چرخه آب — از صفر تا صد

چرخه آب را به عنوان چرخه ساده تبخیر، میعان و بارش باران نیز می‌شناسند. با توجه به اینکه استفاده از این مدل، بسیار سودمند به نظر می‌رسد اما واقعیت، کمی پیچیده‌تر است. تاثیر آب بر اکوسیستم، پیچیدگی زیادی دارد و به درستی درک نشده است. گروه‌های مختلف علمی در تلاش هستند تا درک صحیحی از چرخه آب پیدا کنند و با تسلط بر چرخه آب در مقیاس‌های کوچک‌تر،‌ پیش‌بینی وضع هوا و تغییرات جوی را به طور دقیق‌تری انجام دهند.

چرخه آب در زمین

آب برای حیات موجودات زمین، از جمله ضروریات به شمار می‌آید. حضور در سه فاز جامد،‌ مایع و گاز، آب را به بخش مهمی از اقلیم زمین شامل هوا، ابرها،‌ اقیانوس‌ها، دریاچه‌ها و گیاهان تبدیل کرده است.

فیلم آموزش روش های آزمایش آب و پساب یا فاضلاب – بخش یکم در فرادرس

کلیک کنید

چرخه آب در حقیقت، حرکت پیوسته آب در زمین و اتمسفر را نشان می‌دهد و شامل سیستمی پیچیده با فرآیندهای متفاوت است. آب مایع، در اثر تبخیر شدن به بخار آب تبدیل می‌شود و با متراکم‌ شدن، ابرها را بوجود می‌آورد و به طور مجدد، با بارش باران و برف به زمین بازمی‌گردد. آب در فازهای مختلف خود، در اتمسفر زمین در حال حرکت است که به این فرآیند، «انتقال»‌ (Transportation) می‌گویند.

آب مایع در زمین، تحت فرآیندی موسوم به «روان‌آب» (Runoff) جریان دارد و از طریق فرآیندهای «تراوش» (Percolation) و «نفوذ» (Infiltration)، به داخل زمین راه پیدا می‌کند. جریان آب در زیر زمین و در سفره‌های آب زیرزمینی (آکویفر) و «زون‌های هواده» (Vadose Zone) نیز بخشی از چرخه آب محسوب می‌شود. آب‌های زیرسطحی هم در مواردی به طور مستقیم، از طریق چاه‌های آب و چشمه‌ها به سطح زمین می‌رسند یا این‌که در نهایت به اقیانوس‌ها راه پیدا می‌کنند.

فیلم آموزش آب های زیرزمینی + مفاهیم کلیدی در فرادرس

کلیک کنید

آب‌های سطحی،‌ از راه آوندها به داخل گیاهان می‌رسند و از طریق گیاهان و به کمک تبخیر، به اتمسفر منتقل خواهند شد که به این فرآیند، «تعریق» (Transpiration) می‌گویند. لازم به ذکر است که برف و یخ در اثر تصعید،‌ به طور مستقیم به گاز (بخار) تبدیل می‌شوند. عکس فرآیند فوق، موسوم به «چگالش» (Deposition) است.

آب، جامعه و اکولوژی

آب، تاثیر زیادی بر شدت تغییرات اقلیمی زمین دارد. همچنین، بخش مهمی از بلایایی طبیعی همچون خشکسالی و سیل را در بر می‌گیرد. فراوانی آب و سهولت دسترسی به آن، برای یک جامعه و اکوسیستم از جمله موارد حیاتی است. در موارد بسیاری همچون شستشو، آشامیدن،‌ کشاورزی، مصارف صنعتی، نیروگاه‌های برق‌آبی، فاضلاب و ...  از آب بهره می‌گیرند.

حفاظت از منابع طبیعی آب، هم برای انسان‌ها و هم برای سلامت اوکسیستم، امری ضروری به شمار می‌آید. در بسیاری از مناطق جهان، به علت رشد جمعیت، آلودگی آب‌ها و توسعه شهرنشینی، انسان با کاهش منابع آب مواجه شده است. چنین تاثیراتی در کنار تغییرات اقلیمی، بر چرخه آب اثرات قابل توجهی خواهد داشت.

تغییرات اقلیمی

تغییرات اقلیمی بر مکان، زمان و مقدار دسترسی به منابع آبی تاثیر می‌گذارد. بلایای طبیعی همچون باران‌های سیل‌آسا و خشکسالی، تغییرات اقلیمی را تحت تاثیر قرار می‌دهد. چنین چالش‌هایی بر اقتصاد، تولید و استفاده از انرژی، سلامت، حمل و نقل، کشاورزی و اکوسیستم طبیعی تاثیرگذار است.

فیلم آموزش آب های زیرزمینی پیشرفته در فرادرس

کلیک کنید

چرخه آب از نیروی خورشید بهره می‌گیرد. در حدود 86 درصد تبخیر آب، مربوط به اقیانوس‌ها است که این تغییر فیزیکی، کاهش دما را به همراه دارد. اگر این تبخیر، با کاهش دما همراه نبود، تاثیر تبخیر بر «اثر گلخانه‌ای» (Greenhouse Effect)، دمای سطح زمین را به ۶۷ درجه سانتی‌گراد می‌رساند.

تغییرات چرخه آب در طول زمان

چرخه آب، فرآیندهایی را توصیف می‌کند که سبب حرکت آب در هیدروسفر (آب‌کره) می‌شوند. البته، مقادیر بسیاری از آب‌، برای زمان زیادی در اقیانوس‌ها به صورت ذخیره باقی می‌ماند. دانشمندان، میزان آب ذخیره شده در اقیانوس‌ها را در حدود 97 درصد حجم آب مصرفی در دنیا تخمین زده‌اند. همچنین، بیان می‌شود که اقیانوس‌ها، سهمی در حدود ۹۰ درصد آب تبخیر شده در اتمسفر را به خود اختصاص داده‌اند.

در طول دوره‌های سردتر، پهنه‌های یخی بیشتری شکل می‌گیرند و منابعی از آب به صورت یخ تجمع پیدا می‌کنند. همین امر سبب کاهش منابع آب در سایر بخش‌های چرخه آب خواهد شد. عکس فرآیند فوق در دوره‌های گرم رخ می‌دهد. در طول آخرین عصر یخبندان، پهنه‌های یخی و یخچال‌ها در حدود یک‌سوم جرم زمین را پوشش دادند. در این زمان، ارتفاع آب اقیانوس‌ها، در حدود 122 متر کمتر از مقدار امروزی بود. در آخرین دوره گرمایش زمین در حدود 125000 سال قبل، این ارتفاع، ۵/5 متر بیش از ارتفاع امروزی ذکر شده است.

دانشمندان، با مطالعه مدل‌های ترمودینامیکی و اقلیمی، بیان کرده‌اند که در اثر گرمایش زمین، مناطق خشک، خشک‌تر و مناطق مرطوب، مرطوب‌تر خواهند شد. تلاش‌هایی نیز برای بررسی دقیق‌تر مشاهدات سطحی بارش باران و تبخیر انجام شده که نتایج دقیقی را بدست نمی‌دهند.