Akva ciklo

Akva ciklo.

Akva ciklo (en la angla).

Per Akva ciklo, aŭ akvociklo (ankaŭ nomita la hidrologia ciklo), oni komprenas la transporton kaj la tenadon de akvo globalskale kaj regionskale. Dum sia ciklo akvo plurfoje ŝanĝas sian staton inter likva, solida kaj gasa fazoj. Ĝi trakuras la unuopajn geosferojn, nome la hidrosferon, litosferon, biosferon kaj atmosferon de la Tero. La akvociklo okazas plejparte inter maro kaj firma tero. En la akvociklo neniom da akvo perdiĝas, ĝi nur ŝanĝas sian fazostaton.

La kompreno de la principoj de la akvociklo estis jam studita de Aristotelo kaj liaj disĉiploj (4-a jarcento a.K.). Tiu kompreno estis unu el la bazŝtonoj de la principoj de distilado kiuj sekvis .

La akva ciklo rilatas al la konstanta interŝanĝo de akvo inter la atmosfero, grundo, maro, grundakvo kaj organismoj. Aldone al stokado de akvo en diversaj "ujoj" (la oceano estas ekzemplo de ujego), la diversaj cirkvitoj kiuj konsistigas la akvociklon inkludas kvin operaciojn: vaporiĝo, precipitaĵo, enfiltriĝo, surgrunda fluo kaj subtera fluo.

La komenco de la ciklo estas en la sunaj radioj, kiuj trafas la akvon kaj varmigas ĝin. La sunenergio, kiu estas stokita en marakvo aŭ en akvokorpoj surtere, permesas la rompon de la ligoj inter la akvaj molekuloj kiu estas necesaj por ilian vaporiĝon. La akvovaporo kiu leviĝas, malvarmiĝas kaj kondensiĝas kaj formas nubojn. Tiujn portas la ventoj al la ĉefgrundo kaj malsuprenigas pluvojn tie. Ĉirkaŭ 78% da la pluvakvo kiu falas sur la kontinentoj venas de akvo kiu vaporiĝas el la oceanoj. La akvo, kiu vaporiĝas el la oceanoj kaj el la akvokorpoj de nesala akvo, revenas al ili en formo de sedimento, riveroj kaj grundakvo. La terareo kiu produktas fluadon drenatan al komuna punkto estas nomata akvokolekta baseno.

La transiro de akvo de unu materistato al alia implicas la sorbadon de energio aŭ ĝian liberigon. Ekzemple, kiam la marakvo vaporiĝas aŭ kiam glaĉeroj degelas, energio estas sorbita. La sama energio estas elsendita kiam la akvovaporo en la aero kondensiĝas, aŭ kiam la marakvo en la diversaj komponantoj de la hidrosfero estas en ĉiuj tri materistatoj - solida, likva kaj gasa. Ĉi tiuj komponantoj estas interrilataj, kaj ili konstante interŝanĝas materion kaj energion. Tiel, estas transiro de unu materistato al alia: fandado de glaĉeroj, akvo vaporiĝanta aŭ frostiĝanta kaj kondensiĝanta akvovaporo. Ĉi tio estas la akvociklo en naturo ankaŭ nomita la hidrologia ciklo.

La fluo de likva akvo kaj glacio ankaŭ transportas mineralojn tra la tera globo. Ĝi ankaŭ estas implicita en remodelado de la geologiaj ecoj de la Tero, helpe de procezoj inkluzive de erozio kaj sedimentado. La akvociklo ankaŭ estas esenca por la bontenado de la plej multaj vivo kaj ekosistemoj sur la planedo.

Kvankam akvo estas nemalhavebla konsuma produkto de bestoj kaj plantoj, nur malgranda parto de ĝi restas en la grundo en subteraj akvorezervujoj, riveroj kaj riveretoj, en formo de glacio ĉe la polusoj aŭ en formo de vaporo en la aero. La ĉefaj ujoj de akvo estas la oceanoj. Tial la manko de akvo, kiu estas limiga faktoro por la kresko kaj distribuo de organismo, kaj la eltena kapacito de vivejo. Ĉi tio ankaŭ estas la kialo de la bezono fari efikan kaj ekonomian uzon de konsumata (ne-sala) akvo.

La ciklo

Marakvo

Pli detalaj informoj troveblas en artikolo Marakvo.

Marakvo ĉe Sankta Andreo.

