水循環は何ですか?

水循環、または水文循環は、地球の水圏内での水の連続循環を指します。 水は地球の表面上、上、下のさまざまな貯水池に出入りし、その過程で固体(氷)、液体(水)、および気体(蒸気)のさまざまな相に変化します。水の量はかなり一定です。 蒸発、凝縮、昇華、降雨、蒸散、および流出の物理的プロセスは、水循環を維持する責任があります。 このエネルギーの貯蔵と放出が世界中の気候に影響を及ぼしながら、熱エネルギーもサイクルの間に交換されます。 世界の淡水資源を補充し、極端な気候を緩和するため、水の循環は地球上の生命を維持するためにきわめて重要です。

水循環に関わる物理過程

さまざまな物理的プロセスが、水循環をあらゆる時点でアクティブに保つために協調して機能します。 蒸発は、太陽放射からの熱エネルギー源によって引き起こされる液相からの水の蒸発を伴う。 蒸発は、蒸散、植物の葉からの水分喪失の過程、および暑さストレスの条件下での動物からの水分喪失と同様の発汗を含むように拡張することもできる。 大気中の水の90%は蒸発によるものであり、10%は植物からの蒸散によるものです。 凝縮と移流とは、蒸発した水蒸気が雲や霧のように空気中に浮遊する液滴に変わること、そしてそのような凝縮した大気中の水が海と陸の間を移動することです。 凝縮した水は降水の過程で陸地と海面に到達します。 一部の降水量はキャノピー迎撃の対象となり、陸地の植生は陸地に達する前に水を吸収します。 陸地に到達した水は流出し(雪の場合は水を溶かします)、海に流れ込む川の形で陸地を横切って海に向かって移動します。 このプロセスでは、水も蒸発するか、地下に浸透するか(浸透として知られるプロセスでは水が土壌に、あるいは地下帯水層にさらに深く集まる)、または植物の根系または他の手段によって抽出される。 地下の水の流れは地下で起こります、そしてこれでさえも、春を経て陸上の海または地表にたどり着くかもしれません。 固体の氷を水蒸気に直接変換することを含む少量の昇華も、自然界で起こるのが見られます。

貯水池と滞留時間

貯水池は、水循環に参加する水の一部が一定期間貯留される地域を表します。 海は地球上で最大の貯水池で、水圏の水の約97%を貯留していますが、氷冠と氷河はさらに2%を貯留しています。 地下水の貯水池、河川、湖、池、小川は水圏の全水量のごく一部を貯めていますが、生物に含まれる水分は全貯水池の中で最も小さいものです。 水循環に関連するもう1つの重要な用語は「滞留時間」です。これは次の数式で表されます。

滞留時間=貯水池の容量/(貯水池に水が追加されるか貯水池を出る速度)

したがって、滞留時間は、水分子が貯留層内で費やす平均時間を表し、貯留層が純損失を受けているのか純純水を得ているのかに応じて正または負のいずれかで表すことができる。 たとえば、地下水は地下の貯水池を出る前に地球の表面の下に1万年間存在することができますが、大気中の水は大気中に最大10日間存在し、雨や雪として降り注ぐことができます。

水循環の重要性と人間活動の影響

地球規模の気候は、陸地と水域との間の熱と水分の交換を可能にするので、水の循環パターンの変化の影響を受け、非常に敏感です。 水の蒸発は環境の冷却をもたらし、凝縮は熱エネルギーを放出することによって環境を温める。 氷河の崩壊と河川からの流出が谷、頂上、峡谷、湖、そして地球上で見られる他の地形を切り刻むので、地球の物理的な地理も水循環の影響を強く受けます。 最近、惑星の水循環は激化し、蒸発と降水の速度は非常に増加しました。 河川や小川のせき止め、灌漑やその他の目的のための地表水や地下水の汲み上げ、大規模な森林伐採などの人間の活動は、地球の水循環の機能に悪影響を及ぼす。 地球温暖化はさらに、蒸発、融雪および流出によってそれらが降水量によって水を得ているより多くの水を失っている極氷キャップの融解を引き起こすことによって水圏に影響を与えました。 これは、海の水位を上昇させ、世界中の沿岸都市を洪水させる恐れがあります。