Распределение воды на земле реферат

Обновлено: 05.07.2024

Водная оболочка Земли - гидросфера включает воды мирового океана, поверхностные и подземные воды. Общее количество водных ресурсов мира оценивается как совокупность всех вод гидросферы. Это вся свободная вода, существующая во всех трех агрегатных состояниях в атмосфере, на поверхности Земли и в земной коре до глубины 2000 метров.

Запасы водных ресурсов. На нашей планете содержится огромное количество воды — около 1386000000 кубических километров (1,386 млрд. км³). Однако 97,5% этого объема — соленая вода и только 2,5% — пресная. Большая часть пресной воды (85 %) находится в виде льдов и постоянных снежных покровов в Антарктике, Арктики, и горных районах. Далее, 13% существует как грунтовые воды, и оставшийся процент от общего количества пресной воды на Земле сосредоточено в озерах, водохранилищах и речных системах, где они наиболее легко доступны для наших экономических потребностей.

Источники пресной воды.

Ледники и снежные покровы занимают около 1/10 суши в мире и содержат около 70% запасов пресной воды. К сожалению, большая часть этих ресурсов расположена вдали от населенных пунктов, поэтому является трудно доступной. Подземные воды на сегодняшний день являются наиболее распространенным и доступным источником пресной воды. Пресноводные озёра в основном расположены на больших высотах. В Канаде находится около 50% пресноводных озёр мира. Многие озёра, особенно, которые находятся в засушливых районах, становятся солеными за счет испарений. Каспийское море, Мертвое море, и Большое Солёное озеро являются одними из крупнейших в мире соленых озёр. Реки образуют гидрологическую мозаику. На Земле насчитывается 263 международных речных бассейна, которые охватывают более 45% суши нашей планеты (исключение — Антарктика).

Распределение ресурсов пресной воды на планете. Еще сравнительно недавно вода, как и воздух, считалась одним из бесплатных даров природы, только в районах искусственного орошения она всегда имела высокую цену. В последнее время отношение к водным ресурсам суши изменилось. По данным Всемирной комиссии по воде (World Commission on Water), сегодня каждому человеку ежедневно требуется 40 (от 20 до 50) литров воды для питья, приготовления пищи и личной гигиены. Однако около миллиарда людей в 28 странах мира не имеют доступа к такому количеству жизненно важных ресурсов. Более 40% населения мира (около 2,5 млрд человек) живет в районах, испытывающих среднюю или острую нехватку воды. Предполагается, что к 2025 году это число возрастет до 5,5 млрд и составит две трети населения Земли.

Наиболее обеспечены ресурсами пресной воды по общим запасам следующие страны:

Бразилия 6950 км3, Россия 4500 км3, Канада 2900 км3, Китай 2800 км3, Индонезия 2530 км3, США 2480 км3, Бангладеш 2360 км3, Индия 2850 км3, Венесуала 1320 км3, Мьянма 1080 км3.

Наиболее обеспечены пресной водой на душу населения следующие страны:

Гвиана 609 м3, Исландия 539 м3, Гайана 315 м3, Суринам 236 м3, Папуа Новаяя Гвинея 122 м3, Габон 113,26 м3, Бутан 113,2 м3, Канада 87,2 м3, Норвегия 80,1 м3, Новая Зеландия 77,3 м3.

Представляет интерес десятка самых бедных водой стран:

Джибути 0,3 км3, ОАЭ 0,15 км3, Бахрейн 0,12 км3, Барбадос 0,08 км3, Катар 0,06 км3, Антигуа и Барбуда км3, Мальта 0,05 км3, Мальдивы 0,03 км3, Кувейт 0,02 км3.

Как государства компенсируют недостаток H2O?

Задача снабжения пресной водой выполняется самыми разными методами. Технический прогресс расширил возможности человека, ему теперь доступны более сложные технологии добычи воды, нежели простой забор из водоема. Предлагаются и экзотические варианты, вроде транспортировки айсбергов из полюсов Земли морем.

Чаще всего прибегают к следующим путям решения проблемы:

1. Бурение глубоких скважин . К этому методу прибегают страны, у которых ограничен доступ к наземным источникам. Считается, что самая чистая вода находится в артезианских пластах, залегающих на глубине 100 – 300 метров от поверхности.

2. Опреснение морской H2O . Широко распространено в странах, имеющих выход к морю. Это затратная технология, поэтому часто опресненная масса пригодна для технических целей и гигиены, но не доводится до кондиций чистой питьевой воды. Пример тому – Израиль.

3. Конденсация влаги из тумана . Для этого достаточно сетки из тонкой нержавеющей стали. На выходе получается чистая вода, не требующая транспортировки. Пилотный проект запустили в Марокко, где в ночные часы образуется много росы, и сетка никому не мешает. Теперь такой питьевой водой снабжают несколько населенных пунктов.

4. Импорт H2O . Это самый простой способ ликвидировать дефицит. Ряд африканских стран прибегает к завозу пресной воды танкерами из Бразилии. Таким же образом поступают Нидерланды, у них поставщиком является Норвегия.

Проблема загрязнения водных ресурсов и ее решение.

Основными причинами загрязнения водных ресурсов являются:

1. Бытовые, промышленные и сельскохозяйственные сточные воды приводят к загрязнению многих рек и озёр.

2. Захоронение мусора в морях и океанах может вызвать огромные проблемы, ведь оно отрицательно сказывается на живых организмах, которые обитают в водах.

3. Промышленность — это огромный источник загрязнений вод, который производит вещества, вредные для людей и окружающей среды.

4. Радиоактивное загрязнение, при котором в воде находится высокая концентрация радиации, является самым опасным загрязнением и может распространяться в океанические воды.

5. Разлив нефти несет угрозы не только водным ресурсам, но и поселениям людей, расположенным вблизи загрязненного источника, а также всем биологическим ресурсам, для кого вода является средой обитания или жизненно важной необходимостью.

