Chu trình thủy văn
Chu trình thủy văn là sự tuần hoàn liên tục của nước giữa khí quyển, bề mặt đất liền và đại dương thông qua các quá trình bốc hơi, giáng thủy, dòng chảy và lưu trữ, giúp bảo tồn nước trên toàn cầu đồng thời phân phối lại nước trong không gian và thời gian.
Definition
Chu trình thủy văn là hệ thống các con đường và hồ chứa mà qua đó nước di chuyển và được lưu trữ trên khắp Trái Đất, được điều chỉnh bởi định luật bảo toàn khối lượng: trên bất kỳ khu vực và khoảng thời gian nào, lượng giáng thủy bằng tổng lượng bốc thoát hơi nước cộng với dòng chảy cộng với sự thay đổi trong lưu trữ.
Scope
Lĩnh vực này bao gồm các dòng chảy và kho chứa tạo nên chu trình nước toàn cầu: giáng thủy là đầu vào cho đất liền, bốc hơi và thoát hơi nước là sự trở lại chính của nước vào khí quyển, thấm lọc phân chia nước ở bề mặt đất, và cân bằng khối lượng liên kết các dòng chảy này với những thay đổi trong lưu trữ. Nó xem xét chu trình ở các quy mô từ cột đất đến toàn cầu, trong khi các quá trình chi tiết của kênh và tầng chứa nước được phát triển trong các lĩnh vực nước mặt và nước ngầm.
Sub-topics
Core questions
- Các dòng chảy và hồ chứa chính của chu trình nước toàn cầu là gì, và quy mô của chúng lớn đến mức nào?
- Phương trình cân bằng nước thể hiện định luật bảo toàn khối lượng cho một khu vực như thế nào?
- Yếu tố nào kiểm soát lượng giáng thủy trở lại khí quyển so với lượng chảy tràn hoặc bổ sung vào kho chứa?
- Chu trình thủy văn đang thay đổi như thế nào dưới tác động của khí hậu ấm lên?
Key concepts
- Giáng thủy, bốc hơi, thoát hơi nước, dòng chảy
- Hồ chứa và thời gian lưu trú của nước
- Phương trình cân bằng nước
- Phân chia bốc thoát hơi nước
- Thấm lọc và lưu trữ
- Dòng chảy nước ngọt tái tạo
Key theories
- Bảo toàn khối lượng (cân bằng nước)
- Trên một thể tích kiểm soát và khoảng thời gian xác định, cân bằng nước cho biết lượng đầu vào (giáng thủy) bằng lượng đầu ra (bốc thoát hơi nước cộng với dòng chảy) cộng với sự thay đổi trong lưu trữ; sự tính toán này là nền tảng cho hầu hết các ngành thủy văn định lượng.
- Phân chia chu trình nước toàn cầu
- Các ước tính về chu trình toàn cầu định lượng cách lượng giáng thủy toàn cầu gần như cố định được phân chia giữa đại dương và đất liền, và cách giáng thủy lục địa phân chia thành bốc thoát hơi nước và dòng chảy, tạo nên khung nước ngọt tái tạo có sẵn cho xã hội.
Clinical relevance
Chu trình nước thiết lập nguồn cung cấp nước ngọt tái tạo duy trì các hệ sinh thái, nông nghiệp và cấp nước; việc hiểu rõ các dòng chảy của nó là cơ sở để dự báo hạn hán và lũ lụt, lập kế hoạch tài nguyên nước và đánh giá cách biến đổi khí hậu làm thay đổi lượng giáng thủy và bốc hơi.
History
Sự hiểu biết định lượng về chu trình nước đã phát triển từ những quan sát ban đầu rằng các con sông được nuôi dưỡng bởi lượng mưa (Perrault và Mariotte vào thế kỷ 17), thông qua việc đo lường sự bốc hơi và giáng thủy, đến các ước tính toàn cầu hiện đại từ vệ tinh, phân tích lại và các mô hình bề mặt đất đóng kín ngân sách ở quy mô lục địa và toàn cầu.
Key figures
- S. Lawrence Dingman
- Wilfried Brutsaert
Related topics
Seminal works
- dingman2015
- brutsaert2005
- oki2006
Frequently asked questions
- Nước có được tạo ra hay bị phá hủy trong chu trình thủy văn không?
- Không. Chu trình bảo toàn khối lượng: nước thay đổi pha và vị trí nhưng tổng lượng nước thực tế không đổi trong các khoảng thời gian của con người, đó là lý do tại sao phương trình cân bằng nước lại rất quan trọng đối với thủy văn học.
- Tại sao chỉ một phần nhỏ lượng giáng thủy trở thành dòng chảy sông suối?
- Phần lớn lượng giáng thủy rơi xuống đất liền trở lại khí quyển thông qua sự bốc hơi và thoát hơi nước của thực vật, và một phần đi vào đất và kho chứa nước ngầm; chỉ phần còn lại trở thành dòng chảy, với sự phân chia phụ thuộc vào khí hậu, thảm thực vật, đất đai và địa hình.