title-icon Статьи о ремонте
title-icon
» » Климатический круговорот воды на Земле

Климатический круговорот воды на Земле

Климатический круговорот можно представить в виде следующей схемы:

в которой А — означает атмосферный цикл, P — поверхностный, П — подземный, MKO — малый круговорот океана, MKC — малый круговорот суши.
Наиболее сложным является большой круговорот, представляющий собой водообмен между океаном и сушей. Дадим его характеристику.
Атмосферный цикл. Протекает по схеме — океан -> атмосфера -> суша -> атмосфера -> океан. Он очень непродолжителен, его время измеряется сутками. По М.И. Львовичу, круговорот водяного пара в атмосфере в среднем составляет 0,027 года. Среднее содержание растворенных веществ в атмосферных осадках невелико: по В.И. Вернадскому — 34 мг/л, по В.М. Дроздовой (для территории России) — 21 мг/л. Однако многократность атмосферного цикла в течение года обусловливает довольно интенсивный обмен водой между сушей и океаном.
Можно приближенно оценить атмосферный привнос растворенных веществ с суши в океан порядка 600 млн. т/год и из океана на сушу около 800 млн. т/год. Нетрудно определить модули этих величин: для суши 4, а для океана 2,2 т/(км2*год). Полученные цифры являются ориентировочными. Тем не менее, будучи основанными на средних значениях расчетных характеристик, они позволяют сделать два важных вывода: 1) обмен веществом между океаном и сушей через атмосферный сток почти сбалансирован по валовому объему, 2) интенсивность сноса материала с суши почти в два раза превышает интенсивность переноса материала со стороны океана.
Цикл поверхностного стока. Можно изобразить в виде схемы: океан -> атмосфера -> суша -> поверхностный сток -> океан. Годовой объем речного стока в океан разными авторами оценивался по-разному; по Г.А. Максимовичу, для всей суши без пустынь и полупустынь он составляет 34 667 км3, по О.А. Алекину — 35 560 км3, по М.И. Львовичу — 41 000 км3.
Для территории России проведены детальные работы по изучению водных ресурсов и водного баланса, которые позволили подсчитать не только водные ресурсы основных рек, но и водный баланс речных водосборов по бассейнам омывающих морей за многолетний период. Для характеристики этого цикла можно привести несколько цифр. Средний годовой суммарный речной сток в бассейны Белого и Баренцева морей составляет несколько больше 284 км3, в бассейн Балтийского моря — около 120 км3, Черного и Азовского — около 104 км3, Каспийского — 295 км3. При этом доля поверхностного стока колеблется от 36 до 94 %, в среднем составляет 70—75 %. По М.И. Львовичу, в речном стоке доля поверхностных вод для всей суши равняется приблизительно 68 %.
По своей продолжительности цикл поверхностного стока можно отнести к числу мобильных, его время измеряется сутками и десятками суток (длительность паводков и половодий). По М.И. Львовичу, интенсивность полного водообмена поверхностного стока оценивается в среднем для земного шара приблизительно в 0,033 года.
По О.А. Алекину, средняя минерализация вод речного стока равна 89,2 мг/л, а ежегодный вынос в океан растворенных солей достигает 3171 млн. т. Принимая, что в речном стоке на долю подземных вод приходится 32 %, годовой поверхностный сток в океан можно оценить приблизительно в 24200 км3, а количество выносимых с ним солей 900 млн. т или 6 т/(км2*год), если принять среднюю минерализацию подземных вод, питающих реки, 200 мг/л.
Цикл подземного стока. Под циклом подземного стока следует понимать процесс водообмена между океаном и сушей, протекающий по схеме: океан -> атмосфера -> суша-> инфильтрация в горные породы -> подземный сток в реки и вместе с поверхностными водами в океан (или непосредственно в море).
Годовой объем подземного стока для земного шара в целом не подсчитывался. Однако о порядке этой величины говорить можно. По М.И. Львовичу, подземный сток через реки составляет 12 000 км3/год, по данным О.А. Алекина приблизительно 11 360 км3/год.
