的补给来源，也是地下水（地下径流）的重要补给来源。
