Circuitul apei descrie existenta si miscarea apei pe, in si deasupra Pamantului. Pe Pamant apa este mereu in miscare si isi schimba mereu starea de agregare, din lichid, in vapori, in gheata si ciclul se repeta.
Această diagramă arată ciclul natural al apei, ignorând influența umană.
Ce este circuitul apei? Se poate raspunde usor - "sunt eu" peste tot! Circuitul apei descrie existenta si miscarea apei pe, in si deasupra Pamantului. Pe Pamant apa este mereu in miscare si isi schimba mereu starea de agregare, din lichid, in vapori, in gheata si ciclul se repeta. Circuitul apei se produce de miliarde de ani si viata pe Pamant depinde de acesta; fara acest circuit al apei, Pamantul ar deveni un loc arid, fara viata.
Sources/Usage: Public Domain. View Media Details
Circuitul apei descrie existenta si miscarea apei pe, in si deasupra Pamantului. Pe Pamant apa este mereu in miscare si isi schimba mereu starea de agregare, din lichid, in vapori, in gheata si ciclul se repeta. Circuitul apei se produce de miliarde de ani si viata pe Pamant depinde de acesta; fara acest circuit al apei, Pamantul ar deveni un loc arid, fara viata.
Această diagramă arată ciclul natural al apei, ignorând influența umană.
Sources/Usage: Public Domain. View Media Details
Circuitul apei nu are un punct fix, clar de plecare, dar putem sa incepem cu oceanele. Soarele, care este "motorul" circuitului apei, incalzeste apa din oceane, care se evapora ajungand in aer sub forma de vapori. Curenti de aer ascendenti transporta vaporii in atmosfera, unde temperaturile mai scazute determina condensarea vaporilor sub forma de nori. Curentii de aer deplaseaza norii pe tot globul, particule de nor se ciocnesc, cresc in dimensiuni si cad sub forma de precipitatii. O parte a precipitatiilor cade sub forma de zapada si se poate acumula in calote glaciare si ghetari. Zapada aflata in zone cu o clima mai blanda se topeste cand vine primavara, iar apa rezultata se scurge pe suprafata solului, ca scurgere nivala.
Cea mai mare parte a precipitatiilor cade inapoi in oceane sau pe sol, unde, datorita gravitatiei se scurge in continuare pe suprafata solului ca scurgere de suprafata. O parte din aceasta scurgere de suprafata intra in albia raurilor, curentul de apa deplasandu-se catre oceane. Scurgerea de suprafata si exfiltratiile din apa subterana, se acumuleaza ca apa in lacuri si rauri. Totusi nu toata apa provenita din scurgere ajunge in rauri. O mare parte a acesteia se infitreaza in sol.
O parte din aceasta apa ramane in apropierea suprafetei solului si se poate infiltra inapoi in corpurile de apa de suprafata (si in ocean) sub forma de scurgere de apa subterana (descarcare acvifer). O parte din apa subterana gaseste fisuri in suprafata pamantului si iese la suprafata sub forma de izvoare cu apa dulce. Apa din acviferul freatic (apa subterana de adancime mica) este asimilata de radacinile plantelor si se intoarce inapoi in atmosfera prin evapotranspiratia de pe suprafata frunzelor. O alta parte a apei infiltrate in pamant ajunge la adancimi mai mari si reimprospateaza acviferele de adancime (zona subterana saturata), care inmagazineaza cantitati imense de apa dulce pe perioade indelungate. Totusi, in timp, aceasta apa se deplaseaza, o parte urmand sa reintre in ocean, unde circuitul apei "se termina"…. si "reincepe".
Componentele circuitului apei
Institutul de Cadastru Geologic din Statele Unite (U.S. Geological Survey - USGS) a identificat 15 componente ale circuitului apei:
- Apa inmagazinata in oceane
- Evaporare
- Apa din atmosfera
- Condensare
- Precipitatii
- Apa inmagazinata in gheata si zapada
- Scurgerea de apa provenita din topirea zapezii in rauri
- Scurgerea de suprafata
- Scurgerea apei prin albia raurilor
- Apa inmagazinata in rauri si lacuri (apa dulce)
- Infiltratie
- Descarcare acvifer (scurgerea de apa subterana)
- Izvoare
- Transpiratie
- Apa inmagazinata in acvifer (acumularea de apa subterana)
- Distributia apei pe glob
Apa inmagazinata in oceane: Apa sarata din oceane si din mari interioare
Oceanul este un depozit de apa
Cea mai mare parte a apei este "depozitata" in oceane pe perioade indelungate de timp, cantitate care este cu mult mai mare decat cantitatea de apa integrata in circuitul apei. Se estimeaza ca aproximativ 1.338.000.000 km3 din totalul mondial de apa de 1.386.000.000 este inmagazinata in oceane, aceasta reprezentand aproximativ 96,5%. De asemenea s-a apreciat ca oceanele furnizeaza aproximativ 90% din apa evaporata care intra in circuitul apei.
Cantitatea de apa existenta in oceane se modifica pe perioade mari de timp. In timpul perioadelor cu o clima mai rece se formeaza mai multe calote glaciare si ghetari, rezultand o diminuare a cantitatii de apa din oceane. O situatie contrara se produce in timpul perioadelor mai calde. In timpul ultimei ere glaciare, nivelul oceanelor era cu cca. 122 de metri mai scazut decat astazi. Acum cca. 3 milioane de ani, cand clima era mai calda, este posibil ca nivelul oceanelor sa fi fost cu 50 de metri mai ridicat.
Oceanele in miscare
In oceane exista curenti care antreneaza cantitati imense de apa pe tot Globul. Aceste miscari au o mare influenta asupra circuitului apei si asupra vremii. Curentul Golfului este un binecunoscut curent cald din oceanul Atlantic, deplasand apa din Golful Mexicului de-a lungul Oceanului Atlantic spre Marea Britanie. La o viteza de 97 de km pe zi, Curentul Golfului transporta de 100 de ori mai multa apa decat toate raurile de pe Pamant. Curentul Golfului face ca vremea din Marea Britanie sa fie mai blanda decat alte zone continentale de la aceeasi latitudine.
Evaporarea: transformarea apei din stare lichida in stare gazoasa sau vapori
Evaporarea si cauzele producerii acesteia
Evaporarea este procesul prin care apa se transforma din stare lichida in stare gazoasa sau vapori. Evaporarea este modul principal prin care apa in stare lichida se intoarece in circuitul general al apei sub forma de vapori in atmosfera. Oceanele, marile, lacurile si raurile furnizeaza aproximativ 90% din umiditatea atmosferei prin intermediul procesului de evaporare, iar restul de 10% provine din transpiratia plantelor.
Pentru a avea loc evaporarea este necesara caldura (energie calorica) furnizata de soare. Energia este necesara pentru a rupe legaturile care tin moleculele de apa impreuna, de aceea apa se evapora cu usurinta la punctul de fierbere (100ºC) dar se evapora mult mai greu la punctul de inghet. Cand umiditatea relativa din aer este de 100%, (la starea de "saturatie"), evaporarea nu mai poate continua. Procesul de evaporare absoarbe caldura din mediu, de aceea apa care se evapora de pe pielea dvs. va racoreste.
Evaporarea si circuitul apei
Evaporarea din oceane este principalul mijloc prin care apa ajunge in atmosfera. Suprafata mare a oceanelor (peste 70% din suprafata Pamantului este acoperita de oceane) permite producerea evaporarii la scara mare. La scara globala, cantitatea de apa evaporata este aproape egala cu cantitatea de apa care cade pe pamant sub forma de precipitatii. Totusi acest lucru variaza geografic. Deasupra oceanelor cantitatea de apa sub forma de vapori este mai des intalnita decat precipitatiile, in timp ce pe continente evaporarea este depasita de precipitatii. Cea mai mare cantitate de apa care se evapora din oceane cade inapoi in acestea sub forma de precipitatii. Numai 10% din apa evaporata din oceane este transportata deasupra pamantului si cade sub forma de precipitatii. Odata evaporata, o molecula de apa ramane cca. 10 zile in aer.
Inmagazinarea apei in atmosfera sub forma de vapori, nori si umiditate
Atmosfera este plina de apa
Desi atmosfera nu este un mare depozit de apa, ea este "autostrada" folosita pentru a muta apa pe glob dintr-o parte in alta. Intotdeauna exista apa in atmosfera. Norii sunt forma cea mai vizibila a apei atmosferice, dar si aerul curat contine apa—apa in particule prea mici pentru a fi vazute. In orice moment volumul de apa din atmosfera este de cca. 12900 de km3. Daca toata apa din atmosfera ar cadea odata, ar putea sa acopere pamantul cu un strat de 2,5 cm de apa.
Condensarea: Procesul prin care apa este transformata din stare gazoasa in stare lichida
Condensarea este procesul prin care vaporii de apa din aer sunt transformati in apa in stare lichida. Condensarea este importanta pentru circutul apei deoarece formeaza norii. Acestia pot produce precipitatii, care reprezinta principalul mod de intoarcere a apei pe Pamant. Condensarea este opusul evaporarii.
Condensarea este deasemenea cauza formarii cetei, a aburirii ochelarilor atunci cand iesi dintr-o camera racoroasa afara, unde este cald si umed, a apei care se scurge pe partea exterioara a unui pahar, precum si a apei care se formeaza pe interiorul geamurilor casei dvs intr-o zi rece.
