Cykl hydro-tektoniczny odpływ subdukcja H 2 O
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Cykl hydro-tektoniczny
odpływ
subdukcja
H2O
Zasoby wody na Ziemi
Czas przebywania wody w rezerwuarach
Element hydrosfery Średni czas przebywania
Oceany 2500 lat
Wody podziemne 1400 lat
Czapy polarne 9700 lat
Lodowce górskie 1600 lat
Wieczna zmarzlina 10000 lat
Jeziora 17 lat
Obszary podmokłe 5 lat
Woda glebowa 1 rok
Rzeki 16 dni
Woda atmosferyczna
8 dni
Woda biologiczna kilka godzin
Procentowy udział w danej klasie
Journal of Hydrology 296 (2004) 1-22
A – powierzchnia (km2)
N –
licz
ba je
zior
>A
Znaczenie obiegu wody
Hydrosfera jest elementem łączącym biosferę, atmosferę i litosferę pośrednicząc w przekazywaniu wody, energii i substancji chemicznych.
Woda, ze względu na swoje specyficzne własności fizycznejest niezbędna dla życia wszystkich organizmów oraz jest kluczowym elementem systemu klimatycznego.
Pochodzenie wody na Ziemi
Woda pochodzi z odgazowania płaszcza Ziemi przez erupcje wulkaniczne i lawę wypływającą na powierzchnię – 1 km3 wody/rok
Prawdopodobny udział komet.
Całkowita ilość wody na Ziemi:8,2×109 km3
W tym w hydrosferze:1,4 ×109 km3
Własności fizyczne wody
Ciepło właściwe 4180 J kg-1 K-1
Ciepło topnienia 334400 J kg-1
Ciepło parowania (15ºC)
2462000 J kg-1
Napięcie powierzchniowe (15ºC)
0,0734 N m-1
Punkt topnienia (1013 hPa)
0 ºC
Punkt wrzenia (1013 hPa)
100 ºC
Własności fizyczne wody
• uniwersalny rozpuszczalnik – transport substancji
• duże napięcie powierzchniowe – transport substancji w organizmach
• duża pojemność cieplna i ciepłoparowania – transport energii
• największa gęstość w 4°C – ważne dlaorganizmów wodnych
• wysokie, w porównaniu do masy cząsteczkowej, temp. zamarzania i
wrzenia
Polarna cząsteczka wody
Wiązanie wodorowe
Klatraty
Hydrofile - hydrofoby
Co napędza obieg wody?
Pierwotne źródła energii na Ziemii:
strumień en. % (cal/cm2/min)
Prom. 0,5 99,98słoneczne
Ciepło z 0,9*10-4 0,018wnętrza Ziemi
Energia 0,9*10-5 0,002pływów
Parowanie z powierzchni wody
Intensywność parowania zależy od:
1. Różnicy ciśnień pary wodnej na powierzchni wody i w atmosferze.
2. Intensywności transportu pary wodnej
Największa – zachodnie częścioceanów.
Parowanie z powierzchni lądów
Ograniczone dostępnością wody i energii słonecznej.
Ewapotranspiracja = parowanie + transport wody przez rośliny
Globalna cyrkulacja atmosfery
Napędzana jest przez przestrzenne zróżnicowanie ciśnienia atmosferycznego spowodowane:
I. Zróżnicowaniem wielkościstrumienia energii słonecznej docierającej do powierzchni Ziemi.
II. Pobieraniem i uwalnianiem ciepła utajonego.
Globalna cyrkulacja atmosfery
Modyfikowana przez: • Siłę Coriolisa
• Rozmieszczenie lądów i oceanów (różnice w nagrzewaniu)
• Łańcuchy górskie
Transport ciepła od równika do biegunów
1. Prądy oceaniczne przenoszące ciepłą wodę.
2. Wiatry przenoszące ciepłe powietrze.
3. Cyrkulacja atmosferyczna przenosząca ciepło utajone pary wodnej.
Opady atmosferyczne
Opady atmosferyczne powstają gdy wznoszące się powietrze rozszerza się adiabatycznie w wyniku spadku ciśnienia i osiąga punkt rosy.
Globalny bilans opadów atmosferycznych
Średnio globalnie: 970 ÷ 1000 mm/rokoceany: 1100 mm/roklądy: 700 ÷ 750 mm/rokLloro, Kolumbia: 13 300 mm/rokArica, Chile: 0,76 mm/rok
Parowanie – opadyoceany: 110 ÷ 130 mm/roklądy: -260 ÷ -310 mm/rok
Zmienność wielkości opadów atmosferycznych
Zachodzi w różnych skalach czasowych i przestrzennych (mikroklimaty).
Zmienność sezonowa, zależność od położenia geograficznego, wysokości, ekspozycji.
Krótkotrwałe ulewy, wieloletnie susze.
Opady atmosferyczne
Burze konwekcyjne – ciepło utajone uwolnione w wyniku kondensacji pary wodnej dostarcza energii do rozwoju chmury burzowej.
Wody podziemne
Ich skład chemiczny kształtuje się w wyniku procesów wietrzenia chemicznego zachodzących w glebiei w kontakcie ze skałami podłoża
Wody podziemne
Wody podziemne zasilają rzeki kształtującich skład chemiczny
Rzeki są główną drogą spływu wodyz powierzchni kontynentów.
