гидросфера

Основная литература:
Богословский Б.Б., Общая гидрология. – М., 1984.
Гидросфера: Учеб.пособие для пед.вузов (гриф) - М.: Просвещение, 1976.
Давыдов Л.К., Дмитриева А.А., Конкина Н.Г., Общая гидрология – Гидрометеоиздат, Ленинград, 1973.
Залогин Б.С., Кузьминская К.С. Мировой океан: Учебное пособие. – М., 2001.
Михайлов В.Н., Добровольский А.Д., Общая гидрология. – М., 1991.

Гидрология (наука о воде) занимается изучением природных вод, явлений и процессов, в них протекающих, а также определяющих распространение вод по земной поверхности и в толще почво-грунтов, и закономерностей, по которым эти явления и процессы развиваются
ПРЕДМЕТ изучения гидрологии – ВОДНЫЕ ОБЪЕКТЫ: океаны, моря, реки, озера и водохранилища, болота и скопления влаги в виде снежного покрова, ледников, почвенных и подземных вод.
выяснение физических закономерностей взаимодействия воды с окружающей средой
(законы перемещения водных масс, испарения воды, таяния снега и ледяного покрова, воздействия воды на речное ложе и пр.)
определение географических характеристик водных объектов
(их распределения по территории, размеров,
общих описаний)
Основные направления гидрологических исследований:

Дифференциация
в зависимости
от объектов исследования

Объект и предмет изучения вод суши
Гидрометрия рассматривает методы измерений и наблюдений, ведущихся с целью изучения гидрологического режима вод.
Гидрографии занимается описанием водных объектов определенных территорий и выяснение закономерностей их географического распределения.
В задачу общей гидрологии суши входит освещение общих закономерностей, управляющих процессами формирования и деятельности вод суши (например, выяснение закономерностей формирования гидрографической сети, процессов влагооборота, связи гидрологических явлений с метеорологическими факторами и условиями подстилающей поверхности).
В инженерной гидрологии рассматриваются методы расчета и прогноза характеристик гидрологического режима, вопросы водохозяйственного строительства.
Содержание физики вод суши (гидрофизики) составляют исследования физических и механических свойств природных вод в любом агрегатном состоянии, закономерностей испарения в природе, в частности с поверхности воды и суши, образования, таяния снега и льда, термического режима водоемов и других процессов, связанных с фазовыми превращениями воды.
Гидрохимия занимается исследованием химических свойств вод суши, проблемой качества вод.
Изучение закономерностей перемещения водных масс, волнений, сгонно-нагонных явлений, течений объединяется понятием «динамика вод суши».
В задачу науки о русловых процессах входит изучение явлений и процессов, происходящих под воздействием комплекса различных природных и антропогенных факторов, и выражающихся в изменениях формы и параметров речных русел.

Понятие о «гидросфере»:
Гидросфера – водная оболочка Земли (Зюсс,1888 г.).
Гидросфера – земная оболочка, представленная в виде скоплений поверхностных вод (Вернадский), часто отождествлял гидросферу с Мировым океаном.
Гидросфера – прерывистая водная оболочка Земли, включающая только свободные воды (без химически и физически связанной воды в земной коре) (Львович).
Гидросфера – единая оболочка, включающая все виды природных вод (Алпатьев).
Гидросфера – это свободные поверхностные и подземные воды, а также химически и физически связанная вода земной коры (Ермолаев).

Гидросфера находится в тесной взаимосвязи с другими геосферами
С атмосферой связывает
атмосферная влага
С земной корой связывает подземная вода, а с мантией Земли – ювенильная подземная вода, т.е. впервые вступающие из глубин Земли в подземную гидросферу.
С биосферой взаимосвязи сложнее.
участие воды в биологических процессах, начиная от возникновения жизни.
образование при ее участии в процессе фотосинтеза органического вещества - основы животного мира и почвообразования.
связана процессом транспирации.

Происхождение гидросферы
Наиболее распространенные гипотезы
Эндогенное
дегазация расплавленной магмы, выбросы воды в виде пара вулканами через источники типа современных «черных» или «белых» курильщиков
Космическое
в составе про-Земли
и метеоритов, астероидов
Эндогенное и космическое
Образование первичных гидросферы и атмосферы можно представить в два этапа

Этапы развития гидросферы
Развитие шло вместе с литосферой, атмосферой и биосферой

Свойства природных вод

* Существуют споры относительно целесообразности выделения этих вод в отдельный океан.
Многие не поддерживают его существования и делят южные воды между тремя соседними океанами.
Этот океан очень редко отображается на географической карте мира.

