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地球上水分布

地球上水分布（英语：Water distibution on Earth），实际情况是存在大气层和地壳中的大部分均来自咸的海水，而淡水仅占总量中近2.5%。地球上咸水的平均盐度为35‰（千分之35，大致相当于1公斤（千克）海水中含有35克盐），但各地海洋会因从周围陆地获得径流的数量及降雨量不一而盐度会略有不同。整体而言，包含在海洋和缘海的咸水占地球水量的95.5%、咸的地下水占地球水量的1%。[2]没任一内流盆地所储存的水会达到全球显著占比的程度。含盐地下水数量不大，大约只在评估干旱地区的水质时才被列入考虑。

水资源在地球分布（及不同种类/形式的水占比）图示
透过视觉方式显示地球不同形式水资源组成（共包含1百万个小方块），整个大方块的长宽高各为1,102公里。[1]

前述之外，地球上所剩余的水即为淡水资源。通常淡水的定义是其盐度比海水盐度的1%还低的水（即低于0.35‰，千分之零点35左右）。而介于这种盐度和1‰之间的水因为其仅供人类和动物的边际用途使用，而通常被称为边际水，。[3]地球上咸水与淡水的比例约为50比1。

地球上的淡水分布也很不均匀。虽然在中生代和古近纪等温暖时期，地球上并无冰河存在，所有淡水只存在河川和溪流中，但今天大多数淡水会以冰、雪、地下水和土壤水分的形式存在，只有0.3％会以液体形式存在于地表。在地表以液态形式的淡水中，有87%存在于湖泊中，11%存在树沼中，只有2%存在于河川中。大气中和生物体内也存在少量的水。

虽然已知地下水总量远大于河流中的水量，但其中很大部分是咸水。干旱地区的地下还有大量古地下水存在，数千年来从未被地下水循环更新，绝不能被视为可再生水。[4]

咸水与淡水分布

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地球上水的总量估计为13.86亿立方公里（3.33亿立方英里），其中97.5%是咸水，2.5%是淡水。只有0.3％的淡水会以液体形式存在于地表。[5][6][7]

由于占地球表面积约63%的海洋会反射蓝光，从太空看地球，它以蓝色呈现，而通常被称为蓝色行星和暗淡蓝点。湖泊和河川等中的液态淡水占有地球表面积约1%，[8]加上地球极地的冰盖，因此地球表面有75%受到水的覆盖。[9]

储藏所在 数量
立方公里 (立方英里)		 % 总
水量		 % 咸
水		 % 淡
水		 % 地表液体
淡水
海洋 1,338,000,000（321,000,000） 96.5 99.0
太平洋 669,880,000（160,710,000） 48.3 49.6
大西洋 310,410,900（74,471,500） 22.4 23.0
印度洋 264,000,000（63,000,000） 19.0 19.5
南冰洋 71,800,000（17,200,000） 5.18 5.31
北极海 18,750,000（4,500,000） 1.35 1.39
冰与雪 24,364,000（5,845,000） 1.76 69.6
冰河 24,064,000（5,773,000） 1.74 68.7
南极冰盖 21,600,000（5,200,000） 1.56 61.7
格陵兰冰原 2,340,000（560,000） 0.17 6.68
北极海岛屿（英语：List of islands in the Arctic Ocean） 83,500（20,000） 0.006 0.24
山脉 40,600（9,700） 0.003 0.12
地表冰与永久冻土 300,000（72,000） 0.022 0.86
地下水 23,400,000（5,600,000） 1.69
咸地下水 12,870,000（3,090,000） 0.93 0.95
地下淡水 10,530,000（2,530,000） 0.76 30.1
土壤 水分 16,500（4,000） 0.0012 0.047
湖泊 176,400（42,300） 0.013
咸水湖 85,400（20,500） 0.0062 0.0063
里海 78,200（18,800） 0.0056 0.0058
其他咸水湖 7,200（1,700） 0.00052 0.00053
淡水湖 91,000（22,000） 0.0066 0.26 87.0
非洲大湖地区 30,070（7,210） 0.0022 0.086 28.8
贝加尔湖 23,615（5,666） 0.0017 0.067 22.6
五大湖 22,115（5,306） 0.0016 0.063 21.1
其他淡水湖泊 15,200（3,600） 0.0011 0.043 14.5
大气层 12,900（3,100） 0.00093 0.037
树沼 11,470（2,750） 0.00083 0.033 11.0
河流 2,120（510） 0.00015 0.0061 2.03
生物体中水分 1,120（270） 0.000081 0.0032
 