6. Большое количество нефти и нефтепродуктов хранятся в резервуарах, изготовленных из стали, которая со временем подвергается коррозии, что в следствии создает утечки вредных веществ в окружающую почву и грунтовые воды.

7. Атмосферные осадки, такие как кислотные осадки, образовываются при загрязнении воздуха и изменяют кислотность воды.

8. Повышение температуры воды вызывает гибель многих живых организмов и разрушает большое количество мест обитания.

9. Эвтрофикация — процесс снижения качественных характеристик воды, связанный с чрезмерным обогащением питательными веществами.

Самые загрязненные реки мира:

Рациональное использование водных ресурсов:

1. Экономия воды - такие факторы, как изменение климата, рост численности населения и увеличение засушливости усиливают давление на наши водные ресурсы. Лучшим способом сохранить воду является сокращения потребления и избежание роста сточных вод. На бытовом уровне, есть много способов для экономии воды, такие как: более короткий душ, установка водосберегающих приборов, стиральные машины с низким расходом воды. Другой подход заключается в высаживании садов, которые не требуют большого количества воды.

2. Повторное использование - повторное использование или рециркуляция является альтернативным источником использования воды и является ключевым способом снизить давление на наши водные ресурсы. Важно выбрать наиболее подходящий альтернативный источник воды с точки зрения рисков и затрат энергии. Для повторного использования, воду можно получить из дождевых, ливневых, бытовых, сточных и промышленных вод.

3. Предотвращение загрязнения - загрязнение окружающей среды, в результате антропогенного воздействия человечества, является чрезвычайно важной и актуальной проблемой. Поэтому, чтобы не сталкиваться с решением, необходимо предотвратить ее появление, путем приобщение всех слоев населения к проблеме и создания строгой законодательной базы, которая будет стимулировать, как частных лиц, так и предприятия заботиться о водных ресурсах нашей планеты.

Глобальный кризис от нехватки воды может быть существенно отсрочен за счет снижения водопотребления: снижения водоемкости промышленной и сельскохозяйственной продукции; повсеместного использования замкнутого водо- оборота, в том числе с современными методами фильтрации; снижения потребления воды в системе жилищно-коммунального хозяйства и т.д. Для этого необходимо резкое изменение общественного сознания, а также политической воли.

Воды на Земле содержится примерно 1500 млн. км3, причём пресные воды составляют порядка 10% общего планетарного запаса воды. Большая часть воды находится не в открытых водоемах, а в земной коре: 110—190 млн. км3. Эти воды подразделяются на два типа в соответствии с глубиной их залегания – подземные и поверхностные воды.

Работа содержит 1 файл

Основы мелиорации.docx

Распределение воды на Земле

Таблица
Распределение вод на земном шаре (единица измерения — миллион кубических километров)

Мировой океан, солёные воды	Атмосфера	Подземные воды	Почвенные воды	Ледники	Воды озёр и рек	Воды в растениях и животных
1120-1300	0,013	60-100	50-90	20-30	1-4	0,006

Подземные воды глубокого залегания расположены в десятках-сотнях метрах от поверхности земли, они пропитывают пористые горные породы, а также образуют гигантские подземные бассейны, окруженные водонепроницаемыми слоями. Вода в таких подземных резервуарах находится под давлением.

Другой тип подземных вод поверхностные, расположенные в почве и верхних слоях земной поверхности на глубине нескольких метров. По сравнению с водами глубокого залегания у них есть один недостаток и одно преимущество. Недостаток: эти воды гораздо активнее контактируют с поверхностью земли и поэтому они слабее защищены от загрязнений, чем воды глубокого залегания. Преимущество этих вод заключается в том, что они более доступны и легко накапливаются в колодцах и поверхностных резервуарах.

Следующий по величине массив пресных вод (20—30 млн. км3) сосредоточен в ледниках Антарктиды, Гренландии и островов Северного Ледовитого океана.

Пресную воду из атмосферы (около 13 тыс. км3) мы получаем в виде осадков — дождя и снега.

Мировой океан содержит большие запасы воды, которая может быть опреснена различными физико-химическими методами.

Основной запас пресной воды, употребляемой человеком, сосредоточен в озерах и реках. Одно из крупнейших российских озерных хранилищ воды — озеро Байкал содержит около 20 тыс. км3 воды. На сегодняшний день байкальская вода считается самой чистой в мире; она характеризуется следующими параметрами: содержание (в мкг/л) свинца — 0,7 (ПДК = 10), кадмия — 0,02 (ПДК = 1), ртути — 0,1 (ПДК = 1), мышьяка - 0,3 (ПДК = 10).

Другой источник воды – живые организмы. В растениях и животных, состоящих на две трети из воды, содержится 6 тыс. км3 воды. Человеческий организм находится в состоянии непрерывного водного обмена с окружающей средой: он выделяет воду в виде пота и мочи и ежедневно восполняет водные потери пресной водой. Если нет возможности напиться, то вода теряется с потом и с выдыхаемым воздухом, и в результате наступает угроза обезвоживания (дегидратации) организма. На первой стадии учащается пульс, возникает слабость, затем — головокружение и одышка. При обезвоживании, составляющем 10% от массы тела, происходят нарушение речи, зрения и слуха и потеря сознания. Гибель организма наступает от необратимых изменений в нервной и сердечно-сосудистой системах при водопотере 15—25% от массы тела (в зависимости от температуры окружающей среды).

Так распределены водные ресурсы на нашей планете. Согласно данным таблицы для питья, бытовых и промышленных нужд более доступными являются воды озер и рек. Эти запасы воды можно оценить и сопоставить с современными перспективными потребностями человечества в воде.