Średni odpływ – 0,01 m3 km-2 s-1
Występowanie rzek jest związane z obszarami, na których opadyprzewyższają ewapotranspirację:
10° N - 10° S – Amazonka, Kongo 30° - 60° N i S – Mississipi,
Jangcy
Rzeki
Bilans wodny kontynentów
Kontynent Pow.(km2) Opad (mm)
Odpływ
(mm)
Ewapo-transp. (mm)
Opad/ Odpływ
Afryka 30.3∞ 106 690 140 550 0.20 Azja 45∞ 106 720 290 430 0.40 Australia 8.7∞ 106 740 230 510 0.31 Europa 9.8∞ 106 730 320 410 0.44 Płn. Ameryka 20.7∞ 106 670 290 380 0.43 Płd. Ameryka 17.8∞ 106 1650 590 1060 0.36
Kontynent Odpływ
m3/s/km2 Afryka 0.0044 Azja 0.0092 Australia 0.0073 Europa 0.0101 Płn. Ameryka 0.0092 Płd. Ameryka 0.0187
RZEKA POW. ZLEWNI103 km2
DŁUGOŚĆkm
ŚREDNI ODPŁYW103 m3/s m3/s/km2
Amazonka 7050 6400 180 0,0255
Parana 4144 4880 22 0,0052Kongo 3457 4700 41 0,0121
Nil 3349 6650 3 0,0009Mississippi z Missouri 3221 6020 18 0,0057
Ob z Irtyszem 2975 5410 15 0,0053Jenisej 2580 5540 19 0,0073
Lena 2490 4400 16 0,0065Jangcy 1959 6300 34 0,0174
Niger 1890 4200 6 0,0032Amur 1855 2834 12 0,0066
Mackenzie 1841 4241 11 0,0061Ganges z Brahmaputrą 1621 2897 38 0,0237
Św. Wawrzyńca z W. Jeziorami 1463 4000 10 0,0069Wołga 1360 3530 8 0,0058
Zambezi 1330 3500 7 0,0053
Dunaj 816 2850 7 0,0088
Columbia 668 2000 7 0,0104
Nelson 1072 2575 2 0,0021
Murray z Darling 1057 3780 0,4 0,0003
Indus 1166 2900 5 0,0047
Tygrys z Eufratem 1144 2800 1 0,0012
Orinoko 948 2140 20 0,0210
Tocantins 906 2699 10 0,0112
Rio Grande 445 1360 0,08 0,0001
Wisła 200 1050 1,1 0,0055
RZEKA POW. ZLEWNI103 km2
DŁUGOŚĆkm
ŚREDNI ODPŁYW103 m3/s m3/s/km2
Dniepr 504 2285 17 0,0034
Dunaj 816 2850 7 0,0088
Wisła 200 1050 1,1 0,0055
Ren 160 1392 2 0,0137
Odra 112 900 0,6 0,0052
Rodan 96 800 2 0,0177
Tamiza 10 340 0,08 0,0082
Don 420 1870 9,1 0,0022
• Nawadnianie
• Osuszanie terenów podmokłych
• Zalesianie i wylesianie – spadek ilości opadów
• Transfery wody między zlewniami
• Hydrologia terenów zurbanizowanychurban hydrology
Wpływ człowieka na cykl hydrologiczny
Wpływ człowieka na cykl hydrologiczny
Zalesianie (wylesianie działa odwrotnie)
• Zwiększenie intercepcji• Opóżnienie wiosennego spływu• Wzrost transpiracji w suchych okresach• Depozycja wilgoci atmosferycznej• Wzrost parowania, zmniejszenie strumienia
ciepła odczuwalnego (chłodniejszy i wilgotniejszy klimat)
Intensyfikacja rolnictwa
• Zwiększenie odpływu powierzchniowego
Wpływ człowieka na cykl hydrologiczny
Osuszanie bagien
• Początkowo wzrost odpływu, po zalesieniu jego spadek
• Obniżenie poziomu wody zmniejsza transpirację• Możliwy wzrost odpływu w okresach suchych
Urbanizacja
• Nieprzepuszczalne powierzchnie zwiększają odpływ powierzchniowy i utrudniają zasilanie wód podziemnych
Rozdział 3 AR4
Na lądach:
• zachmurzenie w średnich i wysokich szer.- wzrost 1900 – 1980te
• opady w średnich i wysokich szer.- wzrost od 1900
• opady w obszarach subtropikalnych pólkulipółnocnej- 10% spadek od 1970
• parowanie w USA i byłym ZSRR- spadek od 1950
Obserwowane trendy w cyklu hydrologicznym
Prawo Darcy’ego
Q – wielkość przepływu [m3/s]k – przewodność hydrauliczna [m/s]i = ∆h/A – gradient hydraulicznyA – pole powierzchni przekroju poprzecznego [m2]
Stratyfikacja termiczna oceanu
0
1
2
3
4
5
0 4 8 12 16 20 24
temperatura
głęb
okoś
ć [k
m]
Woda morska nie wykazuje maksimum gęstości w 4ºC!
Głęboki ocean jest silnie stratyfikowany.
termoklina
W warstwie powierzchniowejwywołana przez wiatr.
W głębokim oceanie wspomagana przez zmiany gęstości wody spowodowane zmianami temperatury i zasolenia (cyrkulacja termohalinowa).
Głębokie wody Atlantyku tracą kontakt z atmosferą na 200-500 lat, Pacyfiku na 1000-2000 lat.
Cyrkulacja oceaniczna
Prądy oceaniczne
Głęboka cyrkulacja oceanu
Hydrologia pozaziemska
Hydrologia pozaziemska
Woda i procesy fluwialne na Marsie
Hydrologia pozaziemska
Woda pod powierzchnią Wenus (w stanie nadkrytycznym)?
Lód na biegunach Księżyca i Merkurego (z komet)?
Europa pokryta zamarzniętą wodą(ciekła pod powierzchnią)?
Tytan – cykl „hydrologiczny” oparty o metan
Related Documents
