Die globale Wasserbilanz

Die globale Wasserbilanz erfasst das gesamte Wasser, das in den Ozeanen, der Atmosphäre, an Land, im Eis und im Grundwasser gespeichert und zwischen ihnen ausgetauscht wird, und drückt die Massenerhaltung aus, die den gesamten hydrologischen Kreislauf bestimmt.

Definition

Die Wasserbilanz ist die Anwendung der Massenerhaltung auf eine Region oder auf die gesamte Erde, die besagt, dass über einen bestimmten Zeitraum die Zuflüsse den Abflüssen plus der Speicheränderung entsprechen; die globale Wasserbilanz quantifiziert die Speicher und Flüsse des gesamten hydrologischen Kreislaufs.

Scope

Dieses Thema behandelt die Wasserbilanzgleichung, angewendet vom Einzugsgebiet bis zur globalen Skala, die Größen der Hauptspeicher und die Flüsse zwischen ihnen sowie die Verweilzeiten des Wassers in jedem Speicher. Es nutzt die Bilanz als Rechnungsrahmen, anstatt die einzelnen Prozesse, die in benachbarten Themen behandelt werden, detailliert darzustellen.

Core questions

• Wie wird die Wasserbilanzgleichung formuliert und auf verschiedenen Skalen angewendet?
• Wie groß sind die wichtigsten Wasserspeicher und wie ist das Wasser unter ihnen verteilt?
• Welche sind die Hauptflüsse, die Ozean, Atmosphäre und Land verbinden?
• Wie lange verweilt Wasser in jedem Speicher?

Key concepts

• Massenerhaltung
• Wasserbilanzgleichung
• Speicher und Speicherung
• Verweilzeit
• Niederschlags-, Verdunstungs- und Abflussflüsse
• Erneuerbares Süßwasser

Key theories

Wasserbilanzgleichung

Für jedes Kontrollvolumen entspricht der Niederschlag der Evapotranspiration plus dem Abfluss plus der Speicheränderung; die Schließung dieser Bilanz auf Einzugsgebiets- und globaler Ebene ist das zentrale Bilanzierungsinstrument der Hydrologie.

Globale Wasserbilanzschätzungen

Beobachtungs- und modellbasierte Schätzungen quantifizieren die globalen Bestände sowie die Niederschlags-, Verdunstungs- und Abflussflüsse und zeigen auf, wie viel Süßwasser jährlich erneuert wird und wo es sich befindet.

Clinical relevance

Die Wasserbilanz ist die Grundlage für Schätzungen erneuerbarer Wasserressourcen, den Abschluss von Einzugsgebietsstudien, die Erkennung langfristiger Speicheränderungen wie Grundwassererschöpfung und Eisverlust sowie die Bewertung von Klima- und Landoberflächenmodellen anhand beobachteter Flüsse.

History

Das Konzept der Wasserbilanz entwickelte sich aus Einzugsgebietsstudien des 19. und 20. Jahrhunderts, die Niederschlag, Abfluss und Verdunstung verglichen; globale Bilanzschätzungen wurden im Laufe des 20. Jahrhunderts und ab dem späten 20. Jahrhundert durch Satelliten, Reanalysen und gravimetrische Messungen großräumiger Wasserspeicheränderungen verfeinert.

Key figures

• S. Lawrence Dingman
• Kevin E. Trenberth
• Taikan Oki

Seminal works

• dingman2015
• oki2006
• trenberth2007

Frequently asked questions

Warum ist die Wasserbilanz nützlich, wenn sie nur eine Buchhaltung ist?

Da die Massenerhaltung exakt ist, ermöglicht die Bilanz Hydrologen, einen unbekannten Fluss oder eine Speicheränderung aus den anderen abzuschätzen; zum Beispiel kann die Becken-Evapotranspiration aus gemessenem Niederschlag und Abfluss abgeleitet werden.

Wo befindet sich der größte Teil des Wassers der Erde?

Die überwiegende Mehrheit ist Salzwasser in den Ozeanen; Süßwasser ist ein kleiner Bruchteil, der größte Teil davon ist in Eis und tiefem Grundwasser eingeschlossen, sodass nur ein winziger Anteil in Seen, Flüssen, Böden und der Atmosphäre verbleibt, die die meisten menschlichen und ökologischen Bedürfnisse decken.