Condensarea in aer
Chiar si in zilele cu cer senin, apa este prezenta sub forma vaporilor si particulelor, dar care sunt prea mici pentru a fi vazute. Moleculele de apa se combina cu micile particule de praf, sare si fum din atmosfera si formeaza picaturi mici care se combina unele cu altele, alcatuind norii. Pe masura ce aceste mici picaturi se combina si isi maresc dimensiunile, norii se pot dezvolta si pot aparea precipitatii.
Norii se formeaza in atmosfera deoarece aerul care contine vapori de apa se ridica si se raceste. Soarele incalzeste aerul din imediata apropiere a suprafatei Pamantului, acesta devine mai usor si se ridica acolo unde temperaturile sunt mai scazute. Pe masura ce aerul se raceste, procesul de condensare se intensifica, favorizand formarea norilor.
Precipitatiile: Eliberarea apei din nori
Precipitatiile reprezinta apa eliberata din nori sub forma de ploaie, lapovita, zapada sau grindina. Precipitatiile constituie calea principala prin care apa atmosferica se intoarce pe pamant. Cele mai multe din precipitatii sunt sub forma de ploaie.
Cum se formeaza picaturile de ploaie?
Norii contin vapori de apa si mici picaturi de apa, care sunt insa prea mici sa cada sub forma de precipitatii, dar sunt indeajuns de mari pentru a forma nori vizibili. Apa este in continua evaporare si condensare in atmosfera. Cea mai mare parte a apei condensate din nori nu cade sub forma de precipitatii, datorita curentilor ascendenti care sustin norii. Pentru producerea precipitatiilor, mai intai picaturile foarte fine de apa trebuie sa se condenseze si sa se combine pentru a produce o picatura indeajuns de mare si grea pentru a cadea din nor sub forma de precipitatie. Este nevoie de milioane de particule de apa pentru a produce o singura picatura de ploaie.
Cantitatile de precipitatii variaza atat in timp, cat si din punct de vedere geografic
Precipitatiile nu cad in aceeasi cantitate pe tot globul, intr-o tara sau chiar intr-un oras. De exemplu, in Atlanta, Georgia, SUA, furtunile puternice de vara pot produce intr-o anumita zona 2,5 cm de ploaie sau mai mult, in timp ce alta zona aflata la cativa km distanta ramane uscata. Dar, cantitatea de precipitatii cazuta in Georgia timp de o luna este de cele mai multe ori mai mare decat cantitatea de precipitatii cazuta intr-un an in Las Vegas, Nevada. Recordul mondial pentru cantitatea anuala medie de precipitatii a fost inregistrat pe muntele Waialeale din Hawaii unde media anuala este de aproximativ 1.140 cm pe an. Comparati aceste precipitatii excesive cu Arica, Chile, unde nu a mai plouat de 14 ani.
Harta de mai jos arata cantitatea anuala medie de precipitatii, in milimetri si inci, pe tot globul. Zonele reprezentate in verde deschis pot fi considerate ca fiind "desert". V-ati astepta ca zona Sahara din Africa sa fie desert, dar stiati ca o mare parte din Groenlanda si Antarctica este tot desert?
Inmagazinarea apei in gheata, ghetari si zapada
Calotele glaciare de pe glob
Apa inmagazinata pe perioade indelungate sub forma de gheata, zapada si ghetari sunt parte integranta a circuitului apei. Cea mai mare parte a maselor de gheata de pe Pamant, aproape 90%, se afla in Antarctica, in timp ce calota de gheata din Groenlanda contine 10 % din masa totala de gheata a Pamantului. In Groenlanda, calota glaciara are in medie 1500 m grosime, dar poate atinge si 4300 m.
Gheata si ghetarii vin si pleaca
La scara globala, clima este in continua schimbare, desi aceasta schimbare nu se intampla asa de repede incat sa fie sesizata de oameni. Au fost multe perioade calde, cum ar fi aceea in care au trait dinozaurii, cu aproximativ 100 de milioane de ani in urma, si multe perioade reci, cum ar fi ultima era glaciara de acum aproximativ 20000 de ani. In timpul ultimei ere glaciare o mare parte din Emisfera Nordica era acoperita de gheata si ghetari.
Cateva date despre ghetari si calote glaciare
- Gheata permanenta acopera 10-11% din suprafata Globului.
- Daca toti ghetarii s-ar topi astazi, nivelul apei oceanelor s-ar ridica cu cca. 70 m. Sursa: Centrul National de Date despre Zapada si Gheata din SUA (National Snow and Ice Data Center - NSIDC)
- In timpul ultimei ere glaciare nivelul marilor era cu 122 de metri mai scazut decat in ziua de azi si ghetarii acopereau aproximativ o treime din suprafata continentala.
- In timpul ultimei perioade mai calde, acum 125.000 de ani, nivelul marilor era cu 5.5 metri mai ridicat decat astazi, iar acum 3 milioane de ani nivelul acestora ar fi putut fi cu 50 metri mai ridicat.
Scurgerea apei rezultata din topirea zapezilor
In toata lumea scurgerea rezultata din topirea zapezilor este un factor important al miscarii apei pe glob. Acolo unde exista climate mai reci o mare parte din scurgerea de primavara si din debitele raurilor provine din topirea ghetii si a zapezilor. Topirea rapida a zapezilor poate declansa pe langa inundatii si alunecari de teren si miscari de grohotis.
Scurgerea apei rezultata din topirea zapezilor
O modalitate buna de a intelege cum influenteaza apa rezultata din topirea zapezii debitul raurilor este sa ne uitam la hidrograful de mai jos, care prezinta variatia debitul mediu zilnic pe o perioada de 4 ani pentru raul North Fork din America in sectiunea barajului North Fork din California. Maximele din grafic sunt in principal rezultatul topirii zapezii. Comparati faptul ca debitul mediu zilnic in timpul lunii martie din anul 2000 a fost de aproximativ 400 de m3 pe secunda, in timp ce in august debitele variau intre 23 si 25 m3 pe secunda.
Scurgerea cauzata de topirea zapezii variaza in functie de anotimp si de asemenea de la an la an. Comparati maximele debitelor pe anul 2000 cu debitele mult mai mici ale anului 2001. Se pare ca o seceta majora a afectat acea zona a Californiei in 2001. Lipsa apei acumulate sub forma de strat de zapada in timpul iernii poate micsora cantitatea de apa pentru tot restul anului. Acest lucru poate afecta cantitatea de apa din lacurile de acumulare aflate in aval, care la randul lor pot afecta cantitatea de apa disponibila pentru irigatii si alimentarea cu apa a populatiei.
Scurgerea de suprafata: Apa rezultata din precipitatii care se scurge pe suprafata solului catre rauri
Scurgerea de suprafata reprezinta scurgerea precipitatiilor pe suprafata solului
Probabil foarte multi oameni gandesc ca precipitatiile care cad pe suprafata solului, se scurg, se varsa in rauri care apoi se varsa in oceane. Este de fapt mai complicat, deoarece raurile de asemenea pierd sau acumuleaza apa din sol. Totusi, o mare parte a cantitatii de apa din rauri provine direct din scurgerile precipitatiilor, definite ca scurgeri de suprafata.
De obicei o parte din cantitatea de precipitatii se infiltreaza in sol, dar atunci cand precipitatiile cad pe un sol saturat sau impermeabil, ca de exemplu o sosea sau o parcare, acestea se vor transforma in scurgeri pe versant. In timpul ploilor abundente se pot observa parauri mici care se scurg pe versant. Apa se va scurge de-a lungul unor mici formatiuni de retea hidrografica, pentru a ajunge apoi in raurile mai mari. Aceasta imagine exemplifica cum scurgerile de suprafata ajung intr-un parau mic. In acest caz, apa curge pe suprafata terenului neacoperit de vegetatie si transporta sedimente in rau (ceea ce dauneaza calitatii apei). Scurgerea care intra in parau isi incepe calatoria inapoi spre ocean.
Interactiunea dintre precipitatii si scurgerile de suprafata variaza in functie de timp si zona geografica, ca de altfel toate componentele circuitului apei. Averse similare in jungla amazoniana si in zona desertica de sud-vest a Statelor Unite vor produce efecte diferite ale scurgerilor de suprafata. Scurgerea de suprafata este afectata deopotriva de factorii meteorologici, de geologia cat si de topografia terenului. Doar o treime din cantitatea precipitatiilor ce cade la nivelul solului ajunge in cursurile de apa si in rauri, ca apoi sa se reintoarca in oceane. Celelalte doua treimi din cantitatea precipitatiilor se evapora, se pierde prin evapotranspiratie sau se infiltreaza in apa subterana. Scurgerea de suprafata, de asemenea, poate fi folosita de oameni pentru necesitatile proprii.
Scurgerea apei prin albia raurilor: miscarea apei intr-un rau
U.S. Geological Survey (USGS) din Statele Unite foloseste termenul "scurgerea apei prin albia raului" (streamflow), facand referire la cantitatea de apa ce se scurge intr-un rau, fluviu sau parau.
