ما هي الدورة الهيدرولوجية؟
تشير دورة المياه ، أو الدورة الهيدرولوجية ، إلى الدوران المستمر للمياه داخل الغلاف المائي للأرض. تنتقل المياه من وإلى مختلف الخزانات الموجودة على سطح الأرض ، أو فوقها ، وتحت سطح الأرض ، وتتحول في هذه العملية إلى أطوارها المختلفة من الصلب (الجليد) ، السائل (الماء) ، والغاز (البخار) ، مع الكتلة الكلية من المياه المتبقية ثابتة إلى حد ما. العمليات الفيزيائية للتبخر والتكثيف والتسامي وهطول الأمطار والعرق والجريان السطحي هي المسؤولة عن الحفاظ على دورة المياه. يتم أيضًا تبادل الطاقة الحرارية خلال الدورة ، مع هذا المتجر وإطلاق الحرارة التي تؤثر على المناخات في جميع أنحاء العالم. تعد دورة المياه مهمة للغاية للحفاظ على الحياة على الأرض ، حيث إنها تغذي موارد المياه العذبة في العالم وتخفف من حدة الظروف المناخية.
العمليات الفيزيائية المشاركة في دورة المياه
تعمل العمليات الفيزيائية المختلفة بالتنسيق من أجل الحفاظ على دورة المياه نشطة في جميع الأوقات. التبخر ينطوي على تبخير الماء من الطور السائل ، الناتج عن مصدر الطاقة الحرارية من الإشعاع الشمسي. يمكن أيضًا تمديد التبخر ليشمل النتح ، وهي عملية لفقدان الماء من أوراق النباتات ، والعرق ، وهو ما يشبه فقد الماء الناتج عن الحيوانات في ظروف الإجهاد الحراري. 90٪ من مياه الغلاف الجوي تساهم في التبخر ، و 10٪ عن طريق النتح من النباتات. يشير التكثيف والالتئام إلى تحول أبخرة الماء المتبخر إلى قطرات ماء سائل معلقة في الهواء كالغيوم أو الضباب ، وتحركات مثل هذه المياه الجوية المكثفة بين المحيط والأرض. تصل المياه المكثفة إلى سطح الأرض والمحيط من خلال عملية هطول الأمطار. تتعرض بعض الهطولات لاعتراض المظلة ، حيث تمتص النباتات على الأرض الماء قبل أن تصل إلى الأرض. تتعرض المياه التي تصل إلى الأرض إلى الجريان السطحي (أو تذوب في حالة تساقط الثلوج) ، وتتحرك عبر الأرض باتجاه المحيطات في صورة أنهار تصب في البحار. في هذه العملية ، يتبخر الماء أيضًا ، يتسرب تحت الأرض (في عملية تُعرف بالتسلل حيث تتجمع المياه في التربة أو حتى أعمق في طبقات المياه الجوفية) أو يتم استخراجها بواسطة أنظمة جذر النباتات أو غيرها من الوسائل. يحدث التدفق السطحي للماء تحت الأرض ، وحتى هذا قد ينتهي في المحيطات أو السطح على اليابسة عبر الينابيع. وهناك كمية صغيرة من التسامي ، والتي تتضمن التحويل المباشر للجليد الصلب إلى بخار الماء ، تظهر أيضًا في الطبيعة.
خزانات المياه وأوقات الإقامة
تمثل خزانات المياه منطقة يتم فيها تخزين جزء من المياه المشاركة في دورة المياه لفترة زمنية معينة. تعد المحيطات أكبر مستودعات المياه على هذا الكوكب ، حيث تخزن حوالي 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 المياه في الغلاف المائي أيضًا ، بينما يمثل محتوى الماء الموجود في الكائنات الحية أصغر الخزانات. المصطلح المهم الآخر المرتبط بدورة المياه هو "وقت الإقامة" ، والذي يمثله الصيغة الرياضية التالية:
مدة الإقامة = حجم الخزان / (يضاف معدل الماء إلى الخزان أو يترك الخزان)
يمثل وقت الإقامة بالتالي متوسط الوقت الذي يقضيه جزيء الماء في الخزان ، ويمكن التعبير عنه بشكل إيجابي أو سلبي اعتمادًا على ما إذا كان الخزان يعاني من خسائر صافية أو مكاسب صافية من المياه. على سبيل المثال ، يمكن أن تتواجد المياه الجوفية لمدة 10000 عام تحت سطح الأرض قبل مغادرة الخزان الجوفي ، بينما توجد مياه الغلاف الجوي لمدة 10 أيام كحد أقصى في الغلاف الجوي قبل أن تتساقط الأمطار أو الثلج.
أهمية دورة المياه وتأثير الأنشطة البشرية
تتأثر المناخات العالمية بالتغيرات في أنماط دورة المياه وتتأثر بها بشدة ، لأن الدورة تسمح بتبادل الحرارة والرطوبة بين الكتل الأرضية والكتل المائية. يؤدي تبخر الماء إلى تبريد البيئة ، في حين أن التكثيف يدفئ البيئة عن طريق إطلاق الطاقة الحرارية. تتأثر أيضًا الجغرافيا الطبيعية للأرض بدرجة كبيرة بدورة المياه ، حيث إن انهيار الأنهار الجليدية والجريان السطحي من الأنهار يشق الأودية والقمم والوديان والبحيرات وغيرها من الأشكال الأرضية التي تظهر على الأرض. في الآونة الأخيرة ، تكثفت دورة المياه في الكوكب ، وزادت معدلات التبخر والهطول إلى حد كبير. لقد أثرت الأنشطة البشرية ، مثل سد الأنهار والجداول ، واستخراج المياه السطحية والجوفية لأغراض الري وغيرها من الأغراض ، وإزالة الغابات على نطاق واسع ، تأثيراً سلبياً على سير دورة مياه الأرض. لقد أثر الاحترار العالمي على الغلاف المائي عن طريق إثارة ذوبان الغطاء الجليدي القطبي ، الذي يفقد الآن كميات أكبر من المياه بسبب التبخر ، وذوبان الجليد والجريان السطحي مما يحصل عليه الماء بسبب هطول الأمطار. هذا يهدد برفع منسوب مياه المحيطات وإغراق المدن الساحلية حول العالم.