La marakvo estas la salakvo de la maroj kaj oceanoj. Ĝi kovras pli ol 70%-ojn da la tera surfaco. Ĝi konsistas je proksimume 96,5% el akvo kaj je proksimume 3,5% el diversaj saloj kaj solvitaj kaj nesolvitaj organikaj kaj neorganikaj kombinaĵoj, ankaŭ gasaj. En ĝi oni povas trovi plej ofte kloridajn (Cl⁻), natriajn (Na⁺), sulfatajn (SO₂⁴⁻), magneziajn (Mg²⁺), kalciajn (Ca²⁺) kaj kaliajn (K⁺) jonojn. Tiuj ĉi konsistigas 99%-ojn el la marakvaj saloj, sed tio ĉi kompreneble povas multe varii kaj dependas de la lokaj cirkonstancoj. La indiko pri la kvanto da solvitaj saloj en la marakvo, nome la saleco, montras kiom da gramoj da saloj estas solvitaj en unu kilogramo da marakvo. Ĝi estas do indikata proporcie, plej ofte en elmiloj, sed ankaŭ en elcentoj; tiele, la oceanoj enhavas inter 31 kaj 38 elmilojn da saloj (aŭ en elcentoj kaj averaĝe: 3,5%; ĉe la Morta Maro tiu ĉi valoro atingas eĉ 33,7%-ojn). La marakvo frostas ĉe proksimume −1,9 °C.

Nubo

Pli detalaj informoj troveblas en artikolo Nubo.

Akvo en mezalta kumuluso.

Nuboj ekestas kiam akvo sur tero estas vaporigita laŭ la varmo de la Suno. La varma aero kun la vaporo altiĝas, ĝis ĝi malvarmiĝas alte. Ĉi tio malvaporigas la akvon pro la fizika fenomeno de kondensado. La kondensado de akva vaporo, en likva akvo aŭ glacio, okazas komence ĉirkaŭ mikropartikloj nomataj kondensadaj aŭ glaciigaj kernoj. La aro da akvaj gutetoj aŭ glaciaj kristaloj tiam en la aero estas nubo. Nubosemado (nomita ofte artefarita pluvo) estas formo de modifo de vetero, nome sistemo por ŝanĝi la kvanton aŭ tipon de precipitaĵo kiu falas el nuboj, pere de disigado de substancoj en la aeron kio utilas kiel nuba kondensado aŭ kiel kerno de glacio, kio siavice ŝanĝas la mikrofizikajn procezojn ene de la nubo. La kutima klopodo estas por pliigo de la kvanto da precipitaĵo (ĉu de pluvo aŭ de neĝo), sed ankaŭ oni intencas eviti hajlon kaj nebulon ekzemple ĉe flughavenoj.

Pluvo

Pli detalaj informoj troveblas en artikolo Pluvo.

Pluvo (el la latina pluvia) estas speco de precipitaĵo, kies aliaj specoj estas neĝo, grajlo, hajlo, kaj roso. Pluvo formiĝas kiam apartaj gutoj de akvo falas sur la surfacon de la tero el nuboj. Tamen ne ĉiuj pluvoj atingas la tersurfacon. Kelkaj el ili fariĝas vaporo dum ili estas survoje. Kiam neniu guto atingas la grundon, oni nomas la precipitaĵon fantompluvo.

Torenteca pluvo en Grekio.

Pluvo estas likva akvo en formo de gutoj, kiuj estis kondensitaj el la atmosfera akvovaporo kaj poste precipitiĝas — tio estas, iĝas sufiĉe peza por fali laŭ la forto de gravito. Pluvo estas ĉefa komponanto de la akvociklo kaj estas responsa de lasado de plej el la nesala akvo sur la Tero. Ĝi havigas taŭgajn kondiĉojn por multaj tipoj de ekosistemoj, same kiel akvon por hidroelektraj centraloj kaj por irigacio de kampoj.

Aero enhavas akvovaporon kaj la kvanton da akvo en difinita maso de seka aero, konata kiel miksa proporcio, estis mezurita en gramoj de akvo por kilogramo de seka aero (g/kg). La kvanto de humideco en aero estas ankaŭ ofte registrita kiel relativa humideco; kio estas la procento de totala akvovaporo kiun aero povas teni je partikulara aertemperaturo. Kiom multan akvovaporon iu ero da aero povas enhavi antaŭ ĝi iĝas saturata (100% relativa humideco) kaj formas nubon (grupo da videbla kaj fajna akvo kaj glacipartikloj suspenditaj super la surfaco de la Tero) dependas el ties temperaturo. Pli varma aero povas enhavi pli da akvovaporo ol pli malvarma aero antaŭ iĝi saturita. Tiele, unu vojo por saturi eron da aero estas malvarmigi ĝin. La rosopunkto estas la temperaturo, al kiu ero devas esti malvarmigita por iĝi saturita.