Обший круговорот воды в природе

Значение круговорота воды велико, так как он не только объединяет части гидросферы, но и связывает между собой все оболочки Земли: атмосферу, гидросферу, литосферу и биосферу. Вода во время круговорота может быть в трех состояниях: жидком, твердом, газообразном. Она переносит огромное количество веществ, необходимых для жизни на Земле.

Под действием солнечных лучей Мировой океан и суша нагреваются. В результате этого вода переходит из жидкого состояния в газообразное (пар) и поднимается вверх. Океан поставляет 86% влаги в атмосферу, и лишь 14% парообразной влаги образуется за счет испарений с суши. Вода, испаряющаяся с поверхности океана, является пресной. Таким образом, океан можно считать колоссальной фабрикой пресной воды, без которой невозможно существовать жизни на Земле. Известно, что с высотой температура в атмосфере понижается. Пары воды, встречаясь со все более холодными слоями воздуха, начинают остывать и образовывать облака. На суше испарение воды идет не только с поверхности ручьев, рек и озер. Пары воды попадают в атмосферу и в результате вулканической деятельности, и испаряются поверхностью растений.

Не вся вода возвращается с суши в океан одновременно. Дольше всего (на сотни и тысячи лет) задерживается она в ледниках и в глубоко залегающих подземных водах.

Вода, вернувшаяся с суши, может снова испариться и снова попасть на сушу. Так и совершается ее круговорот: океан — атмосфера — суша — океан. Вот этот непрерывный процесс перемещения воды из океана на сушу через атмосферу и с суши в океан называют мировым круговоротом воды в природе.

Существенную роль в круговороте воды в природе с недавних пор стала играть хозяйственная деятельность человека. Создание промышленности, уничтожение лесов, распашка огромных территорий, осушение и орошение земель, создание гигантских водохранилищ и плотин, расходование воды на различные хозяйственные нужды — все это в значительной степени изменило гидрологические процессы на Земле. И хотя хозяйственная деятельность мало повлияла на общий объем гидросферы, она заметно влияет на отдельные ее части. Сток одних рек уменьшился, других — увеличился, изменилось внутригодовое распределение стока. В результате изъятия воды из вод суши во многих районах мира возросло испарение, потому что именно на испарение идет значительная часть воды, изымаемой человеком из источников.

Классификация подземных вод

Выделяется три типа подземных вод: верховодка, грунтовые и напорные (артезианские). В зависимости от степени минерализации выделяют пресные подземные воды, соленые, солоноватые и рассолы, по температуре они делятся на переохлажденные, холодные и термальные, а в зависимости от качества подземной воды ее подразделяют на техническую и питьевую.

Верховодка и грунтовые воды

Верховодка — подземные воды, залегающие вблизи поверхности земли и отличающиеся непостоянством распространения и дебита . Верховодка приурочена к первому от поверхности земли водоупорному пласту и занимает ограниченные территории. Верховодка существует в период достаточного увлажнения, а в засушливое время исчезает. В тех случаях, когда водоупорный пласт залегает вблизи поверхности или выходит на поверхность, развивается заболачивание. К верховодке также нередко относят почвенные воды, или воды почвенного слоя, представленные почти связанной водой, где капельно-жидкая вода присутствует только в период избыточного увлажнения.

Воды верховодки обычно пресные, слабоминерализованные, но часто бывают загрязнены органическими веществами и содержат повышенные количества железа и кремнекислоты. Как правило, верховодка не может служить хорошим источником водоснабжения. Однако при необходимости принимаются меры для искусственного сохранения этого типа вод: устраивают пруды, отводы из рек, обеспечивающие постоянным питанием эксплуатируемые колодцы, насаждения растительности или задерживающие снеготаяние.

Грунтовые воды

Грунтовыми водами называются воды, залегающие на первом водоупорном горизонте ниже верховодки. Они характеризуются более или менее постоянным дебитом. Грунтовые воды могут накапливаться как в рыхлых пористых породах, так и в твердых трещиноватых коллекторах . Уровень грунтовых вод подвержен постоянным колебаниям, на него влияют количество и качество выпадающих осадков, климат, рельеф, наличие растительного покрова и хозяйственная деятельность человека. Грунтовые воды являются одним из источников водоснабжения, выходы подземных вод на поверхность называются родниками , или ключами.

Артезианские воды

Напорные (артезианские) воды — воды, которые находятся в водоносном слое, заключенном между водоупорными слоями, и испытывают гидростатическое давление, обусловленное разностью уровней в месте питания и выхода воды на поверхность. Характеризуются постоянством дебита. Область питания у артезианских вод, размеры бассейнов которых достигают иногда тысячи километров, лежит обычно выше области стока воды и выше выхода напорных вод на поверхность Земли. Области питания артезианских бассейнов иногда значительно удалены от мест извлечения воды — в частности, в некоторых оазисах Сахары получают воду, выпавшую в виде осадков над Европой.

Полезащитное и потивоэрозионное лесоразведение

Полезащитные лесные полосы размещают на плоских водоразделах и пологих склонах (до 1,5°). Продольные (или основные) полосы располагают поперёк направления господствующих ветров (с возможным отклонением от перпендикулярного не более 30°), вдоль длинных сторон полей и параллельных им линий внутри полей; поперечные - вдоль коротких сторон полей. Расстояние между продольными полосами на серых лесных почвах, оподзоленных и выщелоченных чернозёмах не свыше 600 м, на типичных, обыкновенных и предкавказских чернозёмах - 500 м, на южных и др. развеваемых чернозёмах - 400 м, на темно-каштановых и каштановых почвах - 350 м; между поперечными - в 2-4 раза больше, чем между продольными, но не свыше 2000 м. В местах стыка оставляют разрывы длиной 25 м. Ширина полезащитных лесных полос от 7,5 до 15 м.