Importanta raurilor
Raurile au importanta nu doar pentru oameni, ci si pentru viata de pretutindeni. Raurile nu sunt doar un loc excelent de joaca pentru oameni (si cainii lor), mai mult, oamenii folosesc apa raurilor pentru alimentarile cu apa, pentru irigatii, pentru a produce electricitate, pentru a transporta apele uzate (cu speranta ca acestea sunt epurate), pentru transportul marfurilor si pentru a obtine hrana. Raurile au un rol crucial pentru toate speciile de plante si animale. Raurile ajuta la mentinerea acviferelor subterane pline cu apa prin infiltrarea apei prin albiile lor. Si bineinteles, oceanele isi pastreaza cantitatea de apa deoarece raurile le alimenteaza in mod constant.
Bazine hidrografice si rauri
Cand este vorba de rauri, este important sa ne gandim la bazinul hidrografic al raurilor. Ce este bazinul hidrografic? Daca va aflati la nivelul solului in momentul de fata, uitati-va in jos. Stati, si toata lumea sta, intr-un bazin hidrografic. Bazinul hidrografic este supafata pe care toata apa provenita din precipitatii si scurgeri se aduna catre un punct final. Bazinul hidrografic poate fi la fel de mic precum urma unui pas in noroi sau suficient de mare incat sa cuprinda toata suprafata pe care o uda raul Mississippi la varsarea in Golful Mexicului. Bazinele hidrografice mai mici sunt continute de bazinele hidrografice mai mari. Marimea bazinului hidrografic depinde de punctul de inchidere - toata suprafata terenului de pe care apa este drenata si se scurge catre acest punct de inchidere reprezinta bazinul hidrografic aferent punctului respectiv. Bazinele hidrografice sunt importante deoarece debitul si calitatea apei unui rau sunt afectate de fenomene induse sau nu de om, care au loc in bazinul hidrografic respectiv.
Scurgerea in rauri (debitul) este in continua schimbare
Scurgerea in rauri (debitul) este in continua schimbare, de la zi la zi, si chiar din minut in minut. Bineinteles, principala influenta asupra debitului este exercitata de scurgerea precipitatiilor in bazinul hidrografic. Ploaia determina cresterea nivelului raurilor, si nivelul apelor raurilor poate creste chiar si atunci cand ploua foarte sus pe bazinul hidrografic - amintiti-va ca apa ce se acumuleaza in bazin se va scurge spre punctul de inchidere al bazinului hidrografic. Marimea unui rau depinde in mare masura de marimea propriului bazin. Raurile mari au bazine mari, raurile mici au bazine mici. De asemenea raurile de diferite marimi reactioneaza diferit in conditii de ploi torentiale sau ploi obisnuite. Apele raurilor mari cresc si scad mai incet decat cele ale raurilor mici. Intr-un bazin mic, este posibil ca apele unui rau sa creasca sau sa scada intr-un interval de cateva minute sau cateva ore. In cazul raurilor mari cresterea si descresterea apelor poate dura mai multe zile, iar inundatiile pot dura o perioada de cateva zile, deoarece este necesar un interval mai mare de timp ca toata apa care cade la sute de kilometri in amonte sa se scurga pana la punctul de inchidere al bazinului hidrografic.
Inmagazinarea apei dulci: Apa dulce existenta la suprafata Pamantului
O parte a circuitului apei care este in mod evident esentiala pentru existenta vietii pe Pamant este apa dulce existenta la nivelul solului. Intrebati-va vecinul, o rosie, un pastrav ori un tantar sacaitor. Apele de suprafata includ: cursuri de apa, iazuri, lacuri, lacuri artificiale si mlastini cu apa dulce.
Cantitatea de apa din rauri si lacuri este in continua schimbare datorita modificarii debitelor de intrare si a celor de iesire. Debitele de intrare provin din precipitatii, scurgeri de suprafata si subterane, debitele afluentilor. Debitele de iesire din lacuri si rauri includ evaporatia si descarcarea in apele subterane (acvifer). De asemenea apa de suprafata este folosita de oameni pentru satisfacerea necesitatilor lor. Cantitatea si locatia apelor de suprafata se modifica in timp si spatiu, fie in mod natural, fie prin interventia omului.
Apa de suprafata ajuta la mentinerea vietii
Viata poate sa apara chiar si in desert daca exista o sursa de apa de suprafata sau subterana. Apa de la suprafata solului determina intr-adevar existenta vietii. In acelasi timp, apa subterana exista datorita miscarii in jos a apei de suprafata catre acviferele subterane. Puteti crede ca pestii care traiesc in oceane nu sunt afectati de apa dulce, dar fara apa dulce care sa alimenteze oceanele, acestea pana la urma s-ar evapora si ar deveni prea sarate pentru ca pestii sa poata supravietui.
Apa dulce este relativ rara pe suprafata Pamantului. Doar 3% din cantitatea totala de apa de pe Pamant este apa dulce, iar apa dulce din lacuri si mlastini insumeaza doar 0,29% din cantitatea totala de apa dulce a globului. 20% din cantitatea de apa dulce se afla intr-un singur lac, Lacul Baikal din Asia. Alte 20 de procente se afla in Marile Lacuri (Huron, Michigan, Superior). In rauri regasim doar 0,006% din resursele de apa dulce existente. Se poate constata ca viata pe Pamant rezista cu ceea ce putem spune ca este doar "o picatura in galeata" cu rezervele totale de apa ale Pamantului!
Infiltratia: Miscarea apei pe verticala de la suprafata solului in sol sau in roca poroasa
Apa subterana are ca origine precipitatiile
Oriunde in lume, o cantitate din apa ce cade pe suprafata solului sub forma de ploaie si zapada se infiltreaza in subsol si roca. Cantitatea de apa infiltrata depinde de o serie de factori. Infiltratia precipitatiilor ce cad pe calota glaciara din Groenlanda poate fi foarte mica, in timp ce un curs de apa poate disparea direct in subteran, asa cum se prezinta in figura urmatoare unde un rau dispare intr-o pestera din Georgia, USA.
Unele ape infiltrate vor ramane in primul strat de la suprafata solului, de unde pot intra intr-un curs de apa prin malurile acestuia. O parte din cantitatea de apa se poate infiltra mai adanc realimentand acviferele subterane. Daca acviferele nu sunt prea adanci si sunt suficient de poroase astfel incat sa permita apei sa circule liber prin ele, oamenii pot sapa fantani in acvifer pentru a folosi apa in scopuri proprii. Apa poate strabate distante considerabile sau poate ramane in depozitul de ape subterane pentru perioade lungi de timp, reintorcandu-se la suprafata sau descarcandu-se in alte corpuri de apa cum ar fi raurile si oceanele.
Apa din sol
Pe masura ce precipitatiile se infiltreaza in sol, se formeaza in general o zona nesaturata si o zona saturata. In zona nesaturata exista o anumita cantitate de apa prezenta in micile goluri din sol, dar acesta nu este saturat. In partea de sus a zonei nesaturate, solul prezinta fisuri create de radacinile plantelor pe unde precipitatiile se pot infiltra. Apa din aceasta zona a solului este folosita de plante. Dedesubtul zonei nesaturate exista o zona saturata unde apa umple complet golurile dintre roca si particulele de sol. Oamenii pot sapa fantani in aceasta zona pentru a pompa apa.
Descarcarea apei subterane (acviferului): iesirea apei din pamant
In realitate exista mai multa apa decat cea pe care o poti vedea.
Puteti vedea in fiecare zi apa peste tot in jurul dumneavoastra, in lacuri si rauri, sub forma de gheata, ploaie si zapada. De asemenea exista cantitati immense de apa care nu pot fi vazute - apa care se afla si se misca in subteran. Oamenii folosesc apa subterana de mii de ani si continua s-o foloseasca si astazi, in principal ca apa de baut si pentru irigatii. Viata pe Pamant depinde de apa subterana la fel ca si de cea de suprafata.
O parte din precipitatiile care cad pe pamant se infiltreaza in sol si devin ape subterane. O data intrata in pamant, o parte din aceasta apa circula in apropierea suprafetei terestre si iese foarte repede la suprafata in albiile cursurilor de apa, dar, din cauza gravitatiei, o mare parte din aceste ape continua sa se scurga mai adanc in pamant.
Apa care curge in subteran
Dupa cum arata aceasta diagrama, directia si viteza miscarii apelor subterane sunt determinate de multitudinea de caracteristici ale acviferelor si straturilor impermeabile (roca densa prin care apa patrunde cu dificultate) din pamant. Miscarea apelor subterane depinde de permeabilitatea (cat de usor sau greu poate apa sa se deplaseze) si de porozitatea (volumul golurilor din material) rocilor de la suprafata. Daca roca permite apei sa se miste relativ usor prin ea atunci apa subterana poate strabate distante semnificative intr-un interval de ordinul zilelor. Dar apa subterana se poate, de asemenea, scurge pe verticala, in acvifere de adancime, de unde are nevoie de mii de ani sa revina la suprafata.
Izvorul: Locul pe unde apa subterana iese la suprafata pamantului
Ce este un izvor?
Un izvor este rezultatul iesirii apei la suprfata pamantului dintr-un acvifer umplut pana la refuz. Marimea izvoarelor variaza de la izvoare mici care curg numai dupa precipitatii abundente, pana la lacuri imense in care se varsa milioane de litri pe zi.
