Круговорот воды в природе

Материал из Циклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Круговорот воды в природе
Круговорот воды в природе (видео 1) / Экология / Биогеохимический цикл // KhanAcademyRussian [8:17]

Круговорот воды в природе (гидрологи́ческий цикл), влагооборо́т — непрерывное перемещение воды на Земле (в её атмосфере, гидросфере и земной коре), сопровождающееся её фазовыми превращениями и имеющее более или менее выраженный циклический характер.

Общая информация[править]

Круговорот воды состоит из испарения воды с подстилающей поверхности, переноса её с места испарения воздушными течениями, конденсации водяного пара и выпадения осадков и перемещения вод в водоёмах, по поверхности суши и внутри земной коры. Основная масса воды испаряется с поверхности Мирового океана и на неё же выпадает, меньше переносится воздушными течениями с океана на сушу. Вынос влаги, испарившейся с поверхности суши, воздушными массами в океан незначителен. Количественно круговорота воды характеризуется водным балансом[1].

В зависимости от места испарения воды и выпадения осадков, а также от путей её переноса различают малый круговорот: море (океан) атмосфера море (океан) и большой круговорот: океан атмосфера суша океан. На континентах влага многократно испаряется, переносится в атмосфере, конденсируется, вновь выпадает в виде осадков и вновь испаряется. Этот комплекс процессов называется внутриматериковым круговоротом. Для замкнутых межгорных котловин характерен внутренний круговорот влаги. Круговорот воды на Земле — часть общего комплекса процессов круговорота веществ на Земле[1].

Круговорот воды — непрерывный замкнутый процесс циркуляции воды, происходящий под влиянием солнечной радиации и сил тяжести; часть круговорота веществ на Земле. Включает испарение воды с поверхности суши, рек, озёр, водохранилищ, морей, океанов, перенос водяного пара воздушными потоками, конденсацию пара и выпадение атмосферных осадков, просачивание выпавшей воды — инфильтрацию, пространственное перемещение в виде поверхностного и подземного стока, течения в морях, водоёмах суши. Связывает воедино все части гидросферы[2].

История открытия[править]

Некоторые представления о том, что в природе имеет место круговорот воды, существовали в Индии и Китае. Здесь люди обнаружили определенную связь между речными стоками и осадками. В других странах и областях данная связь была неочевидной. Например, в Древнем Египте источником воды служил Нил. Однако наполнялся он за счет дождей, выпадавших в верховьях реки. То же самое касается таких рек, как Евфрат и Тигр, которые питались талыми водами и осадками, выпадающими в горах. На территории Европы Леонардо да Винчи стал первым исследователем, который выразил свое предположение о круговороте воды в природе около 500 лет назад. Бернар Палисси из Франции первым заявил о том, что именно дожди питают реки. В дальнейшем этот вопрос был подробнее изучен такими учеными, как П. Перро, Э. Дарвин, Э. Галлей[3].

Виды образования от разных изменений[править]

Круговорот воды

Различают два вида круговоротов воды в природе:

  1. Большой круговорот — водяной пар, образовавшийся над поверхностью океана, конденсируется, выпадает в виде осадков на сушу и распределяется по трём основным направлениям: одна часть идёт на поверхностный сток; вторая часть просачивается в грунт (подземный сток), а третья часть снова испаряется в атмосферу.
  2. Малый (океанический) круговорот — вода, которая испарилась над поверхностью суши или океана, опять выпадает в океан в виде атмосферных осадков[4].

Кроме того, различают:

  1. Внутриконтинентальный круговорот. Весь процесс происходит над материковой частью, вода, испарившись над континентальной частью Земли, на нее же и возвращается в виде осадков. Во внутриконтинентальном круговороте участвует 119 000 км3.
  2. Геологический круговорот воды — включает в себя непрерывный взаимо обмен водами между океанами, сушей и недрами Земли. Происходит как правило в районе трещин расположенных на границах литосферных плит.
  3. Глобальный круговорот воды — является не замкнутым циклом, поскольку общий объем вод участвующих в нем постоянно пополняется из недр Земли — ежегодно 0,25 км3[5].

Количественные показатели[править]

Количество выпадающих осадков и их распределение по сезонам влияют на растительный покров и земледелие. От распределения и колебания количества осадков зависят также условия стока, режим рек, уровень озёр и другие гидрологические явления. В течение календарного года на поверхность планеты выпадает примерно 577 000 км³ осадков, что даёт среднюю высоту их слоя 1130 мм. Из них над просторами суши — 119 000 км³, что даёт среднюю высоту слоя 800 мм, а над Мировым океаном проливается 458 000 км³ при высоте слоя 1270 мм. В процентном соотношении это означает, что Мировому океану достаётся 79 % осадков, хотя он занимает по площади только 71 % площади Земли. Таким образом сумма осадков, достающихся суше, равна 21 %. Обеим полярным шапкам достаётся только 4 % осадков, почти половина от их общего количества распределяется между широтами ± 20° к северу и югу от экватора. Величина речного стока в океаны составляет 47 000 км³, что даёт увеличение их уровня на 130 мм. Учитывая вклад рек получается, что с поверхности океана испаряется в год примерно 1400 мм воды[6].