Neĝo

Pli detalaj informoj troveblas en artikolo Neĝo.

Ekzemplo de printempa neĝofandado en Peñalara (Hispanio). La supra bildo estas de la 30a de aprilo kaj la malsupra de la 9 de junio.

Neĝo estas precipitaĵo en la formo de kristaliĝinta glacio, kiu defalas de la atmosfero (el nuboj) en formo de multaj neĝeroj (blankaj malpezaj floketoj). Se la temperaturo de la grundo permesas tion, la neĝo formas tavolon sur ĝi. Laŭ la konsistenco de la neĝo oni uzas specifajn vortojn; ekzemple firno. Neĝeroj ekzistas de diversaj grandecoj kaj formoj. Tipoj kiuj falas en la formo de pilko pro fandado kaj refrostigado, prefere ol floko, estas konataj kiel hajlo, glaciobuletoj aŭ neĝograjnoj. Neĝo kutime fariĝas kiam la vaporo de akvo solidiĝas alte en la troposfero je temperaturo de malpli ol 0 °C. La unuopaj neĝeretoj kuniĝas, kaj kiam la neĝero iĝas sufiĉe peza, ĝi elfalas de la nubo. Preskaŭ ĉiu precipitaĵo (ekster la Tropikoj) ekas kiel neĝo. Se la aero sub la nubo estas sufiĉe malvarma la precipitaĵo atingas la grundo kiel neĝo, sed se la temperaturo estas sufiĉe varma la neĝo fluidiĝas kaj iĝas pluvo.

En hidrologio, neĝofandado estas surfaca akvelverŝado produktita el la fandado de la neĝo. Tiu termino povas esti uzata ankaŭ por priskribi la periodon aŭ sezono dum kiu tia akvelverŝado estas produktita. La akvo produktita de neĝofandado estas grava parto de la ĉiujara akva ciklo en multaj partoj de la mondo, en kelkaj okazoj kontribuante al altaj kvantoj da la ĉiujara akvoprodukto en akvokolekta baseno. Multaj riveroj originantaj de montaj aŭ alt-latitudaj regionoj ricevas signifan parton da sia fluo de neĝfandado. Tio ofte igas la fluon de la rivero tre laŭsezona rezultigante perioda inundado dum la printempaj monatoj kaj en minimume sekaj montregionoj kiel la monto de Okcidenta Usono aŭ la plej granda parto da Irano kaj Afganio, tre malaltan fluon por la resto de la jaro. En kontrasto, se multe de la fandado estas de glacikovritaj aŭ preskaŭ glacikovritaj areoj, la fandado daŭras tra la varma sezono, kun pintofluo okazanta en meza ĝis fina somero.

Inundo

Pli detalaj informoj troveblas en artikolo Inundo.

Inundo aŭ superakvo estas superfluo de akvo pro pluvo, tajdo, aŭ alia fonto, kie amplekso da akvo kovris normale sekan landon. Ĝi ankaŭ povas aludi al la Biblia diluvo, pri kiu oni parolas en aparta artikolo. En multaj sekaj regionoj de la mondo, la grundo ne drenas akvon bone kaj foje nur iom da pluvo troas kaj malhelpas la eblecon de la grundo sorbi la akvon. Kiam pluvo okazas, ĝi iufoje povas kaŭzi subitan inundon de akvo pleniganta sekajn river-fluejojn, konata kiel "subita inundo" aŭ "tuja inundo". Kvankam ĝenerale oni komprenas inundon kiel malprofito al homoj, el ekologia vidpunkto en multaj areoj de la mondo inundoj estas kaj devas esti konsiderataj kiel nepra kaj dezirebla okazaĵo por la vivo de plantoj kaj animaloj (vidu ekzemple artikolon Inunditaj herbejoj kaj savanoj).

Mara akvociklo

Pli detalaj informoj troveblas en artikolo Oceana transportbendo.

