Що таке гідрологічний цикл?

Цикл води, або гідрологічний цикл, відноситься до безперервної циркуляції води в межах гідросфери Землі. Вода рухається в і з різних резервуарів на, над і під поверхнею Землі, і в процесі перетворюється на різні фази твердого (льоду), рідкого (водного) і газового (парів), з загальною масою води залишаються досить постійними. Фізичні процеси випаровування, конденсації, сублімації, осадження, транспірації та стоку відповідають за підтримання циклу води. Теплова енергія також обмінюється під час циклу, при цьому зберігається і вивільняється тепло, що впливає на клімат у всьому світі. Кругообіг води є надзвичайно важливим для підтримки життя на Землі, оскільки воно поповнює світові ресурси прісноводних вод і пом'якшує екстремальні кліматичні умови.

Фізичні процеси, що беруть участь у водному циклі

Різні фізичні процеси діють узгоджено для того, щоб у будь-який момент часу водний цикл залишався активним. Випаровування передбачає випаровування води з рідкої фази, що спрацьовує джерелом теплової енергії від сонячного випромінювання. Випаровування також можна розширити, включаючи транспірацію, процес втрати води з листя рослин і потовиділення, що є подібною втратою води у тварин в умовах теплового стресу. 90% атмосферної води сприяє випаровуванню, а 10% - транспірацією з рослин. Конденсація і адвекція відноситься до перетворення випарених парів води в рідкі краплі води, що підвішуються в повітрі як хмари або тумани, і переміщення такої конденсованої атмосферної води між океаном і землею. Конденсована вода досягає суші і поверхні океану в процесі опадів. Деякі опади піддаються перехопленню полога, при цьому рослинність на землі поглинає воду до того, як вона досягне землі. Вода, яка досягає землі, піддається стоку (або розтоплює воду в разі снігу), і вона рухається по суші до океанів у вигляді річок, що стікають в моря. При цьому вода також випаровується, просочується під землею (в процесі, відомому як інфільтрація, де вода збирається в грунті або ще глибше в підземних водоносних горизонтах) або видобувається кореневими системами рослин або іншими засобами. Підземний потік води відбувається під землею, і навіть це може закінчитися в океанах або поверхні на суші через джерела. Невелика кількість сублімації, що включає пряме перетворення твердого льоду у водяну пару, також спостерігається в природі.

Водосховища та час проживання

Водосховища являють собою регіон, де частина води, що бере участь у кругообігу води, зберігається протягом певного періоду часу. Океани - найбільші водоймища на планеті, що зберігають близько 97% вод гідросфери, а льодовики та льодовики зберігають ще 2%. Підземні водойми, річки, озера, водойми та струмки зберігають невеликі відсотки загальної води гідросфери, а вміст води, що міститься в живих організмах, є найменшим з усіх водойм. Іншим важливим терміном, пов'язаним з циклом води, є "час перебування", яке представлено наступною математичною формулою:

Час перебування = Об'єм резервуара / (Швидкість води додається до резервуара або виходить з резервуара)

Час перебування, таким чином, являє собою середній час, який молекула води витрачає у резервуарі, і може бути виражена як позитивно, так і негативно в залежності від того, чи має резервуар чисті втрати або чистий приріст води. Наприклад, грунтові води можуть перебувати протягом 10 тисяч років під земною поверхнею, перш ніж вийти з підземного резервуара, тоді як атмосферна вода існує максимум 10 днів у атмосфері перед осадженням як дощ або сніг.

Важливість водного циклу та вплив діяльності людини

На глобальний клімат впливають і надзвичайно чутливі до змін у моделях кругообігу води, оскільки цикл дозволяє обмінюватися теплом і вологістю між сушами і водними об'єктами. Випаровування води призводить до охолодження навколишнього середовища, в той час як конденсація зігріває навколишнє середовище шляхом виділення теплової енергії. На фізичну географію Землі також сильно впливає кругообіг води, оскільки криза льодовиків і стоку з річок вириває долини, вершини, каньйони, озера та інші форми рельєфу, що спостерігаються на Землі. Останнім часом кругообіг планети посилився, і темпи випаровування і опадів значно зросли. Людська діяльність, наприклад, забігання річок і струмків, видобуток поверхневих і підземних вод для зрошення й інших цілей, а також велика вирубка лісів, негативно вплинули на функціонування кругообігу земної води. Глобальне потепління ще більше вплинуло на гідросферу, викликавши плавлення полярних льодових шапок, які тепер втрачають більше води випаровуванням, таненням снігу та стоками, ніж вони набирають воду опадами. Це загрожує підняти рівень вод океанів і затопити прибережні міста по всьому світу.