Vattencykeln, eller den hydrologiska cykeln, hänför sig till den kontinuerliga cirkulationen av vatten inom jordens hydrofära. Vatten rör sig in i och från de olika behållarna på, över och under jordens yta och omvandlar i processen till olika faser av fast (is), flytande (vatten) och gas (ånga) med den totala massan av kvarvarande vatten är ganska konstant. De fysiska processerna för avdunstning, kondensation, sublimering, utfällning, transpiration och avrinning är ansvariga för att upprätthålla vattencykeln. Värmeenergi utbyts också under cykeln, med denna butik och utsläpp av värme som påverkar klimat över hela världen. Vattencykeln är mycket viktig för att upprätthålla livet på jorden, eftersom det kompletterar världens sötvattenresurser och måttliga extremiteter i klimatet.
Fysiska processer involverade i vattnets cykel
Olika fysiska processer fungerar i samordning för att hålla vattencykeln aktiv vid alla tidpunkter. Avdunstning innebär förångning av vatten från vätskefasen som utlöses av värmeenergikällan från solstrålning. Förångning kan också utvidgas till att omfatta transpiration, en process av vattenförlust från plantornas löv och svett, vilket är liknande vattenförlust från djur under värmestress. 90% av atmosfäriskt vatten bidrar till genom indunstning och 10% genom transpiration från växter. Kondensation och advektion avser omvandling av förångade vattenångor till flytande vattendroppar som är suspenderade i luften som moln eller dimma, och rörelserna av sådant kondenserat atmosfäriskt vatten mellan hav och land. Det kondenserade vattnet når marken och havsytan genom nedfällningsprocessen. Några nederbörd utsätts för kapellavlyssning, där vegetation på land absorberar vattnet innan det når land. Vatten som når marken utsätts för avrinning (eller smältvatten när det gäller snö) och det rör sig över landet mot oceanen i form av floder som dränerar in i haven. Under processen blir vattnet också avdunstat, suger under jord (i en process som kallas infiltration där vatten samlas i jorden eller till och med djupare i underjordiska vattenförekomster) eller extraheras av växters rotsystem eller på annat sätt. Bottenflödet av vatten förekommer under marken, och även detta kan hamna i havs eller yta på land via fjädrar. En liten del av sublimering, som innebär direkt omvandling av fast is till vattenånga, ses också som förekommande i naturen.
Vattenreservoarer och uppehållstider
Vattentankar representerar en region där en del av vattnet som deltar i vattnets cykel lagras under en viss tidsperiod. Oceanerna är de största vattenreservoarerna på planeten, som lagrar nästan 97% av vattenhalten i hydrokfären, medan isen och gletscharna lagrar ytterligare 2%. Underjordiska vattenreservoar, floder, sjöar, dammar och strömmar lagrar också små procentandelar av hydrosfärens totala vatten, medan vattenhalten i levande organismer utgör den minsta av alla reservoarer. En annan viktig term som är associerad med vattencykeln är "uppehållstiden", som representeras av följande matematiska formel:
Uppehållstid = Volym av behållaren / (Vattenmängden läggs till reservoaren eller lämnar behållaren)
Uppehållstiden representerar således den genomsnittliga tiden en vattenmolekyl spenderar i reservoaren och kan uttryckas antingen positivt eller negativt beroende på om reservoaren upplever nettoförluster eller nettovinster av vatten. Till exempel kan grundvatten uppehålla sig under 10,000-år under jordens yta innan den lämnar underjordiska behållaren, medan atmosfärsvatten existerar i högst 10 dagar i atmosfären innan den faller som regn eller snö.
Vattencykelns betydelse och effekterna av mänskliga aktiviteter
Globala klimat påverkas av och extremt känsliga för förändringar i vattencykelns mönster, eftersom cykeln möjliggör utbyte av värme och fukt mellan landmassor och vattenkroppar. Avdunstning av vatten leder till kyla av miljön, medan kondens värmer miljön genom att släppa ut värmeenergi. Jordens fysiska geografi påverkas också mycket av vattnets cykel, eftersom smältningen av glaciärerna och avrinningen från floder skryter ut dalar, toppar, kanjoner, sjöar och andra landformer som ses på jorden. Nyligen har planetens vattencykel intensifierats, och avdunstning och nederbördsgraden har ökat avsevärt. Mänskliga aktiviteter, som dammning av floder och strömmar, utvinning av yta och underjordiskt vatten för bevattning och andra ändamål samt omfattande avskogning har negativt påverkat jordens vattencykel. Den globala uppvärmningen har ytterligare påverkat hydrokfären genom att utlösa smältningen av polar iskapslar, som nu förlorar mer vatten genom förångning, snösmältning och avrinning än att de vinner vatten genom nederbörd. Detta hotar att höja havets vattennivåer och översvämma kuststäder runt om i världen.