В полезащитном лесоразведении применяют ветропроницаемые 3-5-рядные полосы из высокоствольных быстрорастущих деревьев, которые способствуют равномерному распределению снега на полях, снижают скорость ветра на 40-50%, испарение влаги с поверхности почвы на 20-30%, повышают влажность воздуха, по сравнению с открытой степью, на 5-10%. Полосы ажурной конструкции - узкие, с равномерными небольшими просветами по всему профилю, продуваемой конструкции - с крупными просветами между деревьями в нижней части, ажурно-продуваемой - с крупными просветами внизу и небольшими вверху. В Заволжье, Западной Сибири, Северном и Западном Казахстане создают полезащитные лесные полосы ажурно-продуваемой и продуваемой конструкции; на Украине, в Центрально-чернозёмных областях - продуваемой конструкции; на Северном Кавказе, в Молдавии и Средней Азии - ажурной.

Породы, выращиваемые в полезащитных лесных полосах, разделяют на главные и сопутствующие. Главные породы (дуб, лиственница, сосна, берёза бородавчатая, ясень зелёный и обыкновенный, тополи, акация белая и др.) обеспечивают наибольшую высоту, устойчивость и долговечность насаждения; сопутствующие (липы, клёны, вяз обыкновенный, ильм, берест, груша лесная, яблони, алыча, шелковица, граб обыкновенный и др.) - создают условия для лучшего роста и развития главных пород, обеспечивают необходимую плотность полос в верхнем ярусе, способствуют затенению почвы и защите её от сорняков.

Полезащитные лесные полосы выращивают рядовым (наиболее распространён) и групповым способами. При рядовом способе расстояние между рядами в лесостепной, северной и центральной части степной зоны от 2,5 до 3 м, в южной части степной зоны - от 3 до 4 м; между растениями в ряду - от 1 до 3 м. Групповой способ иногда применяют при выращивании в полосах дуба из семян; в лунку высевают по 5-6 желудей, площадь питания групп молодых дубков такая же, как и при выращивании рядовым способом дуба из сеянцев, или 60×75 см. Полосы закладывают сеянцами и черенками, которые высаживают весной (лучшие результаты) и осенью лесопосадочными машинами в глубоко обработанную почву (плантажная вспашка на глубине 40-60 см).

При уходе за полезащитными лесными полосами применяют агротехнические меры: почву в междурядьях рыхлят культиваторами, а между растениями - тракторными рыхлителями; сорняки уничтожают гербицидами (симазин с прометрином, трисбеном и др.; доза 2-4 кг/га действующего вещества); против вредителей и болезней древесных насаждений используют пестициды; молодые полосы поливают. Обработку почвы и уничтожение сорняков проводят до смыкания крон деревьев (до 5-10-го года жизни). Лесоводственные меры ухода: в полосах из одних главных пород обрезают нижние сучья до высоты 1-2 м и удаляют больные деревья, в насаждениях из главных и сопутствующих пород вырубают сопутствующие и некоторые главные (в первую очередь больные деревья) породы и уничтожают их поросль арборицидами.

Полезащитное лесоразведение развито в зарубежных социалистических странах - Югославии, Польше, Румынии, Венгрии, Болгарии и др.; в капиталистических странах - США (особенно на Великих равнинах), Канаде (штаты Манитоба, Саскачеван, Альберта и др.), Италии, Франции, Великобритании, Дании и др. странах.

Общий объем воды на Земле составляет, по данным отечественных ученых Калинина и Быкова, составивших Мировой водный баланс - 1млрд. 386млн. км 3 . Более 97 % этого объема приходится на воды Мирового океана.

Таблица 1. Мировые запасы воды

Площадь распространения, млн. км 2

Запасы пресных вод, по последним данным, составляют 35 млн. км 3 , т.е. всего 2% общих запасов, а с учетом недоступной для использования некоторой части пресных вод, законсервированных в виде льдов в полярных ледниках, — 0,3 % объема гидросферы.

Таблица 2. Распределение ресурсов пресных вод

Объем пресной воды, тыс. км 3

Запасы пресной воды, пригодной для непосредственного использования, оцениваются немногим более 35 млн. км 3 или 2,5% общего объема, но только 0,3% пригодны для использования.

То есть на каждого жителя Земли приходится в среднем более 8 млн. м 3 пресной воды. Однако здесь необходимо отметить, что около 70% запасов пресной воды сосредоточено в различного рода льдах и под землей, на глубине 150-200м, что создает определенные трудности в ее использовании.

Наиболее доступны в использовании воды рек и озер, они являются для человека основными источниками водоснабжения.

Запас пресной воды в руслах рек и озерах составляет около 93 тыс. км 3 .

Пресной водой называют воду, содержащую не более 1г солей в 1литре. Соленость океанической воды составляет в среднем 35г на 1л.

Имея представление о количестве пресной воды на Земле можно с определенной точностью сказать, сколько воды можно использовать без ущерба для биосферы, чтобы не нарушить водного баланса.

Установлено, что ежегодный объем воды, которую человеческое общество может использовать на свои нужды, не должен превышать ее ежегодно возобновляемого в результате естественных процессов объема.

Этот объем приблизительно равен суммарному годовому стоку рек в океан и составляет, по последним данным, 37,3тыс. км 3 .

Зная какими водными ресурсами может располагать человечество, весьма важно установить его реальные потребности в воде и оценить адекватны ли они возможностям гидросферы.

Для этого, прежде всего, необходимо отметить, что по территории земного шара водные ресурсы распределены неравномерно. Водообеспеченность территории в различных районах планеты большей частью не согласуется с численностью населения и размещением промышленного и сельскохозяйственного производства.

В Европе и Азии, например, сосредоточено 77% населения мира, но на эту территорию приходится только 38% мировых запасов ежегодно возобновляемых пресных вод. А вот население Южной Америки составляет всего 5%, а водные ресурсы достигают 25% суммарного объема годового стока рек земного шара.

