Ciclu de apă

O reprezentare sintetică a ciclului hidrogeologic

Ciclul apei este unul dintre ciclurile de viață ale sistemului terestru , adică succesiunea fenomenelor de curgere și circulație a apei în hidrosferă , cu starea sa fizică modificată datorită schimburilor continue de masă de apă între atmosferă și scoarța terestră prin apele de suprafață , apele subterane și organisme . Pe lângă acumularea în diferite zone ale planetei (cum ar fi oceanele , mările și lacurile ), ciclurile multiple ale apei terestre includ următoarele procese fizice: evaporare , condensare , precipitații , infiltrare , curgere și curgere subterană. Știința care studiază ciclul apei este hidrologia .

Descriere

Evapotranspirație

Norul , un exemplu de condensare a vaporilor de apă în atmosfera terestră

Nu există început sau sfârșit în ciclul hidrologic: moleculele de apă se mișcă continuu între diferite compartimente sau rezerve ale hidrosferei terestre prin procese fizice. Apa se evaporă din oceane, formează nori din care apa revine pe uscat. Cu toate acestea, apa nu urmează neapărat ciclul în ordine: înainte de a ajunge la oceane, apa se poate evapora, condensa, precipita și curge de multe ori.

• Evaporarea este transferul apei din corpurile de apă de suprafață în atmosferă. Acest transfer implică o schimbare de stare de la faza lichidă la faza de vapori. Transpirația plantelor este, de asemenea, inclusă în evaporare; astfel acest transfer este denumit evapotranspirare . 96% din apa atmosferică provine din evaporare, în timp ce restul de 1% provine din transpirație.
• Condensarea . Prin condensare se înțelege de obicei trecerea de la starea gazoasă la starea lichidă, dar în ciclul hidrologic sau al apei ar fi vaporii de apă care ating o anumită înălțime acolo unde există nuclei de condensare (adică microparticule foarte higroscopice de natură diversă, adică evenimente legate de la apa care intră în joc în procesele de formare sau condensarea norilor în atmosferă) care formează particule foarte mici care la rândul lor formează norii.
• Precipitațiile constau din vapori de apă care s-au condensat mai întâi în nori și cădeau la suprafața pământului. Acest lucru se întâmplă în principal sub formă de ploaie , dar și de zăpadă , grindină , rouă , îngheț sau ceață. Acest lucru poate fi definit ca un fenomen de coalescență (adică un fenomen fizic prin care picăturile unui lichid sau bulele unei particule aeriforme de un solid se reunesc pentru a forma entități mai mari).
• Infiltrarea este trecerea apei de la suprafață la apa subterană . Rata de infiltrare depinde de permeabilitatea solului sau a rocii și de alți factori. Apa subterană tinde să se miște foarte încet, astfel încât apa se poate întoarce la suprafață după ce s-a acumulat într-un acvifer pe o perioadă de până la 1.000 de ani, în unele cazuri. Apa revine la suprafață la o înălțime mai mică decât cea a punctului de infiltrare, sub acțiunea gravitației și presiunile induse de acesta.
• Debitul include toate modurile în care apa de suprafață se mișcă înclinată spre mare . Apa care curge în râuri și râuri poate rămâne în lacuri pentru o perioadă de timp. Nu toată apa curge înapoi la mare; majoritatea se evaporă înainte de a ajunge la mare sau la un acvifer.
• Debitul subteran include mișcarea apei în interiorul pământului atât în zonele nesaturate, cât și în acvifere . După infiltrare, apa de suprafață poate reveni la suprafață sau se poate descărca în mare.

Bilanțul global al apei

Masa totală de apă din ciclu rămâne în esență constantă, la fel și cantitatea de apă din fiecare rezervor, prin urmare, în medie, cantitatea de apă care părăsește un rezervor este egală cu cea care se întoarce la el.

Tabelul din partea laterală prezintă valorile echilibrului global; o primă observație arată un exces al fluxului evaporativ al oceanelor în raport cu precipitațiile, în timp ce pe uscat proporția este inversată. Diferența dintre precipitații și evaporare în ansamblu, egală cu 36 × 10 ³ km³ / an, dă naștere la scurgerea apei de suprafață, care echilibrează echilibrul de masă.

Deoarece evaporarea și precipitațiile constituie un flux de 505 × 10 ³ km³ / an și volumul total de apă este 15,5 × 10 ³ km³, rezultă că conținutul de apă din atmosferă este reînnoit de aproximativ 30 de ori pe an; cu alte cuvinte, timpul mediu de ședere al apei în atmosferă este de aproximativ 12 zile

Rezerve și timp de ședere

În contextul ciclului hidrologic, o rezervă reprezintă apa conținută într-unul din diferiții pași ai ciclului. Cea mai mare rezervă este reprezentată de oceane, care colectează 97% din apa planetei; deci există apă în formă solidă din ghețari. Apa conținută în organisme reprezintă cea mai mică rezervă. Volumul rezervelor de apă dulce, în special cele disponibile pentru utilizare de către om , constituie resursele de apă importante.

Timpul de ședere este timpul mediu în care moleculele de apă se află într-un rezervor; este o măsură a vârstei medii a apei din rezervă chiar dacă o parte rămâne acolo pentru un timp mai scurt, o altă parte pentru un timp mai lung. Apele subterane pot petrece peste 10 000 de ani sub suprafață; apa care petrece timpuri deosebit de lungi în această rezervație se numește apă fosilă . Apa stocată în sol rămâne acolo pe scurt, deoarece este distribuită într-un strat subțire pe tot Pământul și se pierde rapid prin evaporare, transpirație, curgerea apelor curgătoare sau infiltrări în apele subterane . După evaporare, apa rămâne în atmosferă în medie 12 zile înainte de a cădea din nou la pământ. Cea mai obișnuită metodă de calcul al timpului de ședere este cea a conservării în masă .

Reglarea climatului

Precipitații Atmosferice sub forma reversului ploii

Infiltrarea apei de ploaie subterane până la acvifer

Scurgerea apei de ploaie la suprafață

Ciclul apei primește energie de la Soare. 86% din evaporarea globală are loc în oceane, reducându-și temperatura prin evaporare. Fără efectul de răcire astfel generat, efectul de seră ar aduce temperatura suprafeței la 67 ° C și pe o planetă mai caldă. Majoritatea energiei solare încălzește mările tropicale. După evaporare, vaporii de apă se ridică în atmosferă și sunt îndepărtați de tropice de vânturi . Majoritatea vaporilor se condensează în zona de convergență ecuatorială , eliberând căldura latentă care încălzește aerul; la rândul său, acest fenomen furnizează energie circulației atmosferice .

Modificări ale ciclului

În ultimul secol, ciclul apei a devenit mai intens ^[3] , deoarece ratele de evaporare și precipitații au crescut. La asta se așteaptă oamenii de știință din cauza încălzirii globale , deoarece temperaturile mai ridicate cresc rata de evaporare. Retragerea ghețarilor este, de asemenea, un exemplu al schimbării care are loc, deoarece alimentarea cu apă a ghețarilor nu este suficientă pentru a compensa pierderile datorate topirii și sublimării . Din 1850 , anul în care s -a încheiat mica eră glaciară care a început în secolul al XIV-lea , retragerea gheții a fost remarcabilă.

Următoarele activități umane pot afecta, de asemenea, modificarea ciclului hidrologic.

• Agricultură
• Fermă
• Modificarea compoziției chimice a atmosferei ( poluarea aerului )
• Construcția barajelor
• Defrișări și deșertificare
• Extragerea apei din apele subterane prin fântâni
• Scăderea apei din râuri
• Urbanizare

Cicluri geochimice

Ciclul apei este unul dintre ciclurile biogeochimice. Alte cicluri notabile sunt ciclul carbonului și ciclul azotului . Pe măsură ce apa curge deasupra și sub Pământ, aceasta colectează și transpune solul și alte sedimente, săruri minerale și alți compuși chimici dizolvați în el, cum ar fi poluanții. Oceanele sunt sărate datorită transportului sării astfel descrise, sare care rămâne în mare când apa se evaporă.

Notă

Bibliografie

• ( EN ) SL Dingman, Hidrologie fizică , Prentice-Hall, 1994.
• ( EN ) JH Wallace, PV Hobbs, Știința atmosferică, un sondaj introductiv , San Diego, Academic Press, 1977.
• ( EN ) P. Eagleson, Hidrologie dinamică , McGraw-Hill, 1970.

Elemente conexe

• Apă uzată
• Ecohidrologie
• Hidrologie
• Hidrogeologie
• Inginerie hidraulică
• Apă virtuală
• Inginerie pentru mediu și teritoriu
• Resurse de apă
• Ciclul biogeochimic

Alte proiecte

• Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere despre ciclul apei

linkuri externe

• Grupul Național pentru Apărarea împotriva Dezastrelor Hidrogeologice , pe gndci.cnr.it .
• M. Marani: Procese și modele de hidrometeorologie - Un document PDF de introducere la Universitatea din Padova; utilizabil în scopuri personale
• Dispenze Hydrology Prof. Ignatius Mantica , pe costruzioniidrauliche.it.
• ( EN ) Ciclul hidrologic de pe Pământ
• ( EN ) GR1W de la
• ( EN ) Situl Geologic Survey Water al Statelor Unite , la ga.water.usgs.gov .

Portal de ecologie și mediu

Portalul Științelor Pământului