ما هي الدورة الهيدرولوجية؟
تعمل دورة المياه على تصفية المياه وتجديدها مما يحافظ على الحياة على الأرض.
تشير دورة الماء ، أو الدورة الهيدرولوجية ، إلى الدوران المستمر للمياه داخل الغلاف المائي للأرض. ينتقل الماء من وإلى الخزانات المختلفة على سطح الأرض وفوقه وتحته ، وفي هذه العملية يتحول إلى أطواره المختلفة من الصلب (الجليد) والسائل (الماء) والغاز (البخار) ، مع الكتلة الكلية تبقى ثابتة إلى حد ما من الماء. العمليات الفيزيائية للتبخر ، والتكثيف ، والتسامي ، والتساقط ، والنتح ، والجريان السطحي هي المسؤولة عن الحفاظ على دورة المياه. يتم أيضًا تبادل الطاقة الحرارية أثناء الدورة ، مع هذا المخزن وإطلاق الحرارة التي تؤثر على المناخات في جميع أنحاء العالم. تعد دورة المياه أمرًا بالغ الأهمية للحفاظ على الحياة على الأرض ، حيث إنها تغذي موارد المياه العذبة في العالم وتحد من الظواهر المناخية المتطرفة.
ما هي الدورة الهيدرولوجية؟
العمليات الفيزيائية المتضمنة في دورة المياه
تعمل العمليات الفيزيائية المختلفة بالتنسيق من أجل الحفاظ على دورة المياه نشطة في جميع النقاط الزمنية. يتضمن التبخر تبخير الماء من الطور السائل ، الناتج عن مصدر الطاقة الحرارية من الإشعاع الشمسي. يمكن أيضًا أن يمتد التبخر ليشمل النتح ، وهي عملية فقدان الماء من أوراق النباتات ، والعرق ، وهو نفس فقدان الماء من الحيوانات في ظل ظروف الإجهاد الحراري. يساهم التبخر في 90٪ من مياه الغلاف الجوي ، و 10٪ عن طريق النتح من النباتات. يشير التكثيف والتأخير إلى تحويل أبخرة الماء المتبخرة إلى قطرات ماء سائلة معلقة في الهواء على شكل غيوم أو ضباب ، وحركات مثل هذه المياه المتكثفة في الغلاف الجوي بين المحيط والأرض. تصل المياه المكثفة إلى سطح الأرض والمحيط بعملية الترسيب. يتعرض بعض هطول الأمطار لاعتراض المظلة ، حيث يمتص الغطاء النباتي على الأرض الماء قبل أن يصل إلى الأرض. تتعرض المياه التي تصل إلى الأرض للجريان السطحي (أو ذوبان الماء في حالة الثلج) ، وتتحرك عبر الأرض باتجاه المحيطات على شكل أنهار تصب في البحار. في هذه العملية ، يتبخر الماء أيضًا ، ويتسرب تحت الأرض (في عملية تعرف باسم التسلل حيث تتجمع المياه في التربة أو حتى أعمق في طبقات المياه الجوفية) أو يتم استخراجها عن طريق أنظمة جذور النباتات أو وسائل أخرى. يحدث التدفق تحت السطحي للمياه تحت الأرض ، وحتى هذا قد ينتهي في المحيطات أو على سطح الأرض عبر الينابيع. كمية صغيرة من التسامي ، التي تنطوي على التحويل المباشر للجليد الصلب إلى بخار الماء ، شوهدت أيضًا تحدث في الطبيعة. حيث يمتص الغطاء النباتي على الأرض الماء قبل أن يصل إلى الأرض. تتعرض المياه التي تصل إلى الأرض للجريان السطحي (أو ذوبان الماء في حالة الثلج) ، وتتحرك عبر الأرض باتجاه المحيطات على شكل أنهار تصب في البحار. في هذه العملية ، يتبخر الماء أيضًا ، ويتسرب تحت الأرض (في عملية تعرف باسم التسلل حيث تتجمع المياه في التربة أو حتى أعمق في طبقات المياه الجوفية) أو يتم استخراجها عن طريق أنظمة جذور النباتات أو وسائل أخرى. يحدث التدفق تحت السطحي للمياه تحت الأرض ، وحتى هذا قد ينتهي في