Что такое мировой водный баланс

Водный баланс Земли

Трудно переоценить важность водных ресурсов на планете. Вода не только занимает основную часть поверхности земного шара, но и является важной составляющей всех живых организмов. Жизнь на Земле невозможна без этого вещества и его круговорота.

Круговоротом воды называется процесс ее перемещения между основными оболочками и сферами Земли. Суть его заключается в следующем: под действие солнца испаряются воды Мирового океана, воздушными течениями они распределяются по поверхности планеты, конденсируются и выпадают в виде осадков.

Мировой водный баланс – это количественное выражение круговорота воды. Он представляет собой соотношение объема воды, испарившейся с поверхности Земли и выпавшей в виде осадков за конкретный временной промежуток. Водный баланс учитывает все виды влаги на планете, к которым относятся:

Определить аква баланс всей планеты за большой промежуток времени довольно просто: количество испарившейся с поверхности планеты воды равно количеству воды, содержащейся в выпавших осадках. Для расчета аква баланса суши и Мирового океана взятых в отдельности, необходимо учитывать речной сток. Дело в том, что количество испарившейся из Мирового океана воды, всегда превышает совокупные осадки, выпадающие на его поверхность. Часть воды переносится на материки и затем реки доставляют ее обратно в океан. Водный баланс характеризуется системой уравнений представленной в табл.1.

Данные уравнения используются для оценки ресурсов влаги, как на всей поверхности Земли, так и на отдельных ее территориях. Следует отметить, что если территория занимает небольшую площадь или требуется определить баланс влаги за короткий промежуток времени, учитываются дополнительные составляющие:

Оценка баланса влаги, используется для изучения водных ресурсов суши, Океана и планеты в целом. Анализ водного баланса также позволяет выделить приоритетные источники влаги в различные временные периоды на рассматриваемой территории.

Наибольшую трудность представляет расчет баланса влаги в Мировом океане, так как точно оценить объем осадков, приходящихся на его поверхность весьма затруднительно. Наблюдения обычно ведутся со станций, расположенных на островах, а также с судов. Обобщенные данные дают неполную картину и носят несовершенный характер. Сложно изучить и собрать точные сведения о подземных водах, стекающих в Океан, минуя реки. Существует еще множество пробелов в этой области, однако современные данные намного точнее и достовернее информации, используемой ранее.

Исследования доказали, что изменения климата сильно влияют на водный баланс как всей Земли, так и отдельных ее участков. В периоды понижения температуры, уровень водного баланса материков увеличивается, за счет увеличения ледников. Баланс влаги Мирового океана при этом становится отрицательным. Потепление климата увеличивает испарение, приводит к таянию ледников, уменьшению воды в озерах и увеличению объема воды, стекающей в Океан. В этом случае водный баланс суши становится отрицательным, а Океана – положительным. Изменение климата хотя бы на 1°С, может существенно повлиять на распределение влаги на планете.

В ХХ веке произошло изменение температуры в сторону увеличения, что вызвало дисбаланс водного пространства. Это привело к сильному испарению с поверхности суши и воды, увеличению количества осадков над Мировым океаном, но уменьшению их над континентальной сушей, интенсивному таянию ледников. Все эти изменения в итоге привели к повышению уровня воды в Океане.

Рассматривая водный баланс Земли, не совсем справедливо считать его замкнутым, так как вода может поступать на планету и исчезать с ее поверхности. Источников поступления может быть два: космос и земные недра. Из космоса влагу приносят метеориты, а также солнечные протоны. В верхних слоях атмосферы протоны становятся атомами водорода, которые трансформируются в воду, при соединении с атомами кислорода. Недра земли, посредством извержения вулканов также снабжают поверхность планеты водой, выбрасываемой в виде пара. Количество поступающей такими способами воды незначительно и точно его определить очень сложно. Утечка воды с планеты также происходит в небольшом количестве, в результате разрушения водяного пара в верхних слоях атмосферы.

