VAND ELLER HYDROLOGISK CYKLUS: STADIER OG BETYDNING - MILJØ

Det vand cyklus eller vandkredsløbet er cirkulationen af vand på jorden skiftende mellem flydende, gasformige og faste tilstande. I denne cirkulationsbevægelse overgår vandet mellem hydrosfæren, atmosfæren, litosfæren og kryosfæren.

Denne proces er grundlæggende for livet på jorden, fordi en stor procentdel af celler består af vand. Hos mennesker er 60% af kroppen vand og når 70% i hjernen og 90% i lungerne.

Vandcyklussen omfatter hele massen af planetarisk vand, både overflade og underjordisk, i floder, oceaner, luften og i levende væsener. De mest relevante egenskaber ved vand i den hydrologiske cyklus er dets kogepunkt og frysepunkt.

Kogepunktet eller temperaturen, hvor det går fra væske til gas, er 100 ºC ved havoverfladen (falder med højden). Mens frysepunktet eller temperaturen, hvor vand passerer fra en væske til en fast tilstand, er 0 ºC.

En anden enestående egenskab er dens karakter som et universelt opløsningsmiddel, da det er den væske, der opløser de fleste stoffer (polære ioner og molekyler). Vand, der består af to atomer af brint og et af ilt, har en positiv pol (hydrogener) og en negativ pol (ilt).

I vandcyklus gennemgår dette element seks trin: fordampning og transpiration, kondensation, nedbør, afstrømning, infiltration og cirkulation. Energien, der driver vandcyklussen, er solenergi, og en anden grundlæggende kraft er tyngdekraften, der muliggør nedbør, afstrømning og infiltration.

Stadier af vandcyklus

Vand cykel. Kilde: Malama Stadierne i vandcyklussen er ikke strengt sekventielle, det vil sige, at ikke hvert vandmolekyle nødvendigvis gennemgår dem alle ved hver sving af cyklussen. Kombinationen af alle trin danner en lukket strøm eller cyklus, der inkluderer fordampning af vand og dets atmosfæriske cirkulation.

Senere kondenseres og udfældes vandet, cirkulerer gennem floder eller ophobes i søer og oceaner, hvor ny fordampning finder sted. En anden del løber fra jorden, heraf fordampes en del, og en anden infiltrerer, ophobes eller cirkulerer under jorden.

I gennemsnit fornyes alt atmosfærisk vand hver 8. dag, og hver 16. til 180 dage fornyes vandet i floder. I modsætning hertil forbliver vand i en sø eller en gletsjer i op til 100 år eller mere.

1- Fordampning og sved

Fordampning er omdannelse af vand fra en væske til en gasformig tilstand ved at øge dens temperatur. Denne stigning i temperatur er produktet af opvarmning forårsaget af solstråling, hovedsageligt ultraviolet.

Ligeledes bidrager den udstrålede varme (infrarød stråling) fra jorden og genstande på dens overflade til opvarmningen af vandet.

Vand fordampes, når det når 100 ° C eller mindre, afhængigt af atmosfæretrykket. Denne forgasning af vand består af vandmolekylerne, der fyldes med kinetisk energi, øger deres bevægelse og udvider vandet.

Når molekylerne adskiller sig fra hinanden, mister vandet den kohærens, der er tildelt den af dens flydende egenskab, og overfladespændingen brydes. Da det bliver lettere, stiger vandet til en gas op i atmosfæren som vanddamp.

Temperatur, relativ luftfugtighed og vind

I næsten alle tilfælde når vandet i oceanerne, floder og i jorden ikke 100 ºC, men fordampning finder sted, fordi der i et lag vand er molekyler, der opvarmes mere end andre og bryder overfladespændingen, fordamper.

Hvis luften er meget tør (lav relativ fugtighed), vil de vandmolekyler, der formår at bryde overfladespændingen, have en tendens til at passere lettere i luften. Hvis der på den anden side er vind, vil dette trække det vanddamplag, der ophobes på vandet.

Den højeste fordampningshastighed forekommer i verdenshavene, hvor fordampningshastigheden er syv gange større end jordens overflade.

Edafisk fordampning

Af det vand, der infiltrerer jorden, når en del grundvandslaget (mættet zone). Mens en anden del varmer op i sin transit gennem den umættede zone og fordamper tilbage til overfladen.

Sved

Planter har brug for vand til deres metabolske processer, som de får i jorden i de fleste tilfælde. De gør dette gennem deres rødder, og når de når bladene, og en del bruges til fotosynteseprocessen.

Imidlertid frigives ca. 95% af det vand, der absorberes af planter, til miljøet i form af vanddamp i sved. Vanddampen frigøres gennem stomaten i bladhuden.

2 - Kondensation

Det er passagen af en gas til den flydende tilstand, der forekommer på en overflade på grund af faldet i temperaturen. Når temperaturen falder, formindsker vandmolekylerne deres kinetiske energi og binder mere med hinanden for at kondensere.

Dråber vand på grund af kondens. Kilde: Nicole López Denne proces kræver, at der er partikler, som vandet klæber til, og temperaturen på disse partikler skal være lavere end vandets mætningstemperatur. Under disse forhold nås dugpunktet eller duggetemperaturen, det vil sige temperaturen, ved hvilken vand kondenserer.

Sky dannelse

Sky dannelse Kilde: Arun Kulshreshtha Luften stiger, når den opvarmes, og i denne proces bærer vanddampen, der produceres på grund af fordampning på jordoverfladen, bort. Når den stiger, falder dens temperatur, indtil den når dugpunktet og kondenserer.

Således dannes små dråber vand, der når mellem 0,004 og 0,1 mm i diameter, som føres af vinden og ender med at kollidere med hinanden. Akkumuleringen af disse kondensationspunkter danner skyer, der, når de når deres vandmætning, genererer nedbør.

Frost

Hvis temperaturen er meget lav, frembringes frost, det vil sige et lag med vægte eller nåle i små isstykker. Dette produceres ved direkte afsætning af vanddamp på en overflade, ikke ved nedbør.

3 - Nedbør

Udfældende regn. Kilde: Cassini83 Udfældning er faldet af kondenseret vand i flydende eller fast form fra atmosfæren til jordoverfladen. Når det kondenserede vand ophobes i atmosfæren i form af skyer, stiger dets vægt, indtil det ikke kan undgå tyngdekraften.

Regn

Regn er nedbør af vand i flydende tilstand, hvilket er meget vigtigt, da det fordeler ferskvand over jordoverfladen. 91% af vandet, der udfælder, vender direkte tilbage til verdenshavene, 9% går til de kontinentale masser for at fodre bassinerne, der vender tilbage til havet.

Nevada

Hvis temperaturen i de øverste lag af atmosfæren er lav nok, krystalliseres det kondenserede vand til snefnug. Når de øges i størrelse og akkumuleres, falder de med at udfældes af tyngdekraften og forårsager snefald.

Hagl

Det drejer sig om issten 5 og 50 mm i diameter eller endda større, som dannes omkring suspenderede materialepartikler. Når isen akkumuleret omkring partiklen når nok vægt, udfældes den.

4- Afstrømning

Udfældende vand kan falde direkte på en vandmasse (dam, flod, sø eller hav) eller på jorden. Ligeledes kan vandmasser flyde over, dvs. en del af det indeholdte vand slipper ud fra indeslutningsgrænserne.

Denne proces, hvormed en strøm af vand genereres som et resultat af overløbet af en beholder eller kanal kaldes afstrømning. Dette genereres, når mængden af vand, der udfælder eller oversvømmer beholderen, er større end jordens infiltrationskapacitet.

5 - Infiltration

Infiltration er den proces, hvormed vand trænger ned i jorden gennem dets porer og revner. Infiltrationshastigheden eller mængden af vand, der formår at trænge ned i jorden på et givet tidspunkt, afhænger af forskellige faktorer.

F.eks. I en sandjord med grove partikler, der efterlader større porer i hinanden, vil infiltrationen være større. I en lerjord, der har finere partikler, er infiltrationen mindre.

Jordlag

Jordbunden består af forskellige horisonter eller lag, der er arrangeret den ene oven på den anden, hver med sine egne egenskaber. Der er jord, hvis overfladehorisont eller horisont A er meget permeabel, mens nogle af de nedre horisonter er mindre.

Hvis det infiltrerede vand møder et uigennemtrængeligt lag, akkumuleres det på det eller cirkulerer vandret. Dette danner de underjordiske vandmasser eller akviferer, som er af stor betydning som frisk vandforsyning.

Mængden af grundvand globalt anslås at være 20 gange mængden af overfladevand på Jorden. Denne vandmasse opretholder flodernes basestrøm og leverer vand til planterne.

Springs

Vandet, der akkumuleres i undergrunden, kan finde veje til ydersiden og danne fjedre. Med andre ord, en naturlig kilde til vand, der strømmer ud af jorden og danner damme eller floder.

6- Cirkulation

Meget af vandet er indeholdt i havene, søerne og underjordiske reservoirer eller frosset ved polerne eller i høje bjerge. Imidlertid er en relevant del i permanent cirkulation, hvilket giver dynamik i vandcyklussen.

Luftstrømme

Forskellene i temperaturer mellem jordens punkter genererer forskydninger af luftmasser. Disse forskydninger forårsager igen forskelle i atmosfæretrykket, og der produceres vinde, der bærer vanddampen.

Masser af varm luft stiger fra jordoverfladen mod de øvre lag af atmosfæren. Ligeledes bevæger luften sig vandret fra områder med højt tryk til områder med lavt tryk.

Havstrømme

I verdenshavene er vandet i konstant cirkulationsbevægelse og danner havstrømme. Disse bestemmes af bevægelserne i rotationen og oversættelsen af Jorden.

Floder

Vandet, der udfældes på bjergene, løber ned ad bakke på grund af tyngdekraften efter konturlinjerne i terrænet. I denne proces dannes en kanal af den erosive virkning af selve vandet, og den kanaliseres gennem det. På denne måde dannes vandløb, der kan være midlertidige eller permanente.

Frysning af vand

En del af vandet, der udfældes på jorden, cirkulerer ikke, fordi det er immobiliseret i form af is. I havvand er frysepunktet under 0 ° C på grund af det høje indhold af salte (generelt -2 ° C).

På den anden side, hvis der ikke er nogen partikler, som vandet klæber til, falder dens frysepunkt til - 42 ºC.

Betydningen af vandcyklussen

Vital væske

Levende væsener kræver vand for at leve, faktisk består levende celler af en stor andel vand. Vand, der er et universelt opløsningsmiddel, og som er i stand til at opløse en stor mængde opløste stoffer, er vigtigt i cellulære biokemiske reaktioner.

Forskellige faser af vand. Kilde: BE Vandcyklussen, gennem nedbør og gennem floder, søer og underjordiske akviferer, leverer det krævede vand til liv. Primær produktion gennem fotosyntesen er den proces, der garanterer omdannelse af solenergi til nyttig energi for livet.

Fotosyntese er ikke mulig uden vand, både i tilfælde af plankton (vandlevende organismer) og i landplanter.

Regulering af temperatur

Masserne af vand, der findes på Jorden, såvel som deres cirkulation i den hydrologiske cyklus, er en termisk regulator. Den høje specifikke vandvarme tillader det gradvist at absorbere varme og også gradvist frigøre den.

På samme måde regulerer levende væsener deres kropsvarme ved at overføre den til kropsvand og miste den gennem sved.

Vandbehandling

Når vandet fordamper, frigøres det forurenende stoffer og opløste salte, så når det udfælder, er det frisk og relativt rent vand. Der er dog forurenende gasser og partikler i atmosfæren som følge af menneskelige aktiviteter, der kan påvirke dens kvalitet.

Klimatiske begivenheder

Vandcyklussen bestemmer eller bidrager til eksistensen af en række klimatiske fænomener som regn, snefald og haglstormer. På samme måde bestemmer det forekomsten af tåge, de periodiske floder af floder eller variationer i temperatur på jordoverfladen.

Negative effekter

Vandcyklussen har også visse negative virkninger for mennesker, såsom udvaskning, erosion og socio-naturkatastrofer.

udvaskning

Det består af vask eller trækning af de næringsstoffer, der findes i jorden på grund af opløsningsmiddelvirkningen af vandet, der infiltrerer. I landbrugsjord med lav næringsstofopbevaringskapacitet forårsager dette fænomen jordens forarmelse.

Erosion

Det er tabet af jord- eller stenslitage som et resultat af den mekaniske virkning af vind eller vand. Afstrømningsvandet har en høj erosiv kraft fra jord og klipper afhængigt af disse strukturelle og mineralogiske egenskaber.

I bare jord med stejle skråninger beliggende i områder med meget regn er erosionen høj. Jordtab på grund af denne årsag har en stor økonomisk indflydelse på fødevareproduktionen.

Socio-naturkatastrofer

Svær regn, såvel som kraftigt snefald og kraftige haglstormer kan forårsage store negative virkninger på menneskelige strukturer og samfund. På samme måde genererer oversvømmelse af floder og stigningen i havniveau oversvømmelser i befolkede områder og dyrkningsområder.

Mennesket ændrer med sine handlinger naturlige cyklusser og forårsager katastrofer som global opvarmning eller opførelse af faciliteter i områder med høj risiko.

Referencer

Calow, P. (red.) (1998). Leksikonet for økologi og miljøstyring.
Margalef, R. (1974). Økologi. Omega-udgaver.
Ordoñez-Gálvez, JJ (2011). Hydrologisk cyklus. Teknisk primer. Geografisk forening i Lima.
Sterling, TM og Hernández-Rios, I. (2019). Transpiration - bevægelse af vand gennem planter. Plante- og jordvidenskab eLibrary. Udskriv lektion.
Vera, C. og Camilloni, I. (s / f). Vandcyklussen. Udforske. Multimedieuddannelsesprogram. Ministeriet for Uddannelse, Videnskab og Teknologi.

VAND ELLER HYDROLOGISK CYKLUS: STADIER OG BETYDNING - MILJØ - 2025