Wat is de Hydrologische Cyclus?

De watercyclus, of de hydrologische cyclus, verwijst naar de continue circulatie van water in de hydrosfeer van de aarde. Water beweegt in en uit de verschillende reservoirs op, over en onder het aardoppervlak en verandert in het proces in de verschillende fasen van vast (ijs), vloeistof (water) en gas (damp), met de totale massa van water dat redelijk constant blijft. De fysische processen van verdamping, condensatie, sublimatie, neerslag, transpiratie en afvoer zijn verantwoordelijk voor het in stand houden van de waterkringloop. Warmte-energie wordt ook tijdens de cyclus uitgewisseld, met deze winkel en de afgifte van warmte die klimaten over de hele wereld beïnvloedt. De waterkringloop is van cruciaal belang om het leven op aarde te behouden, omdat het de zoetwaterbronnen van de wereld aanvult en extremen in het klimaat matigt.

Fysieke processen die zijn betrokken in de watercyclus

Verschillende fysieke processen werken in coördinatie om de waterkringloop op alle tijdstippen actief te houden. Verdamping omvat de verdamping van water uit de vloeistoffase, getriggerd door de warmteenergiebron uit zonnestraling. Verdamping kan ook worden uitgebreid met transpiratie, een proces van waterverlies uit plantenbladeren en transpiratie, wat vergelijkbaar waterverlies is van dieren onder omstandigheden van hittestress. 90% van het atmosferische water wordt bijgedragen door verdamping en 10% door transpiratie uit planten. Condensatie en advectie verwijst naar de transformatie van verdampte waterdampen in vloeibare waterdruppeltjes die in de lucht zijn opgehangen als wolken of mist, en de bewegingen van dergelijk gecondenseerd atmosferisch water tussen oceaan en land. Het gecondenseerde water bereikt het land en het oceaanoppervlak door het neerslagproces. Sommige neerslag wordt onderworpen aan onderschepping van de kroon, waarbij vegetatie op het land het water absorbeert voordat het land bereikt. Water dat het land bereikt wordt onderworpen aan afvloeiing (of smelt water in het geval van sneeuw), en het beweegt over het land naar de oceanen in de vorm van rivieren die in de zeeën uitmonden. Tijdens het proces wordt het water ook verdampt, sijpelt het ondergronds (in een proces dat bekend staat als infiltratie waarbij water zich verzamelt in de grond of zelfs dieper in ondergrondse watervoerende lagen) of wordt gewonnen door wortelsystemen van planten of andere middelen. De ondergrondse stroming van water vindt plaats onder de grond, en zelfs dit kan in de oceanen terechtkomen of via veren op het land terechtkomen. Een kleine hoeveelheid sublimatie, die de directe omzetting van vast ijs naar waterdamp met zich meebrengt, komt ook voor in de natuur.

Waterreservoirs en Residence Times

Waterreservoirs vertegenwoordigen een regio waar een deel van het water dat deelneemt aan de waterkringloop gedurende een bepaalde periode wordt opgeslagen. Oceanen zijn de grootste waterreservoirs ter wereld, die bijna 97% van de waters van de hydrosfeer opslaan, terwijl de ijskappen en gletsjers nog eens 2% opslaan. Ondergrondse waterreservoirs, rivieren, meren, vijvers en stromen slaan kleine percentages van het totale water van de hydrosfeer op, terwijl het watergehalte in levende organismen de kleinste van alle reservoirs vertegenwoordigt. Een andere belangrijke term in verband met de waterkringloop is de "verblijftijd", die wordt voorgesteld door de volgende wiskundige formule:

Verblijftijd = volume van het reservoir / (de hoeveelheid water wordt toegevoegd aan het reservoir of verlaat het reservoir)

De verblijftijd vertegenwoordigt dus de gemiddelde tijd die een watermolecuul in het reservoir doorbrengt, en kan ofwel positief of negatief worden uitgedrukt, afhankelijk van of het reservoir nettoverliezen of netto voordelen van water ondervindt. Grondwater kan bijvoorbeeld 10.000 jaar onder het aardoppervlak verblijven voordat het het ondergrondse reservoir verlaat, terwijl atmosferisch water maximaal 10 dagen in de atmosfeer aanwezig is voordat het als regen of sneeuw precipiteert.

Belang van de watercyclus en de impact van menselijke activiteiten

Globale klimaten worden beïnvloed door, en extreem gevoelig voor, veranderingen in de patronen van de watercyclus, omdat de cyclus de uitwisseling van warmte en vocht tussen landmassa's en waterlichamen mogelijk maakt. Verdamping van water leidt tot het koelen van de omgeving, terwijl condensatie het milieu verwarmt door warmte-energie vrij te geven. De fysieke geografie van de aarde wordt ook sterk beïnvloed door de waterkringloop, omdat de afsmelting van gletsjers en afvoer van rivieren valleien, pieken, canyons, meren en andere landvormen op aarde uitsnijdt. Onlangs is de waterkringloop van de planeet geïntensiveerd en zijn de verdampings- en neerslagsnelheden enorm toegenomen. Menselijke activiteiten, zoals het afdammen van rivieren en beken, de winning van oppervlakte- en grondwater voor irrigatie en andere doeleinden, en uitgebreide ontbossing, hebben de werking van de watercyclus van de aarde negatief beïnvloed. De opwarming van de aarde heeft de hydrosfeer verder beïnvloed door het smelten van polaire ijskappen, die nu meer water verliezen door verdamping, sneeuwsmelt en afvoer, dan dat ze door neerslag water krijgen. Dit dreigt de waterstanden van de oceanen te verhogen en kuststeden over de hele wereld te overstromen.