sockova_l_m_sirik_v_f_vodnoe_hozy

Глобальный круговорот воды обеспечивается циклами, включающими как процессы образования осадков за счет атмосферной влаги, испарения с поверхности океанов, морей, суши, транспирации воды растениями, так и процессами образованиягрунтовых вод суши, поверхностного и речного стока.

Движущей силой круговорота является энергия Солнца, а основным источником воды - Мировой океан. Почти четверть всей падающей на Землю солнечной энергии расходуется на испарение воды с поверхностей водоемов.

Объемы перемещаемой в круговороте воды огромны и могут быть

охарактеризованы составляющими мирового годового водного баланса.

Приходная часть включает осадки на поверхность суши, океана и речной сток в океан. Расходная часть - испарение с поверхности суши и океана. Приход и расход воды в целом по земному шару составляет около 525 100 км3. Для сравнения укажем, что средний го д о в о й сток реки Днепр составляет около 53,5 км3.

Основные звенья глобального круговорота воды и связи между ними показаны нарис.1.2.

т. л- .

Рис.1.2. Глобальный круговорот воды на Земле и основные его звенья (резервуары)

Объемы звеньев (резервуаров) - в тыс. км3 /год. Потоки влаги: испарение, перенос в атмосфере, осадки, сток - в тыс. км3 /год.

Это самый/значительный по переносимым массам и по затратам энергии круговорот на Земле. За год в него,вовлекается всего 0,4% массы гидросферы, но это соответствует 18,3 млн. м3 воды за секунду и более 40 млрд. МВт солнечной энергии. Речной сток составляет только 8% глобального гидрологического цикла.

Принято различать малый и большой круговорот воды (рис.1.3). За счет притока солнечной энергии с поверхности океанов, морей и суши испаряется 577 тыс. км3 воды в год. Большая часть воды, испарившейся с поверхности океанов (452 600 км3), возвращается снова в океан в форме выпадающих над ним осадков, совершив малый круговорот.

Водяной пар, перенесенный воздушными течениями на сушу, при благоприятных условиях конденсируется и выпадает в виде атмосферных осадков. Испарение с поверхности Земли происходит повсеместно. Большая часть влаги испаряется из Мирового океана, занимающего около 2/3 площади поверхности планеты. Эта влага в атмосфере превращается в капли воды и кристаллы льда, образует облака. Осадки из облаков выпадают частично над океаном, частично над сушей. Выпавшие над сушей осадки либо вновь испаряются, либо стекают в реки, либо просачиваются вглубь, пополняя запасы подземных вод. Подземные воды питают реки, а реки выносят воду в Мировой океан. Таким образом, вода, испарившаяся с океана и переместившаяся на сушу, вновь через некоторое время попадает в океан. .Так заканчивается круговорот воды в природе. Быстрее всего возвращаются в океан воды, выпавшие над ним в виде осадков, затем вода, попавшая в реки. Гораздо дольше задерживается на суше вода, законсервированная в ледниках, и подземная вода глубоких водоносных горизонтов.

Исследователи считают, что примерно в течение 3000 лет в результате круговорота воды в природе вся вода Мирового океана обновляется. Выпавшие

13

дождем, туманом, росой воды частью просачиваются в почву и питают грунтовые потоки, частью стекают по земной поверхности, образуя ручьи и реки, а остальная часть снова испаряется. Сколько бы ни повторялся процесс выпадения осадков на земную поверхность и их последующего испарения, в конце*концов, воды, принесенные воздушными течениями на сушу, стекая, снова достигают океана, завершая так называемый большой круговорот воды на земном шаре. Небольшая часть воды из объема, участвующего в круговороте, порядка 9 тыс. км3 в год, совершает малый круговорот в пределах бессточных областей.

Влагооборрт в бессточных областях является в некоторой мере самостоятельным, хотя и связанным с общим круговоротом влаги на земном шаре. ,

Рис, 1.3. Большой и малый круговорот воды в природе

1 - испарение с поверхности океана, 2 - осадки на поверхность океана, 3 - осадки на поверхность суши, 4 - испарение с поверхности суши, 5 - поверхностный и подземный сток в реки, 6 - речной сток в океан (бессточное море), 7 - подземный сток в океан, 8 - влагообмен между сушей и океаном через атмосферу.

Особенностью влагообмена бессточных областей с Мировым океаном является то, что вода из бессточных областей попадает в океан не путем непосредственного стока, а путем переноса ее в парообразном виде воздушными потоками.

На рис. 1.4. видно, что природные воды находятся в сложных обратимых взаимоотношениях с горными породами и атмосферой.

14

Рассмотренная схема круговорота воды отражает главнейшие черты этого сложного процесса перемещения влаги в атмосфере и на земной поверхности. Однако многие важные детали этой схемой не охватываются. Вместе с тем при оценке влияния водохозяйственных мероприятий на влагооборот в природе необходимо иметь более детальные сведения о процессе поступления и расходования влаги.

Рис.1.4. Гидросфера и гидрологический цикл

В водообмене на суше значительную роль играют растения, «откачивающие» влагу из почвы и испаряющие ее в атмосферу. Большая часть воды, попадающей в реки, быстро возвращается в океан (44 тысячи кубических километров в год), и лишь 2% речного стока поступает в бессточ­ ные впадины, откуда вода может «эмигрировать» лишь посредством испарения и переноса воздушными потоками:•Значителен■и•подземный сток в Мировой океан и поступление в него волы при таянии ледников Гренландии и Антарктиды, откалывании от них айсбергов. В среднем за год в океан поступает с сущи столько воды, сколько выносится с океана на сушу воздушными потоками,

В круговороте воды заметное участие принимают как отдельные

живые организмы, так и экосистемы. Растения перехватывают часть

осадков и способствуют испарению влаги до того, как она попадет на землю.

