Баланс воды в природе

13.3. Круговорот воды и водный баланс Земли

Круговорот воды, или влагооборот, на Земле – один из важнейших процессов в географической оболочке. Под ним понимают непрерывный замкнутый процесс перемещения воды, охватывающий гидросферу, атмосферу, литосферу и биосферу. Наиболее быстрый круговорот воды происходит на поверхности Земли. Он совершается под действием солнечной энергии и силы тяжести. Влагооборот складывается из процессов испарения, переноса водяного пара воздушными потоками, конденсации и сублимации его в атмосфере, выпадения осадков над Океаном или сушей и последующего стока их в Океан (рис. 76). Основной источник поступления влаги в атмосферу – Мировой океан, меньшее значение имеет суша. Особую роль в круговороте занимают биологические процессы – транспирация и фотосинтез. В живых организмах содержится более 1000 км 3 воды. Хотя объем биологических вод небольшой, они играют важную роль в развитии жизни на Земле и усилении влагооборота: почти 12% испаряющейся влаги в атмосферу поступает с поверхности суши за счет транспирации ее растениями. В процессе фотосинтеза, осуществляемого растениями, ежегодно разлагается 120 км 3 воды на водород и кислород.

В поверхностном круговороте воды на Земле условно выделяют малый, большой и вну-триматериковый круговороты. В малом круговороте участвуют только Океан и атмосфера. Испаряющаяся с поверхности Океана влага в большей своей части выпадает обратно на морскую поверхность, совершая малый круговорот.

Рис. 76. Схема влагооборота воды в природе (по Л. К. Давыдову):

1 – испарение с поверхности океана; 2 – выпадение осадков на поверхность океана: 3 – выпадение осадков на поверхность супш; 4 – испарение с поверхности суши: 5 – поверхностный, нерусловой сток в океан; 6 – речной сток в океан; 7 – подъемный сток в океан или в бессточную область

Меньшая часть влаги участвует в большом поверхностном круговороте, переносясь воздушными потоками с Океана на территорию суши, где возникает ряд местных влагооборотов. С периферийных частей континентов (их площадь около 117 млн км 2 ) вода вновь поступает в Океан путем поверхностного (речного и ледникового) и подземного стока, завершая большой круговорот.

Территории, не имеющие стока в Мировой океан, называют областями внутреннего стока (бессточными по отношению к Океану). Их площадь более 32 млн км 2 . Вода, испарившаяся с замкнутых территорий суши и вновь выпадающая на нее же, образует внутриматериковый круговорот. Крупнейшие области внутреннего стока – Арало-Каспийская, Сахара, Аравия, Центрально-Австралийская. Воды этих областей обмениваются влагой с периферийными областями и океаном в основном путем переноса ее воздушными течениями.

Механизм влагообмена океан – атмосфера – суша – океан в действительности гораздо сложнее. Он связан с общим глобальным обменом вещества и энергии как между всеми геосферами Земли, так и между всей планетой и Космосом. Глобальный влагооборот Земли – незамкнутый процесс, так как в том объеме, в котором вода выделяется из земных недр, она уже не возвращается обратно: при обмене веществом с космическим пространством преобладает процесс безвозвратной потери водорода при диссипации молекул воды над его приходом. Однако количество воды в гидросфере не уменьшается за счет поступления воды из недр.

Количественно круговорот воды на Земле характеризуется водным балансом. Водный баланс Земли – равенство между количеством воды, поступающей на поверхность земного шара в виде осадков, и количеством воды, испаряющейся с поверхности Мирового океана и суши за одинаковый период времени. В среднем годовое количество осадков, так же как и испарение, равно 1132 мм, что в объемных единицах составляет 577060 км воды (табл. 5).

В истории Земли неоднократно отмечались крупные изменения воднобалансовых характеристик, что связано с колебаниями климата. В периоды похолоданий происходит изменение мирового водного баланса в сторону большей увлажненности континентов за счет консервации воды в ледниках. Водный баланс Океана становится отрицательным, и уровень его понижается. В периоды потеплений, наоборот, отрицательный водный баланс устанавливается на континентах: растет испарение, увеличивается транспирация, тают ледники, сокращается объем озер, увеличивается сток в Океан, водный баланс которого становится положительным.

Средний годовой водный баланс Земли (по Р. К. Клиге и др.)

Источник

Водный баланс — важнейший показатель экосистемы

Вода – одна из самых важных составляющих нашей жизни. Говоря о воде, нельзя забывать о таком понятии, как водный баланс. Начнем с дефиниции.

Водный баланс – соотношение прихода, изменений запаса воды и ее расхода в определенный промежуток времени. Он учитывает всю воду на Земле в жидком, газообразном и твердом состоянии. Для суши (у которой есть сток в океан) испарение численно равно количественному значению выпадающих осадков, если вычесть из них речной и подземный стоки. А для мирового океана — сумме атмосферных осадков, речного стока и притока подземных вод с материков. Если говорить о замкнутых (бессточных) участках суши и обо всей Земле в целом, то испарения соотносятся с осадками.

Это очень важный показатель, поэтому для него выведено специальное уравнение, рассчитывающее водный баланс, применяемое для проведения балансовой оценки. Таким образом рассчитываются объемы возобновимых водных ресурсов на обширных территориях, остающиеся в результате круговорота воды в природе. Также этот показатель определяют для озер, рек, океанов и почвы.

Водный баланс озера определяется, исходя из притока атмосферных осадков, подземных и поверхностных вод, с учетом изменения уровня воды в озере в интересующий интервал времени. По тому же принципу рассчитывается и водный баланс водохранилищ. Использование речных, озерных и подземных вод в целях водоснабжения населения и промышленности, орошения растений значительно меняет соотношение водного баланса и его элементов. Его расчет также необходим для реализации множества практических действий: прогноза притока воды в шахты, карьеры, проектирования и работы над мероприятиями по управлению водным режимом. Во многом на водный баланс оказывают влияние естественные многолетние и сезонные колебания, но еще больше — изменения в результате активной деятельности человека. Элементы водного баланса измеряют на гидрометеорологических и гидрогеологических станциях.

Также существует такое понятие, как водохозяйственный баланс — соотношение между приходом и расходом воды на определенной части земной поверхности за интересующий промежуток времени при учете хозяйственной деятельности человека. Этот показатель помогает провести анализ и дать оценку водообеспеченности бассейна. В том случае, если баланс имеет отрицательный показатель, речь идет о необходимости проведения мероприятий по покрытию водного дефицита.

Водный баланс почвы – пропорциональное соотношение количества той воды, которая поступает в почву, и той, которая расходуется из нее за определенный промежуток времени. Его рассчитывают при необходимости узнать уровень водообеспеченности локальных растений. В зависимости от соотношения измеряемых переменных режим определяют как:

• мерзлотный;
• промывной;
• периодически промывной;
• непромывной;
• выпотной;
• ирригационный.

Понятие «водный баланс» применяется также и для оценки состояния организма человека, а именно содержания воды в крови и клетках. Это очень важный показатель, от него зависит нормальное самочувствие человека, скорость обмена веществ и всасываемость полезных веществ.

Источник

Круговорот воды и водный баланс Земли

Земле — один из важнейших процессов в гео­графической оболочке. Под ним понимают не­прерывный замкнутый процесс перемеще­ния воды, охватывающий гидросферу, ат­мосферу, литосферу и биосферу. Наиболее быстрый круговорот воды происходит на по­верхности Земли. Он совершается под дейст­вием солнечной энергии и силы тяжести. Вла­гооборот складывается из процессов испаре­ния, переноса водяного пара воздушными потоками, конденсации и сублимации его в атмосфере, выпадения осадков над Океаном или сушей и последующего стока их в Океан (рис. 76). Основной источник поступления вла­ги в атмосферу — Мировой океан, меньшее значение имеет суша. Особую роль в круго­вороте занимают биологические процессы — транспирация и фотосинтез. В живых организ­мах содержится более 1000 км 3 воды. Хотя

объем биологических вод небольшой, они иг­рают важную роль в развитии жизни на Зем­ле и усилении влагооборота: почти 12% ис­паряющейся влаги в атмосферу поступает с поверхности суши за счет транспирации ее растениями. В процессе фотосинтеза, осуще­ствляемого растениями, ежегодно разлагается 120 км 3 воды на водород и кислород.

В поверхностном круговороте воды на Зем­ле условно выделяют малый, большой и вну-триматериковый круговороты. В малом круго­вороте участвуют только Океан и атмосфера. Испаряющаяся с поверхности Океана влага в большей своей части выпадает обратно на мор­скую поверхность, совершая малый кругово­рот.

Меньшая часть влаги участвует в большом поверхностном круговороте, переносясь воз­душными потоками с Океана на территорию суши, где возникает ряд местных влагооборо-

Дно речной долины

тов. С периферийных частей континентов (их площадь около 117 млн км 2 ) вода вновь по­ступает в Океан путем поверхностного (реч­ного и ледникового) и подземного стока, за­вершая большой круговорот.

Территории, не имеющие стока в Мировой океан, называют областями внутреннего сто­ка (бессточными по отношению к Океану). Их площадь более 32 млн км 2 . Вода, испаривша­яся с замкнутых территорий суши и вновь вы­падающая на нее же, образует внутримате-риковый круговорот. Крупнейшие области внутреннего стока — Арало-Каспийская, Са­хара, Аравия, Центрально-Австралийская. Во­ды этих областей обмениваются влагой с пе­риферийными областями и океаном в основ­ном путем переноса ее воздушными течениями.

Механизм влагообмена океан — атмосфе­ра — суша — океан в действительности го­раздо сложнее. Он связан с общим глобаль­ным обменом вещества и энергии как между всеми геосферами Земли, так и между всей планетой и Космосом. Глобальный влагообо-рот Земли — незамкнутый процесс, так как в том объеме, в котором вода выделяется из земных недр, она уже не возвращается обрат­но: при обмене веществом с космическим про­странством преобладает процесс безвозврат­ной потери водорода при диссипации молекул воды над его приходом. Однако количество во­ды в гидросфере не уменьшается за счет по­ступления воды из недр.

Количественно круговорот воды на Земле характеризуется водным балансом. Водный баланс Земли — равенство между количе­ством воды, поступающей на поверхность зем­ного шара в виде осадков, и количеством во­ды, испаряющейся с поверхности Мирового океана и суши за одинаковый период време­ни. В среднем годовое количество осадков, так же как и испарение, равно 1132 мм, что в объемных единицах составляет 5 77 060 км 3 во­ды (табл. 5).

В истории Земли неоднократно отмечались крупные изменения воднобалансовых характе­ристик, что связано с колебаниями климата. В периоды похолоданий происходит из-

Рис. 76. Схема влагооборота воды в природе (по Л. К. Давыдову):

1 — испарение с поверхности океана; 2 — выпадение осадков на поверхность океана; 3 — выпадение осадков на поверхность суши; 4 — испарение с поверхности суши; 5 — поверхностный, нерусловой сток в океан; 6 — речной сток в океан; 7 — под­земный сток в океан или в бессточную область

менение мирового водного баланса в сторону большей увлажненности континентов за счет консервации воды в ледниках. Водный баланс Океана становится отрицательным, и уровень

Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:

Источник