Источник

Мировой водный баланс

ГЛАВА 3. КРУГОВОРОТ ВОДЫ В ПРИРОДЕ

§ 8. Мировой водный баланс

С некоторым приближением можно принять, что объем воды, участвующий в круговороте, в среднем (за год) не меняется. Сле­довательно, существует устойчивое соотношение между приходной (атмосферные осадки) и расходной (испарение, сток) частями круговорота воды на земном шаре. Эти соотношения можно представить простыми уравнениями водного баланса земного шара и его отдельных частей в среднем для годового периода, предложенными еще в 1905 г. нашим соотечественником Э. Я. Брикнером:

для малого круговорота (в пределах океана):

для большого круговорота воды:

для областей внутреннего стока:

для земного шара в целом:

где X — годовая сумма осадков; Z — испарение; У — сток речных вод. Индексы при буквенных выражениях обозначают «о» — океан, «с» — периферийную часть суши, «в» — области внутреннего стока, «з» — земля в целом.

Автор этих уравнений положил начало современным исследова­ниям мирового водного баланса. С тех пор произведено более десяти фундаментальных исследований, которые по методу, положенному в их основу, делятся на три группы:

вычисление стока и осадков по 5 или 10-градусным поясам суши (Фрицше, 1906 г.; Вюст, 1922 г.; Марчинек, 1964 г.);

вычисление и составление карт испарения по радиационному и тепловому балансу (Будыко, 1956 г.; Альбрехт, 1961 г.);

Мировой водный баланс (по М. И. Львовичу)

Периферийные области (площадь 116 800 тыс. км 2 )

Области внутреннего стока (площадь 32 100 тыс. км2)

Мировой океан (площадь 361 100 тыс. км 2 )

Земной шар (площадь 510000 тыс. км 2 )

Составление карт речного стока земного шара (Львович,. 1945, 1964 гг.) и последующем карт всех основных элементов водного баланса суши.

В двух последних группах исследований используются мировые карты осадков, среди которых большой известностью пользуются карты О. А. Дроздова.

В табл. 5 приводятся данные по водному балансу земного шара.

Источник: Общая гидрология, Гидрометеоиздат, Ленинград, 1973

Источник

Круговорот воды и водный баланс Земли

Круговорот воды, или влагооборот, на

Земле — один из важнейших процессов в гео­графической оболочке. Под ним понимают не­прерывный замкнутый процесс перемеще­ния воды, охватывающий гидросферу, ат­мосферу, литосферу и биосферу. Наиболее быстрый круговорот воды происходит на по­верхности Земли. Он совершается под дейст­вием солнечной энергии и силы тяжести. Вла­гооборот складывается из процессов испаре­ния, переноса водяного пара воздушными потоками, конденсации и сублимации его в атмосфере, выпадения осадков над Океаном или сушей и последующего стока их в Океан (рис. 76). Основной источник поступления вла­ги в атмосферу — Мировой океан, меньшее значение имеет суша. Особую роль в круго­вороте занимают биологические процессы — транспирация и фотосинтез. В живых организ­мах содержится более 1000 км 3 воды. Хотя

объем биологических вод небольшой, они иг­рают важную роль в развитии жизни на Зем­ле и усилении влагооборота: почти 12% ис­паряющейся влаги в атмосферу поступает с поверхности суши за счет транспирации ее растениями. В процессе фотосинтеза, осуще­ствляемого растениями, ежегодно разлагается 120 км 3 воды на водород и кислород.

В поверхностном круговороте воды на Зем­ле условно выделяют малый, большой и вну-триматериковый круговороты. В малом круго­вороте участвуют только Океан и атмосфера. Испаряющаяся с поверхности Океана влага в большей своей части выпадает обратно на мор­скую поверхность, совершая малый кругово­рот.

