Der Wasserkreislauf oder der Wasserkreislauf bezieht sich auf die kontinuierliche Zirkulation von Wasser in der Hydrosphäre der Erde. Wasser bewegt sich in und aus den verschiedenen Reservoirs auf, über und unter der Erdoberfläche und wandelt sich dabei in seine verschiedenen Phasen von Feststoff (Eis), Flüssigkeit (Wasser) und Gas (Dampf) mit der Gesamtmasse um von Wasser bleibt ziemlich konstant. Die physikalischen Prozesse der Verdampfung, Kondensation, Sublimation, Ausfällung, Transpiration und Abfluss sind verantwortlich für die Aufrechterhaltung des Wasserkreislaufs. Wärmeenergie wird auch während des Zyklus ausgetauscht, wobei diese Speicherung und Freisetzung von Wärme das Klima weltweit beeinflusst. Der Wasserkreislauf ist äußerst wichtig für die Erhaltung des Lebens auf der Erde, da er die Süßwasserressourcen der Erde auffüllt und extreme Klimaänderungen abschwächt.
Physische Prozesse im Wasserkreislauf
Verschiedene physikalische Prozesse wirken aufeinander abgestimmt, um den Wasserkreislauf zu allen Zeitpunkten aktiv zu halten. Die Verdampfung beinhaltet die Verdampfung von Wasser aus der flüssigen Phase, ausgelöst durch die Wärmeenergiequelle aus der Sonnenstrahlung. Die Verdunstung kann auch ausgedehnt werden, um Transpiration, einen Prozess des Wasserverlusts von Pflanzenblättern und Transpiration, die ähnlichem Wasserverlust von Tieren unter Bedingungen von Hitzestress ist, zu umfassen. 90% des atmosphärischen Wassers wird durch Verdunstung und 10% durch Transpiration aus Pflanzen beigetragen. Kondensation und Advektion bezeichnet die Umwandlung von verdampften Wasserdämpfen in flüssige Wassertröpfchen, die in der Luft als Wolken oder Nebel suspendiert sind, und die Bewegungen von solchem kondensierten atmosphärischen Wasser zwischen Ozean und Land. Das kondensierte Wasser erreicht die Land- und Meeresoberfläche durch den Niederschlagsprozess. Ein Teil des Niederschlags unterliegt einem Schutzdach, wobei die Vegetation an Land das Wasser absorbiert, bevor es das Land erreicht. Wasser, das das Land erreicht, ist Abfluss (oder Schmelzwasser im Falle von Schnee), und es bewegt sich über das Land in Richtung der Ozeane in Form von Flüssen in die Meere entwässern. In diesem Prozess wird das Wasser auch verdunstet, sickert unterirdisch (in einem Prozess, der als Infiltration bekannt ist, bei dem sich Wasser im Boden oder noch tiefer in unterirdischen Aquiferen sammelt) oder wird durch Wurzelsysteme von Pflanzen oder auf andere Weise extrahiert. Der unterirdische Wasserfluss findet unter dem Boden statt, und selbst dies könnte über Federn in den Ozeanen oder der Oberfläche an Land enden. Eine geringe Menge an Sublimation, die die direkte Umwandlung von festem Eis in Wasserdampf beinhaltet, wird auch in der Natur beobachtet.
Wasserreservoirs und Wohnzeiten
Wasserreservoirs stellen eine Region dar, in der ein Teil des Wassers, das am Wasserkreislauf teilnimmt, für eine bestimmte Zeit gelagert wird. Ozeane sind die größten Wasserreservoirs auf dem Planeten und speichern fast 97% der Gewässer der Hydrosphäre, während die Eiskappen und Gletscher ein weiteres 2% speichern. Unterirdische Wasserreservoirs, Flüsse, Seen, Teiche und Bäche speichern kleine Anteile des gesamten Wassers der Hydrosphäre, während der Wassergehalt in lebenden Organismen den kleinsten aller Wasserspeicher darstellt. Ein weiterer wichtiger Begriff für den Wasserkreislauf ist die "Verweilzeit", die durch folgende mathematische Formel dargestellt wird:
Verweilzeit = Volumen des Reservoirs / (Die Rate, mit der Wasser dem Reservoir hinzugefügt wird oder das Reservoir verlässt)
Die Verweilzeit stellt somit die durchschnittliche Zeit dar, die ein Wassermolekül in dem Reservoir verbringt, und kann entweder positiv oder negativ ausgedrückt werden, abhängig davon, ob das Reservoir Nettoverluste oder Nettogewinne von Wasser erfährt. Zum Beispiel kann Grundwasser für 10,000 Jahre unter der Erdoberfläche verweilen, bevor es das unterirdische Reservoir verlässt, während atmosphärisches Wasser für ein Maximum von 10 Tagen in der Atmosphäre existiert, bevor es sich als Regen oder Schnee niederschlägt.
Bedeutung des Wasserkreislaufs und der Auswirkungen menschlicher Aktivitäten
Globale Klimata sind von Änderungen der Wasserkreislaufmuster betroffen und extrem empfindlich auf sie, da der Zyklus den Austausch von Wärme und Feuchtigkeit zwischen Landmassen und Gewässern ermöglicht. Die Verdunstung von Wasser führt zur Abkühlung der Umwelt, während die Kondensation die Wärmeenergie freisetzt. Die physische Geographie der Erde wird ebenfalls stark vom Wasserkreislauf beeinflusst, da die Kernschmelze von Gletschern und der Abfluss von Flüssen Täler, Gipfel, Schluchten, Seen und andere Landformen auf der Erde aushöhlen. In jüngster Zeit hat sich der Wasserkreislauf des Planeten intensiviert, und die Verdampfungs- und Niederschlagsraten haben stark zugenommen. Menschliche Aktivitäten wie das Aufstauen von Flüssen und Bächen, die Förderung von Oberflächen- und Grundwasser für Bewässerungs- und andere Zwecke sowie die umfassende Entwaldung haben die Funktionsweise des Wasserkreislaufs der Erde beeinträchtigt. Die globale Erwärmung hat die Hydrosphäre zusätzlich beeinflusst, indem sie das Schmelzen von Polkappen ausgelöst hat, die durch Verdunstung, Schneeschmelze und Abfluss mehr Wasser verlieren als durch Niederschlag. Dies droht die Wasserstände der Ozeane zu erhöhen und Küstenstädte auf der ganzen Welt zu überschwemmen.