Непосредственный сток подземных вод в Мировой океан, т. е. сток вдоль береговой линии и на шельфе, в среднем составляет около 2 % притока речных вод, изменяется по ориентировочным оценкам от 800 до 2500 км3/год. Были проведены и более точные дифференцированные оценки по континентам, островам, отдельным морям. Результаты оказались близки 2400 км3/год, в том числе по континентам 1485 км3/год, а по крупным островам 915 км3/год.
Продолжительность подземного цикла значительная. В настоящее время накопились данные, которые показывают, что продолжительность цикла подземного стока в различных физико-географических и геологических условиях чаще всего измеряется десятками и сотнями лет.
Химический состав и минерализация вод, участвующих в цикле подземного стока, довольно пестрые, но изменяются более или менее закономерно в зависимости от физико-географических, геологических и гидродинамических условий. Средняя минерализация подземных вод, разгружающихся в моря и океаны, может быть оценена по данным меженного стока рек и составляет примерно 200 мг/л.
В цикле подземного стока поступление вод в моря и океаны может происходить разными путями. Часть подземных вод участвует в речном стоке, значительное количество переносится в виде подрусловых аллювиальных потоков, часть разгружается в виде источников или фильтруется широким фронтом вдоль линии берега на различных глубинах при выклинивании водоносных горизонтов в пределах шельфа или материкового склона.
Переуглубленные речные долины, заполненные песчано-гравийным и галечным материалом, являются мощными дренами для окружающих водораздельных массивов. Эти дрены конусами выноса главных рек обрываются в море. Основной особенностью этой разгрузки является одновременное проникновение морских вод в сторону суши в виде языка, подстилающего поток пресных вод и выклинивающегося на определенном расстоянии от линии берега. Это расстояние зависит от напора вод суши и соотношения плотности морской и подземной воды. Понижение уровней подземных вод на суше или повышение уровня в море (при нагонных ветрах, приливах, штормах) усиливает проникновение морских вод в сторону суши (иногда до десятков километров). Явления такого рода наблюдаются не только в подрусловых потоках, а имеют более широкое развитие и при соответствующих условиях могут наблюдаться на всех прибрежных территориях.
Существует прямое воздействие океанических приливов и отливов на подземные воды суши. Влияние амплитуды океанических приливов на уровень подземных вод вблизи берега оценивается в 30—50 % от общей амплитуды изменения уровня, а на территориях, удаленных от моря, в 1—3 %. Каждый прилив и отлив вызывает некоторое запаздывание колебания зеркала подземных вод на прилегающей к морю суше.
В прибрежных районах, сложенных закарстованными горными породами, разгрузка подземных вод в море обычно происходит в виде субмаринных источников. Такие источники известны на Черноморском побережье Кавказа, в Крыму, на Срсдиземноморском побережье. Наблюдения, проведенные на субмаринных источниках, показывают, что многие из них функционируют со значительными перерывами. Они иссякают в засушливое время года, когда питание за счет атмосферных осадков практически прекращается и напоры подземных вод со стороны суши уменьшаются настолько, что подземный поток не может преодолеть встречного напора морских вод. В таких случаях морская вода может проникать в пределы суши на значительные расстояния и засолять подземные воды на участках водозаборов.
Краткое рассмотрение основных циклов климатического круговорота воды позволяет говорить о наличии у них по крайней мере двух главных общих черт: 1) одинакового начала циклов: океан -> атмосфера -> суша, обусловливающего обязательное участие в водообмене атмосферных осадков океанического происхождения; 2) формирования химического состава вод, участвующих в климатическом круговороте, главным образом в результате процессов растворения и выщелачивания с частичным концентрированием за счет испарения.

title-icon Подобные новости