المحيطات أو على سطح الأرض عبر الينابيع. كمية صغيرة من التسامي ، التي تنطوي على التحويل المباشر للجليد الصلب إلى بخار الماء ، شوهدت أيضًا تحدث في الطبيعة. حيث يمتص الغطاء النباتي على الأرض الماء قبل أن يصل إلى الأرض. تتعرض المياه التي تصل إلى الأرض للجريان السطحي (أو ذوبان الماء في حالة الثلج) ، وتتحرك عبر الأرض باتجاه المحيطات على شكل أنهار تصب في البحار. في هذه العملية ، يتبخر الماء أيضًا ، ويتسرب تحت الأرض (في عملية تعرف باسم التسلل حيث تتجمع المياه في التربة أو حتى أعمق في طبقات المياه الجوفية) أو يتم استخراجها عن طريق أنظمة جذور النباتات أو وسائل أخرى. يحدث التدفق تحت السطحي للمياه تحت الأرض ، وحتى هذا قد ينتهي في المحيطات أو على سطح الأرض عبر الينابيع. كمية صغيرة من التسامي ، التي تنطوي على التحويل المباشر للجليد الصلب إلى بخار الماء ، شوهدت أيضًا تحدث في الطبيعة. تتعرض المياه التي تصل إلى الأرض للجريان السطحي (أو ذوبان الماء في حالة الثلج) ، وتتحرك عبر الأرض باتجاه المحيطات على شكل أنهار تصب في البحار. في هذه العملية ، يتبخر الماء أيضًا ، ويتسرب تحت الأرض (في عملية تعرف باسم التسلل حيث تتجمع المياه في التربة أو حتى أعمق في طبقات المياه الجوفية) أو يتم استخراجها عن طريق أنظمة جذور النباتات أو وسائل أخرى. يحدث التدفق تحت السطحي للمياه تحت الأرض ، وحتى هذا قد ينتهي في المحيطات أو على سطح الأرض عبر الينابيع. كمية صغيرة من التسامي ، التي تنطوي على التحويل المباشر للجليد الصلب إلى بخار الماء ، شوهدت أيضًا تحدث في الطبيعة. تتعرض المياه التي تصل إلى الأرض للجريان السطحي (أو ذوبان الماء في حالة الثلج) ، وتتحرك عبر الأرض باتجاه المحيطات على شكل أنهار تصب في البحار. في هذه العملية ، يتبخر الماء أيضًا ، ويتسرب تحت الأرض (في عملية تعرف باسم التسلل حيث تتجمع المياه في التربة أو حتى أعمق في طبقات المياه الجوفية) أو يتم استخراجها عن طريق أنظمة جذور النباتات أو وسائل أخرى. يحدث التدفق تحت السطحي للمياه تحت الأرض ، وحتى هذا قد ينتهي في المحيطات أو على سطح الأرض عبر الينابيع. كمية صغيرة من التسامي ، التي تنطوي على التحويل المباشر للجليد الصلب إلى بخار الماء ، شوهدت أيضًا تحدث في الطبيعة. تتسرب تحت الأرض (في عملية تعرف باسم التسلل حيث تتجمع المياه في التربة أو حتى في عمق طبقات المياه الجوفية) أو يتم استخلاصها عن طريق أنظمة جذور النباتات أو وسائل أخرى. يحدث التدفق تحت السطحي للمياه تحت الأرض ، وحتى هذا قد ينتهي في المحيطات أو على سطح الأرض عبر الينابيع. كمية صغيرة من التسامي ، التي تنطوي على التحويل المباشر للجليد الصلب إلى بخار الماء ، شوهدت أيضًا تحدث في الطبيعة. تتسرب تحت الأرض (في عملية تعرف باسم التسلل حيث تتجمع المياه في التربة أو حتى في عمق طبقات المياه الجوفية) أو يتم استخلاصها عن طريق أنظمة جذور النباتات أو وسائل أخرى يحدث التدفق تحت السطحي للمياه تحت الأرض ، وحتى هذا قد ينتهي في المحيطات أو على سطح الأرض عبر الينابيع. كمية صغيرة من التسامي ، التي تنطوي على التحويل المباشر للجليد الصلب إلى بخار الماء ، شوهدت أيضًا تحدث في الطبيعة.
