Лекции.ИНФО


Природные процессы в гидросфере



При рассмотрении процессов накопления, сохранения и динамики воды в земном пространстве три понятия явл-ся центральными и неразрывно связаны друг с другом: г., круговорот воды и водный баланс. Суть этих понятий: г.- одна из геосфер Земли, объединяющем вещ-вом к-рой явл-ся несвязанная вода; круговорот воды (влагооборот или водообмен) – это динамич-я хар-ка г., совокупность процессов, присущих г. и связывающих ее воедино; водный баланс – колич-е выражение круговорота воды.

В ходе геол-й истории Земли формировались следующие круговороты воды, или влагообороты.

Геокосмический круговорот – возник с началом образования Земли как планеты. Он представляет собой водообмен между Землей и космосом. Поступление воды и составляющих ее элем-в из межпланетного пространства на Землю происходит вместе с метеоритным вещ-м и космич-й пылью, и обратно – из сферы притяжения Земли в космос путем диссипации водорода (в сильно разряженной верхней атмосфере под воздействием ультрафиолетовых лучей, когда скорость движения атомов водорода превышает ¼ второй космической скорости: 11,2 : 4 = 2,8 км/с).

Диссипация атмосфер планет — рассеивание атмосферы планет вследствие улетучивания составляющих их газов в космическое пространство. Беспорядочное тепловое движение частиц газа приводит к тому, что часть их, находящаяся во внешних слоях атмосферы, приобретает скорость, лежащую выше критической скорости ускользания, при которой тело преодолевает силу тяжести и может уйти за пределы поля тяготения планеты.

 

Атмосферно-океанический круговорот – существует, по-видимому, с архея, когда произошло разделение поверхности Земли на первичный мелководный океан и отдельные острова суши.

Архейский эон, архей (др.-греч. ἀρχαῖος — древний) — геологический эон перед протерозоем, закончившийся 2,5 млрд лет назад. Временные границы эона не базируются на стратиграфических исследованиях, а просто определены хронометрически.

Нижней границей архея считается отметка в 3,8 млрд лет назад (завершение гадея), хотя она и не признана Международной стратиграфической комиссией.

Этот круг-т в основном слагался из процессов испарения влаги с пов-ти океана, переноса ее с облаками и выпадения осадков снова преимущественно в океан. Такой тип круг-та продолжается и ныне и наблюдается, когда влагооборот осуществляется, не покидая акватории океанического пространства.

 

Атмосферно-континентально-океанический круговорот - стал развиваться по мере становления и развития материков. Такой круг-т слагается из процессов испарения влаги с пов-ти океана и материков, облакообразования, переноса облаков, выпадения осадков в других местах с суши в океан. Такой круг-т ныне наблюд-ся в регионах, где развит ледниковый покров.

Атмосферно-литосферно-биосферно-океанический круг-т – стал зарождаться с начала формирования органического мира и особенно после выхода растительности из океана на сушу. В настоящее время этот тип круг-та на планете имеет доминирующее значение. Он представляет собой непрерывный процесс перемещения воды на Земле, происходящей под воздействием солнечной энергии и силы гравитации, и охватывает гидросферу, атмосферу, литосферу и живые организмы.

Скорость влагооборота в разных участках г. различна. В атмосфере водяной пар заменяется 40 раз в год, или каждые 9 суток, здесь наблюдается наиболее высокая скорость обмена влаги. На испарение годового кол-ва выпадающих из атмосферы осадков затрачивается 20% поступающей на Землю энергии, но столько же выделяется при конденсации соответствующего кол-ва водяного пара. Поэтому круговорот влаги сопровождается кругов-м тепловой энергии.

Общее кол-во воды в реках меняется каждые 16 дней; в болотах – 5 лет; в озерах – 17 лет; в подземных водах – 1400 лет; в океанах и морях – каждые 2600..... 3000 лет; причем полное перемешивание воды происходит за 63 года.

Наиболее медленно протекает обмен воды в ледниках: в горных районах каждые 1600 лет, а в ледниковых щитах – каждые 15000 .... 20000 лет.

Интенсивность влагооборота представляет собой частное от деления общего кол-ва выпадающей за год воды на всю поверхность Земли на среднее сод-е воды в атм-ре в газообразном, жидком и твердом видах.