Izvoarele se pot forma in orice fel de roca, dar ele se intalnesc cu precadere in calcar si dolomite, care sunt erodate usor si pot fi dizolvate de ploile care devin acide. In timp ce roca se dizolva si se marunteste, se pot forma spatii care permit apei sa curga. Daca scurgerea este orizontala, apa poate ajunge la suprafata pamantului, rezultand un izvor.
Apa de izvor nu este intotdeauna clara
Apa de izvor este de obicei clara. Totusi apa din anumite izvoare poate avea culoarea ceaiului, ca izvorul din Colorado, Sua. Culoarea lui rosie este datorata apei subterane care intra in contact cu mineralele din subsol, cum ar fi fierul. Evacuarea de apa foarte colorata poate indica faptul ca apa circula repede prin canale mari din acvifer fara sa fie filtrate indeajuns de mult de roci pentru a inlatura culoarea.
Izvoarele termale
Izvoarele termale sunt izvoare obisnuite, cu exceptia faptului ca apa lor este calda, iar in unele locuri chiar fierbinte, cum ar fi vulcanii noroiosi din Parcul National Yellowstone din Wyoming, SUA. Multe izvoare termale iau nastere in regiuni cu activitate vulcanica recenta si sunt intretinute de apa incalzita prin contactul cu rocile fierbinti aflate la adancime mare in pamant. Rocile devin mai calde odata cu cresterea adancimii si daca apa subterana ajunge intr-o crapatura mare care ii ofera un spatiu pentru a iesi la suprafata, poate sa apara un izvor termal. Izvoarele calde se formeaza peste tot in lume si pot chiar coexista cu icebergurile, dupa cum va pot spune acesti fericiti groenlandezi!
Evapotranspiratia: Miscarea vaporilor de apa de pe frunzele plantelor in atmosfera
Transpiratia si frunzele plantelor
Evapotranspiratia este procesul prin care umezeala este transportata de plante de la radacini la micii pori de pe partea dorsala a frunzelor, unde se transforma in vapori si este eliminata in atmosfera. Evapotranspiratia este evaporarea apei de pe frunzele plantelor. Studiile au aratat ca aproximativ 10% din umiditatea aflata in atmosfera este eliberata de plante prin intermediul evapotranspiratiei.
Evapotranspiratia este in general un proces invizibil, adica atunci cand apa se evapora de pe suprafata frunzelor, nu te poti duce afara si vedea frunzele "nadusind". In timpul sezonului de crestere, o frunza va transpira mult mai multa apa decat greutatea sa. Un pogon de porumb elimina aproximativ 11.400 - 15.100 litri de apa in fiecare zi, iar un stejar mare poate transpira 151.000 de litri pe an.
Factorii atmosferici care influenteaza evapotranspiratia
Cantitatea de apa pe care o transpira plantele, variaza foarte mult din punct de vedere geografic si in timp. Exista un numar de factori care determina cantitatile de apa evapotranspirate:
- Temperatura: Cantitatile de apa evapotranspirate cresc odata cu temperatura, mai ales in sezonul de crestere a plantelor, cand aerul este mai cald.
- Umiditatea relativa: In timp ce umiditatea relativa a aerului din jurul plantei creste, cantitatea de apa evapotranspirata scade. Este mai usor ca apa sa se evapore in aerul mai uscat decat in cel mai umed.
- Vantul si miscarea aerului: O miscare mai rapida a aerului din jurul plantei va conduce la o evapotranspiratie mai abundenta.
- Tipul de planta: Plantele elimina apa prin evapotranspiratie in cantitati diferite. Unele plante care cresc in regiuni aride, cum ar fi cactusii, conserva pretioasa apa, transpirand mai putin decat celelalte plante.
Apa inmagazinata in acvifer: Apa care se afla in subteran pe perioade indelungate
Apa inmagazinata ca parte a circuitului apei
Cantitati mari de apa sunt inmagazinate in pamant. Apa circula in subteran, dar foarte lent si se considera inca parte componenta a circuitului apei. O mare parte a apei subterane provine din precipitatiile care se infiltreaza de la suprafata solului. Stratul superior al solului reprezinta zona nesaturata, unde apa este prezenta in cantitati variabile care se pot schimba in timp, dar care nu satureaza solul. Sub acest strat este zona saturata, unde totalitatea porilor, crapaturilor si spatiilor dintre particulele de roca sunt saturate cu apa. Termenul de apa subterana este folosit pentru a descrie aceasta zona. Alt termen pentru ape subterane este acela de "acvifer". Acviferele reprezinta un depozit imens de apa, iar viata de zi cu zi a oamenilor de pe tot globul depinde de aceste ape subterane.
Pentru a gasi apa sub pamant, cautati sub panza freatica
Sper ca apreciati faptul ca am petrecut o ora sub soarele arzator pentru a sapa aceasta groapa pe plaja. Este un excelent mod de a ilustra conceptul cum ca la o anumita adancime, daca solul este suficient de permeabil pentru a permite infiltrarea apei, acesta va fi saturat. Partea superioara a apei aflate in groapa reprezinta nivelul panzei freatice. Valurile oceanului se pot observa chiar in dreapta acestei gropi, iar nivelul apei in groapa este acelasi cu nivelul oceanului. Desigur, nivelul apei din ocean se schimba mereu datorita miscarii mareice si in timp ce nivelul acestuia creste sau scade, nivelul apei din groapa se va modifica de asemenea.
Intr-un fel, aceasta groapa este asemanatoare unui put sapat pentru a ajunge la apele subterane. Daca apa din groapa ar fi apa dulce, oamenii ar putea lua o galeata pentru a-si procura apa pentru nevoile zilnice. Stiti ca in cazul in care ati incerca sa goliti aceasta groapa, s-ar umple imediat la loc, deoarece nisipul este asa de permeabil incat apa curge foarte usor prin el. Pentru a ajunge la apa dulce, oamenii trebuie sa foreze puturi suficient de adanci pentru a patrunde in stratul acvifer. Putul poate avea cativa metri sau cateva sute de metri. Dar conceptul este acelasi cu cel al gropii de pe plaja -apa se procura din zona saturata, acolo unde golurile din roci sunt pline cu apa.
Distributia apei la nivelul globului
Pentru o explicatie detaliata a distributiei apei pe Pamant, consultati graficul si tabelul cu date de mai jos. Observati cum rezerva mondiala de apa este de 1.386 milioane km3 de apa, peste 96% fiind apa sarata. Mai departe, din totalul de apa dulce, peste 68% este blocata in gheata si ghetari, iar 30% din apa dulce sunt prezente in subteran. Sursele de apa dulce de suprafata, cum ar fi raurile si lacurile, insumeaza doar 93.100 km3, care reprezinta aproximativ 1/150 dintr-un procent din totalul de apa. Totusi, raurile si lacurile reprezinta sursele principale pentru apa folosita zilnic de oameni.
| Sursa de apa | Volumul apei in mile3 | Volumul apei in km3 | Procentul din totalul de apa dulce | Procentul din totalul de apa |
|---|---|---|---|---|
| Oceane, mari si golfuri | 321,000,000 | 1,338,000,000 | -- | 96.5 |
| Calote glaciare, Ghetari si zapada permanenta | 5,773,000 | 24,064,000 | 68.7 | 1.74 |
| Apa subterana | 5,614,000 | 23,400,000 | -- | 1.7 |
| Dulce | 2,526,000 | 10,530,000 | 30.1 | 0.76 |
| Sarata | 3,088,000 | 12,870,000 | -- | 0.94 |
| Umiditatea din sol | 3,959 | 16,500 | 0.05 | 0.001 |
| Gheata permanenta si nepermanenta din sol | 71,970 | 300,000 | 0.86 | 0.022 |
| Lacuri | 42,320 | 176,400 | -- | 0.013 |
| cu apa duce | 21,830 | 91,000 | 0.26 | 0.007 |
| cu apa sarata | 20,490 | 85,400 | -- | 0.006 |
| Atmosfera | 3,095 | 12,900 | 0.04 | 0.001 |
| Apa din mlastini | 2,752 | 11,470 | 0.03 | 0.0008 |
| Rauri | 509 | 2,120 | 0.006 | 0.0002 |
| Apa biologica | 269 | 1,120 | 0.003 | 0.0001 |
| Total | 332,500,000 | 1,386,000,000 | - | 100 |
Sursa: Water resources. In Encyclopedia of Climate and Weather, 1996, editata de S. H. Schneider, Oxford University Press, New York, vol. 2, pp.817-823.
Traducere de Marinela Simota, The National Institute of Hydrology and Water Management, Romania.
Mai multe imagini despre apă:
Circuitul Apei - The Water Cycle, Romanian
Circuitul apei descrie existenta si miscarea apei pe, in si deasupra Pamantului. Pe Pamant apa este mereu in miscare si isi schimba mereu starea de agregare, din lichid, in vapori, in gheata si ciclul se repeta.
Circuitul Apei, The Water Cycle for Schools, Romanian
Circuitul Apei
Puteți crede că ploaia care cade din cer și apa pe care o bei este nouă. Dar a fost întotdeauna o parte a ciclului apei.
Circuitul Apei
Puteți crede că ploaia care cade din cer și apa pe care o bei este nouă. Dar a fost întotdeauna o parte a ciclului apei.
