每个远离大陆的海岛上都有淡水吗？岛屿上淡水的水循环是怎样的？
并非每个远离大陆的海岛都拥有充足的淡水资源。岛屿上淡水的水循环，尤其是对于那些远离大陆的岛屿，会受到其自身地理特征、气候条件和大小的深刻影响。
岛屿淡水资源的获得
想象一下，一个孤零零的海岛，被广阔的海洋包围，它要怎么获得维持生命的淡水呢？答案主要有几个：
降水： 这是最直接也是最重要的淡水来源。岛屿接收到的雨水或雪水，会直接成为岛上的淡水。降水量的多少，直接决定了岛屿能否拥有持续的淡水供应。
地下水： 岛屿的岩石和土壤可以像海绵一样吸收降水。这些水渗透到地下，形成地下水。在一些地质条件适宜的岛屿，地下水会汇聚成地下水层，甚至形成地下水泉。
雨水收集： 一些小岛或者缺乏稳定地下水来源的岛屿，会依赖收集雨水。人们会搭建各种储水设施，如水窖、储水池，或者利用屋顶进行雨水收集，以备不时之需。
海水淡化： 对于一些资源极其匮乏的岛屿，尤其是那些旅游业发达或人口较多的岛屿，海水淡化技术成为了不得不依靠的手段。通过蒸馏或反渗透等方法，将海水中的盐分去除，转化为可饮用的淡水。但这通常需要大量的能源，成本也比较高。
什么情况下岛屿可能缺乏淡水？
降水量稀少： 岛屿如果位于干旱或半干旱气候区，或者其地理位置使其难以接收到足够的降水，那么淡水资源就会非常有限。
岛屿过小： 非常小的岛屿，其地表径流和地下水涵养能力都非常有限。降水一旦发生，很大部分会直接流入海洋，难以被有效储存。
地质条件不佳： 岛屿的岩石如果渗透性很差，或者没有形成有效的地下水含水层，那么即使降水量充足，也很难形成可观的地下水资源。
过度开采： 如果岛上人口增加，或者用水需求（如农业灌溉、旅游业）大于淡水供应能力，就可能导致地下水枯竭或水质恶化（例如海水倒灌）。
岛屿上淡水的水循环：一个微妙的平衡
岛屿上的淡水水循环，虽然原理与大陆相似，但由于空间限制和海洋的包围，其过程显得更为紧凑和脆弱。
1. 蒸发 (Evaporation) 和蒸腾 (Transpiration)：
蒸发： 岛屿表面的水体（如湖泊、溪流，如果有的话）以及潮湿的土壤表面，会直接受太阳辐射加热而蒸发成水蒸气，进入大气。
蒸腾： 岛上的植物通过叶片表面的气孔，将体内的水分以水蒸气的形式释放到大气中。即使是孤立的海岛，也通常会有植被覆盖。
2. 水汽输送 (Water Vapor Transport) 和凝结 (Condensation)：
这些来自海洋蒸发和植物蒸腾的水蒸气，会与海洋上空的水汽混合，并被风带向岛屿。
当湿润的空气遇到岛屿高地（如果有的话），或者由于气温下降，水蒸气会凝结成微小的水滴或冰晶，形成云。
3. 降水 (Precipitation)：
云中的水滴或冰晶增大到一定程度，就会以雨、雪、雾等形式落回岛屿表面。这是岛屿淡水最直接的补充。
4. 下渗 (Infiltration) 和渗透 (Percolation)：
降落在岛屿表面的水，一部分会形成地表径流，流入海洋。
另一部分水会渗透进土壤和岩石孔隙中，成为地下水。这个过程叫做下渗。
渗透是水继续向下移动，补充地下水层。
5. 地下水流动 (Groundwater Flow) 和汇聚：
地下水在岛屿内部以相对较慢的速度流动，通常是朝着地势较低的方向，最终也可能流入海洋。
在某些地质条件下，地下水可能会汇聚形成地下水库。
6. 淡水透镜 (Freshwater Lens) 的形成：
这是海岛淡水水循环中一个非常独特的现象，尤其是在珊瑚礁岛屿或小岛上。当岛屿上不断有雨水下渗，补充地下淡水时，这些相对密度较小的淡水会在地下形成一个“透镜”状的水体，漂浮在密度更大的海水之上。
这个淡水透镜的厚度和范围，直接取决于岛屿的大小、降水量、地下水补给量以及海水对岛屿的渗透程度。
透镜的顶部就是我们能够利用的地下淡水层，通常被称为“地下淡水隔仓”。
7. 水体蒸发 (Evaporation from Groundwater) 和植物利用 (Plant Uptake)：
地下水位较高的地方，水分可以通过毛细作用上升到地表，再次蒸发。
