Світовий кругообіг води

З усіх кругообігів кругообіг води має глобальні масштаби, охоплює усі геосфери і об’єднує їх у цілісність — географічну оболонку. У процесі кругообігу зберігається весь об’єм вод гідросфери, що є сталим для планети Земля (близько 1,5 млрд. км³). Води суходолу зберігаються за рахунок кругообігу води. При відсутності останнього уся вода Землі сконцентрувалася б у Світовому океані, а поверхня суходолу, літосфера та атмосфера були б абсолютно сухими (не існувало б ні поверхневих, ні підземних вод). Процес кругообігу води відбувається за рахунок постійного перетворення сонячної та внутрішньої енергії Землі. Наведемо послідовність перетворення енергії у різних колах кругообігу води.

У малому колі (для Океану) процес випаровування відбувається за рахунок перетворення теплової енергії поверхневих вод океану у внутрішню енергію молекул водяної пари та механічну енергію їх руху в атмосфері. При конденсації водяної пари її внутрішня енергія вивільняється у навколишнє повітря і переходить у теплову енергію останнього. При випаданні атмосферних опадів на поверхню океану енергія, затрачена на випаровування, повертається до нього при конденсації.

Велике коло кругообігу (для суходолу, що має стік в океан), крім вказаного, включає інші агрегатні перетворення речовини — замерзання, танення. Після випадання атмосферних опадів у твердому чи рідкому стані відбувається їх поступове переміщення на нижчі гіпсометричні рівні у вигляді стоку (площинного, руслового, льодовикового), інфільтрації та інфлюації до підземних вод та подальшого підземного стоку.

Збереження об’єму вод гідросфери у процесах світового кругообігу виражається кількісно рівняннями водного балансу:

для Світового океану — О_п + У - Е =О;

для суходолу — О_п – У - Е =О;

світовий водний баланс — О_п = Е;

де О_{п —} атмосферні опади;

У — стік;

Е — випаровування;

На поверхню Світового океану за рік випадає 458 х 10¹² м³ води, тобто на 47х10¹²м³ менше, ніж та, що з нього випаровувалась. Ця різниця переноситься на суходіл і насичує вологою повітря над ним. Стік на суходолі та з суходолу в океан відбувається за рахунок ендогенної енергії, перетвореної в потенційну енергію піднятих ділянок земної поверхні. Остання перетворюється в механічну енергію низхідного руху води в річках, струмках, льодовиках, тобто енергію поверхневого стоку.

Нехтування закономірністю збереження при використанні води людиною в так званій господарській ланці кругообігу викликає локальні "водні" кризи та глобальні порушення рівноваги у колах кругообігу води. Значна кількість води витрачається на зрошення, причому 80% цієї води безповоротно залишає річкову мережу, зв’язується в хімічних сполуках, витрачається на випаровування тощо.

Втручання людиною в процес кругообігу при збереженні загальної кількості води в регіоні (або в географічній оболонці) призводить до зміни встановлених природних співвідношень різних процесів кругообігу і порушення рівноваги. Так, перевищення можливих обсягів водозабору в річках чи озерах викликає порушення їх водного режиму (аж до пересихання). Подальше надмірне зрошення викликає підйом ґрунтових вод, підтоплення великих територій і навіть заболочування. Вказані процеси (як це не парадоксально) відбуваються у вододефіцитних, навіть пустельних регіонах.

У процесах кругообігу відбувається самоочищення природних вод, тобто збереження не лише їх кількості, а й якості. Зокрема, найбільшим світовим фільтром є Світовий океан. Людина повертає величезну масу забруднених вод у природу. Уже зараз є регіони, де водоспоживання в кілька разів перевищує поверхневий стік (за рахунок багаторазового водоспоживання). Для розбавлення стічних вод витрачається приблизно 40% усіх світових ресурсів стоку. Таким чином, у багатьох регіонах перевищені природні можливості самоочищення вод, а в глобальному масштабі, вичерпує очищувальні можливості й Світовий океан. Отже, людина у своєму побуті та господарській діяльності повинна враховувати та використовувати механізми самоочищення вод, тобто збереження їх якості в процесі Світового кругообігу.

У кругообігу води проявляється дія закономірності спрямованості природних процесів до рівноважного стану. Так, рух атмосферних опадів відбувається лише вниз, до земної поверхні і стік іде до нижчих гіпсометричних рівнів, аж до рівня поверхні Світового океану, під дією сили тяжіння до найбільш рівноважного стану.

Згідно дії закономірності періодичності, кругообіги води повторюються. Повне оновлення води в різних водних об’єктах відбувається за різні проміжки часу. Так, для оновлення підземних вод потрібно сотні тисяч або й мільйони років, для оновлення льодовиків — у середньому 8000 років. Води Світового океану повністю змінюються приблизно за 3000 років, вода проточних озер — за десятки років, безстічних — за 200-300 років, волога в ґрунті — в середньому за рік, вода в річках кожні 12 діб, а в атмосфері — кожні 9 діб.