Панорама Блед Остров Словения Восход Церковь
Изображение David Mark с сайта Pixabay

ГЛАВА 3. КРУГОВОРОТ ВОДЫ В ПРИРОДЕ

§ 7. Взаимоотношение вод атмосферы, суши и Мирового океана

Воды земного шара находятся в постоянном взаимодействии и в процессе круговорота связаны воедино. Под влиянием солнечной радиации с поверхности океанов, морей, рек, озер, ледников, снежного покрова и льда, почвы и растительности ежегодно испаряется 525 тыс. км3 воды. Испарение с поверхности океанов и морей — основной источник поступления влаги в атмосферу. Большая часть этой влаги выпадает в виде атмосферных осадков непосредственно на поверхность океанов и морей, совершая так называемый малый круговорот. Меньшая ее доля участвует в большом круговороте, вступая в сложные взаимодействия с земной поверхностью. Большой круговорот включает в себя ряд местных, внутренних влагооборотов  и представляет собой многообразный процесс перемещения, расходования и возобновления влаги на земной поверхности, в недрах земли и в атмосфере. Атмосферные осадки, орошая поверхность материков, частично просачиваются в почву, частично стекают по склонам и образуют ручьи, реки, озера, болота. Поглощенная почвой вода частью испаряется непосредственно или транспирируется растениями, частью просачивается вглубь и формирует подземные воды. Последние участвуют в питании рек, озер или достигают моря подземными путями.

Круговорот воды в природе

Влага, поступившая в атмосферу в результате испарения с поверхности суши и ее водоемов, дополняет то количество ее, которое поступает с океана. Воздушными течениями она переносится в глубь материка и, выпадая в виде дождя и снега, орошает территории, более или менее удаленные от океана. Выпавшие осадки вновь испаряются, просачиваются, стекают по земной поверхности. Сток, воды рек, впадающих в океан, завершает большой круговорот воды на земном шаре. Рассмотренный процесс круговорота — лишь упрощенная схема. Для наглядности она представлена на рис. 2.

Схема круговорота воды

Рис. 2. Схема круговорота воды.

1 — осадки, 2 — водопроницаемые породы, 3 — слабопроницаемые породы, 4 — не проницаемые породы, 5 — источник, 6 — направление движения воды и водяных паров.

В действительности явление круговорота значительно сложнее, и не случайно до последнего времени ему уделяется большое внимание. В. работах О. А. Дроздова, М. И. Львовича, А. М. Алпатьева, Г. П. Кали­нина раскрываются новые его черты и особенности.

Круговорот воды состоит из нескольких звеньев, главные из которых атмосферное, океаническое, материковое.

М. И. Львович ввел понятие «активность водообмена», харак­теризующее продолжительность смены всего объема воды данной части гидросферы в процессе круговорота воды.

Круговорот воды в атмосфере

В атмосферном звене происходит перенос влаги в процессе атмосферной циркуляции и образование атмосферных осадков. Еди­новременный запас влаги в атмосфере невелик, всего 14 тыс. км3, но при постоянном возобновлении этой влаги в процессе испарения с поверхности Земли объем осадков, выпадающих на эту поверхность, равен 525 тыс. км3. Таким образом, в среднем каждые 10 суток влага атмосферы возобновляется.

Круговорот воды в океане

Для океанического звена круговорота характерно непрерывное восстановление запасов влаги в атмосфере путем испарения. С поверхности океанов в атмосферу поступает 86,0% общего количества испарившейся влаги на земном шаре. По отношению к объему воды в океане это количество невелико; общая продолжительность смены воды океана в процессе круговорота, по-видимому, около 3000 лет.

Круговорот воды на материке и в почве

Материковое звено по активности участия его вод в круговороте отличается большим разнообразием. В этом звене М. И. Льво­вич в свою очередь выделяет почвенное, литогенное, речное, озерное, ледниковое и биологическое звенья.

Почва осуществляет обмен влагой как с атмосферой, реками и озерами, так и с недрами земли — литогенным звеном. Обмен этот происходит путем просачивания, стекания по поверхности, испарения и транспирации сравнительно быстро, в пределах одного года.

Степень подвижности воды в литогенном звене неодинакова. Наиболее активно участвуют в общем круговороте воды подземные воды, залегающие вблизи земной поверхности до уровня дрениро­вания их речной сетью и питающие реки. Продолжительность их обмена — от месяца до нескольких лет. С удалением от земной поверхности, на больших глубинах, подземные воды становятся все менее подвижны и период их водообмена, по Г. П. Калинину, достигает нескольких миллионов лет, что свидетельствует о крайне замедленном водообмене, практически об его отсутствии. Это в основном относится к рассолам.