Круговорот воды в природе – сложный процесс, сопровождающийся изменением агрегатного состояния воды, перемещением ее между экосистемами. Каждый год с поверхности планеты испаряется объем воды, составляющий 500×10 в 3 степени км 3 . Этот же объем в виде жидких и твердых осадков возвращается на Землю. Такая непрерывная циркуляция обеспечивает существование жизни на планете.

Что такое круговорот воды?

Круговорот воды на Земле – природный процесс, представляющий собой беспрерывный водный обмен между атмосферой, литосферой и Мировым океаном. В процессе этого обмена водная масса меняет агрегатное состояние: из жидкой или твердой превращается в газообразную, и обратно. Она в ходе своего перемещения забирает и переносит огромное количество органических соединений и минеральных элементов, необходимых для поддержания жизни на планете.

Наибольший объем водной массы сосредоточен в океанах (97,5%), поэтому большая часть природной жидкости имеет в составе соли. Остальные 2,5% – пресные источники, из них:

ледники и вечные снега – 68,9%;
грунтовые воды (включая влагу в почвах болотистых местностей и зон вечной мерзлоты) – 30,8%;
реки и озера – 0,3%.

Вода пребывает в беспрерывном движении, причем ее объем на планете – величина постоянная. Однако нахождение ее в различных агрегатных состояниях меняется в течение истории Земли. Много веков назад водных источников на планете было гораздо меньше, поскольку основная водная масса была сосредоточена в ледниках. Еще 20 тысячелетий назад по ледниковому покрову, разделявшему Берингов пролив, из Аляски можно было свободно перебраться в Азию.

Как происходит круговорот воды?

Процесс сложный, состоит из нескольких этапов. Движущий фактор – солнечное излучение.

В теплый сезон нагретая Солнцем вода принимает газообразное состояние – становится паром. Из испаряющейся водной массы отфильтровываются соли. То есть накапливающийся в атмосфере пар является пресным. По мере поднятия в атмосферные слои пар сталкивается с холодными воздушными потоками, в результате формируются облака. Выпадающие из них осадки наполняют океан.

То есть этапы круговорота воды, если говорить упрощенно, следующие:

испарение;
концентрирование в атмосфере;
выпадение в виде осадков.

Такой процесс наблюдается обычно над океанической поверхностью. Но он сложнее, если облака скапливаются над сушей, и осадки проливаются не в океан, а на земную поверхность. Сточные воды, наполняющие поверхностные и подземные источники, проходят длительный путь к океану. В процессе движения происходит процесс, обратный опреснению пара в атмосфере: реки и подземные водотоки забирают с грунта минеральные частицы, выносят их в моря и океаны. Там вода испаряется, а соли остаются. Так реки поддерживают соленость Мирового океана.

Планетарная циркуляция воды включает несколько процессов, являющихся ее звеньями. Следует подробнее рассмотреть схему мирового круговорота воды:

Испарение – начальное звено круговорота. Нагреваемая солнечным излучением вода переходит из жидкого состояния в газообразное. Пар поднимается в атмосферные слои. Этот процесс происходит на планете непрерывно в разных масштабах: пар образуется над реками, озерами, морями, над всеми водными источниками, даже в результате выделения пота живыми организмами.
Конденсация – 2 этап. Происходит в высоких атмосферных слоях, в результате пар снова обретает жидкое состояние. Частицы пара, столкнувшись с холодными воздушными потоками, рассеивают тепло, формируют водяные капли. Так образуются облака, а также туман.
Осадки – 3 этап. Водяные капли, формирующие облака, постепенно сливаются друг с другом, тяжелеют. Когда достигают определенного размера, выпадают на землю твердыми или жидкими осадками. Из-за высокой скорости падения осадки, приближаясь к земной поверхности, не успевают испаряться. В результате становятся возможными снег, дождь, град.
Стоки в океан – 4 этап. Выпавшие на землю осадки распределяются. Часть впитывается в почву, становится питанием для растительных организмов. Другая часть попадает реки и прочие природные стоки, устремляется обратно в океан.

Основными элементами круговорота воды являются:

осадки – выпадение атмосферной влаги на земную поверхность;
перехват осадков растительностью – испарение выпавшей влаги с растений, без насыщения почвы и пополнения водных источников;
стоки – объекты перемещения воды по земной поверхности;
инфильтрация – просачивание воды в почву с сопутствующей фильтрацией;
подземные стоки – потоки под землей, находящиеся в аэрационной зоне;
испарение – переход воды из жидкого в газообразное состояние;
сублимация – переход из твердого в газообразное состояние;
отложение – переход из газообразного в твердое состояние;
адвекция – горизонтальное движение молекул в любом агрегатном состоянии в атмосферных слоях;
конденсация – формирование облачности;
испарение – образование пара под влиянием солнечного тепла, движение его с земной поверхности в атмосферу;
просачивание – опускание влаги в почву под гравитационным воздействием.

Жидкость, постоянно меняясь, выделяет и поглощает энергию. Живые организмы, в том числе люди, тоже участвуют в круговороте воды, употребляя и выделяя ее, используя для своих нужд. Влияние человека на процесс усиливается, причем имеет преимущественно негативный характер. Круговорот нарушается промышленным использованием воды, сооружением водохранилищ и плотин, осушением болот, введением оросительных систем.

В верхних грунтовых слоях корневая система растений всасывает часть воды, необходимой для метаболизма. Незначительное количество накопившейся в растительных тканях жидкости переходит в организм растительноядных животных и человека. Но большая часть жидкости участвует в процессе транспирации: поступает из почвы в корни, перемещается по каналам в тканях растения, испаряется через листья.

Часть воды, не поглощенная растениями, поступает дальше в почвенные слои, становится частью системы грунтовых вод, протекающих сквозь песок, гравий и прочие слагающие породы. На грунтовые источники приходится значимая часть запасов пресных вод на планете. Грунтовый источник рано или поздно соединяется с реками, озерами, другими поверхностными водными объектами. Незначительная часть грунтовых вод опускается в глубоко лежащие минеральные породы, где замуровывается на тысячи лет.

