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
Круговорот воды в природе: интересные факты
Облака, реки и моря, дожди и снег — все это вода, которая совершает непрерывное путешествие. Этот круговорот — источник жизни на Земле. Полезно знать, как он работает и каким образом влияет на природу.
Что такое круговорот воды в природе?
Профессор Ольга Еремченко объясняет этот феномен как непрерывный и замкнутый процесс циркуляции воды на планете, который обусловлен солнечной энергией и действием силы тяжести. Его также называют гидрологическим циклом или влагооборотом.
Это явление возможно благодаря тому, что вода может существовать в природе в трех различных состояниях:
Меняя свои состояния, вода «путешествует» между гидросферой, литосферой и атмосферой. Происходит постоянный водообмен.
Как происходит круговорот воды в природе? Толчок этому процессу дает энергия Солнца и сила притяжения. Геологическая служба США объяснила механику этого явления так:
- Солнце испаряет воду из Мирового океана и превращает ее в водяной пар. Он поднимается в атмосферу, где воздух холоднее, и конденсируется в облаках. Затем воздушные потоки перемещают эти облака вокруг Земли.
- В облаках образуются капли воды и падают на Землю в виде дождя или снега. Осадки пополняют водой озера, реки и океаны.
- Часть дождевой воды просачивается в землю, фильтруется и питает подземные воды. Вода из озер и рек также может просачиваться в землю.
- В холодном климате осадки накапливаются в виде снега, льда и ледников. Талый снег превращается в ручьи, которые текут в реки, океаны и просачиваются в землю. Также часть льда испаряется прямо в атмосферу, пропуская фазу таяния.
- Подземные воды могут просачиваться в реки и озера, проявляться на поверхности земли в виде родников. Часть подземных вод поступает в океаны, продолжая круговорот воды в природе, а те, которые находятся ближе к земной поверхности, поглощаются растениями.
- Растения впитывают подземную воду и испаряют ее в атмосферу через листья.
Так работает большой круговорот воды: водообмен происходит между гидросферой, литосферой и атмосферой. Кроме большого, выделяют малый (океанический) круговорот: вода испаряется с поверхности океана и возвращается в него в виде осадков.
Значение воды в природе
Какое значение имеет круговорот воды в природе? Этот процесс доставляет в разные уголки земного шара воду — важнейшее для жизни вещество:
- Она несет с собой огромное количество полезных элементов, необходимых для поддержания жизни.
- В процессе ее непрерывного движения очищаются воды Мирового океана.
- Вода регулирует климат.
Как отмечает Всемирная метеорологическая организация, вода формирует климат на Земле благодаря своей теплоемкости. Это значит, что она может поглотить огромное количество тепла, но при этом не нагреться.
Как это работает в природе? Мировой океан поглощает и сохраняет тепло нашей планеты, а отдает его постепенно. Наверняка замечали, что жарким летом море всегда прохладнее суши, а в самую холодную пору оно не замерзает. Таким образом океан контролирует погоду, и на Земле не происходит резких перепадов температур.
Особенно сильно на климат материков влияют океанические течения, которые переносят тепло в холодные районы Земли. При этом происходит конденсация водяного пара, он перемещается воздушными массами к суше и увлажняет ее. Есть и холодные течения. Они, наоборот, приходят из холодных регионов в более теплые, охлаждая воздушные массы. Это еще одно объяснение того, как океаны сглаживают климат на Земле.
Еще одна важная роль воды в природе — участие в фотосинтезе. Растения, равно как и люди, животные и другие живые организмы, не могут существовать без воды, а зеленая растительность снабжает атмосферу кислородом. Благодаря солнечной энергии и поступлению подземных вод флора перерабатывает углекислый газ, выделяет оксиген и обеспечивает нас чистым воздухом, которым мы дышим.
Не стоит забывать, что вода — это еще и дом для множества живых организмов, которые формируют уникальную флору и фауну Земли и определяют различные свойства гидросферы.
Важность воды в природе можно сравнить со значением крови в организме человека. Как и циркуляция крови, круговорот воды обеспечивает жизнь нашей планеты. Умеренный температурный режим, достаточное количество влаги, чистый воздух — всем этим мы обязаны водообмену в биосфере.
Источник