15

Почвенная влага всасывается корнями растений, участвует а обмене веществ и затем испаряется из листьев. Вместе с испарением с поверхности почвы транспирация составляет суммарное испарение, или эвапотранспирацию. Уровень перехвата и транспирации различен для разных биомов, но в целом составляет более 40% объема испарения на суше.

биогеохимическихциклах. Оборот воды, и, особенно поверхностный и подземный сток на суше определяет гидрогенную миграцию веществ, которая помимо переноса воды включает множество процессов растворения, кристаллизации, осаждения, ионного обмена и окислительно­ восстановительных реакций. А движение воздуха обусловливает аэрогенную миграцию веществ, и в первую очередь - паров воды, пылевых частиц и аэрозолей разного рода.

Круговорот воды, обладающей универсальной способностью

растворения различных веществ вовлекает в биосферу круговороты многих химических элементов (азота, фосфора) и их соединений, обеспечивающих существование живых организмов.

Таким образом, вода связывает1атмосферу, гидросферу, растительность, почву, в связи с чем, нарушения эшх сред оказывает существенное влияние на характеристики звеньев (резервуаров) воды в природе. Например, вырубка лесов, распашка земель, создание водохранилищ, осушение болот влияют на параметры поверхностного и подземного стока.

На испарение воды, участвующей в большом круговороте,

расходуется более 60% солнечной энергии, поступающей к земной

поверхности. На рис.1.5 представлена энергетика гидрологического цикла в виде двух потоков - верхнего и нижнего. Верхний приводится в движение солнечной энергией, а нижний отдает энергию рекам, озерам, заболоченным землям, поверхностному стоку, который пополняет резервуары грунтовых вод и сам пополняется от них.

16

Рис. 1.5, Энергетика гидрологического цикла

Несмотря на колоссальные различия размеров и «скорости движения» различных частей гигантской машины круговорота воды в природе, все они настолько «пригнаны» друг к другу, что количество воды в каждой из частей от года к году остается примерно постоянным.

Рис. 1.6. Схема единства вод земли

17

Вследствие высокой подвижности воды проникают повсеместно в различные пр!фодаые образования. Они находятся в виде паров и облаков в земной атмосфере, формируют океаны и моря, существуют в замороженном состояний в высокопарных районах континентов и в виде мощных ледяных

панцирей покрывают полярные участки суши. Атмосферные осадки

проникают в толщи осадочных пород и питают подземные воды (рисЛ. 6).

Осадки просачиваются в почву, пополняя запасы почвенных и подземных вод, стекают в реки и озёра и, в конечном счёте, возвращаются

обратно в океан или испаряются с поверхности суши и поступают в. атмосферу.

Водный баланс наглей планеты выражается равенством:

суши По Спенглеру (3980), для полного возобновления (смены всей массы) воды в отдельных частях гидросферы требуется различное время (см.табл. 2).

За счёт морских течений и внутреннего обмена воды Мирового океана полностью возобновляются за 63 года.

. Анайиз водного баланса Земли показывает, что общее количество осадков, выпадающих на поверхность Мирового океана, всегда меньше испарения, так как часть испарившейся влаги уносится на сушу и выпадает там в виде осадков. В среднем с поверхности океана ежегодно испаряется слой воды высотой 1400 мм, а осадков выпадает 1270 мм. Разницу балансирует речной сток в океан. На суше, напротив, количество осадков больше, чем количество испарившейся воды: до 38% всех выпавших осадков речной сток уносит в океан. Эту величину называют коэффициентом стока: в среднем для всей суши коэффициент стока равен 0,38, а в отдельных районах он варьирует в зависимости от природных условий района.

18

Таблица 1.2. Время возобновления массы воды в гидросфере

Воды в принципе неисчерпаемы, так как они находятся в едином природном круговороте. Важное свойство водных ресурсов, обусловленное этим - их единство, так как все водные источники составляют часть гидросферы Земли.

В результате круговорота общее количество воды на Земле не уменьшается, хотя происходит значительное перемещение вод в пространстве и во времени. Однако различные звенья круговорота не равнозначны по хозяйственной ценности, и лишь некоторые из них непосредственно относятся к ресурсам. В результате быстрого растущего потребления воды в определенных регионах происходит истощение одних звеньев круговорота (речного, почвенного) и усиление других (в частности, атмосферного вследствие испарения с суши), не равноценных с хозяйственной точки зрения.

Долгое время ошибочно полагали, что в распоряжении человечества находятся неисчерпаемые запасы пресной воды и что они достаточны для всех нужд. Следует повторить еще раз, что это было глубоким заблуждением. Человечеству не угрожает недостаток -воды. Ему грозит нечто худшее - недостаток чистой воды.

19

Рис. 1.7. Природные и антропогенно-хозяйственные факторы

трансформации звеньев глобального круговорота (ГК) воды в XX веке

АПриродные факторы трансформации звеньев ГК

В- Антропогенно-хозяйственные факторы трансформации звеньев ГК

С- Несоответствие концентрации ресурсов пресных вод концентрации производства и населения

О- Переход водных масс из хозяйственно-доступных в хозяйственно­ недоступные звенья ГК.

20