สมดุลน้ำของโลก

สมดุลน้ำของโลกคือการคำนวณปริมาณน้ำทั้งหมดที่กักเก็บและแลกเปลี่ยนกันระหว่างมหาสมุทร ชั้นบรรยากาศ พื้นดิน น้ำแข็ง และน้ำบาดาล ซึ่งแสดงถึงการอนุรักษ์มวลที่เป็นข้อจำกัดของวัฏจักรทางอุทกวิทยาโดยรวม

Definition

สมดุลน้ำคือการประยุกต์ใช้หลักการอนุรักษ์มวลกับพื้นที่ใดพื้นที่หนึ่งหรือทั้งโลก โดยระบุว่าในช่วงระยะเวลาหนึ่ง ปริมาณน้ำที่เข้าเท่ากับปริมาณน้ำที่ออกบวกกับการเปลี่ยนแปลงในการกักเก็บ; สมดุลน้ำของโลกจะวัดปริมาณแหล่งกักเก็บและการไหลเวียนของวัฏจักรทางอุทกวิทยาทั้งหมด

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมสมการสมดุลน้ำที่ประยุกต์ใช้ตั้งแต่ระดับลุ่มน้ำไปจนถึงระดับโลก ขนาดของแหล่งกักเก็บหลักและการไหลเวียนระหว่างแหล่งกักเก็บเหล่านั้น รวมถึงระยะเวลาที่น้ำคงอยู่ในแต่ละแหล่งกักเก็บ โดยใช้สมดุลเป็นกรอบการบัญชีมากกว่าการลงรายละเอียดกระบวนการแต่ละอย่างที่ครอบคลุมในหัวข้อใกล้เคียง

Core questions

• สมการสมดุลน้ำถูกเขียนและประยุกต์ใช้ในระดับต่างๆ อย่างไร?
• แหล่งกักเก็บน้ำหลักมีขนาดใหญ่เพียงใด และน้ำมีการกระจายตัวอยู่ในแหล่งกักเก็บเหล่านั้นอย่างไร?
• การไหลเวียนหลักที่เชื่อมโยงมหาสมุทร ชั้นบรรยากาศ และพื้นดินคืออะไร?
• น้ำคงอยู่ในแต่ละแหล่งกักเก็บนานเท่าใด?

Key concepts

• การอนุรักษ์มวล
• สมการสมดุลน้ำ
• แหล่งกักเก็บและการกักเก็บ
• ระยะเวลาคงอยู่
• การไหลเวียนของหยาดน้ำฟ้า การระเหย และน้ำท่า
• น้ำจืดหมุนเวียน

Key theories

สมการสมดุลน้ำ

สำหรับปริมาตรควบคุมใดๆ ปริมาณน้ำฝนเท่ากับการระเหยคายน้ำบวกกับปริมาณน้ำท่าบวกกับการเปลี่ยนแปลงในการกักเก็บ; การปิดสมดุลนี้ในระดับลุ่มน้ำและระดับโลกเป็นเครื่องมือบัญชีหลักของอุทกวิทยา

การประมาณการสมดุลน้ำของโลก

การประมาณการจากการสังเกตและจากแบบจำลองจะวัดปริมาณสต็อกทั่วโลกและการไหลเวียนของหยาดน้ำฟ้า การระเหย และน้ำท่า ซึ่งเป็นกรอบว่าน้ำจืดได้รับการเติมเต็มเท่าใดในแต่ละปีและอยู่ที่ใด

Clinical relevance

สมดุลน้ำเป็นพื้นฐานของการประมาณการทรัพยากรน้ำหมุนเวียน การปิดสมดุลของการศึกษาลุ่มน้ำ การตรวจจับการเปลี่ยนแปลงการกักเก็บระยะยาว เช่น การลดลงของน้ำบาดาลและการสูญเสียน้ำแข็ง และการประเมินแบบจำลองสภาพภูมิอากาศและพื้นผิวโลกเทียบกับการไหลเวียนที่สังเกตได้

History

แนวคิดสมดุลน้ำพัฒนามาจากการศึกษาลุ่มน้ำในศตวรรษที่ 19 และ 20 ที่เปรียบเทียบปริมาณน้ำฝน ปริมาณน้ำท่า และการระเหย; การประมาณการสมดุลทั่วโลกได้รับการปรับปรุงตลอดศตวรรษที่ 20 และตั้งแต่ปลายศตวรรษที่ 20 เป็นต้นมา โดยใช้ดาวเทียม การวิเคราะห์ซ้ำ และการวัดการเปลี่ยนแปลงการกักเก็บน้ำขนาดใหญ่ด้วยวิธีการวัดแรงโน้มถ่วง

Key figures

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

Seminal works

• dingman2015
• oki2006
• trenberth2007

Frequently asked questions

เหตุใดสมดุลน้ำจึงมีประโยชน์หากเป็นเพียงการทำบัญชี?

เนื่องจากการอนุรักษ์มวลเป็นสิ่งที่แน่นอน สมดุลจึงช่วยให้นักอุทกวิทยาสามารถประมาณการการไหลเวียนหรือการเปลี่ยนแปลงการกักเก็บที่ไม่ทราบค่าหนึ่งจากค่าอื่นๆ ได้ ตัวอย่างเช่น การระเหยคายน้ำของลุ่มน้ำสามารถอนุมานได้จากปริมาณน้ำฝนและน้ำท่าที่วัดได้

น้ำส่วนใหญ่ของโลกอยู่ที่ไหน?

ส่วนใหญ่เป็นน้ำเค็มในมหาสมุทร; น้ำจืดเป็นส่วนน้อยมาก ซึ่งส่วนใหญ่ถูกกักเก็บอยู่ในน้ำแข็งและน้ำบาดาลลึก เหลือเพียงส่วนเล็กน้อยในทะเลสาบ แม่น้ำ ดิน และชั้นบรรยากาศที่ตอบสนองความต้องการส่วนใหญ่ของมนุษย์และระบบนิเวศ