خزانات المياه وأوقات الإقامة
تمثل خزانات المياه منطقة يتم فيها تخزين جزء من المياه المشاركة في دورة المياه لفترة زمنية معينة. المحيطات هي أكبر خزانات المياه على هذا الكوكب ، حيث تخزن ما يقرب من 97٪ من مياه الغلاف المائي ، بينما تخزن القمم الجليدية والأنهار الجليدية 2٪ أخرى. خزانات المياه الجوفية والأنهار والبحيرات والبرك والجداول تخزن نسبًا صغيرة من إجمالي مياه الغلاف المائي أيضًا ، بينما يمثل المحتوى المائي الموجود في الكائنات الحية الأصغر بين جميع الخزانات. مصطلح آخر مهم مرتبط بدورة المياه هو "وقت الإقامة" ، والذي يتم تمثيله بالصيغة الرياضية التالية:
وقت الإقامة = حجم الخزان / (معدل إضافة الماء إلى الخزان أو مغادرة الخزان)
يمثل وقت المكوث متوسط الوقت الذي يقضيه جزيء الماء في الخزان ، ويمكن التعبير عنه إما بشكل إيجابي أو سلبي اعتمادًا على ما إذا كان الخزان يعاني من خسائر صافية أو مكاسب صافية من الماء. على سبيل المثال ، يمكن أن تبقى المياه الجوفية تحت سطح الأرض لمدة 10000 عام قبل مغادرة الخزان الجوفي ، بينما توجد مياه الغلاف الجوي لمدة أقصاها 10 أيام في الغلاف الجوي قبل أن تترسب على شكل مطر أو ثلج.
أهمية دورة المياه وتأثير الأنشطة البشرية
تتأثر المناخات العالمية بحساسية شديدة للتغيرات في أنماط دورة المياه ، حيث تسمح الدورة بتبادل الحرارة والرطوبة بين الكتل الأرضية والمسطحات المائية. يؤدي تبخر الماء إلى تبريد البيئة ، بينما يؤدي التكثيف إلى تدفئة البيئة عن طريق إطلاق طاقة حرارية. تتأثر الجغرافيا الطبيعية للأرض أيضًا بدرجة كبيرة بدورة المياه ، حيث يؤدي ذوبان الأنهار الجليدية والجريان السطحي من الأنهار إلى تشكيل الوديان والقمم والأودية والبحيرات والتضاريس الأخرى التي تُرى على الأرض. في الآونة الأخيرة ، اشتدت دورة المياه على كوكب الأرض ، وزادت معدلات التبخر وهطول الأمطار بشكل كبير. الأنشطة البشرية ، مثل سد الأنهار والجداول ، واستخراج المياه السطحية والجوفية للري ولأغراض أخرى ، وإزالة الغابات على نطاق واسع ، أثرت سلبًا على عمل دورة مياه الأرض. لقد أثر الاحترار العالمي بشكل أكبر على الغلاف المائي من خلال التسبب في ذوبان القمم الجليدية القطبية ، والتي تفقد الآن المزيد من المياه عن طريق التبخر وذوبان الجليد والجريان السطحي أكثر مما تكتسبه المياه عن طريق هطول الأمطار. وهذا يهدد برفع مستويات المياه في المحيطات وإغراق المدن الساحلية حول العالم.