 

ДО!

 

Водный баланс Земли представляет собой равенство, связывающее кол-во воды в виде осадков, поступающих на земную пов-ть, и кол-во воды, испаряющееся с пов-ти суши и Мирового океана за определ-й промежуток времени, чаще всего за многолетний период.

В процессе циркуляции атм-ры осуществляется перенос влаги, что явл-ся причиной образования атмос-х осадков и способствует глобальному перераспределению атмос-й влаги.

Основной процесс, происходящий над океаном, - испарение воды, за счет чего поддерживается на определенном уровне сод-е водяного пара в атм-ре. При этом более 86% влаги поступает в атм-ру вследствие испарения с пов-ти Мирового океана и только 14% - за счет исп-я с суши. Важной особенностью океанич-го звена круг-та воды явл-ся перенос огромных ее масс морскими течениями, к-рые имеют сущ-е влияние на климат соответст-х акваторий и участков суши, вблизи к-рых они протекают. Эти течения переносят воды на три порядка больше, чем все реки суши. Связанный с течениями водообмен в 50 раз интенсивнее водообмена, обусловленого атм-ми осадками, выпадающими на пов-ть океана.

Круг-т воды на материках протекает с участием вод рек, озер и болот, ледников, а также подз-х вод. Реки возвращают в океан ту часть воды, к-рая переносится с атм-й с океана на сушу. Подзем-е воды играют важную роль в формировании речного стока, т.к. благодаря им реки получают устойчивое питание, и это обеспечивает относительную стабильность их водного режима и бесперебойность действия материкового звена круг-та воды. Подзем-е воды вовлекают в круг-т также литосферу. С речным звеном тесно связано и озерное, поскольку на Земле мало крупных озер, не связанных с реками. Ледники и снежники покрывают около 16 млн км2 земной пов-ти и также играют важную роль в водном балансе земного шара.

Снежни́к - неподвижное скопление снега в местах, защищённых от ветра и солнца, ниже снеговой линии, сохраняющееся после стаивания окружающего снежного покрова(сезонный снежник) или не тающее в течение всего года (постоянный снежник, перелёток).

Скопление снега, образующее снежник, может возникнуть вследствие переноса снега метелями или в результате схода лавины. В результате многократного подтаивания и замерзания, а также вследствие перекристаллизации в толще снежника образуется фирн.

К биол-м процессам, имеющим значение в круг-те воды, относится транспирация. Это составляет примерно 7% от общего испарения с земной пов-ти.

 

Природные системы свободных вод в гидросфере

 

Идексы сис-м   Системы свободных вод Объем вод тыс.км2 Доля в миров-х зап-в воды, %
Вода в атмосфере 12,9 0,001
  А Поверхностные воды В т.ч.: Мировой океан     1 338000     96,56
Б   В Г Д Ледники и постоянно залегающий снежный покров воды озер воды болот воды в руслах рек   24064,1 176,4 11,5 2,1   1,736 0,013 0,0008 0,0002
    А Б Подземные воды (гравитационные и капиллярные) В их состав входят: почвенная влага подземные льды зоны многолетней мерзлоты     16,5     1,689   0,001   0,022
  Общие запасы несвязанной воды

 

 

Вода в атмосфере

В высоких слоях атм-ры нет физико-химич-х условий, благоприятствующих накоплению воды, поэтому основная масса воды (не менее 95%) сосредоточена в нижнем слое до 20 км. Вода в атмосфере нах-ся в газообразном, жидком и твердом состоянии. В атм-ре сод-ся небольшая часть воды г-ры, но это наиболее подвижная и, следовательно, наиболее активная ее часть, оказывающая воздействие не только на атм-ру, но также на состояние и развитие лит-ры и биос-ры.

 

Поверхностные воды

 

Мировой океан сод-т основную массу пов-х вод г. Земли и занимает площадь 361,1 млн. км2. Океанические воды хар-ся соленстью. Сол-ть – это полная масса всех солей в граммах, содержащ-ся в 1 л воды. В.И.Вернадский пишет, что сол-ть океанической воды очень часто рссматривают как рез-т накопления солей, выносимых в океан реками в течение млрд лет. Но

если сравнить порядок распространенности отдельных хим-х соед-й в океанич-й и речной воде, легко убедиться, что это два разных типа воды: в океанич-й воде 88,7% солей – это хлориды и ничтожная часть – карбонаты, в речной воде карбонатов до 80%. Главная масса солей океанической воды создавалась и создается до сих пор или из наземных вулканических извержений, сопровождающихся всегда ливнями, или выходами вулканов и фумаролл на морском дне.