La oceana transportbendo aŭ termohalina cirkulado, estas procezo en kiu akvo estas transportata inter la diversaj oceanoj. La transportbendo kaŭzas kelkajn el la diferencoj en la akvopropraĵoj de la oceanoj. Estas kutime komenci la maran transportilon en la Golfa Marfluo. La varma, sala fluo moviĝas norden laŭ la orienta marbordo de Nordameriko. Pro la intensa malvarmiĝo en la polusa regiono kaj la fakto, ke la akvofluo estas relative densa , ĝi sinkas al la fundo de Atlantiko kaj moviĝas suden . Alidirekte, al la antarkta regiono kuniĝas fluo de tre malvarma akvo, kiu subakviĝis pro intensa malvarmiĝo en la Suda Oceano. Same, profunda akvo supreniĝas en la norda Hinda Oceano kaj la norda Pacifika Oceano.

Ŝanĝoj okazigitaj de homoj

Intensigo de la akvociklo pro la klimata ŝanĝo

Incendioj estas kaj kaŭzo kaj konsekvenco de la klimata ŝanĝo.

Ekde la mezo de la 20-a jarcento, hom-okazigita klimata ŝanĝo rezultis en observeblaj ŝanĝoj en la tutmonda akvociklo. La Sesa Interregistara Spertularo pri Klimata Ŝanĝiĝo en 2021 antaŭdiris, ke tiuj ŝanĝoj plue kreskiĝos grave je tutmonda kaj regiona niveloj. Tiuj trovitaĵoj estas pluiĝo de scienca interkonsento esprimita en la Kvina Interregistara Spertularo pri Klimata Ŝanĝiĝo el 2007 kaj aliaj specialaj informoj de la Intergovernmental Panel on Climate Change kiuj jam estis asertintaj, ke la akvociklo plue intensiĝos laŭlonge de la 21-a jarcento.

La efikoj de la klimata ŝanĝo sur la akvociklo estas tre gravaj kaj estis priskribitaj kiel intensiĝo aŭ plifortiĝo de la akvociklo. Tiuj efikoj estis observitaj ekde almenaŭ 1980. Unu ekzemplo estas la intensiĝo de fortaj okazoj de precipitado. Tio havas gravajn negativajn efikoj pri la disponeblo de resursoj de nesala akvo, kaj pri la aliaj akvorezervejoj kiel oceanoj, glacitavoloj, atmosfero kaj tersurfaco. La akvociklo estas esenca por la vivo sur la Tero kaj ludas gravan rolon en la tutmonda klimato kaj en la oceana cirkulado. Oni esperas, ke la varmiĝo de la planedo okazas ŝanĝojn en la akvociklo pro variaj tialoj. Por ekzemplo, pli varma atmosfero povas enkavi pli da akvovaporo, kio havas efikojn sur la vaporado kaj pluvo.

Marbordaj inundoj estas konsekvenco de la klimata ŝanĝo; ĉi tie dum la uragano Lili en 2002 en Louisiana Highway 1.

La subkuŝanta kaŭzo de la intensiĝinta akvociklo estas la pliiĝinta kvanto da forcejaj gasoj, kio kondukas al pli varma atmosfero pro la forceja efiko. Fiziko indikas, ke saturiga vaporpremo pliiĝas je 7% kiam la temperaturo plialtiĝas je ĉirkaŭ 1 °C (kiel estas priskribita en la Ekvacio de Clausius-Clapeyron).

La forto de la akvociklo kaj ties ŝanĝoj laŭlonge de la tempo estas konsiderinde interesaj, speciale dum la klimato ŝanĝiĝas. La esenco de la ĝenerala hidrologia ciklo estas la vaporado de humideco en unu loko kaj la precipitado en aliaj lokoj. Precize, vaporado superas precipitadon super la oceanoj, kio ebligas ke la humideco estu transportata de la atmosfero el la oceanoj al la tero kie la precipitado superas vaportranspiradon, kaj la pluso fluas en rojojn kaj riverojn kaj elŝutas en la oceano, kompletante la ciklon. La akvociklo estas ŝlosila parto de la energiciklo de la Tero tra la vapora varmiĝo en la surfaco kio havigas latentan varmon al la atmosfero, ĉar la atmosferaj sistemoj ludas ĉefan rolon en la movado de la varmo supren.

Ŝanĝoj pro aliaj homaj aktivecoj

Krom tiuj kiuj kondukas al la tutmonda varmiĝo pro elsendado de forcejaj gasoj, ankaŭ aliaj homaj aktivecoj povas tuŝi la akvociklon. La Sesa Interregistara Spertularo pri Klimata Ŝanĝiĝo asertis, ke estas "abunda pruvaro ke ŝanĝoj en la teruzado kaj en la terkovro ŝanĝas la akvociklon tutmonde, regione kaj surloke, ŝanĝante la precipitadon, la vaporadon, la inindojn, la grundakvon, kaj la disponeblon de nesala akvo pro variaj uzoj".

Ekzemploj de tiuj ŝanĝoj en la teruzado estas transformado de kampoj en urbaj areoj aŭ senarbigo de arbaroj. Tiaj ŝanĝoj povas tuŝi la kapablon de grundoj ekpreni surfacan akvon. Senarbarigo okazigas lokajn kaj regionajn efikojn. Por ekzemplo ĝi reduktas grundan malsekecon, vaporadon kaj pluvon je loka nivelo. Krome, senarbarigo okazigas regionajn ŝanĝojn en la temperaturo kiuj povas siavice ŝanĝi la pluvmodelojn.

Elĉerpigo kaj troa ekspluatado de akvotavoloj kaj la pumpado de fosilia akvo pliigas la totalan kvanton da akvo en la hidrosfero. Tio okazas ĉar la akvo kiu estis origine en la grundo iĝas nun disponebla por vaporado ĉar ĝi estas nun en kontakto kun la atmosfero.

Rilataj procezoj

Biogeokemia ciklo

Kvankam la akvociklo estas per si mem biogeokemia ciklo, fluo de akvo super kaj sub la Tero estas ŝlosila komponanto de la ciklo de aliaj biogeokemiaĵoj. Akvofluado estas responsa pri preskaŭ ĉiuj el la transporto de eroziitaj sedimentoj kaj fosforo el la teraj akvejoj. La salenhavo de oceanoj estas derivita el erozio kaj transportado de dissolvitaj saloj el la tero. Agrokultura eŭtrofiĝo de lagoj estas rilata ĉefe al fosforo, troe aplikita al agrikulturaj kampoj en sterko, kaj poste transportita tra tero kaj malsupren laŭ la riveroj. Kaj akvofluado kaj fluado de grundakvo ludas gravajn rolojn en la transportado de nitrogeno el la tero al la akvejoj. La mortozono ĉe la enfluejo de la rivero Misisipo estas konsekvenco de nitratoj el sterko transportita el agrikulturaj kampoj kaj funelita malsupren laŭ la riversistemo al la Meksika Golfo. Akvofluado ankaŭ ludas aparte gravan rolon en la karbonciklo, denove pere de la transporto de eroziitaj rokaĵoj kaj grundo.

Malrapida perdo laŭlonge de la geologia tempo

La hidrodinamika vento ene de la supra parto de la planeda atmosfero ebligas, ke la malpezaj kemiaj elementoj kiel la hidrogeno moviĝu supren al la eksobazo, nome la malsupra limo de la eksosfero, kie la gasoj povas atingi liberigan rapidon, enirante en la ekstertero nekontaktante aliajn gaspartiklojn. Tiu tipo de gasperdo el planedo al la ekstertero estas konata kiel "planeda vento" aŭ "atmosfera fuĝo". Planedoj kun varmaj malaltaj atmosferoj povus rezulti en humidaj supraj atmosferoj kiuj akcelas la perdon de hidrogeno.

Literaturo

• Anderson, J. G.; Wilmouth, D. M.; Smith, J. B.; Sayres, D. S. (17 August 2012). "UV Dosage Levels in Summer: Increased Risk of Ozone Loss from Convectively Injected Water Vapor". Science. 337 (6096): 835–839. Bibcode:2012Sci...337..835A. doi:10.1126/science.1222978. PMID 22837384. S2CID 206541782.
• Dingman, S. L. (1994). Physical hydrology. Prentice-Hall.
• Wallace, J. H.; Hobbs, P. V. (1977). Atmospheric science, an introductory survey. Academic Press, San Diego.
• Eaglesony, P. (1970). Dynamic hydrology. McGraw-Hill.
• Chow, Ven Te, ed. (1988). Handbook Of Applied Hydrology. McGraw-Hill. p. 712. ISBN 0-07-010811-0.
• Linsley, Ray K.; Franzini, Joseph B. (1978). Engenharia de Recursos Hídricos. Editora dá Universidade de Sao Paulo (Universitato de San-Paŭlo) kaj Editora McGraw-Hill do Brasil, Ltda.

Vidu ankaŭ

• Biogeokemio
• Vaporiĝ-transpiro
• Pata vaporiĝo
• Kondensiĝo
• Monda akvotago
• Nubo
• Precipitado
• Drenado
• Fandakvo
• Libera akvo
• Ligita akvo

• En tiu ĉi artikolo estas uzita traduko de teksto el la artikolo Water cycle en la angla Vikipedio.