地球水资源分布（立方英里）。
 
地球淡水分布，包括咸水湖与咸地下水（立方英里）。

湖泊

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总计地球上的湖泊储有约有199,000平方公里的水。[10]大多数湖泊位于北半球高纬度地区，远离大型人类居住所在。[11][12]北美五大湖是其中一个例外，其储存的淡水体积占世界总量的21%，[13][14][15]居住在五大湖盆地（英语：Great Lakes Basin）有3,300万人口。[16]位于五大湖系统沿岸的大城市有加拿大的雷湾、圣凯瑟琳斯、哈密尔顿、多伦多、奥沙华和京士顿，以及美国的底特律、杜鲁斯、密尔瓦基、芝加哥、盖瑞、克利夫兰、水牛城和罗彻斯特等。

地下水

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储存于地下的淡水有巨大的经济价值，特别是对中国这类气候相对干旱的国家。地下水的分布与地表河水大致相似，但在炎热干燥的气候下比地表水更易于储存，因为靠水坝围起的水库较易受到蒸发。在如也门等国家，在雨季中不稳定的降水所补充的地下水是主要灌溉用水的来源。

由于测量地下水补给比测量地表径流更难准确，因此纵然在地表水供应相当有限的地区也通常没用到地下水。即使到今天，针对同一地的地下水补给总量的各家估计也存在很大差异，具体取决于所采用的资料，并且对于古地下水的抽取经常会发生超抽（英语：Overdrafting）的情况（包括对美国的奥加拉拉蓄水层，[17]）而且几乎总在发现以及开始抽取时就未将此因素予以严肃考虑。

河水分布

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估计全球河川总水量为2,120平方公里（510立方英里），占地表淡水的0.49%。[5]对河川和流域水量的估计通常并非根据其静态体积，而是根据其水流数量（即地表径流）。河川径流在地表的分布非常不均匀。

洲或地区 河流径流 (立方公里/年) 世界占比
亚洲 （不含中东） 13,300 30.6
南美洲 12,000 27.6
北美洲 7,800 17.9
大洋洲 6,500 14.9
撒哈拉以南非洲 4,000 9.2
欧洲 2,900 6.7
澳大利亚 440 1.0
中东与北非 140 0.3

上述地区间存在巨大差异。例如澳大利亚本身具有数量不多的可再生淡水供应，其中有四分之一位于几乎无人居住的约克角半岛。[18]而即使在水源充足的大陆，也有些地区极度缺水，例如美国的德克萨斯州，整个州的面积有695,622平方公里，可再生淡水供应总量仅26立方公里/年 。南非的总面积为1,221,037平方公里，可再生淡水供应量只有44平方公里/年。[18]全球可再生水最集中的地区是在：

海洋面积、体积和深度

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名称 面积 (106 平方公里) 水量 (106 立方公里) 平均深度 (米)
太平洋 165.2 707.6 4,282
大西洋 82.4 323.6 3,926
印度洋 73.4 291.0 3,963
其余海与洋 361 1,370 3,796


海洋地壳的历史相对年轻（平均约6千万年）、薄而致密，其中没任何岩石的历史可以追溯到盘古大陆分裂之前（约2亿年）。[19]因为水的密度比任何气体都大，会流入由高密度海洋地壳构成的"洼地" （金星并未有水，洼地似乎就形成广阔的平原，其上方有隆起的高原）。海水中的盐分有两个主要来源：最大部分是经雨水（呈弱酸性）侵蚀陆地岩石，将其中盐分透过河川径流携带进入海洋。其次是盐分透过海底热泉进入海水，也有盐分由海底火山而来。海水会渗入海床裂缝，加上岩浆热度助长而发生化学作用，让海水失去氧气、镁及硫，而后从附近岩石吸收铁、锌及铜。[20]

可用水量变率

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可用水量的变率对于水生物种和人类用水都很重要：仅在少数几个潮湿年份产生的水不能被视为可再生水。在某些干旱地区，因有源自高山河川的丰沛径流而能生产丰富的农产，美国加利福尼亚州圣华金谷因有源自内华达山脉的圣华金河水提供灌溉即为一例。