Движется природная вода с неодинаковой скоростью. Поверхностные водные массы перемещаются быстро, а подземные, находящиеся в зоне вечной мерзлоты и в глубинных океанических слоях – медленно. Период полной смены воды в разных природных объектах следующий:

в живых организмах – около недели;
в атмосфере – полторы недели;
в реках – 2 недели;
в грунтовых слоях – от месяца до года;
в болотах – от года до 10 лет;
в озерах и прочих водоемах – около 10 лет;
в морях и океанах – 4 тысячи лет;
в пещерах и прочих подземных резервуарах – до 10 тысяч лет;
в ледниках и зонах вечной мерзлоты – несколько тысяч лет.

Виды круговорота воды

Различают следующие типы процесса:

Большой круговорот воды в природе. Испаряющаяся с океанической поверхности влага устремляется в атмосферу, с ветрами переносится к суше, выпадает осадками. Накопившаяся в реках и грунтовых слоях жидкость отправляется обратно в океаны.
Малый. Пар, поднимающийся над океаном, не переносится к суше, выпадает осадками над океанической поверхностью.
Внутриконтинентальный. Все звенья происходят над сушей. Испарившаяся с земной поверхности влага выпадает осадками на землю.
Геологический. Подразумевает беспрерывный взаимный обмен водами между океанами, сушей и литосферой. Отмечается обычно в области тектонических трещин, находящихся на стыке литосферных плит.
Глобальный круговорот воды – незамкнутый процесс. Через тектонические трещины из глубин планеты идет приток жидкости в гидросферу. Ежегодное прибавление составляет 0,25 км 3 . В то же время часть молекул водяного пара, скапливающегося в атмосфере, под влиянием солнечного излучения устремляется в космос, расщепившись на кислород и водород.

Значение круговорота воды в природе

Круговорот воды – один из самых значимых природных процессов, он связывает все планетарные оболочки, позволяет им полноценно функционировать. Без распределения воды по земному шару невозможно было бы существование жизни. Благодаря круговороту воды в биосфере переносятся важные для живых организмов минеральные элементы и органические вещества, формируются оптимальные климатические условия.

Роль циркуляции воды на планете заключается в:

объединении в единую систему гидросферы, литосферы, биосферы, атмосферы;
делении объектов гидросферы на пресные и соленые, подходящие для жизнедеятельности разных видов живых организмов;
переносе на значительные расстояния большого объема веществ, необходимых для поддержания жизни;
очищении Мирового океана;
формировании определенных климатических условий в разных частях планеты;
обеспечении водой практически всех территорий земного шара;
регулировании уровня речного стока при климатических и погодных изменениях;
обеспечении через почву растительных организмов минеральными и органическими элементами.

Научные исследования показывают, что скорость круговорота с каждым годом увеличивается. Это ускорение отрицательно влияет на климатические условия на всей планете. Территории, находящиеся в жарком и сухом климате, становятся еще более засушливыми, а в регионах с влажным климатом растет количество осадков.

Природа

Поверхность Земли на 71% покрыта водой. Общая площадь океанов, морей, льдов и прочих водоемов составляет около 361 млн км 2 . Вода считается самым важным веществом для всех живых организмов на нашей планете. Кроме того, она находится в постоянном движении, которое называется круговоротом воды в природе.

Что такое круговорот воды в природе?

Круговорот воды в природе (также влагооборот или гидрологический цикл) – это процесс перемещения воды в биосфере Земли, который происходит циклично. Он включает ее переход из жидкого в парообразное состояние, перенос паров воздушными потоками, конденсацию, выпадение осадков и транспортировку воды.

Простая схема круговорота воды

Хотя процесс испарения происходит как на суше, так и на поверхности водоемов, большая его доля приходится на Мировой океан. Благодаря влагообороту все составляющие водной оболочки Земли гидросферы связаны между собой.

Некоторые представления о том, что в природе имеет место круговорот воды, существовали в Индии и Китае. Здесь люди обнаружили определенную связь между речными стоками и осадками.

Интересный факт: Индия и Китай первыми начали использовать дождемеры – специальные приборы, позволяющие измерять количество осадков.

В других странах и областях данная связь была неочевидной. Например, в Древнем Египте источником воды служил Нил. Однако наполнялся он за счет дождей, выпадавших в верховьях реки. То же самое касается таких рек, как Евфрат и Тигр, которые питались талыми водами и осадками, выпадающими в горах.

На территории Европы Леонардо да Винчи стал первым исследователем, который выразил свое предположение о круговороте воды в природе около 500 лет назад. Бернар Палисси из Франции первым заявил о том, что именно дожди питают реки. В дальнейшем этот вопрос был подробнее изучен такими учеными, как П. Перро, Э. Дарвин, Э. Галлей.

Общие сведения о гидрологическом цикле

Три четверти поверхности Земли покрыты водой. Гидросфера на 97% состоит из соленой воды, которой наполнены океаны и моря. Оставшиеся 3% занимают пресная вода, содержащаяся в ледниках, реках, озерах, грунтовых водах, а также водяной пар. Испаряющаяся вода и осадки по количеству приблизительно соответствуют друг другу, их объем – 519 000 км 3 .

В круговороте воды принимают участие все водоемы (поверхностные и подземные стоки), суша, растения и даже живые организмы. В частности, животные поглощают растения и получают из них часть накопившейся влаги. Человек тоже играет важную роль в данном процессе, причем зачастую оказывает отрицательное влияние.