Această diagramă arată ciclul natural al apei, ignorând influența umană.
Ce este circuitul apei? Se poate raspunde usor - "sunt eu" peste tot! Circuitul apei descrie existenta si miscarea apei pe, in si deasupra Pamantului. Pe Pamant apa este mereu in miscare si isi schimba mereu starea de agregare, din lichid, in vapori, in gheata si ciclul se repeta. Circuitul apei se produce de miliarde de ani si viata pe Pamant depinde de acesta; fara acest circuit al apei, Pamantul ar deveni un loc arid, fara viata.
Sources/Usage: Public Domain. View Media Details
Circuitul apei descrie existenta si miscarea apei pe, in si deasupra Pamantului. Pe Pamant apa este mereu in miscare si isi schimba mereu starea de agregare, din lichid, in vapori, in gheata si ciclul se repeta. Circuitul apei se produce de miliarde de ani si viata pe Pamant depinde de acesta; fara acest circuit al apei, Pamantul ar deveni un loc arid, fara viata.
Această diagramă arată ciclul natural al apei, ignorând influența umană.
Sources/Usage: Public Domain. View Media Details
Circuitul apei nu are un punct fix, clar de plecare, dar putem sa incepem cu oceanele. Soarele, care este "motorul" circuitului apei, incalzeste apa din oceane, care se evapora ajungand in aer sub forma de vapori. Curenti de aer ascendenti transporta vaporii in atmosfera, unde temperaturile mai scazute determina condensarea vaporilor sub forma de nori. Curentii de aer deplaseaza norii pe tot globul, particule de nor se ciocnesc, cresc in dimensiuni si cad sub forma de precipitatii. O parte a precipitatiilor cade sub forma de zapada si se poate acumula in calote glaciare si ghetari. Zapada aflata in zone cu o clima mai blanda se topeste cand vine primavara, iar apa rezultata se scurge pe suprafata solului, ca scurgere nivala.
Cea mai mare parte a precipitatiilor cade inapoi in oceane sau pe sol, unde, datorita gravitatiei se scurge in continuare pe suprafata solului ca scurgere de suprafata. O parte din aceasta scurgere de suprafata intra in albia raurilor, curentul de apa deplasandu-se catre oceane. Scurgerea de suprafata si exfiltratiile din apa subterana, se acumuleaza ca apa in lacuri si rauri. Totusi nu toata apa provenita din scurgere ajunge in rauri. O mare parte a acesteia se infitreaza in sol.
O parte din aceasta apa ramane in apropierea suprafetei solului si se poate infiltra inapoi in corpurile de apa de suprafata (si in ocean) sub forma de scurgere de apa subterana (descarcare acvifer). O parte din apa subterana gaseste fisuri in suprafata pamantului si iese la suprafata sub forma de izvoare cu apa dulce. Apa din acviferul freatic (apa subterana de adancime mica) este asimilata de radacinile plantelor si se intoarce inapoi in atmosfera prin evapotranspiratia de pe suprafata frunzelor. O alta parte a apei infiltrate in pamant ajunge la adancimi mai mari si reimprospateaza acviferele de adancime (zona subterana saturata), care inmagazineaza cantitati imense de apa dulce pe perioade indelungate. Totusi, in timp, aceasta apa se deplaseaza, o parte urmand sa reintre in ocean, unde circuitul apei "se termina"…. si "reincepe".
Componentele circuitului apei
Institutul de Cadastru Geologic din Statele Unite (U.S. Geological Survey - USGS) a identificat 15 componente ale circuitului apei:
- Apa inmagazinata in oceane
- Evaporare
- Apa din atmosfera
- Condensare
- Precipitatii
- Apa inmagazinata in gheata si zapada
- Scurgerea de apa provenita din topirea zapezii in rauri
- Scurgerea de suprafata
- Scurgerea apei prin albia raurilor
- Apa inmagazinata in rauri si lacuri (apa dulce)
- Infiltratie
- Descarcare acvifer (scurgerea de apa subterana)
- Izvoare
- Transpiratie
- Apa inmagazinata in acvifer (acumularea de apa subterana)
- Distributia apei pe glob
Apa inmagazinata in oceane: Apa sarata din oceane si din mari interioare
Oceanul este un depozit de apa
Cea mai mare parte a apei este "depozitata" in oceane pe perioade indelungate de timp, cantitate care este cu mult mai mare decat cantitatea de apa integrata in circuitul apei. Se estimeaza ca aproximativ 1.338.000.000 km3 din totalul mondial de apa de 1.386.000.000 este inmagazinata in oceane, aceasta reprezentand aproximativ 96,5%. De asemenea s-a apreciat ca oceanele furnizeaza aproximativ 90% din apa evaporata care intra in circuitul apei.
Cantitatea de apa existenta in oceane se modifica pe perioade mari de timp. In timpul perioadelor cu o clima mai rece se formeaza mai multe calote glaciare si ghetari, rezultand o diminuare a cantitatii de apa din oceane. O situatie contrara se produce in timpul perioadelor mai calde. In timpul ultimei ere glaciare, nivelul oceanelor era cu cca. 122 de metri mai scazut decat astazi. Acum cca. 3 milioane de ani, cand clima era mai calda, este posibil ca nivelul oceanelor sa fi fost cu 50 de metri mai ridicat.
Oceanele in miscare
In oceane exista curenti care antreneaza cantitati imense de apa pe tot Globul. Aceste miscari au o mare influenta asupra circuitului apei si asupra vremii. Curentul Golfului este un binecunoscut curent cald din oceanul Atlantic, deplasand apa din Golful Mexicului de-a lungul Oceanului Atlantic spre Marea Britanie. La o viteza de 97 de km pe zi, Curentul Golfului transporta de 100 de ori mai multa apa decat toate raurile de pe Pamant. Curentul Golfului face ca vremea din Marea Britanie sa fie mai blanda decat alte zone continentale de la aceeasi latitudine.
Evaporarea: transformarea apei din stare lichida in stare gazoasa sau vapori
Evaporarea si cauzele producerii acesteia
Evaporarea este procesul prin care apa se transforma din stare lichida in stare gazoasa sau vapori. Evaporarea este modul principal prin care apa in stare lichida se intoarece in circuitul general al apei sub forma de vapori in atmosfera. Oceanele, marile, lacurile si raurile furnizeaza aproximativ 90% din umiditatea atmosferei prin intermediul procesului de evaporare, iar restul de 10% provine din transpiratia plantelor.
Pentru a avea loc evaporarea este necesara caldura (energie calorica) furnizata de soare. Energia este necesara pentru a rupe legaturile care tin moleculele de apa impreuna, de aceea apa se evapora cu usurinta la punctul de fierbere (100ºC) dar se evapora mult mai greu la punctul de inghet. Cand umiditatea relativa din aer este de 100%, (la starea de "saturatie"), evaporarea nu mai poate continua. Procesul de evaporare absoarbe caldura din mediu, de aceea apa care se evapora de pe pielea dvs. va racoreste.
Evaporarea si circuitul apei
Evaporarea din oceane este principalul mijloc prin care apa ajunge in atmosfera. Suprafata mare a oceanelor (peste 70% din suprafata Pamantului este acoperita de oceane) permite producerea evaporarii la scara mare. La scara globala, cantitatea de apa evaporata este aproape egala cu cantitatea de apa care cade pe pamant sub forma de precipitatii. Totusi acest lucru variaza geografic. Deasupra oceanelor cantitatea de apa sub forma de vapori este mai des intalnita decat precipitatiile, in timp ce pe continente evaporarea este depasita de precipitatii. Cea mai mare cantitate de apa care se evapora din oceane cade inapoi in acestea sub forma de precipitatii. Numai 10% din apa evaporata din oceane este transportata deasupra pamantului si cade sub forma de precipitatii. Odata evaporata, o molecula de apa ramane cca. 10 zile in aer.
Inmagazinarea apei in atmosfera sub forma de vapori, nori si umiditate
Atmosfera este plina de apa
Desi atmosfera nu este un mare depozit de apa, ea este "autostrada" folosita pentru a muta apa pe glob dintr-o parte in alta. Intotdeauna exista apa in atmosfera. Norii sunt forma cea mai vizibila a apei atmosferice, dar si aerul curat contine apa—apa in particule prea mici pentru a fi vazute. In orice moment volumul de apa din atmosfera este de cca. 12900 de km3. Daca toata apa din atmosfera ar cadea odata, ar putea sa acopere pamantul cu un strat de 2,5 cm de apa.
Condensarea: Procesul prin care apa este transformata din stare gazoasa in stare lichida
Condensarea este procesul prin care vaporii de apa din aer sunt transformati in apa in stare lichida. Condensarea este importanta pentru circutul apei deoarece formeaza norii. Acestia pot produce precipitatii, care reprezinta principalul mod de intoarcere a apei pe Pamant. Condensarea este opusul evaporarii.
Condensarea este deasemenea cauza formarii cetei, a aburirii ochelarilor atunci cand iesi dintr-o camera racoroasa afara, unde este cald si umed, a apei care se scurge pe partea exterioara a unui pahar, precum si a apei care se formeaza pe interiorul geamurilor casei dvs intr-o zi rece.