但在澳大利亚和南部非洲，情况却有所不同。这里与世界其他气候相似的大陆地区相比，有更高的径流变化。[21]在两地典型的温带（柯本气候分类C）和干旱（柯本气候分类B）气候河流的径流变异系数是其他大陆地区河流的三倍。[22]其原因是所有其他大陆的土壤主要是由第四纪冰期作用和造山运动所塑造，但澳大利亚和南部非洲的土壤至少自白垩纪（约1亿4550万年前至6550万年前）早期以来就没有发生过变化，并且通常自上一个石炭纪（从3.58亿年前至2.98亿年前）冰河时期以来就没发生过变化。此两处的土壤的可用养分水平往往比其他大陆类似气候的低几个数量级，促成本地植物长出密度更高的根部（例如丛生根（英语：Cluster root））以吸收数量极少的磷和其他养分来作弥补。由于这类植物的根部会吸收大量的水，典型的当地河流只有在降雨量达到约300毫米（12英寸）或更多时才会出现径流。在其他大陆，由于植物根系密度低，在小雨后即会出现径流。

气候型态 (修正式柯本分类[23]) 年均降雨量 典型径流率
澳达利亚及南部非洲 		典型径流率
世界其他地区
BWh 250 mm（10英寸） 1% (2.5 mm) 10% (25 mm)
BSh (地中海式气候边缘) 350 mm（14英寸） 3% (12 mm) 20% (80 mm)
Csa 500 mm（20英寸） 5% (25 mm) 35%(175 mm)
Cfa 900 mm（35英寸） 15% (150 mm) 45% (400 mm)
Cb 1,100 mm（43英寸） 25%(275 mm) 70% (770 mm)

注：1. mm=毫米（毫米），2. 关于气候分类代号，参见柯本气候分类英文版。

这种情况造成的结果是澳大利亚和南部非洲的许多河流（与其他大陆上极少数河流相比）在理论上无法调节，因为水库中水较快速的蒸发率让理论蓄水量需要够大才能将河流水量维持在给定的水平，因而导致实际能被利用的水却很少。此类的例子包括艾尔湖盆地的河流（流域面积占澳大利亚的六分之一）。即使澳大利亚的其他河流，也需要三倍的蓄水量才能提供如北美洲东南部或中国南部类似气候下供水量的三分之一。这种情况还会影响水生生物，对于那些能在大洪水后快速繁殖的物种非常有利，以便其能在下一次干旱时期中存活下来。

相较之下，澳大利亚和南部非洲的热带（柯本气候分类A）气候区河流的径流比并不明显低于世界其他类似气候区域的河流。但前者热带区域的土壤比在当地干旱和温带地区的土壤更为贫瘠，但植被可利用有机磷或溶解在雨水中的磷酸盐作为养分来源。

另有其他一些径流变化较大的孤立地区，但基本上是由于降雨不稳定，而并非水文不同所造成。其中包括：[22]

地球内部可能存在的水库

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根据推测，有水存在于地壳、地幔，甚至是内地核中，并通过"地质水循环（英语：Deep water cycle）"与地表海洋相互作用。但地球内部实际储存的水量仍然存在争议。据估计，在地球内部数百公里深处可能存在的水量是海洋中的1.5至11倍，但并非以液态形式存在。[24]

储于地幔中的水

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在约520-660公里深地幔（亦称地幔）中的尖晶橄榄石 - 可能包含高达几个重量百分比的水在其晶体结构中。

下地幔所含的水量可能是所有地表水（所有的海洋、湖泊及河流）总和的5倍之多。 [25]

地球内部储存的水量可能等于或超过所有表面海洋的水量。[26]有研究人员提出，地幔水总量可能达到数十个海洋质量。[27]地幔中的水主要以羟基 (OH) 的形式溶解在名义上无水的矿物中。[28]岩石和矿物中所含的这些OH杂质可用来润滑构造板块，影响岩石粘度和熔化过程，并减缓地震波。[26]上地幔和下地幔之间地幔过渡带的两个地幔相 - 瓦兹利石和尖晶橄榄石 - 可能包含高达几个重量百分比的水在其晶体结构中。[29]于2014年，根据产自巴西马托格罗索州茹伊纳的一颗钻石中的含水尖晶橄榄石样本，是可确定地幔中存有水的直接证据。[30]地震观测显示位于美国下地幔顶部的脱水熔体中存在水。[31]分子水 (H2O) 不是地幔中的主要含水相，而在天然钻石中发现有冰七存在，推测可能是水在压力极高的下地幔中进入钻石，而后在地表温度的条件下才形成。[32]

参见

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参考文献

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