 

Фумаро́ла (ит. fumarola, от fumo дым) — источник горячих газов в кратерах и на склонахвулканов, а также в корке остывающих лавовых потоков. Через фумаролы выходят газы, растворенные в магме. Как правило, над крупными фумаролами клубится густой пар, поскольку в магме содержится большое количество воды. Помимо воды, через фумаролы выделяется углекислый газ, всевозможные оксиды серы, сероводород, галогеноводороды и другие химические соединения, что делает эти выделения опасными для человека.

Тем не менее, насыщенные водой фумарольные дымы — это питательная среда для некоторых видов бактерий, и многие минералы, образующиеся у фумарол, например,самородная сера, имеют биологическое происхождение.

 

Впадающая речная вода не в состоянии изменить первоначальное сходство сос-ва океанической воды и растворимых частей продуктов вулканических процессов. Средняя сол-ть океанических вод 35%о. Наибольшая соленость наблюдается между 20.....25о широты, где наибольшее испарение. Однако самую большую сол-ть имеют Красное море и Персидский залив (42%о), наиболее низкую (7%о) – Балтийское море. Общее кол-во растворенных в океан-х водах хим-х соед-й составляет 48000 трлн. т. Если бы удалось извлечь из океан-х вод эти растворенные эл-ты, они бы покрыли бы эту пов-ть слоем 45 м. В водах Мирового океана сод-ся столько золота (при среднем сод-нии его 0,00001 г в 1 м3 воды), что если его извлечь, на каждого жителя Земли его пришлось бы более 3 т.

 

Мировой океан определяет лицо биосферы: огромная масса его вод формирует климат планеты, служит источником большой части атм-х осадков. Более половины кислорода поступает в атм-ру из океана благодаря обитающим в океане зеленым растениям. Мировой океан наряду с лесами – регулятор сод-я углекислоты в атм-ре.

Для океанических вод харак-на с-ма поверхностных течений, образующихся под воздействием господствующих ветров. Вокруг субтропич-х антициклонов образуются циркуляционные кольца течений: в северном полушарии по часовой стрелке, в южном – против.

К поверхностным водам относятся также ледники и постоянно залегающий снежный покров, занимающие площади 16227 тыс. км2. Из них на долю Антарктиды приходится 13997 тыс. км2, Гренландии - 1801 тыс. км2, арктических островов – 225 тыс. км2 и горных районов -224 тыс. км2.

Современное состояние ледника опред-ся процессами обмена массами и энергиями ледника и окружа-й среды – атм-й, земной корой, а в ряде случаев и океаном. Различают внешний и внутренний массоэнергобмен между ледником и прилегающим слоем воздуха. Внутренний массоэнергобъем зависит от процессов, протекающих внутри ледника и на его ложе; источниками тепла здесь служат геотермический поток, энергия движения и преобразования льда, перемещение и замерзание воды в ледниковой толще. Большое значение для массоэнергобмена имеют внутриледниковая и подледниковая абляция (таяние льда при таянии), а также экзарация (ледниковая эрозия), перенос и отложение моренного материала.

Суммарный объем ледниковых покровов в 50....70 раз больше объема воды, принимающего участие во влагообороте. Это существенный для ч-ка резерв пресной воды. В настоящее время наблюд-ся сокращение объема оледенения и площади ледников в связи с увеличеснием сод-я в воздухе углекислого газа, т.к. благодаря этому усиливается парниковый эффект.

Воды озер также относятся к поверхностным водам. Озера занимают площадь 2058,7 тыс. км2. Они располагаются в одиночку или группами. К первым относятся такие крупные, как Байкал, Балатон, Онежское и др. Многочисленные группы образуют озера в Фенноскандии, Северо-Американские Великие озера, озера приальпийских предгорий, Великие Африканские озера; терр-рии с многочисленными озерами наз-ся озерными областями.