Физические процессы[править]

Круговорот воды включает следующие процессы:

  • Адвекция — движение воды через атмосферу в горизонтальном направлении. Без адвекции вода, испаряющаяся над океанами, не могла бы выпадать в осадок над сушей. Примером адвекции являются атмосферные реки, которые перемещают большие объёмы водяного пара на большие расстояния.
  • Перехват воды — осадки, перехваченные листвой растений, в конечном итоге испаряются обратно в атмосферу, а не падают на землю.
  • Конденсация — превращение водяного пара в жидкие капли воды в воздухе, создание облака и тумана.
  • Десублимация — превращение водяного пара непосредственно в лёд, минуя жидкое состояние.
  • Испарение — превращение воды из жидкой фазы в газообразную по мере её движения из земли или водоёмов в вышележащую атмосферу. Источником энергии для испарения является прежде всего солнечное излучение. Испарение часто неявно включает транспирацию растений, хотя вместе они называются эвапотранспирацией. Общая годовая эвапотранспирация составляет примерно 505 000 км3 воды, из которых 434 000 км3 испаряется из океанов. Океан является источником 86 % глобального испарения.
  • Инфильтрация — проникновение воды с поверхности земли в землю. После проникновения вода становится почвенной влагой или грунтовыми водами. Однако недавнее глобальное исследование с использованием стабильных изотопов воды показывает, что не вся почвенная влага в равной степени доступна для подпитки грунтовых вод или транспирации растений.
  • Перколяция — протекание вода вертикально через почву и скалы под действием силы тяжести.
  • Осадки — конденсированный водяной пар, выпадающий на поверхность Земли. Большинство осадков выпадает в виде дождя, но также включает снег, град, капли тумана, мокрый снег. Приблизительно 505 000 км3 воды выпадает в виде осадков каждый год, 398 000 км3 из них над океанами. Осадки в виде дождя составляют 107 000 км3 воды в год, а снег только 1000 км3. 78 % глобальных осадков выпадает над океаном.
  • Сток — движение воды по суше. Сюда входят как поверхностный, так и русловой сток. По мере течения вода может просачиваться в землю, испаряться в воздух, накапливаться в озёрах или водохранилищах или извлекаться для сельскохозяйственных или других нужд человека.
  • Таяние снега — образование стока за счёт таяния снега.
  • Сублимация — переход воды из твердого состояния (снега или льда) в состояния водяного пара, минуя жидкое состояние.
  • Подземный поток — поток воды под землёй, в аэрационной зоне и водоносных горизонтах. Подземные воды могут возвращаться на поверхность (например, в виде родника или в результате перекачки) или, в конечном счёте, просачиваться в океан. Вода возвращается на поверхность земли на более низкой высоте, чем там, где она просочилась, под действием силы тяжести или гравитационного давления. Подземные воды имеют тенденцию двигаться медленно и медленно пополняться, поэтому они могут оставаться в водоносных горизонтах в течение тысяч лет.
  • Транспирация — выделение водяного пара из растений и почвы в воздух.

Ускорения круговорота воды из-за глобального потепления[править]

С середины XX века изменение климата, вызванное деятельностью человека, привело к наблюдаемым изменениям в мировом круговороте воды. Шестой оценочный доклад МГЭИК за 2021 год прогнозирует, что эти изменения будут продолжатся как на глобальном, так и на региональных уровнях.. Полученные результаты исходят из научного консенсуса, сформулированного на пятом оценочном отчете МГЭИК от 2007 года и других специальных докладах Межправительственной группы экспертов по изменению климата, в которых уже говорилось, что круговорот воды будет продолжать «ускоряться» в течение XXI века.

«Ускорение круговорота воды имеет последствия как в океане, так и на континенте, где штормы могут становиться все более интенсивными. Это большее количество воды, циркулирующей в атмосфере, также может объяснить увеличение количества осадков, которое наблюдается в некоторых полярных районах, где тот факт, что вместо снега идет дождь, ускоряет таяние»
 — Эстрелла Ольмедо

Потепление климата ускоряет глобальный круговорот воды на планете, что делает засушливые регионы еще более сухими, а во влажных приводит к наводнениям, и эта тенденция продолжает усиливаться, сообщается в статье в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Согласно выводам ученых, сделанным на основе 13 лет спутниковых наблюдений, потепление климата Земли приводит к усиленному испарению воды с поверхности океанов, что в свою очередь вызывает более обильные осадки, чем прежде, которые по руслам рек снова возвращаются в океан. Объем воды, циркулирующей в этом круговороте, ежегодно увеличивается на 1,5 %. «Величина в 1,5 % может показаться не столь значительной, однако в масштабе десятилетий это действительно много», — сказал профессор Калифорнийского университета в Ирвайне, США, Джей Фамиглиетти (Jay Famiglietti), ведущий исследователь в команде соавторов, слова которого приводит пресс-служба университета. За период с 1994 по 2006 год объемы пресной воды, ежегодно поступающие в океаны, увеличились на 18 %. «В целом для людей, чем больше пресной воды — тем лучше, однако проблема состоит в том, что далеко не все получают больше осадков, а те, кто получают, на деле в этом вовсе не нуждаются. То, что мы наблюдаем, полностью соответствует прогнозу Межправительственной комиссии по изменению климата — усиление осадков в тропиках и ужесточение штормов в арктическом регионе, тогда как полузасушливые регионы, где живут сотни миллионов людей, становятся еще более засушливыми», — добавил ученый. Упрощенно говоря, это является результатом ускорения глобального круговорота воды в природе. Отследить эту тенденцию ученым позволили долгосрочные космические спутниковые наблюдения за уровнем воды в морях, количеством осадков и испарений. Исследование, проведенное командой Фамиглиетти, является первым в своем роде, так как до сих пор большинство подобных работ опирались на моделирование и расчеты[7].

Отступление ледников также является примером изменяющегося водного цикла, когда поступление воды в ледники за счет осадков не может соответствовать потерям воды в результате таяния и испарения. Данный процесс происходит с 1850 года и стал достаточно обширным.

Изменения, связанные с другой человеческой активностью[править]

Деятельность человека, кроме той, которая приводит к глобальному потеплению из-за выбросов парниковых газов, также может изменить круговорот воды. В шестом оценочном отчете МГЭИК говорится о существовании «многочисленные доказательства того, что изменения в землепользовании и почвенном покрове изменяют круговорот воды на глобальном, региональном и локальном уровнях за счет изменения осадков, испарения, затопления, подземных вод и доступности пресной воды для различных целей.».

Примерами изменений в землепользовании являются преобразование полей в городские районы или вырубка лесов. Такие изменения могут повлиять на способность почв поглощать поверхностные воды. Вырубка лесов также может «не только непосредственно уменьшить влажность почвы, испарение и количество осадков на местном уровне, но и вызвать региональные изменения температуры, которые влияют на характер осадков». Сброс водоносного горизонта или перерасход и откачка подземных вод увеличивает общее количество воды в гидросфере, потому что вода, которая «ранее находилась в земле, теперь находится в непосредственном контакте с атмосферой, будучи доступной для испарения»

Фильмы[править]

Источники[править]

Литература[править]

  1. Круговорот воды // География. Современная иллюстрированная энциклопедия. — М.: Росмэн. Под редакцией проф. А. П. Горкина.
  2. Круговорот воды // Экологический энциклопедический словарь. — Кишинев: Главная редакция Молдавской советской энциклопедии. И. И. Дедю. 1989.
  3. Круговорот воды (влагооборот) в природе // Геологический словарь: в 2-х томах. — М.: Недра. Под редакцией К. Н. Паффенгольца и др. 1978.
  4. С. П. Хромов, М. А. Петросянц. Водный баланс на Земном шаре // Метеорология и климатология. — 5-е. — М. : МГУ, 2001. — С. 323—324. — 528 с. — ББК 26.23. — УДК 551.5. ISBN 5-211-04499-1
 
Общие понятия и концепции

ПогодаКлимат (восстановление, изменение, политика изменения, смягчение последствий изменения, роль женщин, роль в гендерном неравенстве) • Круговорот воды в природе

Классификация

Геологические явленияГидрологические явленияАтмосферные явленияБиологические явленияНебесные явленияСтихийное бедствие

Природные явления

БуранВетерВьюгаГрадГрозаГромДождьЗемлетрясениеЛавинаЛедяной дождьЛёдЛивеньМетельМолния (кометная) • НаводнениеОблакопадПровал грунтаПургаСмерчСнегСнегопадУраганЦунамиШаровая молнияШторм

Теории

11-летний цикл солнечной активностиВулканическая зимаМаундеровский минимумСолярная теория климатаЯдерная зимаЯдерная осень

Мемы

Лёд тронулся

Znanie.png Одним из источников этой статьи является статья в википроекте «Знание.Вики» («znanierussia.ru») под названием «Круговорот воды в природе», находящаяся по адресам:

«https://baza.znanierussia.ru/mediawiki/index.php/Круговорот_воды_в_природе»

«https://znanierussia.ru/articles/Круговорот_воды_в_природе».

Материал указанной статьи полностью или частично использован в Циклопедии по лицензии CC-BY-SA 4.0 и более поздних версий.
Всем участникам Знание.Вики предлагается прочитать материал «Почему Циклопедия?»