Меньшая часть влаги участвует в большом поверхностном круговороте, переносясь воз­душными потоками с Океана на территорию суши, где возникает ряд местных влагооборо-

тов. С периферийных частей континентов (их площадь около 117 млн км 2 ) вода вновь по­ступает в Океан путем поверхностного (реч­ного и ледникового) и подземного стока, за­вершая большой круговорот.

Механизм влагообмена океан — атмосфе­ра — суша — океан в действительности го­раздо сложнее. Он связан с общим глобаль­ным обменом вещества и энергии как между всеми геосферами Земли, так и между всей планетой и Космосом. Глобальный влагообо-рот Земли — незамкнутый процесс, так как в том объеме, в котором вода выделяется из земных недр, она уже не возвращается обрат­но: при обмене веществом с космическим про­странством преобладает процесс безвозврат­ной потери водорода при диссипации молекул воды над его приходом. Однако количество во­ды в гидросфере не уменьшается за счет по­ступления воды из недр.

Количественно круговорот воды на Земле характеризуется водным балансом. Водный баланс Земли — равенство между количе­ством воды, поступающей на поверхность зем­ного шара в виде осадков, и количеством во­ды, испаряющейся с поверхности Мирового океана и суши за одинаковый период време­ни. В среднем годовое количество осадков, так же как и испарение, равно 1132 мм, что в объемных единицах составляет 5 77 060 км 3 во­ды (табл. 5).

В истории Земли неоднократно отмечались крупные изменения воднобалансовых характе­ристик, что связано с колебаниями климата. В периоды похолоданий происходит из-

Рис. 76. Схема влагооборота воды в природе (по Л. К. Давыдову):

1 — испарение с поверхности океана; 2 — выпадение осадков на поверхность океана; 3 — выпадение осадков на поверхность суши; 4 — испарение с поверхности суши; 5 — поверхностный, нерусловой сток в океан; 6 — речной сток в океан; 7 — под­земный сток в океан или в бессточную область

менение мирового водного баланса в сторону большей увлажненности континентов за счет консервации воды в ледниках. Водный баланс Океана становится отрицательным, и уровень

Источник

ВОДНЫЙ БАЛАНС

ВОДНЫЙ БАЛАНС, количественная характеристика всех форм прихода и расхода воды в атмосфере, на земном шаре и его отд. участках. В. б. является количеств, выражением круговорота воды на Земле. Расчётом составляющих В. б. широко пользуются в гидрологии и в метеорологии для изучения водного режима.

В. б. суши характеризуется основной зависимостью: количество атм. осадков, выпадающих на данной территории, равно сумме испарения, стока и накопления (или расхода) воды в верх, слоях литосферы. Для всего земного шара за годичный период и для средних многолетних условий его отд. территорий последний член В. б. равен нулю.

В В. б. атмосферы над определённой частью земной поверхности расход воды на выпадение осадков равен сумме испарения с земной поверхности, поступления или выноса водяного пара в результате его горизонт, переноса возд. течениями и изменения количества воды в атмосфере (последний член обычно мал по сравнению с др. членами В. б.). В. б. атмосферы существенно зависит от условий атм. влагооборота, в ходе к-рого водяной пар переносится из одних районов в другие. Хотя испарение с поверхности суши составляет ок. 2 /₃ от количества осадков на континентах, фактически большая часть осадков, выпадающих на суше, формируется из водяного пара, принесённого возд. течениями с океанов. Это объясняется тем, что циркуляция атмосферы уносит с континентов на океаны значит, часть водяного пара, образованного местным испарением. Разность между испарением и осадками на континентах, равная разности между приходом и расходом водяного пара в атмосфере над континентами, одновременно равна величине речного стока с континентов в океаны.

Если рассматривать В. б. для всей земной поверхности в целом, так же как и для всей атмосферы, то годовая сумма осадков равна величине испарения, к-рая соответствует, по совр. данным, приблизительно 100 см/год (см. табл.).