Запасы воды на земном шаре, (по В.Н. Михайлову и А.Д. Добровольскому, 1991)

Основные факторы влагооборота:
Влагооборот на Земле, непрерывный процесс перемещения воды в географической оболочке Земли, сопровождающийся её фазовыми преобразованиями.
Слагается
главным образом из:
испарения воды
переноса водяного пара на расстояние
конденсации водяного пара
выпадения осадков из облаков
просачивания выпавшей воды - инфильтрации
стока
Солнечная радиация
Сила тяжести
(приводит к падению капель дождя, движению рек и т.д.).

Значение влагооборота в природе:
Осуществляется перенос тепла и влаги;
Связывает земные оболочки, с круговоротом началось формирование географической оболочки;
Благодаря круговороту все воды гидросферы связаны между собой;
В процессе круговорота формируется пресная вода.

Атмосферное звено
Характеризуется переносом влаги в процессе циркуляции воздуха и образованием атмосферных осадков.
Общая циркуляция атмосферы обладает замечательным свойством — сравнительной устойчивостью из года в год, но при существенной сезонной изменчивости.
Средний слой осадков составляет на суше 765 мм, в океане - 1140 мм, для всего земного шара - 1030 мм, т. е. немногим более 1 м. В объеме соответствующие величины равны: для суши - 113,5 тыс. км3 (22%), для океана - 411,6 тыс. км3 (78%), для всего земного шара - 525,1 тыс. км3.
Непосредственная роль циркуляции воздуха в круговороте воды заключается в перераспределении атмосферной влаги по земному шару.
На материках осадков выпадает больше, чем атмосфера получает влаги за счет испарения с суши. Разница восполняется за счет переноса влаги атмосферы с океана на сушу.

Океаническое звено
Процесс испарение воды, что пополняет содержание водяного пара в атмосфере ( более 86% испарения с поверхности океана и менее 14% - испарения с суши).
По акватории океана расход воды на испарение неравномерен:
В экваториальной зоне расход воды на испарение меньше годовой суммы осадков из-за большой облачности.
В умеренных широтах испаряется воды меньше, чем выпадает осадков, из-за недостатка тепла.
В тропической и субтропической зонах с поверхности океана испаряется влаги больше, чем выпадает, из-за высокой прозрачности атмосферы и большого количества тепла.
Происходит внутренний океанический водообмен под влиянием течений. (таблица).
Объем водных масс, переносимых течениями в океанах, и интенсивность их водообмена по В. Г. Корту (1962)

Литогенное звено
Участие подземных вод в круговороте воды, весьма разнообразно.
Глубинные подземные воды, главным образом рассолы, крайне слабо связаны с верхними слоями подземных вод и с другими звеньями круговорота воды. Весьма медленно просачиваясь вглубь и пополняясь за счет дегазации мантии, на глубинах (чаще всего более 1-2 км) образовались огромные скопления воды. Они обычно сильно минерализованы, вплоть до крепких рассолов, что служит главным признаком слабого обмена.
Пресные подземные воды залегают преимущественно в зоне активного водообмена, в верхней части земной коры, дренируемой речными долинами, озерами и морями. Без этого источника водный режим рек был бы еще более изменчив - вода в реках появлялась бы лишь во время дождей или при снеготаянии, а в остальное время реки пересыхали бы. Лишь в аридных зонах подземные воды получают очень слабое питание, быстро иссякают и их участие в питании рек весьма незначительно.
Распределение подземных вод по территории и интенсивность их возобновления связаны с геологическим строением и географической зональностью.
Важен характер горных пород их сочетание, форма рельефа, экспозиция склонов и т.д.

Почвенное звено
Почвенная влага отличается от подземных вод некоторыми особенностями.
Во-первых, она связана с биологическими процессами в гораздо большей мере, чем подземные воды.
Во-вторых, почвенная влага в большей мере, чем подземные воды, связана с характером погоды.
Испарение происходит не только с поверхности почвы; почвенная влага расходуется также на транспирацию, корни растений поглощают влагу с той глубины, на которую они распространяются.
Почвенной влагой, питаются подземные воды.
Почвенное звено круговорота оказывает большое влияние на водоносность и водный режим рек.
Хотя единовременный объем почвенной влаги относительно невелик, но она быстро сменяется и, играет большую роль в круговороте воды, в биогенных процессах и в хозяйственной жизни.