Condensarea in aer
Chiar si in zilele cu cer senin, apa este prezenta sub forma vaporilor si particulelor, dar care sunt prea mici pentru a fi vazute. Moleculele de apa se combina cu micile particule de praf, sare si fum din atmosfera si formeaza picaturi mici care se combina unele cu altele, alcatuind norii. Pe masura ce aceste mici picaturi se combina si isi maresc dimensiunile, norii se pot dezvolta si pot aparea precipitatii.
Norii se formeaza in atmosfera deoarece aerul care contine vapori de apa se ridica si se raceste. Soarele incalzeste aerul din imediata apropiere a suprafatei Pamantului, acesta devine mai usor si se ridica acolo unde temperaturile sunt mai scazute. Pe masura ce aerul se raceste, procesul de condensare se intensifica, favorizand formarea norilor.
Precipitatiile: Eliberarea apei din nori
Precipitatiile reprezinta apa eliberata din nori sub forma de ploaie, lapovita, zapada sau grindina. Precipitatiile constituie calea principala prin care apa atmosferica se intoarce pe pamant. Cele mai multe din precipitatii sunt sub forma de ploaie.
Cum se formeaza picaturile de ploaie?
Norii contin vapori de apa si mici picaturi de apa, care sunt insa prea mici sa cada sub forma de precipitatii, dar sunt indeajuns de mari pentru a forma nori vizibili. Apa este in continua evaporare si condensare in atmosfera. Cea mai mare parte a apei condensate din nori nu cade sub forma de precipitatii, datorita curentilor ascendenti care sustin norii. Pentru producerea precipitatiilor, mai intai picaturile foarte fine de apa trebuie sa se condenseze si sa se combine pentru a produce o picatura indeajuns de mare si grea pentru a cadea din nor sub forma de precipitatie. Este nevoie de milioane de particule de apa pentru a produce o singura picatura de ploaie.
Cantitatile de precipitatii variaza atat in timp, cat si din punct de vedere geografic
Precipitatiile nu cad in aceeasi cantitate pe tot globul, intr-o tara sau chiar intr-un oras. De exemplu, in Atlanta, Georgia, SUA, furtunile puternice de vara pot produce intr-o anumita zona 2,5 cm de ploaie sau mai mult, in timp ce alta zona aflata la cativa km distanta ramane uscata. Dar, cantitatea de precipitatii cazuta in Georgia timp de o luna este de cele mai multe ori mai mare decat cantitatea de precipitatii cazuta intr-un an in Las Vegas, Nevada. Recordul mondial pentru cantitatea anuala medie de precipitatii a fost inregistrat pe muntele Waialeale din Hawaii unde media anuala este de aproximativ 1.140 cm pe an. Comparati aceste precipitatii excesive cu Arica, Chile, unde nu a mai plouat de 14 ani.
Harta de mai jos arata cantitatea anuala medie de precipitatii, in milimetri si inci, pe tot globul. Zonele reprezentate in verde deschis pot fi considerate ca fiind "desert". V-ati astepta ca zona Sahara din Africa sa fie desert, dar stiati ca o mare parte din Groenlanda si Antarctica este tot desert?
Inmagazinarea apei in gheata, ghetari si zapada
Calotele glaciare de pe glob
Apa inmagazinata pe perioade indelungate sub forma de gheata, zapada si ghetari sunt parte integranta a circuitului apei. Cea mai mare parte a maselor de gheata de pe Pamant, aproape 90%, se afla in Antarctica, in timp ce calota de gheata din Groenlanda contine 10 % din masa totala de gheata a Pamantului. In Groenlanda, calota glaciara are in medie 1500 m grosime, dar poate atinge si 4300 m.
Gheata si ghetarii vin si pleaca
La scara globala, clima este in continua schimbare, desi aceasta schimbare nu se intampla asa de repede incat sa fie sesizata de oameni. Au fost multe perioade calde, cum ar fi aceea in care au trait dinozaurii, cu aproximativ 100 de milioane de ani in urma, si multe perioade reci, cum ar fi ultima era glaciara de acum aproximativ 20000 de ani. In timpul ultimei ere glaciare o mare parte din Emisfera Nordica era acoperita de gheata si ghetari.
Cateva date despre ghetari si calote glaciare
- Gheata permanenta acopera 10-11% din suprafata Globului.
- Daca toti ghetarii s-ar topi astazi, nivelul apei oceanelor s-ar ridica cu cca. 70 m. Sursa: Centrul National de Date despre Zapada si Gheata din SUA (National Snow and Ice Data Center - NSIDC)
- In timpul ultimei ere glaciare nivelul marilor era cu 122 de metri mai scazut decat in ziua de azi si ghetarii acopereau aproximativ o treime din suprafata continentala.
- In timpul ultimei perioade mai calde, acum 125.000 de ani, nivelul marilor era cu 5.5 metri mai ridicat decat astazi, iar acum 3 milioane de ani nivelul acestora ar fi putut fi cu 50 metri mai ridicat.
Scurgerea apei rezultata din topirea zapezilor
In toata lumea scurgerea rezultata din topirea zapezilor este un factor important al miscarii apei pe glob. Acolo unde exista climate mai reci o mare parte din scurgerea de primavara si din debitele raurilor provine din topirea ghetii si a zapezilor. Topirea rapida a zapezilor poate declansa pe langa inundatii si alunecari de teren si miscari de grohotis.
Scurgerea apei rezultata din topirea zapezilor
O modalitate buna de a intelege cum influenteaza apa rezultata din topirea zapezii debitul raurilor este sa ne uitam la hidrograful de mai jos, care prezinta variatia debitul mediu zilnic pe o perioada de 4 ani pentru raul North Fork din America in sectiunea barajului North Fork din California. Maximele din grafic sunt in principal rezultatul topirii zapezii. Comparati faptul ca debitul mediu zilnic in timpul lunii martie din anul 2000 a fost de aproximativ 400 de m3 pe secunda, in timp ce in august debitele variau intre 23 si 25 m3 pe secunda.
Scurgerea cauzata de topirea zapezii variaza in functie de anotimp si de asemenea de la an la an. Comparati maximele debitelor pe anul 2000 cu debitele mult mai mici ale anului 2001. Se pare ca o seceta majora a afectat acea zona a Californiei in 2001. Lipsa apei acumulate sub forma de strat de zapada in timpul iernii poate micsora cantitatea de apa pentru tot restul anului. Acest lucru poate afecta cantitatea de apa din lacurile de acumulare aflate in aval, care la randul lor pot afecta cantitatea de apa disponibila pentru irigatii si alimentarea cu apa a populatiei.
Scurgerea de suprafata: Apa rezultata din precipitatii care se scurge pe suprafata solului catre rauri
Scurgerea de suprafata reprezinta scurgerea precipitatiilor pe suprafata solului
Probabil foarte multi oameni gandesc ca precipitatiile care cad pe suprafata solului, se scurg, se varsa in rauri care apoi se varsa in oceane. Este de fapt mai complicat, deoarece raurile de asemenea pierd sau acumuleaza apa din sol. Totusi, o mare parte a cantitatii de apa din rauri provine direct din scurgerile precipitatiilor, definite ca scurgeri de suprafata.
De obicei o parte din cantitatea de precipitatii se infiltreaza in sol, dar atunci cand precipitatiile cad pe un sol saturat sau impermeabil, ca de exemplu o sosea sau o parcare, acestea se vor transforma in scurgeri pe versant. In timpul ploilor abundente se pot observa parauri mici care se scurg pe versant. Apa se va scurge de-a lungul unor mici formatiuni de retea hidrografica, pentru a ajunge apoi in raurile mai mari. Aceasta imagine exemplifica cum scurgerile de suprafata ajung intr-un parau mic. In acest caz, apa curge pe suprafata terenului neacoperit de vegetatie si transporta sedimente in rau (ceea ce dauneaza calitatii apei). Scurgerea care intra in parau isi incepe calatoria inapoi spre ocean.
Interactiunea dintre precipitatii si scurgerile de suprafata variaza in functie de timp si zona geografica, ca de altfel toate componentele circuitului apei. Averse similare in jungla amazoniana si in zona desertica de sud-vest a Statelor Unite vor produce efecte diferite ale scurgerilor de suprafata. Scurgerea de suprafata este afectata deopotriva de factorii meteorologici, de geologia cat si de topografia terenului. Doar o treime din cantitatea precipitatiilor ce cade la nivelul solului ajunge in cursurile de apa si in rauri, ca apoi sa se reintoarca in oceane. Celelalte doua treimi din cantitatea precipitatiilor se evapora, se pierde prin evapotranspiratie sau se infiltreaza in apa subterana. Scurgerea de suprafata, de asemenea, poate fi folosita de oameni pentru necesitatile proprii.
Scurgerea apei prin albia raurilor: miscarea apei intr-un rau
U.S. Geological Survey (USGS) din Statele Unite foloseste termenul "scurgerea apei prin albia raului" (streamflow), facand referire la cantitatea de apa ce se scurge intr-un rau, fluviu sau parau.
