Кругооборот воды в природе.

Влагооборот – непрерывный процесс перемещения воды под действием солнечной радиации и силы тяжести. Благодаря влагообороту в атмосфере возникают облака и выпадают осадки. Выделяют малый, большой и внутриматериковый влагооборот. Малый влагооборот наблюдается над океаном, здесь взаимодействуют атмосфера и гидросфера, в процессе участвует живое вещество. Благодаря испарению в атмосферу поступает водяной пар, образуются облака и осадки выпадают на океан. В большом влагообороте взаимодействуют атмосфера, литосфера, гидросфера, живое вещество. Испарение и транспирация с поверхности океана и с суши обеспечивают поступление водяного пара в атмосферу. Облака, попадая в потоки ОЦА, переносятся на значительные расстояния и осадки могут выпадать в любой точке на поверхности Земли. Внутриматериковый влагооборот характерен для областей внутреннего стока.

Движущие силы гидрологического цикла (ГЦ) – это тепловая энергия и сила тяжести. Под воздействием тепловых процессов происходит испарение и конденсация водяных паров, таяние, замерзание и другие фазовые переходы воды. Под влиянием силы тяжести выпадают осадки, движутся поверхностные и подземные воды. Водяные пары, поступившие в атмосферу, перемещаются вместе с воздушными массами, при благоприятных условиях конденсируются и выпадают в виде атмосферных осадков. Согласно общему закону сохранения материи Vос = Vисп . В целом для земного шара такой круговорот – замкнутая система, в ней выделяют три основных звена: атмосферное, океаническое и материковое. Ни одно из этих звеньев по отдельности не является замкнутым.

Рисунок 1 - Схема круговорота воды (www.o8ode.ru)

Только весь ГЦ - замкнутая система (Но на практике и отдельные звенья принимают замкнутыми. Так, часто рассчитывают характеристики круговорота воды (составляющие водного баланса) для отдельных материков, озер, речных бассейнов). Область внешнего стока занимает 78% суши, а область внутреннего стока – 22% суши.

Водный баланс земного шара и его отдельных частей

Основные звенья влагооборота в атмосфере: испарение, образование облаков, выпадение осадков. Испарение – процесс перехода воды из жидкого состояния в газообразное. За год количество испарившейся на всей Земле воды равно выпавшим осадкам, в годовой влагооборот включено 525,1 тыс. км3 воды. В течение года с каждого км2 Земли в среднем испаряется 1030 мм воды (М.И. Львович, 1986).

Глобальный влагооборот Земли находит свое выражение в водном балансе Земли, который математически выражается уравнением водного баланса (для Земного шара в целом и для его отдельных частей). Все компоненты (составляющие) водного баланса можно разбить на 2 части: приходную и расходную.

Уравнение водного баланса для:

1 Мирового океана Eо = Хо + y (1)

2 Периферийной части суши Епс = Хпс – y (2)

3 Для замкнутой части суши Езс = Хзс (3)

4 Для суши в целом Ес = Хс – y (4)

Сложив уравнения (1 – 3), получим уравнение водного баланса для ЗШ

Eо + Епс + Езс = Хо + Хпс + Хзс или

ЕЗШ = ХЗШ

Внутриматериковый влагооборот

В действительности влагооборот на Земном шаре происходит значительно сложнее: в формировании осадков, выпадающих на материк, участвует как влага с океана (внешняя), так и испаряющаяся с суши (внутренняя). Они полностью перемешиваются над континентом.

А Х = ХА + ХЕ А - ХА

В

У Е Е - ХЕ

Рисунок 2 – Схема внутриматерикового влагооборота

Х – общее количество осадков, выпавших на поверхность ограниченной области;

XA – внешние осадки, сконденсировавшиеся из поступившего извне водного пара;

XE – внутренние осадки, сконденсировавшиеся из влаги, испарившейся с поверхности этой области.

X = XA + XE

В – часть водяных паров, как поступивших извне, так и образовавшихся в данной области, выносимые воздушным потоком за пределы территории:

В = (А - XA) + (Е - XE)

Е - XE = С – атмосферный сток → Е = XE + С - испарение с этой области.

В среднем за многолетний период

Х = Е + y

где Х, Е, y – нормы осадков, испарения и стока соответственно.

Можно выразить Х = Е + y = XE + С +y = X - XA + С + y

XA = С + y

Зная значения X и XA можно определить коэффициент влагооборота К, представляющий собой отношение общего количества осадков Х, выпавших на данную территорию суши, к количеству “внешних” осадков XA, которые сконденсируются из водяного пара, поступившего извне (преимущественно с океана), пока он не будет вынесен за пределы этой территории, т.е.

К = Х/XA

Коэффициент влагооборота увеличивается с увеличением размера территории. Для малых областей К = 1 (при ХЕ = 0, Х = ХА и К = 1). Для больших территорий К > 1.

Значения К по данным ГГИ (Государственный гидрологический институт)

Материк Европа Азия Африка Сев. Америка Юж. Америка Австралия

К 1,42 1,62 1,42 1.65 1.68 1.14

(В формировании общего количества осадков над всеми материками, за исключением Австралии, заметное участие принимают внутренние осадки, сформировавшиеся за счет испарения с материков).