岛上的植物根系会从土壤和浅层地下水中吸收水分，通过蒸腾作用释放回大气。
关键的挑战：海水入侵 (Seawater Intrusion)
由于岛屿面积小，地下淡水储存能力有限，而且常年被海水包围，海水入侵是海岛淡水水循环中最严峻的挑战之一。
当岛上的淡水抽取过多，或者经历长时间的干旱，导致地下淡水层的压力下降时，比淡水密度更大的海水就会更容易从岛屿的侧翼或底部渗透上来，侵入到淡水储存层中。
一旦发生海水入侵，地下淡水就会盐化，变得无法饮用，甚至可能需要很长时间才能恢复。
总结：
每个远离大陆的海岛并非都能拥有充足的淡水。岛上的淡水主要依靠降水和由此形成的地下水。其水循环过程包括蒸发、蒸腾、降水、下渗以及独特的淡水透镜形成。然而，由于岛屿空间的局限性和海洋的包围，海水入侵是维持岛屿淡水资源的一大威胁，使得岛屿的淡水循环显得尤为脆弱，需要精细的管理和保护。
岛屿淡水资源的获得
想象一下，一个孤零零的海岛，被广阔的海洋包围，它要怎么获得维持生命的淡水呢？答案主要有几个：
降水： 这是最直接也是最重要的淡水来源。岛屿接收到的雨水或雪水，会直接成为岛上的淡水。降水量的多少，直接决定了岛屿能否拥有持续的淡水供应。
地下水： 岛屿的岩石和土壤可以像海绵一样吸收降水。这些水渗透到地下，形成地下水。在一些地质条件适宜的岛屿，地下水会汇聚成地下水层，甚至形成地下水泉。
雨水收集： 一些小岛或者缺乏稳定地下水来源的岛屿，会依赖收集雨水。人们会搭建各种储水设施，如水窖、储水池，或者利用屋顶进行雨水收集，以备不时之需。
海水淡化： 对于一些资源极其匮乏的岛屿，尤其是那些旅游业发达或人口较多的岛屿，海水淡化技术成为了不得不依靠的手段。通过蒸馏或反渗透等方法，将海水中的盐分去除，转化为可饮用的淡水。但这通常需要大量的能源，成本也比较高。
什么情况下岛屿可能缺乏淡水？
降水量稀少： 岛屿如果位于干旱或半干旱气候区，或者其地理位置使其难以接收到足够的降水，那么淡水资源就会非常有限。
岛屿过小： 非常小的岛屿，其地表径流和地下水涵养能力都非常有限。降水一旦发生，很大部分会直接流入海洋，难以被有效储存。
地质条件不佳： 岛屿的岩石如果渗透性很差，或者没有形成有效的地下水含水层，那么即使降水量充足，也很难形成可观的地下水资源。
过度开采： 如果岛上人口增加，或者用水需求（如农业灌溉、旅游业）大于淡水供应能力，就可能导致地下水枯竭或水质恶化（例如海水倒灌）。
岛屿上淡水的水循环：一个微妙的平衡
岛屿上的淡水水循环，虽然原理与大陆相似，但由于空间限制和海洋的包围，其过程显得更为紧凑和脆弱。
1. 蒸发 (Evaporation) 和蒸腾 (Transpiration)：
蒸发： 岛屿表面的水体（如湖泊、溪流，如果有的话）以及潮湿的土壤表面，会直接受太阳辐射加热而蒸发成水蒸气，进入大气。
蒸腾： 岛上的植物通过叶片表面的气孔，将体内的水分以水蒸气的形式释放到大气中。即使是孤立的海岛，也通常会有植被覆盖。
2. 水汽输送 (Water Vapor Transport) 和凝结 (Condensation)：
这些来自海洋蒸发和植物蒸腾的水蒸气，会与海洋上空的水汽混合，并被风带向岛屿。
当湿润的空气遇到岛屿高地（如果有的话），或者由于气温下降，水蒸气会凝结成微小的水滴或冰晶，形成云。
3. 降水 (Precipitation)：
云中的水滴或冰晶增大到一定程度，就会以雨、雪、雾等形式落回岛屿表面。这是岛屿淡水最直接的补充。
4. 下渗 (Infiltration) 和渗透 (Percolation)：
降落在岛屿表面的水，一部分会形成地表径流，流入海洋。
另一部分水会渗透进土壤和岩石孔隙中，成为地下水。这个过程叫做下渗。
渗透是水继续向下移动，补充地下水层。
5. 地下水流动 (Groundwater Flow) 和汇聚：
地下水在岛屿内部以相对较慢的速度流动，通常是朝着地势较低的方向，最终也可能流入海洋。
在某些地质条件下，地下水可能会汇聚形成地下水库。
6. 淡水透镜 (Freshwater Lens) 的形成：
这是海岛淡水水循环中一个非常独特的现象，尤其是在珊瑚礁岛屿或小岛上。当岛屿上不断有雨水下渗，补充地下淡水时，这些相对密度较小的淡水会在地下形成一个“透镜”状的水体，漂浮在密度更大的海水之上。
这个淡水透镜的厚度和范围，直接取决于岛屿的大小、降水量、地下水补给量以及海水对岛屿的渗透程度。
透镜的顶部就是我们能够利用的地下淡水层，通常被称为“地下淡水隔仓”。
7. 水体蒸发 (Evaporation from Groundwater) 和植物利用 (Plant Uptake)：
地下水位较高的地方，水分可以通过毛细作用上升到地表，再次蒸发。
岛上的植物根系会从土壤和浅层地下水中吸收水分，通过蒸腾作用释放回大气。
关键的挑战：海水入侵 (Seawater Intrusion)
由于岛屿面积小，地下淡水储存能力有限，而且常年被海水包围，海水入侵是海岛淡水水循环中最严峻的挑战之一。
当岛上的淡水抽取过多，或者经历长时间的干旱，导致地下淡水层的压力下降时，比淡水密度更大的海水就会更容易从岛屿的侧翼或底部渗透上来，侵入到淡水储存层中。
一旦发生海水入侵，地下淡水就会盐化，变得无法饮用，甚至可能需要很长时间才能恢复。
总结：
每个远离大陆的海岛并非都能拥有充足的淡水。岛上的淡水主要依靠降水和由此形成的地下水。其水循环过程包括蒸发、蒸腾、降水、下渗以及独特的淡水透镜形成。然而，由于岛屿空间的局限性和海洋的包围，海水入侵是维持岛屿淡水资源的一大威胁，使得岛屿的淡水循环显得尤为脆弱，需要精细的管理和保护。
网友意见
世界上所有自然岛屿的淡水源都来自地下水。
夏威夷的淡水消耗有80%来自地下水。而地下水的源头来自被土壤吸收的降雨。这就是为什么很多海岛都可以看见植物，如下图的热带岛屿。任何陆地植物都仰赖淡水。而棕榈树之所以可以生长在海边是因为它有极强的耐盐水性，而不是他们可以靠海水生存。它们扎根的地下就是有淡水的。
根据盖本-赫兹伯格（Ghyben-Herziberg）模型，一个小岛的地下含水层（aquifer）可以吸收降雨，并且把这些淡水长期储存。由于淡水的密度小于海水，因此淡水可以浮在海水上方，并向下挤压盐水层，使其远离陆地表面。两者可以分离的原因除了密度不同外，还有岛屿的存在防止了海浪对淡水和咸水的混合。
如下图可以看见图中岛屿下颜色较浅的含水层是地下淡水，而较深颜色的是地下盐水。两者之间还有一层过渡层 （brackish water，咸淡混合层）。
根据这个模型，我们可以估计地下淡水层的深度大约是地下淡水水平面到海平面的距离的四十倍。由于这层淡水层的现状很像一块凸透镜，这种地理现象又被称为”盖本-赫兹伯格透镜“（Ghyben-Herziberg Lens）
所以只要岛上居民挖一口深度处于淡水层的井就可以使用淡水了。当然，由于雨水是岛上唯一的淡水来源，若是淡水消耗速度高于雨水的补充，地下水就有被抽干的危险。如下图
过量吸收淡水会使得地下盐水层的水平面上升，井里打上来的水就会变成盐水。若地下盐水层的水平面持续上升，就有可能产生海水倒灌的现象。
除此之外，更严重的是地陷。由于大部分沙土或黏土的体积和含水量成正比，若地下含水层的水被抽离，地平面就会下陷。这种现象很常见于滥用井水的城市地区，比如墨西哥城的地表相对于一百年前有很大程度的下陷。
所以对于岛屿城市来说，若是用水量超过了降水量，那么依赖地下水就不是一个好主意。
参考资料&拓展阅读
What is the Current State of Fresh Water Supplies in Honolulu and Oahu: Will We Have Enough Water for the Future? — Hawaii First Water Saltwater intrusionPosts about Ghyben Herzberg lens on Groundwater
新加坡最大海水淡化厂落成 两厂共可满足1/4淡水需求
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