水为什么会上升?

水上升的原因各不相同:毛细作用把水拉过微小的孔隙,而地下水抽取和气候变化则让海洋和湖泊的水量增加。

直接答案

水上升有两种截然不同的原因,取决于你看的是哪里。在海绵、砖块或土壤里,水会沿着狭窄的孔隙向上爬,这是毛细作用,也就是把液体拉上细管的那种力[2][4]。在更大的尺度上,当进入海洋或盆地的水多于离开的水时,海平面和湖面就会上升,无论是来自抽出的地下水,还是来自降雨、径流和蒸发的变化[1][5]。

5篇文献引用

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水为什么会沿着土壤和建筑材料向上爬?

毛细上升是地下水在材料孔隙结构中向上的垂直运动,由毛细力驱动[2]。通俗地说,水会附着在微小空隙的壁上,把自己往上拉,就像水会沿着细吸管往上爬一样。孔隙越窄,这种拉力就越能有效地把水抬升起来、对抗重力。

这在现实世界中很重要。在建筑材料中,毛细上升是地下水进入墙壁和地基孔隙结构的途径[2]。在农业中,同样的过程可以从地表以下的浅层地下水位向作物供水;一项建模研究考察了毛细水上升如何影响葡萄牙的玉米水分状况[4]。两种情况下机制相同,但后果不同:在墙里可能意味着潮湿,在田里则可能意味着植物有一个隐藏的水源。

海洋和湖泊为什么会上升?

在海或湖的尺度上,水位上升是一笔收支账:当进来的水超过出去的水时,水位就会上升。地下水开采也属于这个平衡的一部分,因为从地下抽出的水并不会凭空消失。一项研究量化了抽出的地下水中有多少最终贡献于海平面上升,把它视为从陆地到海洋的净水量流动的一部分[1]。换句话说,原本储存在陆地下面的水被移到了海里,海就作出了反应。

五大湖在更小的尺度上展示了同样的平衡。其水位由净流域补给决定,也就是降水 and 径流带来的水减去蒸发损失的水[5]。当补给偏高时,湖泊上升;当蒸发和干燥条件占主导时,湖泊下降。该研究指出,异常高的气温和水面条件与水位上升相关,此前则是1998年至2013年一段异常低水位的时期[5]。湖面水位不是由单一因素决定的,而是由几股相互竞争的水流的净结果决定的。

为什么有些海岸的水相对陆地上升?

在低洼的三角洲,水位相对陆地上升可能同时有两个原因。一是全球海平面本身上升;二是地面沉降,即陆地下沉。一项关于西班牙埃布罗三角洲的研究描述了由全球海平面上升和地面沉降共同驱动的水位上升,并将其与湿地丧失、海岸侵蚀和海水入侵联系起来[3]。对住在三角洲的人来说,这是一个重要的区别:如果脚下的地面在下沉,水本身并不需要上升多少。

埃布罗三角洲的案例还说明,为什么“水为什么会上升?”的答案取决于具体环境。在砖块里,原因是毛细作用把水拉过孔隙[2]。在开阔海洋中,是从陆地净增加的水[1]。在湖泊中,是降水、径流和蒸发的平衡[5]。在三角洲,是海平面上升和陆地下沉的共同作用[3]。“水位上升”这个说法描述了多种不同的过程,正确的解释取决于你看的是哪一种。

本文引用的文献

1

从地下抽出的水的去向及其对海平面上升的贡献

从地下抽出的地下水不会消失,而是会作为陆地到海洋净水量流动的一部分,贡献于海平面上升。

2

温度对建筑材料毛细上升系数的影响

毛细上升是地下水在材料孔隙结构中由毛细力驱动的向上垂直运动,也是地下水能够进入建筑材料的途径。

3

西班牙埃布罗三角洲的形态发育、相对海平面上升及水沙可持续管理

在埃布罗三角洲,由全球海平面上升和地面沉降共同驱动的水位上升与湿地丧失、海岸侵蚀和海水入侵相关。

4

模拟毛细水上升对葡萄牙玉米产量的影响

毛细水上升可在作物水分状况中发挥重要作用,一项建模研究考察了其对葡萄牙浅层地下水位之上种植的玉米的影响。

5

气候变化下五大湖水位的未来上升

五大湖水位由降水 and 径流带来的净流域补给减去蒸发决定,在1998年至2013年的低水位期之后,异常高的条件与水位上升相关。