Der Wasserkreislauf
Der Wasserkreislauf ist die kontinuierliche Zirkulation von Wasser zwischen Atmosphäre, Landoberfläche und Ozeanen durch Verdunstung, Niederschlag, Abfluss und Speicherung, wodurch Wasser global erhalten und gleichzeitig räumlich und zeitlich umverteilt wird.
Definition
Der Wasserkreislauf ist das System von Pfaden und Reservoiren, durch die sich Wasser auf der Erde bewegt und gespeichert wird, gesteuert durch die Massenerhaltung: Über jede Region und jeden Zeitraum hinweg entspricht der Niederschlag der Evapotranspiration plus dem Abfluss plus der Änderung der Speicherung.
Scope
Dieser Bereich umfasst die Flüsse und Speicher, die den globalen Wasserkreislauf ausmachen: Niederschlag als Input zum Land, Verdunstung und Transpiration als Hauptrückführung in die Atmosphäre, Infiltration, die Wasser an der Bodenoberfläche aufteilt, und die Massenbilanzierung, die diese Flüsse mit Änderungen der Speicherung verknüpft. Er behandelt den Kreislauf in Skalen von einer Bodensäule bis zum gesamten Globus, während detaillierte Kanal- und Aquiferprozesse in den Bereichen Oberflächenwasser und Grundwasser entwickelt werden.
Sub-topics
Core questions
- Was sind die Hauptflüsse und -reservoire des globalen Wasserkreislaufs und wie groß sind sie?
- Wie drückt die Wasserbilanzgleichung die Massenerhaltung für eine Region aus?
- Was steuert, wie viel Niederschlag in die Atmosphäre zurückkehrt im Vergleich zu Abfluss oder Speicherung?
- Wie verändert sich der Wasserkreislauf unter einem sich erwärmenden Klima?
Key concepts
- Niederschlag, Verdunstung, Transpiration, Abfluss
- Reservoire und Verweilzeiten von Wasser
- Wasserbilanzgleichung
- Evapotranspirationsaufteilung
- Infiltration und Speicherung
- Erneuerbarer Süßwasserfluss
Key theories
- Massenerhaltung (Wasserbilanz)
- Über ein definiertes Kontrollvolumen und einen Zeitraum hinweg besagt die Wasserbilanz, dass die Einträge (Niederschlag) den Austrägen (Evapotranspiration plus Abfluss) plus der Änderung der Speicherung entsprechen; diese Bilanzierung liegt nahezu der gesamten quantitativen Hydrologie zugrunde.
- Globale Wasserkreislauf-Aufteilung
- Schätzungen des globalen Kreislaufs quantifizieren, wie der annähernd feste globale Niederschlag zwischen Ozean und Land aufgeteilt wird und wie sich der kontinentale Niederschlag in Evapotranspiration und Abfluss aufteilt, wodurch der erneuerbare Süßwasserfluss für die Gesellschaft bestimmt wird.
Clinical relevance
Der Wasserkreislauf bestimmt die erneuerbare Süßwasserversorgung, die Ökosysteme, Landwirtschaft und Wasserversorgung aufrechterhält; das Verständnis seiner Flüsse ist die Grundlage für Dürre- und Hochwasservorhersagen, die Planung von Wasserressourcen und die Bewertung, wie der Klimawandel Niederschlag und Verdunstung verändert.
History
Das quantitative Verständnis des Wasserkreislaufs entwickelte sich von frühen Beobachtungen, dass Flüsse durch Regen gespeist werden (Perrault und Mariotte im 17. Jahrhundert), über die Messung von Verdunstung und Niederschlag bis hin zu modernen globalen Schätzungen aus Satelliten, Reanalysen und Land-Oberflächenmodellen, die das Budget auf kontinentaler und globaler Ebene schließen.
Key figures
- S. Lawrence Dingman
- Wilfried Brutsaert
Related topics
Seminal works
- dingman2015
- brutsaert2005
- oki2006
Frequently asked questions
- Wird Wasser im Wasserkreislauf erzeugt oder zerstört?
- Nein. Der Kreislauf bewahrt die Masse: Wasser ändert Phase und Ort, aber die Gesamtmenge ist auf menschlichen Zeitskalen effektiv konstant, weshalb die Wasserbilanzgleichung so zentral für die Hydrologie ist.
- Warum wird nur ein Bruchteil des Niederschlags zu Abfluss?
- Ein Großteil des auf Land fallenden Niederschlags kehrt durch Verdunstung und pflanzliche Transpiration in die Atmosphäre zurück, und ein Teil gelangt in die Boden- und Grundwasserspeicher; nur der Rest wird zu Abfluss, wobei die Aufteilung von Klima, Vegetation, Böden und Topographie abhängt.