Гидрологический цикл
Гидрологический цикл — это непрерывная циркуляция воды между атмосферой, поверхностью суши и океанами посредством испарения, осадков, стока и хранения, сохраняющая воду в глобальном масштабе и перераспределяющая ее в пространстве и времени.
Definition
Гидрологический цикл — это система путей и резервуаров, по которым вода движется и хранится на Земле, регулируемая законом сохранения массы: для любого региона и периода осадки равны сумме эвапотранспирации, стока и изменения запасов.
Scope
Эта область охватывает потоки и запасы, составляющие глобальный круговорот воды: осадки как поступление на сушу, испарение и транспирация как основной возврат в атмосферу, инфильтрация, разделяющая воду на поверхности почвы, и учет массового баланса, связывающий эти потоки с изменениями в запасах. Она рассматривает цикл в масштабах от почвенного столба до всего земного шара, в то время как детальные процессы в руслах и водоносных горизонтах разрабатываются в областях поверхностных и подземных вод.
Sub-topics
Core questions
- Каковы основные потоки и резервуары глобального круговорота воды и каковы их масштабы?
- Как уравнение водного баланса выражает сохранение массы для региона?
- Что контролирует, какая часть осадков возвращается в атмосферу, а какая стекает или пополняет запасы?
- Как изменяется гидрологический цикл в условиях потепления климата?
Key concepts
- Осадки, испарение, транспирация, сток
- Резервуары и время пребывания воды
- Уравнение водного баланса
- Разделение эвапотранспирации
- Инфильтрация и хранение
- Возобновляемый поток пресной воды
Key theories
- Сохранение массы (водный баланс)
- Для определенного контрольного объема и периода времени водный баланс утверждает, что поступления (осадки) равны оттокам (эвапотранспирация плюс сток) плюс изменение запасов; этот учет лежит в основе почти всей количественной гидрологии.
- Разделение глобального круговорота воды
- Оценки глобального цикла количественно определяют, как примерно фиксированные глобальные осадки распределяются между океаном и сушей, и как континентальные осадки делятся на эвапотранспирацию и сток, формируя возобновляемые запасы пресной воды, доступные обществу.
Clinical relevance
Круговорот воды определяет возобновляемые запасы пресной воды, которые поддерживают экосистемы, сельское хозяйство и водоснабжение; понимание его потоков лежит в основе прогнозирования засух и наводнений, планирования водных ресурсов и оценки того, как изменение климата влияет на осадки и испарение.
History
Количественное понимание круговорота воды развивалось от ранних наблюдений, что реки питаются дождями (Перро и Мариотт в XVII веке), через измерение испарения и осадков, до современных глобальных оценок со спутников, реанализа и моделей поверхности суши, которые замыкают бюджет на континентальном и глобальном уровнях.
Key figures
- S. Lawrence Dingman
- Wilfried Brutsaert
Related topics
Seminal works
- dingman2015
- brutsaert2005
- oki2006
Frequently asked questions
- Создается или разрушается ли вода в гидрологическом цикле?
- Нет. Цикл сохраняет массу: вода меняет фазу и местоположение, но общее количество фактически постоянно в человеческих временных масштабах, поэтому уравнение водного баланса так центрально для гидрологии.
- Почему только часть осадков становится речным стоком?
- Большая часть осадков, выпадающих на сушу, возвращается в атмосферу через испарение и транспирацию растений, а часть поступает в почву и подземные воды; только остаток становится стоком, при этом разделение зависит от климата, растительности, почв и топографии.