Водный баланс Земли

Часть суши, имеющая сток в океан

Часть суши, не имеющая стока в океан (бессточные области)

Составляющие В. б.: осадки, испарение и сток измеряются на метеорологич. и гидрологич. станциях. Для определения испарения, стока и др. членов В. б. широко используются расчётные методы.

Лит.: Великанов М. А., Гидрология суши, 5 изд., Л., 1964; Дроздов О. А., Григорьева А. С., Влагооборот в атмосфере, Л., 1963. М. И. Будыко.

Смотреть что такое ВОДНЫЙ БАЛАНС в других словарях:

ВОДНЫЙ БАЛАНС

количественная характеристика всех форм прихода и расхода воды в атмосфере, на земном шаре и его отдельных участках. В. б. является количествен. смотреть

ВОДНЫЙ БАЛАНС

ВОДНЫЙ БАЛАНС

ВОДНЫЙ БАЛАНС

ВОДНЫЙ БАЛАНС

ВОДНЫЙ БАЛАНС количественная характеристика прихода и расхода воды на данной территории. Экологический энциклопедический словарь. — Кишинев: Главная. смотреть

Источник

Глава 5. Гидросфера и загрязнение природных вод

А.Е. Аствацатуров
Инженерная экология
Учеб. пособие. – Ростов н/Д: Издательский центр ДГТУ. 2006

Глава 5. Гидросфера и загрязнение природных вод

5.1. Водные ресурсы Земли

Гидросфера (от греч. hydro – вода + sphaira – шар) – водная оболочка Земли, объединяющая все свободные воды, способные передвигаться под влиянием солнечной энергии и гравитационных сил, а также переходить из одного состояния в другое. Круговорот воды гидросферы образует взаимосвязанную, замкнутую систему океан – атмосфера – суша.

Запасы воды на Земле

Доля мировых запасов, %

от общих запасов воды

от запасов пресной воды

Ледники и снежный покров

Площадь гидросферы и ее составляющих на поверхности Земли, млн. км 2 (по К. С. Лосеву)

Мировой океан, оледенение

Мировой океан, озера и реки

Мировой океан, оледенение, озера и реки, болота

Мировой океан, оледенение, озера и реки, болота, снежный покров

Вода Мирового океана, как уже отмечалось, представляет собой сложный раствор солей (в среднем 35 г солей на 1 кг воды). Эти соли вместе с другими веществами находятся в воде в виде ионов. Основную массу химических элементов, растворенных в воде морей и океанов, составляют 9 главных ионов. Академик В.И.Вернадский, исходя из предположения о том, что соотношение главных ионов морской воды существует в течение огромного периода времени, близкого к миллиарду лет, предлагал принять это соотношение за константу. В табл.5.3 приводятся главные ионы воды.

Соленость воды меняется в зависимости от глубины и по акватории, например, в Северном Ледовитом океане, она составляет 31%, в Красном море — 42%.

Главные ионы морской воды

Процент от общей массы

Вторая половина поглощается растительными организмами путем фотосинтеза. Такое поглощение в объеме более 5/6 происходит на поверхности Мирового океана и менее 1/6 — на суше. Проникая (диффундируя) в морскую воду, углекислый газ усваивается микроскопическими водорослями, развивающимися в верхних слоях океана.

Основную массу гидросферы образует Мировой океан. Большая часть акватории Мирового океана – 52,6% – относится к глубинам от 4000 до 6000 м, 38,7% – занимают акватории с глубиной от 200 до 4000 м, и 7,5% – площадь мелководных участков до 200 м (средняя глубина океана – 3800 м, наибольшая – 11022 м).

Поскольку вода – самый мощный поглотитель тепловой энергии Солнца, то, естественно, масштабы, приведенные выше, обусловливают главную роль Мирового океана в регулировании климата на планете. Мировой океан отражает от своей поверхности около 8% солнечной радиации. Благодаря высокой удельной теплоемкости воды на континентах не происходит резкого перепада температур. Гигантский терморегулятор – океан – не позволяет перегреваться континентам летом и переохлаждаться зимой.