Importanta raurilor
Raurile au importanta nu doar pentru oameni, ci si pentru viata de pretutindeni. Raurile nu sunt doar un loc excelent de joaca pentru oameni (si cainii lor), mai mult, oamenii folosesc apa raurilor pentru alimentarile cu apa, pentru irigatii, pentru a produce electricitate, pentru a transporta apele uzate (cu speranta ca acestea sunt epurate), pentru transportul marfurilor si pentru a obtine hrana. Raurile au un rol crucial pentru toate speciile de plante si animale. Raurile ajuta la mentinerea acviferelor subterane pline cu apa prin infiltrarea apei prin albiile lor. Si bineinteles, oceanele isi pastreaza cantitatea de apa deoarece raurile le alimenteaza in mod constant.
Bazine hidrografice si rauri
Cand este vorba de rauri, este important sa ne gandim la bazinul hidrografic al raurilor. Ce este bazinul hidrografic? Daca va aflati la nivelul solului in momentul de fata, uitati-va in jos. Stati, si toata lumea sta, intr-un bazin hidrografic. Bazinul hidrografic este supafata pe care toata apa provenita din precipitatii si scurgeri se aduna catre un punct final. Bazinul hidrografic poate fi la fel de mic precum urma unui pas in noroi sau suficient de mare incat sa cuprinda toata suprafata pe care o uda raul Mississippi la varsarea in Golful Mexicului. Bazinele hidrografice mai mici sunt continute de bazinele hidrografice mai mari. Marimea bazinului hidrografic depinde de punctul de inchidere - toata suprafata terenului de pe care apa este drenata si se scurge catre acest punct de inchidere reprezinta bazinul hidrografic aferent punctului respectiv. Bazinele hidrografice sunt importante deoarece debitul si calitatea apei unui rau sunt afectate de fenomene induse sau nu de om, care au loc in bazinul hidrografic respectiv.
Scurgerea in rauri (debitul) este in continua schimbare
Scurgerea in rauri (debitul) este in continua schimbare, de la zi la zi, si chiar din minut in minut. Bineinteles, principala influenta asupra debitului este exercitata de scurgerea precipitatiilor in bazinul hidrografic. Ploaia determina cresterea nivelului raurilor, si nivelul apelor raurilor poate creste chiar si atunci cand ploua foarte sus pe bazinul hidrografic - amintiti-va ca apa ce se acumuleaza in bazin se va scurge spre punctul de inchidere al bazinului hidrografic. Marimea unui rau depinde in mare masura de marimea propriului bazin. Raurile mari au bazine mari, raurile mici au bazine mici. De asemenea raurile de diferite marimi reactioneaza diferit in conditii de ploi torentiale sau ploi obisnuite. Apele raurilor mari cresc si scad mai incet decat cele ale raurilor mici. Intr-un bazin mic, este posibil ca apele unui rau sa creasca sau sa scada intr-un interval de cateva minute sau cateva ore. In cazul raurilor mari cresterea si descresterea apelor poate dura mai multe zile, iar inundatiile pot dura o perioada de cateva zile, deoarece este necesar un interval mai mare de timp ca toata apa care cade la sute de kilometri in amonte sa se scurga pana la punctul de inchidere al bazinului hidrografic.
Inmagazinarea apei dulci: Apa dulce existenta la suprafata Pamantului
O parte a circuitului apei care este in mod evident esentiala pentru existenta vietii pe Pamant este apa dulce existenta la nivelul solului. Intrebati-va vecinul, o rosie, un pastrav ori un tantar sacaitor. Apele de suprafata includ: cursuri de apa, iazuri, lacuri, lacuri artificiale si mlastini cu apa dulce.
Cantitatea de apa din rauri si lacuri este in continua schimbare datorita modificarii debitelor de intrare si a celor de iesire. Debitele de intrare provin din precipitatii, scurgeri de suprafata si subterane, debitele afluentilor. Debitele de iesire din lacuri si rauri includ evaporatia si descarcarea in apele subterane (acvifer). De asemenea apa de suprafata este folosita de oameni pentru satisfacerea necesitatilor lor. Cantitatea si locatia apelor de suprafata se modifica in timp si spatiu, fie in mod natural, fie prin interventia omului.
Apa de suprafata ajuta la mentinerea vietii
Viata poate sa apara chiar si in desert daca exista o sursa de apa de suprafata sau subterana. Apa de la suprafata solului determina intr-adevar existenta vietii. In acelasi timp, apa subterana exista datorita miscarii in jos a apei de suprafata catre acviferele subterane. Puteti crede ca pestii care traiesc in oceane nu sunt afectati de apa dulce, dar fara apa dulce care sa alimenteze oceanele, acestea pana la urma s-ar evapora si ar deveni prea sarate pentru ca pestii sa poata supravietui.
Apa dulce este relativ rara pe suprafata Pamantului. Doar 3% din cantitatea totala de apa de pe Pamant este apa dulce, iar apa dulce din lacuri si mlastini insumeaza doar 0,29% din cantitatea totala de apa dulce a globului. 20% din cantitatea de apa dulce se afla intr-un singur lac, Lacul Baikal din Asia. Alte 20 de procente se afla in Marile Lacuri (Huron, Michigan, Superior). In rauri regasim doar 0,006% din resursele de apa dulce existente. Se poate constata ca viata pe Pamant rezista cu ceea ce putem spune ca este doar "o picatura in galeata" cu rezervele totale de apa ale Pamantului!
Infiltratia: Miscarea apei pe verticala de la suprafata solului in sol sau in roca poroasa
Apa subterana are ca origine precipitatiile
Oriunde in lume, o cantitate din apa ce cade pe suprafata solului sub forma de ploaie si zapada se infiltreaza in subsol si roca. Cantitatea de apa infiltrata depinde de o serie de factori. Infiltratia precipitatiilor ce cad pe calota glaciara din Groenlanda poate fi foarte mica, in timp ce un curs de apa poate disparea direct in subteran, asa cum se prezinta in figura urmatoare unde un rau dispare intr-o pestera din Georgia, USA.
Unele ape infiltrate vor ramane in primul strat de la suprafata solului, de unde pot intra intr-un curs de apa prin malurile acestuia. O parte din cantitatea de apa se poate infiltra mai adanc realimentand acviferele subterane. Daca acviferele nu sunt prea adanci si sunt suficient de poroase astfel incat sa permita apei sa circule liber prin ele, oamenii pot sapa fantani in acvifer pentru a folosi apa in scopuri proprii. Apa poate strabate distante considerabile sau poate ramane in depozitul de ape subterane pentru perioade lungi de timp, reintorcandu-se la suprafata sau descarcandu-se in alte corpuri de apa cum ar fi raurile si oceanele.
Apa din sol
Pe masura ce precipitatiile se infiltreaza in sol, se formeaza in general o zona nesaturata si o zona saturata. In zona nesaturata exista o anumita cantitate de apa prezenta in micile goluri din sol, dar acesta nu este saturat. In partea de sus a zonei nesaturate, solul prezinta fisuri create de radacinile plantelor pe unde precipitatiile se pot infiltra. Apa din aceasta zona a solului este folosita de plante. Dedesubtul zonei nesaturate exista o zona saturata unde apa umple complet golurile dintre roca si particulele de sol. Oamenii pot sapa fantani in aceasta zona pentru a pompa apa.
Descarcarea apei subterane (acviferului): iesirea apei din pamant
In realitate exista mai multa apa decat cea pe care o poti vedea.
Puteti vedea in fiecare zi apa peste tot in jurul dumneavoastra, in lacuri si rauri, sub forma de gheata, ploaie si zapada. De asemenea exista cantitati immense de apa care nu pot fi vazute - apa care se afla si se misca in subteran. Oamenii folosesc apa subterana de mii de ani si continua s-o foloseasca si astazi, in principal ca apa de baut si pentru irigatii. Viata pe Pamant depinde de apa subterana la fel ca si de cea de suprafata.
O parte din precipitatiile care cad pe pamant se infiltreaza in sol si devin ape subterane. O data intrata in pamant, o parte din aceasta apa circula in apropierea suprafetei terestre si iese foarte repede la suprafata in albiile cursurilor de apa, dar, din cauza gravitatiei, o mare parte din aceste ape continua sa se scurga mai adanc in pamant.
Apa care curge in subteran
Dupa cum arata aceasta diagrama, directia si viteza miscarii apelor subterane sunt determinate de multitudinea de caracteristici ale acviferelor si straturilor impermeabile (roca densa prin care apa patrunde cu dificultate) din pamant. Miscarea apelor subterane depinde de permeabilitatea (cat de usor sau greu poate apa sa se deplaseze) si de porozitatea (volumul golurilor din material) rocilor de la suprafata. Daca roca permite apei sa se miste relativ usor prin ea atunci apa subterana poate strabate distante semnificative intr-un interval de ordinul zilelor. Dar apa subterana se poate, de asemenea, scurge pe verticala, in acvifere de adancime, de unde are nevoie de mii de ani sa revina la suprafata.
Izvorul: Locul pe unde apa subterana iese la suprafata pamantului
Ce este un izvor?
Un izvor este rezultatul iesirii apei la suprfata pamantului dintr-un acvifer umplut pana la refuz. Marimea izvoarelor variaza de la izvoare mici care curg numai dupa precipitatii abundente, pana la lacuri imense in care se varsa milioane de litri pe zi.
Izvoarele se pot forma in orice fel de roca, dar ele se intalnesc cu precadere in calcar si dolomite, care sunt erodate usor si pot fi dizolvate de ploile care devin acide. In timp ce roca se dizolva si se marunteste, se pot forma spatii care permit apei sa curga. Daca scurgerea este orizontala, apa poate ajunge la suprafata pamantului, rezultand un izvor.