К поверхностным водам относят также воды болот, занимающих лощадь 2682, 6 тыс. км2. Болота образуются обычно при равнинном рельефе, чаще на пов-ти осадочного чехла плит платформ в условиях замедленного поверхностного стока и избыточно влажного климата. Заболачиванию способствует наличие близкого водоупора в условиях обильного застойного или слабоприточного увлажнения грунта в течение большей части года.

Наиболее обширные площади болот расположены на равнинах в тундре и тайге северного полушария в районах с многолетней мерзлотой, служащей водоупором. Таковы болота Западно-Сибирской низменности.

Воды в руслах рек. Реки представляют собой естественные водные потоки, текущие в выработанных ими руслах, как правило, постоянные, питающиеся за счет стока с их водозабора. В питании рек принимают участие дожди, снега, ледники и подземные воды. Главная хар-ка рек – величина их стока (расход, годовой объем), к-рая при одной площади водосбора может быть очень различной, в зависимости от источников питания и их сочетания, к-рые в разых регионах связаны с географической широтой, рельефом, климатическими особенностями. Реки, в отличие от других малых составляющих г. – это быстрые транспортеры воды. Поэтому, имея сравнительно небольшой мгновенный запас воды в своих руслах, реки в течение года доставляют к устьям массу воды в 30....40 раз большую. Реки разнообразны по свои размерам, глубинам и скоростям течения.

 

 

Подземные воды

 

К подземным водам относятся воды, нах-ся в горных породах верхней части лит-ры в жидком, твердом и парообразном состоянии. Природные с-мы подземных вод связаны с процессами вертикального перемещения вод в толще грунтов: это гравитационные силы, для к-рых характерно просачивание по трещинам под действием силы тяжести сверху вниз, и капиллярные воды, к-рые поднимаются по капиллярам в грунтах сверху вниз.

Природные комплексы под-х вод распространены на терр-рии 134 800 км2. Есть страны, где потребность в воде полностью (Сауд. Аравия) или частично (Тунис, Дания, Бельгия) обеспечиваются за счет подземных вод. Очень велика роль под-х вод в водообеспечении жителей пустынь и районов развития многолетней мерзлоты. В ряде стран ближнего зарубежья значительная часть используемых водных ресурсов покрывается за счет под-х вод: в Азербайджане 60%, в Узбекистане 50%, в Туркмении и Армении – 40%.

Из различных с-м под-х вод рассмотрим две – почвенную влагу и подземные льды – как имеющие наибольшее значение в формировании прир-х ландшафтов.

Почвенная влага как природная с-ма занимает площадь в 82000 км2. Водный режим почвы в основном опред-ся атм-ми осадками – годовым кол-вом осадков, распределением осадков в течение года, их формой (например, при ливневых дождях вода не успевает проникнуть в п-ву, стекает в виде пов-го стока) и испаряемостью. Получаемая почвой влага расходуется на почв-й сток, испарение, отсасывание корнями растений и др.

Подземные льды явл-ся аналогами подз-х вод в зоне многолетнемерзлых пород. Они занимают площадь около 21000 км2, располагаясь преимущественно в субарктическом и арктическом поясах, и только в Восточной Сибири проникают далеко на юг в умеренные широты.

ДО!

 

ЗАПАСЫ ПРЕСНЫХ ВОД И ИХ РАЗМЕЩЕНИЕ

 

Размещение общих запасов пресных вод на Земле приведено в таблице, из к-рой видно, что основная доля запасов пресных вод (около 2/3) нах-ся твердом состоянии и приурочена преимущественно к ледникам. Подавляющая масса льдов при этом –ледниковые покровы. Наибольший интерес представляе объем ежегодно возобновляемых ресурсов пресных вод. Он приблизительно может быть приравнен к суммарному годовому стоку рек и океанов – 45 тыс.км3. это и есть те водные ресурсы, к-рыми располагает чел-во для удовлетворения своих многообразных потребностей в воде. Вследсткие ежегодной возобновляемости и легкодоступности именно речные воды аиболее пригодны для использования ч-ком. Годовой сток всех рек мира только в польлра раза больше объема вод Байкала (23 тыс.км3) и Великих американских озер (22,7 тыс.км3).

 









Читайте также:

Последнее изменение этой страницы: 2016-03-25; Просмотров: 253;


lektsia.info 2017 год. Все права принадлежат их авторам! Главная