Распределение и круговорот воды на Земле

В Мировой океане содержится 1340*10⁶ км³ воды. Поверхность Океана – 71% от общей площади Земли. Таким образом, если воду Океана равномерно распределить по всей поверхности Земли, то она будет покрыта слоем воды в 2.5 км. На поверхности останутся только высокие горы.

Соленость воды в Океане 25…35 г/л или промиль. Для сравнения – в Черном море – 15, в Балтийском – около 5 промиль.

Запасы пресной воды достигают 37*10⁶ км³, что составляет всего 2.5% от объема воды в Океане. Из них 68,5% приходится на запасы воды в ледниках Земли; в подземных водах их содержится более 31%. На все другие водные объекты (озера, болота, реки, вода в атмосфере, биологические организмы) приходится менее 0.5%.

Под воздействием тепловой (в основном солнечной энергии) и силы тяжести Земли происходит непрерывный процесс циркуляции воды в природе, во всех её водных объектах, начиная от Океана до простейших существ.

 

Рис. 1. Круговорот воды на континентах

Вода, испарившаяся с поверхности Океана, конденсируется в атмосфере и преимущественно возвращается в виде осадков непосредственно в Океан. Таким образом, совершается малый океанический круговорот воды на Земле, характерный для внутренних областей Океана.

Меньшая часть влаги переносится воздушными течениями с Океана и выпадает в виде осадков на континенты. Эти, а также собственные осадки, испарение и сток с континентов формируют большой океано-континентальный или мировой круговорот воды. В процессе этого круговорота выпавшие осадки испаряются, впитываются в почву и пополняют грунтовые воды, которые наряду с поверхностными водами стекают в реки, озера и моря (рис. 2).

Рис. 2. Океано - континентальный круговорот воды

 

Внутри континентов существуют бессточные области (замкнутые бассейны), из которых сток практически не попадает в моря и Океан.

Установлено, что продолжительность смены воды в Океанах в процессе круговорота составляет около 2700 лет. Глубинные подземные воды, залегающие на глубинах более 2000 м, возобновляются в течении сотен тысяч – нескольких миллионов лет. Подземные воды, располагающиеся в осадочных горизонтах на глубинах примерно 50…200 м, возобновляются в течении десятилетий, столетий, 1…2 тысяч лет. Подземные воды, находящиеся вблизи поверхности (до уровня дренирования речной сетью), возобновляются от месяца до нескольких лет.

Средняя продолжительность возобновления запасов воды в реках составляет от 12 до 25 сут, в озерах - от года до нескольких лет, в ледниках – от 1600 до 15000 лет.

Наиболее активный водообмен происходит в живых организмах: биологическая вода в растениях в процессе транспирации и фотосинтеза возобновляется в течении нескольких часов.

Водный баланс

Для оценки круговоротов воды используется метод водного баланса, который является частным случаем закона сохранения вещества в природе. Он основан на очевидном свойстве: разность между приходом и расходом воды на какую-либо территорию, равна изменению количества воды на этой территории. Уравнение водного баланса – это количественное выражение этого свойства.

В зависимости от задач расчетов в гидрологии рассматриваются водные балансы различных водных объектов, водосборов, отдельных территорий, районов и т.п. за различные промежутки времени.

Так, для Океанов уравнение водного баланса имеет вид:

Хо + У - Ео = ± ∆ Wо,

где Хо – осадки на поверхность океанов,

У – сток в океан,

Ео – испарение с поверхности океанов,

∆ Wо - изменение запаса воды в океанах.

Для континента, а также для отдельных участков суши, в т.ч. речных водосборов:

Хс - Ес - У = ± ∆ Wс,

где Хс – осадки на поверхность континента,

У – сток с континента,

Ес – испарение с поверхности суши,

∆ Wc – изменение запаса воды на континенте (в почвах, грунтах, подземных водах, в бессточных понижениях).