Распределение воды

Основные элементы, понятия и процессы влагооборота:

Испарение. Процесс образования пара, вызванный солнечным теплом, а также его перемещение с поверхности Земли в атмосферу. Переход воды в газообразное состояние.
Конденсация. Переход пара в жидкое состояние, образование облаков.
Осадки. Выпадение влаги из атмосферы на поверхность Земли.
Адвекция. Процесс движения воздушных масс в горизонтальном направлении, во время которого сохраняются их главные свойства, такие как уровень влажности, температура и др.
Сублимация. Переход воды из твердого в газообразное состояние.
Отложение. Переход водяного пара в твердое состояние.
Поверхностные стоки. Перемещение воды по поверхности Земли.
Подземные стоки. Перемещение воды под землей.
Поглощение влаги растениями. Осадки не достигают почвы, а перехватываются растениями, после чего испаряются.

Интересный факт: меньше 1% всего объема воды принимает участие в гидрологическом цикле. Остальные ее запасы представляют собой снег и лед.

Как происходит круговорот воды?

Гидрологический цикл – сложный процесс, включающий несколько этапов. Он обеспечивается действием двух факторов: солнечной радиации (основной) и силы тяжести.

Над океаном

В теплое время года вода морей и океанов нагревается Солнцем. За счет этого она испаряется, то есть из жидкого состояния переходит в газообразное. При этом вода лишается солей. Таким образом, в атмосфере накапливается пресный водяной пар, который постепенно поднимается в ее верхние слои.

С высотой температура понижается, а, значит, пар встречает на своем пути холодные воздушные потоки. Также имеет место процесс адвекции – перемещения воздушных масс горизонтально. Так водяной пар попадает в зону низких температур и конденсируется – превращается в капли воды, образуя облака.

Они продолжают перемещаться вместе с воздушными потоками. Капли воды при этом сталкиваются друг с другом и становятся крупнее. Из облаков впоследствии выпадают осадки, которые наполняют океан. Простая схема круговорота воды состоит из таких этапов:

испарение;
накопление водяного пара в атмосфере;
выпадение осадков (конденсация).

Океан намного больше испаряет влаги, чем получает ее из осадков.

Над сушей

Относительно просто влагооборот происходит над поверхностью океана. Для суши этот процесс сложнее. Она получает больше влаги с осадками, чем испаряет. Данный процесс вызван двумя факторами:

Солнце нагревает земную поверхность;
растения испаряют влагу через наружные органы (транспирация).

Осадки выпадают преимущественно в виде дождя, а частично в форме снега, града, снега с дождем. Твердые виды осадков способны накапливаться в ледниках и ледяных шапках. В такой форме замерзшая вода может находиться несколько месяцев и даже тысячи лет. Но не стоит забывать о процессе сублимации, во время которого лед пропускает стадию жидкости и сразу переходит в парообразное состояние. Поэтому незначительный обмен между атмосферой и льдом все же присутствует. А в периоды повышения температуры происходит активное испарение воды.

Растения испаряют воду через устьица

Когда над сушей выпадают осадки в виде дождя, часть их не достигает почвы, поскольку захватывается листьями растений. На суше водные потоки реками перемещаются к океанам. Частично влагу поглощает грунт. Как и на поверхности, вода движется под землей.

Грунтовые воды выходят наружу через артезианские скважины и родники. Так они опять возвращаются в водоемы и океан. Кроме того, все грунтовые источники имеют связь с поверхностными водными объектами. Небольшой процент этих вод проникает вглубь минеральных пород, где остается на протяжении многих лет.

Процесс транспирации у растений представляет собой активное испарение воды через устьица. Влага, безусловно, очень важна для них и играет важную роль в жизнедеятельности. Однако до 99,5% воды, которую растения поглощают через корневую систему, испаряется.

Интересный факт: двигаясь к океану, вода вбирает в себя различные минеральные вещества и соли из грунта. За счет этого поддерживается соленость Мирового океана: вода из него испаряется, а соли остаются.

Планетарный круговорот воды в природе

Гидрологический цикл на планетарном уровне выглядит следующим образом:

Первый этап – испарение. Вода нагревается солнечным излучением и становится паром. Он поднимается в слои атмосферы. Данный процесс непрерывен всюду на Земле, но протекает с разной интенсивностью над любыми водоемами.
Второй этап – конденсация. Происходит в верхних слоях атмосферы. При контакте с холодным воздухом водяной пар возвращается в жидкое состояние. Образуются капли воды, из которых состоят облака и туман.
Третий этап – выпадение осадков. Капли воды становятся крупнее и тяжелее, так как сталкиваются друг с другом. При достижении определенного размера они начинают на высокой скорости падать на земную поверхность в виде дождя, снега, града и прочих осадков.
Четвертый этап – возвращение воды в океан. На поверхности Земли происходит распределение выпавших осадков. Воду поглощают растения и почва, также она наполняет реки, с помощью которых устремляется к океану.

Виды круговорота воды

Влагооборот делится на два основных вида:

малый или океанический – испарившаяся над океаном вода не переносится на сушу, а в виде осадков снова возвращается в океан;
большой – влага испаряется над океаном, пар переносится на сушу, конденсируется, выпадает в форме осадков, после чего распределяется между подземным стоком, поверхностным стоком и обратным испарением.

Внутриконтинентальный или местный гидрологический цикл, протекающий исключительно на суше. Часто возникает в замкнутых межгорных котловинах.
Геологический – процесс беспрерывного обмена водами между сушей и океаном. Преимущественно в местах столкновения литосферных плит.
Глобальный – приток воды из глубин Земли через тектонические трещины (около 0,25 км 3 в год) и устремление молекул водяного пара в космос. Процесс имеет незамкнутый характер.

Схема круговорота воды в природе

Количественные показатели

Годовое количество осадков

Годовое распределение атмосферных осадков:

общее количество осадков, выпадающее на поверхность Земли – 577 тыс. км 3 ;
общая средняя высота слоя – 1130 мм;
объем осадков над Мировым океаном (73%) – 458 тыс. км 3 , высота слоя – 1270 мм;
объем осадков над сушей (21%) – 119 тыс. км 3 , высота слоя – 800 мм;
количество осадков в районе полярных шапок – 4%;
испарение воды из океана – 1400 мм;
объем речного стока в океаны – 47 тыс. км 3 .

