Гидрология. Круговорот воды в природе

Гидрология – это наука, изучающая гидросферу, включая океаны и моря, реки, озера, болота, почвенные и грунтовые воды, снег и ледники, влагу атмосферы, а также ее свойства и протекающие в ней процессы и явления во взаимосвязи с атмосферой, литосферой (земной корой) и биосферой.

Вода – основная среда, обеспечивающая обмен веществ и развитие организмов.

Гидрология тесно связана с метрологией – наукой об атмосфере и проходящих в ней процессах, и в первую очередь с той ее частью, которая исследует влагооборот и испарений с поверхности воды. Взаимосвязь гидросферы с литосферой наиболее отчетливо проявляется в процессах формирования земной поверхности под влиянием деятельности воды. В свою очередь, рельеф земной поверхности оказывает существенное влияние на образование водных потоков. Поэтому гидрология имеет много общего с геоморфологией – наукой, изучающей закономерности возникновения и развития форм земной поверхности.

Кругооборот воды в природе. Постоянный обмен влагой между гидросферой, атмосферой и земной поверхностью, состоящий из процессов испарения, пе­реноса водяного пара в атмосфере, конденсации его в атмосфе­ре, выпадения осадков и стока, получил название влагооборота (круговорота воды). Выпавшие атмосферные осадки частично вновь испаряются, частично образуют временные и постоянные водотоки и водоемы, частично просачиваются в почву и попол­няют грунтовые воды. Совокупность водотоков и водоемов в пре­делах какой-либо территории называется гидрографической сетью. В конечном итоге выпавшие осадки в процессе движения снова достигают океана.

Различают несколько видов влагооборота в природе:

1. Большой, или мировой, влагооборот—водяной пар, испа­рившийся с поверхности океанов, переносится ветрами на мате­рики, выпадает в виде атмосферных осадков и возвращается в океан со стоком.

В процессе влагооборота изменяется качество воды: при ис­парении морская вода превращается в пресную, а загрязненная очищается.

2. Малый, или океанический, влагооборот — водяной пар, ис­парившийся с поверхности океанов, выпадает в виде атмосфер­ных осадков снова в океан.

3. Внутриконтинентальный влагооборот — вода, испарившая­ся с поверхности суши, вновь выпадает на сушу в виде атмо­сферных осадков.

Испарение с поверхности земного шара в среднем за год со­ставляет 577 тыс. км³ воды. Из этого объема воды 505 тыс. км³ приходится на мировой океан и 72 тыс. км³—на сушу. Объем осадков за год, выпадающих на поверхность мирового океана, равен 458 тыс. км³. Избыток испаряющейся влаги, равный (505 тыс. км³—458 тыс. км³) 47 тыс. км³, переносится воздушны­ми потоками на континенты и острова. Этот годовой объем воды затрачивается на формирование рек, образование озер, болот, ледников и грунтовых вод, создает условия для существования и развития природной среды и деятельности человека. Такой же объем воды ежегодно возвращается в океан, причем на долю речного стока приходится около 45 тыс. км³, на долю стока грунтовых вод, не дренируемых реками, — около 2 тыс. км³.

Скорость переноса различных видов воды изменяется в ши­роких пределах, поэтому и периоды расходования и возобновле­ния воды также различны. Они изменяются от нескольких часов до нескольких десятков тысячелетий.

Воды, входящие в состав живых организмов, возобновля­ются в течение нескольких часов. Это самая активная форма водообмена. Биологическая вода расходуется главным образом на транспирацию. Через транспирацию в атмосферу поступает большая часть почвенной влаги. Сравнительно незначительная часть почвенной влаги затрачивается на сток в русле рек. Запа­сы почвенной влаги имеют примерно годичный период накопле­ния и расходования. Атмосферная влага, образующаяся при испарении воды с океанов, морей и суши, возобновляется в сред­нем через восемь дней.

Исследованиями установлено, что единовременные объемы воды в речных руслах мира почти полностью возобновляются в среднем за 16 сут. В болотах вода расходуется в основном на испарение с ее поверхности и транспирацию, а также на фильт­рацию (в меньшей степени) в русла рек. Период возобновления свободных подземных вод земной коры до уровня минус 2 000 м составляет около 1 400 лет.

Время возобновления запасов воды в озерах изменяется в больших пределах: для малых озер в засушливых областях— около года, а для наиболее крупных озер—до нескольких сот дет. Полное возобновление водных ресурсов величайшего прес­новодного озера мира Байкал происходит в течение 380 лет. В среднем воды озер полностью возобновляются в течение 17 дет. Ежегодно возобновляемые воды озер составляют около 1…2% их объема.

Период возобновления запасов воды в горных ледниках около 1600 лет, в ледниках полярных стран около 9700 лет. Полное возобновление вод мирового океана происходит примерно через 2700 лет. Эта цифра получена путем деления объема вод океанов (1388.5 млн. км³) на ежегодный расход воды из них на испарение (505 тыс. км³).

Единая водная поверхность мирового океана равна 361,3 млн.км², средняя глубина—3,7 км. Мировой океан подразделяется на океаны, моря, заливы, бухты и проливы.