From Wikipedia, the free encyclopedia
Кръговратът на водата, наричан също хидроложки цикъл, е биогеохимичен цикъл, описващ постоянното движение на вода върху, над и под повърхността на Земята.
Водната маса на планетата, образуваща хидросферата, остава приблизително постоянна във времето, но нейното разпределение между главните резервоари от лед, прясна, солена и атмосферна вода се изменя в зависимост от широк кръг климатични фактори. Водата се придвижва от един главен резервоар в друг, например от река в океан или от океан в атмосферата, чрез физичните процеси на изпарение, транспирация, кондензация, валеж, инфилтрация, повърхностно оттичане и подземен поток. При тези процеси тя преминава през различни форми – течност, твърдо вещество и пара. Ключова роля в цикъла играе океанът, който е източник на 86% от общото изпарение.[1]
Движещите сили на кръговрата на водата са слънчевата енергия и земната гравитация. Слънчевата радиация обуславя снеготопенето, снегонатрупването, изпарението, а гравитацията – валежите, движението на повърхностните и подземни води. При подземната част на цикъла движещи сили са тектонските процеси, магматизъм, метаморфизъм, седиментация. Кръговратът на вода включва и обмен на енергия, чрез който влияе на температурата – когато водата се изпарява, тя отнема енергия и охлажда околната среда, а когато кондензира, отдава енергия и я нагрява.
Изпарителната фаза на цикъла пречиства водата от разтворени в нея вещества, така че след това тя се връща на земята като прясна вода. Потокът на течна вода и лед придвижва минерали между различни части на света. Кръговратът участва и в преобразуването на земната геология чрез процеси, като ерозия и седиментация. Той играе ключова роля и за поддържането на почти всички организми и екосистеми на планетата.
Кръговратът на водата се задвижва от енергията, излъчвана от Слънцето. Тази енергия нагрява водата в океаните и моретата и тя се изпарява като водна пара във въздуха. Известни количества лед и сняг сублимират направо във водна пара, а евапотранспирацията въвлича вода, транспирирана от растенията и изпарена от почвата. Молекулите на водата H
2O имат по-малка молекулна маса от основните съставни части на атмосферата – азота (N
2) и кислорода (O
2) – и плътността им е по-ниска. Поради тази значителна разлика в плътността плаваемостта издига влажния въздух нагоре. С нарастване на височината налягането на въздуха намалява и температурата спада. По-ниската температура кара водната пара да кондензира в малки течни водни капчици, които са по-тежки от въздуха и падат надолу, ако не бъдат спрени от издигащо се въздушно течение. Голяма концентрация на такива капчици в голям участък от атмосферата става видима под формата на облак, а ако кондензацията става близо до земната повърхност, тя се нарича мъгла.
При хидроложкия кръговрат се разграничават два подкръговрата на водата – малък или вътрешноконтинентален воден кръговрат и голям воден кръговрат. Големият воден кръговрат се осъществява изцяло над Световния океан, докато вътрешноконтиненталният се осъществява на сушевата земна повърхност. Връзката между тях се осъществява чрез преноса на въздушни маси и речния отток. В малкия воден кръговрат се изпарява вода от водните басейните на сушата (72 000 km3). Тя също кондензира и след това, заедно с пренесените водни пари, пада под формата на валеж. Част от този валеж се инфилтрира в почвата и чрез речния отток се влива в океаните и моретата.
Човекът непрекъснато се намесва в кръговрата на природата и играе важна роля за неговото образуване и съществуване. Индустриалните предприятия участват в затоплянето на въздуха и изпаряването на водата. Някои от дейностите на човека нарушават кръговрата на водата. Много често те са причината за замърсяването ѝ. Предприятията изхвърлят боклуци и вредни вещества във водните басейни. От домакинствата се изхвърлят отпадни води. Каналните води са причина за измирането на растителния и животинския свят в моретата и океаните. Изсичането на горите води до по-малко изпарения и засушаване на районите. Тогава в подпочвените води навлиза по-малко вода и това води до намаляването им. Моретата се замърсяват от изхвърлените в тях отпадни води или нефт и други опасни и вредни вещества. Част от водата от повърхността на водните басейни и почвата се изпарява непрекъснато под въздействието на слънчевите лъчи.
Водният цикъл включва тези процеси:
Дълбокият воден цикъл (наричан още геоложки воден цикъл) е обменът на вода с мантията на Земята чрез зони на субдукция и вулканична активност и се отличава от кръговрата на водата над и на повърхността на планетата в хидрологичния цикъл.[14]
Процесът на дълбокия обмен (или „рециклиране“) на вода включва водата, която влиза в мантията, като се пренася надолу чрез субдукция (подпъхване) на океански плочи (процес, известен като регазиране), като се балансира от водата, която се отделя в средноокеанските хребети (дегазиране).[14] Това е централна концепция в разбирането на дългосрочния обмен на вода между вътрешността на Земята и екзосферата и придвиждането на вода, вградена във водни минерали.[15]
Дисбалансът в дълбокия воден обмен е възможно да влияе на глобалното морско равнище.[14]
Водният цикъл описва движението на водата в цялата хидросфера. Въпреки това, много повече вода е „на склад“ за дълги периоди от време, отколкото всъщност се движи през цикъла. Най-големите такива складове на Земята са океаните: те съхраняват към 1 338 000 000 км3 (или 97%) от общо 1 386 000 000 км3 вода. Също се смята, че океаните дават около 90% от изпарената вода, която влиза във водния цикъл.[16]
По време на по-студените климатични периоди се образуват повече ледени шапки и ледници и това натрупване на лед намаля количествата вода в други части на водния цикъл. Обратното се случва през топлите периоди. По време на последната ледникова епоха ледниците покриват почти една трета от земната повърхност, в резултат на което океаните са били около 122 м по-ниски от днес. По време на последния по-топъл глобален период, преди около 125 000 години, моретата са били около 5,5 м по-високи, отколкото са сега. Преди около три милиона години океаните са били до 50 м по-високи.[16]
Според съкратената версия за взимащите политически решения на Междуправителствения панел за климатични промени (МПКП) от 2007 г., голямата част от учените са обединени от разбирането, че водният цикъл ще продължи да се засилва през 21-ви век; в повечето региони валежите ще се увеличават, докато в други ще намалеят. В субтропичните райони, вече сравнително сухи места, се очаква валежите да намалеят през 21-ви век, увеличавайки вероятността от суша. Предвижда се засушаването да е най-силно в близост до граници на субтропиците, които са по-близо до полюсите (например Средиземноморския басейн, Южна Африка, Южна Австралия и Югозападните Съединени щати). Очаква се годишното количество на валежите да се увеличи в близо екваториалните региони, които са сравнително влажни при настоящия климат, а също и във високите географски ширини. Тези широкомащабни модели присъстват в почти всички симулации на климатични модели, проведени в разнообразни международни изследователски центрове като част от 4-тата оценка на МПКП. Вече има достатъчно доказателства, че повишената хидроложка променливост и изменението на климата вече оказват и ще продължат да оказват дълбоко въздействие върху водния сектор на няколко нива: чрез хидроложкия цикъл, наличността на вода за човешки нужди, нуждите от вода на населението и разпределението на водата в глобален, регионален, басейнов и местен мащаб.[17] Изследвания, публикувани през 2012 г. в Сайънс, базирани на солеността на повърхността на океана през периода от 1950 до 2000 г., потвърждават тази прогноза за по-интензивен глобален воден цикъл, като солените зони стават все по-солени, а по-малко солените продължават да губят соленост.[18]
Инструмент на сателита SAC-D Aquarius, изстрелян през юни 2011 г., измерва солеността на глобалната морска повърхност.[18]
Отстъплението на ледниците също е пример за променящ се воден цикъл, при който снабдяването с вода на ледниците от валежите не може да навакса загубата на вода от топенето и сублимацията. Отстъплението на ледниците от 1850 г. е обширно.[20]
Човешките дейности, които променят водния цикъл, включват:
Резервоар | Средно |
---|---|
Антарктида | 20 000 години |
Океани | 3200 години |
Ледници | 20 до 100 години |
Сезонна снежна покривка | 2 до 6 месеца |
Влажност на почвата | 1 до 2 месеца |
Подземни води: плитки | 100 до 200 години |
Подземни води: дълбоки | 10 000 години |
Езера | 50 до 100 години |
Реки | 2 до 6 месеца |
Атмосфера | 9 дена |
Времето на престой на водата на дадено място в рамките на хидрологичния цикъл е средното време, което една водна молекула ще прекара в този резервоар (примери в съседната таблица). Това е мярка за средната възраст на водата в този резервоар.
Подземните води могат да останат под земната повърхност над 10 000 години. По-старите подземни води се наричат „изкопаеми води“ (на английски: fossil water). Водата в почвата остава там сравнително кратко, тъй като е разпръсната тънко около земното кълбо и лесно се губи чрез изпаряване, транспирация, потоци или презареждане на подземните води[ неясно? ]. След изпаряване, водата пребивава в атмосферата около 9 дни преди да се кондензира и да падне на Земята като валежи.
Големите ледени покривки – Антарктида и Гренландия – съхраняват лед за много дълги периоди. Надеждни измервания сочат, че старите ледове в Антарктида са на възраст 800 000 години, въпреки че средното време на пребиваване е по-кратко.[22]
В хидрологията продължителността на престоя може да се изчисли по два начина.
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.