Обновление водных ресурсов. Как часто происходит влагооборот?

Все водные ресурсы нашей планеты регулярно обновляются, и влагооборот принимает в этом наиболее активное участие. Согласно различным источникам, примерные значения частоты круговорота воды следующие:

атмосфера – 10 дней;
океан – 3,2 тыс. лет;
глубинные грунтовые воды – 10 тыс. лет;
паводковые грунтовые воды – 100-200 лет;
ледник – 5-10 лет;
горный ледник – 1,6 тыс. лет;
ледники полярных областей – 9,7 тыс. лет;
снежный покров (сезонный) – 2-6 месяцев;
внешний слой почвы – 1-2 месяца;
река – 17-19 дней;
озеро – 15-17 дней.

Интересный факт: быстрее всего обновляется вода, которая входит в состав живых организмов. На это требуется несколько часов.

Значение круговорота воды

Интересно о воде, инфографика

Вместе с водой по всей биосфере циркулируют разные органические вещества и минералы, а также она способствует формированию оптимальных климатических условий.

Другие функции гидрологического цикла:

очищение вод Мирового океана;
перенос полезных веществ на большие расстояния;
обеспечение водой почти всех уголков планеты;
разделение водоемов на соленые и пресные, которые подходят для определенных живых организмов;
контроль уровня речного стока в случае изменения погодных условий.

Агрегатные состояния и свойства воды в природе

Вода – единственное вещество на планете, которое может находиться в трех агрегатных состояниях в природе: жидком, твердом (лед), газообразном (пар). Благодаря тому, что вода способна переходить из одного состояния в другое, как раз и возможен гидрологический цикл.

Агрегатные состояния воды

Свойства воды, влияющие на процесс влагооборота:

Поверхностное натяжение играет важную роль при формировании осадков. Его значение у воды существенно выше, чем у многих других веществ: 72,86‧10 -3 Н/м против 26‧10 -3 Н/м у нефти или 43‧10 -3 Н/м у мыльного раствора, к примеру. За счет этого становится возможным образование дождевых капель.

У воды достаточно высокая температура кипения (100℃). Поэтому процесс ее испарения протекает в замедленном темпе, что сокращает потери влаги в естественной среде.

Влияние человека на круговорот воды

Человек в разных целях потребляет большое количество воды, причем вся она изымается из гидрологического цикла. Влияние человеческой деятельности на влагооборот происходит тремя путями:

Вернувшаяся в цикл вода после использования становится загрязненной и в таком виде принимает дальнейшее участие в круговороте.
Происходит значительное перераспределение воды между природными цепочками цикла.
Используя воду в промышленных или сельскохозяйственных целях, человек тем самым создает новые цепочки в круговороте.

Объем потребляемой людьми воды постоянно увеличивается. Особенно высокими считаются потребности промышленной сферы и сельского хозяйства. Например, американские исследователи подсчитали, что из расчета на душу населения ежедневно требуется:

570 л на бытовые нужды;
1400 л на промышленность;
2700 л на полив и прочие нужды сельского хозяйства;
2300 л на производство электрической энергии.

Интересный факт: в наше время среднестатистическому человеку требуется около 300-1000 л пресной воды в день. В городской местности ее расход в 3 раза выше, чем в сельской.

При этом человек в роли живого организма требует не более 2-2,5 л воды в сутки. Общий суточный объем потребления жидкости в мире равен около 7 триллионам литров и этот показатель неуклонно растет.

Обеспечение населения питьевой водой в мегаполисах мира

Водопотребление делится на два типа:

Возвратное (бытовые нужды, промышленность). После использования вода возвращается в первоначальный источник. В дальнейшем ее можно будет использовать снова при условии качественного очищения. Такое потребление можно назвать безвредным для природы, но в действительности результат очищения оставляет желать лучшего.
Безвозвратное (орошение и др.). Вода изымается из гидрологического цикла на некоторое время. Хотя она частично возвращается в круговорот, но уже не в водоем-источник, а в атмосферу.

Главные нарушения влагооборота, вызванные антропогенной деятельностью:

загрязнение воды при возвратном потреблении;
ограниченное ее количество в источнике;
при безвозвратном потреблении отвод воды влияет на экосистемы, которые располагаются ниже по течению источника.

Интересные факты о воде

Несколько интересных фактов о воде:

Организация ЮНЕСКО провела исследование с участием 122 государств, по результатам которого выяснилось, что самой чистой водой обладает Финляндия. На втором и третьем месте – Канада и Новая Зеландия.
Горячая вода замерзает быстрее холодной (парадокс Мпембы). Несмотря на множество попыток объяснить данное явление, ученые до сих пор не пришли к единому мнению.
Идеально чистая вода без примесей не замерзает при 0℃. Она может оставаться жидкой вплоть до -42℃, поскольку именно вокруг мельчайших частиц формируется лед.
Для людей вода является вторым после кислорода важнейшим веществом. За всю жизнь человек выпивает около 35 т.
На очищение загрязненных подземных вод требуется несколько тысяч лет.
ООН установила Международный день воды – 22 марта, когда проблеме ее чистоты уделяется особое внимание.
Всего 1% воды на Земле подходит для питья и использования в других целях. 2% содержатся в ледниках, а 97% составляет соленая вода.
Вода – универсальный растворитель, поскольку способна растворять полярные молекулы.
Вода – распространенное вещество в космосе. Однако там она существует лишь в форме льда и пара из-за высокого внутрижидкостного давления.
Уровень содержания воды в человеческом теле составляет 50-75%. Этот показатель зависит от возраста и веса.

Круговорот воды в природе – интересное видео

Если Вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Читайте также: