wtorek, 10 stycznia 2017

Obieg wody w przyrodzie, czyli cykl hydrologiczny

Obieg wody w przyrodzie to nic innego jak krążenie wody pomiędzy różnymi sferami - ziemią, powietrzem, organizmami żywymi, glebami i hydrosferą. Woda przemieszcza się pomiędzy nimi zmieniając stan skupienia - z ciekłego na stały lub gazowy, z gazowego na stały lub ciekły oraz ze stałego na ciekły lub gazowy. Dla przypomnienia z fizyki nazwy poszczególnych zmian:
Zmiany stanów skupienia wody
Zmiany stanów skupienia wody

Gdy partia wody przejdzie cały taki obieg mamy do czynienia z cyklem hydrologicznym.

Przyczyny obiegu wody w przyrodzie

Główne przyczyny obiegu wody są dwie:

  • gdy woda idzie w górę za sprawą Słońca, które odpowiada za temperatury ziemi i powietrza,
  • gdy woda idzie w dół za pomocą grawitacji, zarówno z chmur na ziemię, jak również spływa z gór do morza czy przesiąka w glebę.

Fazy cyklu hydrologicznego

W dużym obiegu wody wyróżnia się dwie fazy: kontynentalną oraz atmosferyczną.
Faza atmosferyczna to:
  • parowanie - z wody (oceany, rzeki, jeziora, stawy), z lodu (lodowce, lądolody i śnieg), z ziemi (wody podziemne i gleba) oraz z roślin (transpiracja)
  • ruch pary wodnej w atmosferze - dzięki wiatrom, turbulencjom, konwekcjom (przenoszenie ciepła i materii)
  • kondensacja (skraplanie) i resublimacja pary wodnej
  • powstawanie chmur
Na fazę kontynentalną składają się:
  • opady i osady - deszcze, śnieg, grad, szron, szadź, gołoledź itp.
  • odpływ powierzchniowy wody
    • frontalny, spływ powierzchniowy - wykorzystuje całą powierzchnię ziemi
    • linijny, czyli rzekami, strumieniami itp.
  • wsiąkanie wody w glebę
  • retencja wody w ziemi i biosferze, czyli magazynowanie wody w ciałach organizmów żywych, lodzie i zbiornikach wodnych
  • odpływ podziemny - do oceanów, jezior, stawów itp.
W uproszczeniu:

duży obieg wody = odpływ + parowanie + opady

duży obieg wody = mały obieg wody (ocean i powietrze) + mały obieg (lądy i powietrze)

Bilans wodny

Bilans wodny to zestawienie zysków i strat wody, zwykle z punktu widzenia lądów, w określonym okresie, zwykle roku hydrologicznym dla danego terenu. Oto szczegółowy roczny bilans wodny dla naszego globu (w km sześciennych):

całkowite opady

   =    parowanie

   +    odpływ z lądów do oceanów    +    zmiany w retencji
na ocean 458 tys.
na lądy 119 tys.
razem 557 tys.

z oceanów 505 tys.
z lądów 72 tys.
razem 577 tys.


W bilansie wieloletnim opady i parowanie mają taką samą wartość. Ale gdy spojrzymy na pomniejsze statystyki wyraźnie widać, że z oceanów więcej wody wyparowuje niż na nie spada, tak samo na lądy spada więcej wody niż wyparowuje. Te różnice kompensują odpływy.

Trzeba też pamiętać o retencji - część wody jest zatrzymywana poza obiegiem:

  • na krótko - w jeziorach, rzekach, glebie, organizmach żywych, strefach klimatów gorących, na niskich wysokościach npm,
  • na długo - w lodowcach i lądolodach, wiecznej zmarzlinie, jeziorach głębokich, strefach klimatów zimnych, na wysokich wysokościach npm,
W okresach krótszych, poniżej 10 lat, do równania dodaje się zmiany w retencji, ale powyżej tego czasu retencję się pomija.

Czy te 557 tys. km3 to dużo czy mało? Oceany mają łącznie 1,34 miliarda km3 wody (więcej liczb w poście o wodzie na Ziemi), ale w atmosferze jest jej tylko 12,9 tys. km3. Czyli teoretycznie przykładowa kropla wody może spać na ziemię około 43 razy. Ale to już oczywiście spekulacje :)

I na koniec obrazek, którego każdy oczekuje.
Cykl hydrologiczny Diagram opracowany przez US Geological Survey
Cykl hydrologiczny
Diagram opracowany przez US Geological Survey




Brak komentarzy:

Prześlij komentarz