Apa de izvor nu este intotdeauna clara
Apa de izvor este de obicei clara. Totusi apa din anumite izvoare poate avea culoarea ceaiului, ca izvorul din Colorado, Sua. Culoarea lui rosie este datorata apei subterane care intra in contact cu mineralele din subsol, cum ar fi fierul. Evacuarea de apa foarte colorata poate indica faptul ca apa circula repede prin canale mari din acvifer fara sa fie filtrate indeajuns de mult de roci pentru a inlatura culoarea.
Izvoarele termale
Izvoarele termale sunt izvoare obisnuite, cu exceptia faptului ca apa lor este calda, iar in unele locuri chiar fierbinte, cum ar fi vulcanii noroiosi din Parcul National Yellowstone din Wyoming, SUA. Multe izvoare termale iau nastere in regiuni cu activitate vulcanica recenta si sunt intretinute de apa incalzita prin contactul cu rocile fierbinti aflate la adancime mare in pamant. Rocile devin mai calde odata cu cresterea adancimii si daca apa subterana ajunge intr-o crapatura mare care ii ofera un spatiu pentru a iesi la suprafata, poate sa apara un izvor termal. Izvoarele calde se formeaza peste tot in lume si pot chiar coexista cu icebergurile, dupa cum va pot spune acesti fericiti groenlandezi!
Evapotranspiratia: Miscarea vaporilor de apa de pe frunzele plantelor in atmosfera
Transpiratia si frunzele plantelor
Evapotranspiratia este procesul prin care umezeala este transportata de plante de la radacini la micii pori de pe partea dorsala a frunzelor, unde se transforma in vapori si este eliminata in atmosfera. Evapotranspiratia este evaporarea apei de pe frunzele plantelor. Studiile au aratat ca aproximativ 10% din umiditatea aflata in atmosfera este eliberata de plante prin intermediul evapotranspiratiei.
Evapotranspiratia este in general un proces invizibil, adica atunci cand apa se evapora de pe suprafata frunzelor, nu te poti duce afara si vedea frunzele "nadusind". In timpul sezonului de crestere, o frunza va transpira mult mai multa apa decat greutatea sa. Un pogon de porumb elimina aproximativ 11.400 - 15.100 litri de apa in fiecare zi, iar un stejar mare poate transpira 151.000 de litri pe an.
Factorii atmosferici care influenteaza evapotranspiratia
Cantitatea de apa pe care o transpira plantele, variaza foarte mult din punct de vedere geografic si in timp. Exista un numar de factori care determina cantitatile de apa evapotranspirate:
- Temperatura: Cantitatile de apa evapotranspirate cresc odata cu temperatura, mai ales in sezonul de crestere a plantelor, cand aerul este mai cald.
- Umiditatea relativa: In timp ce umiditatea relativa a aerului din jurul plantei creste, cantitatea de apa evapotranspirata scade. Este mai usor ca apa sa se evapore in aerul mai uscat decat in cel mai umed.
- Vantul si miscarea aerului: O miscare mai rapida a aerului din jurul plantei va conduce la o evapotranspiratie mai abundenta.
- Tipul de planta: Plantele elimina apa prin evapotranspiratie in cantitati diferite. Unele plante care cresc in regiuni aride, cum ar fi cactusii, conserva pretioasa apa, transpirand mai putin decat celelalte plante.
Apa inmagazinata in acvifer: Apa care se afla in subteran pe perioade indelungate
Apa inmagazinata ca parte a circuitului apei
Cantitati mari de apa sunt inmagazinate in pamant. Apa circula in subteran, dar foarte lent si se considera inca parte componenta a circuitului apei. O mare parte a apei subterane provine din precipitatiile care se infiltreaza de la suprafata solului. Stratul superior al solului reprezinta zona nesaturata, unde apa este prezenta in cantitati variabile care se pot schimba in timp, dar care nu satureaza solul. Sub acest strat este zona saturata, unde totalitatea porilor, crapaturilor si spatiilor dintre particulele de roca sunt saturate cu apa. Termenul de apa subterana este folosit pentru a descrie aceasta zona. Alt termen pentru ape subterane este acela de "acvifer". Acviferele reprezinta un depozit imens de apa, iar viata de zi cu zi a oamenilor de pe tot globul depinde de aceste ape subterane.
Pentru a gasi apa sub pamant, cautati sub panza freatica
Sper ca apreciati faptul ca am petrecut o ora sub soarele arzator pentru a sapa aceasta groapa pe plaja. Este un excelent mod de a ilustra conceptul cum ca la o anumita adancime, daca solul este suficient de permeabil pentru a permite infiltrarea apei, acesta va fi saturat. Partea superioara a apei aflate in groapa reprezinta nivelul panzei freatice. Valurile oceanului se pot observa chiar in dreapta acestei gropi, iar nivelul apei in groapa este acelasi cu nivelul oceanului. Desigur, nivelul apei din ocean se schimba mereu datorita miscarii mareice si in timp ce nivelul acestuia creste sau scade, nivelul apei din groapa se va modifica de asemenea.
Intr-un fel, aceasta groapa este asemanatoare unui put sapat pentru a ajunge la apele subterane. Daca apa din groapa ar fi apa dulce, oamenii ar putea lua o galeata pentru a-si procura apa pentru nevoile zilnice. Stiti ca in cazul in care ati incerca sa goliti aceasta groapa, s-ar umple imediat la loc, deoarece nisipul este asa de permeabil incat apa curge foarte usor prin el. Pentru a ajunge la apa dulce, oamenii trebuie sa foreze puturi suficient de adanci pentru a patrunde in stratul acvifer. Putul poate avea cativa metri sau cateva sute de metri. Dar conceptul este acelasi cu cel al gropii de pe plaja -apa se procura din zona saturata, acolo unde golurile din roci sunt pline cu apa.
Distributia apei la nivelul globului
Pentru o explicatie detaliata a distributiei apei pe Pamant, consultati graficul si tabelul cu date de mai jos. Observati cum rezerva mondiala de apa este de 1.386 milioane km3 de apa, peste 96% fiind apa sarata. Mai departe, din totalul de apa dulce, peste 68% este blocata in gheata si ghetari, iar 30% din apa dulce sunt prezente in subteran. Sursele de apa dulce de suprafata, cum ar fi raurile si lacurile, insumeaza doar 93.100 km3, care reprezinta aproximativ 1/150 dintr-un procent din totalul de apa. Totusi, raurile si lacurile reprezinta sursele principale pentru apa folosita zilnic de oameni.
| Sursa de apa | Volumul apei in mile3 | Volumul apei in km3 | Procentul din totalul de apa dulce | Procentul din totalul de apa |
|---|---|---|---|---|
| Oceane, mari si golfuri | 321,000,000 | 1,338,000,000 | -- | 96.5 |
| Calote glaciare, Ghetari si zapada permanenta | 5,773,000 | 24,064,000 | 68.7 | 1.74 |
| Apa subterana | 5,614,000 | 23,400,000 | -- | 1.7 |
| Dulce | 2,526,000 | 10,530,000 | 30.1 | 0.76 |
| Sarata | 3,088,000 | 12,870,000 | -- | 0.94 |
| Umiditatea din sol | 3,959 | 16,500 | 0.05 | 0.001 |
| Gheata permanenta si nepermanenta din sol | 71,970 | 300,000 | 0.86 | 0.022 |
| Lacuri | 42,320 | 176,400 | -- | 0.013 |
| cu apa duce | 21,830 | 91,000 | 0.26 | 0.007 |
| cu apa sarata | 20,490 | 85,400 | -- | 0.006 |
| Atmosfera | 3,095 | 12,900 | 0.04 | 0.001 |
| Apa din mlastini | 2,752 | 11,470 | 0.03 | 0.0008 |
| Rauri | 509 | 2,120 | 0.006 | 0.0002 |
| Apa biologica | 269 | 1,120 | 0.003 | 0.0001 |
| Total | 332,500,000 | 1,386,000,000 | - | 100 |
Sursa: Water resources. In Encyclopedia of Climate and Weather, 1996, editata de S. H. Schneider, Oxford University Press, New York, vol. 2, pp.817-823.
Traducere de Marinela Simota, The National Institute of Hydrology and Water Management, Romania.
Mai multe imagini despre apă:
Circuitul Apei - The Water Cycle, Romanian
Circuitul apei descrie existenta si miscarea apei pe, in si deasupra Pamantului. Pe Pamant apa este mereu in miscare si isi schimba mereu starea de agregare, din lichid, in vapori, in gheata si ciclul se repeta.
Circuitul apei descrie existenta si miscarea apei pe, in si deasupra Pamantului. Pe Pamant apa este mereu in miscare si isi schimba mereu starea de agregare, din lichid, in vapori, in gheata si ciclul se repeta.
Circuitul Apei, The Water Cycle for Schools, Romanian
Circuitul Apei
Puteți crede că ploaia care cade din cer și apa pe care o bei este nouă. Dar a fost întotdeauna o parte a ciclului apei.
Circuitul Apei
Puteți crede că ploaia care cade din cer și apa pe care o bei este nouă. Dar a fost întotdeauna o parte a ciclului apei.