Воды океана нагреваются в основном в экваториальном поясе (около полосы от 15 0 ю.ш. до 30 0 с.ш.). В переносе тепла от экватора к полюсам важную роль играют океанические течения, содержащие громадное количество теплоты. Средняя скорость поверхностных течений составляет около 0,1-0,2 м/с, а на отдельных участках доходит до 3 м/с (Гольфстрим).

Средняя температура всей толщи Мирового океана равна 5,7 0 С без учета Арктического бассейна. Это на 22,7 0 С выше средней по массе температуры атмосферы.

По океанам средняя температура толщи вод составляет: в Индийском – 6,7 0 С, в Атлантическом – 5,6 0 С, в Тихом – 4,7 0 С.* Самая теплая поверхность воды отмечена в Тихом океане (19,4 0 С), а самая холодная – под слоем льда Северного Ледовитого океана (0,75 0 С).

Температурные контрасты, вызываемые циркуляцией атмосферы, контрасты солености и неравномерного нагрева поверхности воды, гравитационные силы и их «перепады» от притяжения Луны и Солнца и другие факторы вызывают огромное множество перемещений водных масс Мирового океана.

Проблема объяснения современной циркуляции вод Мирового океана в настоящее время не может считаться решенной даже на уровне весьма качественных гипотез. Это было отмечено на первом съезде советских океанологов в 1977 г. Подземные воды образуют гидросистемы в виде пластов, содержащих поры, трещины и другие пустоты, заполняемые водой. Эти пласты располагаются между водоупорными слоями. По вертикальному разрезу земной коры различают три основные зоны, отличающиеся между собой периодами обмена с поверхностными водами, составляющими гидросферы. Зона интенсивного обмена, расположенная до глубины 0,5 км, с периодом полного обмена с поверхностными водами в пределах 1-100 лет. Зона затрудненного водообмена – на глубине 1,5-2 км – с периодом обмена в десятки и сотни тысяч лет. Зона пассивного обмена на глубине более 2 км, с периодом полного возобновления в миллионы лет. Минерализация вод увеличивается от 1% в верхней зоне, до 3,5% в самых глубоких слоях земной коры.

Подземные воды, пожалуй, самая неизученная часть гидросферы. Не случайно, что оценка массы этих вод неоднозначна и исходит из определения запасов воды в слоях глубиной от 2 до 5 км. Вместе с тем, практика бурения глубоких скважин (в частности, и самой глубокой в мире на Кольском полуострове в нашей стране, глубина которой достигла 12 км) показывает, что вода в недрах Земли в жидком виде может существовать и глубже 10 км. По мере углубления под действием высокой температуры в недрах земной коры образуется парообразная вода, а затем и пароводяная смесь, переходящая в особое состояние своего рода водяной плазмы.

В нашей стране насчитывается 2,85 млн. озер: с площадью поверхности от 100 до 1000 км 2 – 131 озеро, с площадью более 1000 км 2 – 27 озер и с площадью от 1 до 100 км 2 – около 50 тыс. озер.

Почвенные воды гидросферы обеспечивают влагой растительный покров и внутрипочвенные организмы. По данным ученого-гидролога М.И.Львовича, масса почвенной воды составляет 1,0-0,8×10 13 г.

Реки мира в отличие от других составляющих гидросферы весьма разнообразны по своим характеристикам. Такие великаны, как Нил и Амазонка (длиной более 6 тыс. км каждая) вместе взятые, имеют длину, почти равную диаметру нашей планеты, за ними по длине следует Миссисипи с Миссури и Янцзы. Однако по площади бассейна реки Обь с Иртышем уступают лишь двум рекам мира – Амазонке и Миссисипи с Миссури, а по расходу воды в устье за этими двумя гигантами следуют реки Конго – 41 тыс. м 3 /с, Янцзы – 34 тыс. м 3 /с (табл.5.4).

Источник