Реки возвращают в океан воды, которые поступили в процессе круговорота на сушу. Обмен воды, содержащейся в руслах рек, происходит весьма быстро: в среднем, по данным разных авторов, за 12—25 суток. Но если к объему русловых вод прибавить объем проточных озер, то активность водообмена значительно уменьшится и его продолжительность возрастет до трех лет.

В ледниках как бы законсервированы большие массы воды в виде льда. Движение льда медленное, поэтому продолжитель­ность обмена воды (льда) в ледниках колеблется, по разным данным, от 8300 до 15 000 лет.

Анализ активности водообмена раскрывает весьма интересную и важную черту ресурсов пресных вод — их относительно быстрое возобновление. Сравнительная оценка активности дается следующими данными (нижний предел по М. И. Львовичу, верхний — по Г. П. Калинину):

Полное возобновление запасов (число лет)
Мировой океан — 3000
Подземные воды — 5000
Ледник — 8300-15000
Почвенная влага — 1
Реки и озера — 3
Реки — 0,033-0,069
Пары атмосферы — 0,027
Вся гидросфеpa — 2700

Таким образом, круговорот воды в природе, совершающийся под влиянием солнечного тепла и силы тяжести, объединяет несколько геофизических процессов, происходящих в его звеньях,— это испарение, перенос влаги в атмосфере, ее конденсация и выпадение осадков, просачивание их в почву и горные породы, сток поверхностных и подземных вод.

Биологические процессы в круговороте воды

Особую роль в круговороте воды занимают биологические процессы— транспирация и фотосинтез. В среднем расход воды на транспирацию приблизительно равен 30 000 км3 в год (по Льво­вичу). Эта величина превышает 40% суммарного испарения со всей суши и составляет 7% испарения с поверхности земного шара, включая океан.

В процессе фотосинтеза растения поглощают вместе с углеродом воздуха водород, входящий в состав воды, разлагая таким образом ее на составные части. По А. А. Ничипоровичу, этот процесс можно схематизировать в следующем виде:

СО2+4Н2о Хлорофилл/свет→ СН2О+ЗН2О+О2

Растения в процессе фотосинтеза могут использовать и разлагать, по данным этого автора, 2,25 • 1017 г, или 225 км3, воды в год. Из этого количества четвертая часть теряется для круговорота без­возвратно. На это особое внимание обращает А. М. Алпатьев, полагая, что в течение многих миллионов лет, со времени сущест­вования фотосинтезирующих растений, возможно постепенное обез­воживание Земли. Количественная оценка этих явлений нуждается в дополнительных исследованиях и в настоящее время при расчете составляющих круговорота не принимается во внимание. При коли­чественной оценке круговорота не учитываются также те воды, которые участвуют во влагообороте с космическим пространством, и те воды, которые участвуют в процессах гидратации и дегидратации горных, пород глубоких недр земли. Гидратация — химическая реакция присоединения воды к веществу. Дегидратация — обратная реакция, вызываемая повышением температуры и уменьшением давления паров воды. В данном случае имеются в виду процессы поглощения воды при образовании минералов и выделения из них воды в зоне глубинного метаморфизма.

Области внутреннего стока

Воды, стекающие по земной поверхности, не все попадают . в океаны и моря. Ниспадающие к океанам покатости, сток с которых направлен в океан, называются сточными или периферийными областями стока. Замкнутые пространства, не имеющие связи с океанами, сток с которых не достигает океана, называются областями внутреннего стока или бессточными (по отношению к океану). Воды этих областей расходуются на испарение либо по пути стока, либо с поверхности конечных замкнутых водоемов, куда они стекают. Области внутреннего стока обмениваются влагой с пери­ферийными областями только путем переноса ее воздушными течениями в атмосфере или в незначительной мере подземными путями.

Общая площадь периферийных областей земного шара составляет 117 млн. км2 и почти в 4 раза превосходит площадь областей внутреннего стока, равную 32 млн. км2. Большая периферийная область в нашей стране — ниспадающая к Арктическим морям, с которой собирают свои воды реки Сибири: Обь, Енисей, Лена, Яна, Индигирка, Колыма и др. Огромные периферийные области направлены к Атлантическому океану, с них стекают большие реки мира: Амазонка, Миссисипи, Нигер, Конго, и многие реки Европы: Нева, Западная Двина, Висла, Одра, Эльба, Рейн, Луара и др.

Большая область внутреннего стока — Арало-Ксспийская, К ней принадлежат бассейны рек Волги, Урала, Куры, Сырдарьи, Амударьи и др. К бессточным же областям относятся пустыни Са­хара, Аравийская и Центрально-Австралийская.

Источник: Общая гидрология, Гидрометеоиздат, Ленинград, 1973

Вас так же могут заинтересовать:

Мировой водный баланс

Внутриматериковый влагооборот