Kaj je hidrološki cikel?
Vodni krog ali hidrološki cikel se nanaša na neprekinjeno kroženje vode v zemeljski hidrosferi. Voda se premika v in iz različnih rezervoarjev na, nad in pod zemeljsko površino in se v procesu pretvori v različne faze trdne snovi (led), tekočine (voda) in plina (pare) s skupno maso. vode ostala dokaj stalna. Fizični procesi izhlapevanja, kondenzacije, sublimacije, padavin, transpiracije in odtoka so odgovorni za vzdrževanje vodnega cikla. Tudi toplotna energija se izmenjuje med ciklom, s to skladiščenjem in sproščanjem toplote, ki vpliva na podnebje po vsem svetu. Vodni krog je zelo pomemben za ohranjanje življenja na Zemlji, saj dopolnjuje svetovne sladkovodne vire in zmanjšuje ekstremne podnebne razmere.
Fizični procesi, vključeni v vodni cikel
Različni fizikalni procesi delujejo usklajeno, da bi vodni cikel v vseh časovnih obdobjih ostal aktiven. Izhlapevanje vključuje izparevanje vode iz tekoče faze, ki jo sproži vir toplotne energije iz sončnega sevanja. Izhlapevanje se lahko razširi tudi na transpiracijo, proces izgube vode iz rastlinskih listov in potenje, ki je podobna izgubi vode pri živalih v pogojih toplotnega stresa. 90% atmosferske vode prispeva k izhlapevanju, 10% pa s transpiracijo iz rastlin. Kondenzacija in advekcija se nanašata na preoblikovanje izhlapevanih vodnih hlapov v tekoče vodne kapljice, suspendirane v zraku kot oblaki ali megli, in premike takšne kondenzirane atmosferske vode med oceanom in kopnim. Kondenzirana voda doseže kopno in oceansko površino s procesom padavin. Nekatere padavine so podvržene prestrezanju krošenj, pri čemer vegetacija na kopnem absorbira vodo, preden doseže zemljo. Voda, ki doseže zemljo, je izpostavljena odtoku (ali stopljenju vode v primeru snega) in se premika po kopnem do oceanov v obliki rek, ki se izlivajo v morja. V tem procesu se voda tudi izhlapi, izteka pod zemljo (v procesu, znanem kot infiltracija, kjer se voda zbira v tleh ali celo globlje v podzemnih vodonosnikih) ali pa jo ekstrahirajo koreninski sistemi rastlin ali druga sredstva. Podzemni dotok vode se odvija pod zemljo in celo to lahko pride v oceane ali površje na kopnem preko vzmeti. V naravi se pojavlja tudi majhna količina sublimacije, ki vključuje neposredno pretvorbo trdnega ledu v vodno paro.
Vodni rezervoarji in čas bivanja
Vodni rezervoarji predstavljajo območje, kjer se del vode, ki sodeluje v vodnem ciklu, shranjuje za določeno časovno obdobje. Oceani so največji vodni rezervoarji na planetu, ki shranjujejo skoraj 97% voda hidrosfere, medtem ko ledeni pokrovi in ledeniki shranjujejo še 2%. Podzemni rezervoarji, reke, jezera, ribniki in potoki shranjujejo tudi majhne deleže celotne vode hidrosfere, medtem ko je vsebnost vode v živih organizmih najmanjša od vseh rezervoarjev. Drug pomemben izraz, povezan s ciklom vode, je "čas zadrževanja", ki ga predstavlja naslednja matematična formula:
Rezidenčni čas = prostornina rezervoarja / (stopnja vode se doda v rezervoar ali zapusti rezervoar)
Čas zadrževanja predstavlja povprečni čas, ki ga molekula vode porabi v rezervoarju, in se lahko izrazi bodisi pozitivno ali negativno, odvisno od tega, ali rezervoar doživlja neto izgube ali neto dobičke vode. Na primer, podzemna voda lahko prebiva 10.000 let pod zemeljsko površino, preden zapusti podzemni rezervoar, medtem ko atmosferska voda obstaja v atmosferi največ 10 dni, preden nastane kot dež ali sneg.
Pomen vodnega cikla in vpliv človekovih dejavnosti
Na globalno podnebje vplivajo in so zelo občutljive na spremembe vzorcev vodnega cikla, saj cikel omogoča izmenjavo toplote in vlage med kopenskimi masami in vodnimi telesi. Izhlapevanje vode vodi do ohlajanja okolja, kondenzacija pa ogreva okolje z izpuščanjem toplotne energije. Na fizično geografijo Zemlje močno vpliva tudi vodni krog, saj zlom ledenikov in odtoka iz rek rešuje doline, vrhove, kanjone, jezera in druge oblike zemlje, ki jih vidimo na Zemlji. V zadnjem času se je vodni krog planeta okrepil, stopnje izhlapevanja in padavin pa so se močno povečale. Človekove dejavnosti, kot so zajezitev rek in potokov, pridobivanje površinskih in podzemnih voda za namakanje in druge namene ter obsežno krčenje gozdov, so negativno vplivale na delovanje zemeljskega vodnega cikla. Globalno segrevanje je še dodatno vplivalo na hidrosfero, tako da je sprožilo taljenje polarnih ledenih kapic, ki zdaj izgubljajo več vode z izhlapevanjem, taljenjem snega in odtokom, kot so pridobivanje vode s padavinami. To ogroža dvig vodne gladine oceanov in poplavna obalna mesta po svetu.