Речное звено
Роль рек в процессе круговорота заключается в возвращении океану той части воды, которая переносится в виде пара атмосферой с океана на сушу.
Все источники питания рек делятся на две группы: поверхностные и подземные. Их соотношение зависит ряда физико-географических факторов (климат, геология, рельеф, почвенно-растительный покров и др.).
Поверхностный сток, или вода, стекающая в русла рек по поверхности почвы, может быть разного происхождения (снегового, дождевого, ледникового и подземного).
Значительна роль человека на перераспределение речного звена.

Озерное звено
С поверхности озера испарение больше, чем с суши, их окружающей.
Озерное звено круговорота воды неразрывно связано с речным. Озер, не связанных с реками, очень мало.
Главная роль проточных озер в круговороте воды - регулирование речного стока, его выравнивание во времени. Примерами могут служить р. Нева, сток которой хорошо зарегули­рован целой системой озер, в том числе Ладожским и Онежским. Река Ангара почти идеально зарегулирована глубочайшим в мире и наибольшим в Азии оз. Байкал; сток р. Святого Лаврентия, зарегулирован системой Великих озер.
Еще в большей степени водорегулирующее значение имеют искусственные озера - водохранилища. На земном шаре создано около 1400 водохранилищ.
Важная особенность озер и водохранилищ в том, что они представляют собой более или менее замкнутые экосистемы, в которых протекает сложный комплекс взаимосвязанных процессов: механического характера (течение, волнение, движение наносов), физического (термические, ледовые явления), химического и биологического. В водоемах высокой степени проточности эти процессы приближаются к условиям рек.
Но большие озера с относительно слабой проточностью (например, такие, как Байкал, Ньяса, Танганьика, Виктория, Верхнее, Мичиган), имеющие больший объем водной массы по сравнению с ее притоком, отличаются своеобразием экосистем.

Биологическое звено
Это звено круговорота воды очень сложно и многообразно.
Больше воды потребляется растениями, животными, человком для подержания жизненных функций организма.
К биологическому звену круговорота воды относятся и водные животные и растения, для которых моря, озера, реки - среда существования.
Фотосинтез происходит при участии воды.
Транспирация - физический процесс, но от обычного испарения с неживого вещества она отличается некоторыми возможностями регулирования самим растением. Поэтому процесс транспирации вместе с тем является и физиологическим процессом.
Расход воды на транспирацию зависит от большого числа факторов: от характера самого растения (степени его ксерофитности), от условий погоды, от наличия влаги в почве. В сухую жаркую погоду растение нуждается в расходовании большого количества воды на транспирацию.
Испарение с почвы нельзя рассматривать изолированно от транспирации. Под пологом леса с поверхности почвы испаряется мало воды, независимо от ее наличия на поверхности. В этих условиях основная часть испаряющейся влаги происходит за счет транспирации.

Хозяйственное звено
Использование водных ресурсов, их преобразования, направленные на улучшение их как одного из компонентов среды, окружающей людей, происходят в процессе круговорота воды.
Высказывается мнение о том, что вода, используемая для хозяйственных нужд, снова попадает в круговорот воды, поскольку система этого процесса замкнута лишь в масштабе земного шара в целом.
Однако такое понимание возврата воды в процессе круговорота слишком упрощенно. Вода, испарившаяся в процессе использования для хозяйственных нужд и поступившая в атмосферу в парообразном состоянии, не обязательно снова выпадет в виде осадков в том же районе. Чаще всего атмосферная влага переносится на большие расстояния и может сконденсироваться и выпасть в виде осадков далеко от района, где она поступила в атмосферу.

Водный баланс:
Е = Еt + Еm = Р
где, Е – испарение со всей поверхности Земли.
Еt - испарение с поверхности суши.
Еm – испарение с поверхности Мирового океана.
Р – количество осадков выпавших за год на Земле.
Водный баланс вод суши
РАЗНИЦА
атмосферных осадков выпавших на поверхность суши и речного стока
Водный баланс вод Мирового океана
СУММА
атмосферных осадков выпавших на поверхность Мирового окена и речного стока

Годовой водный баланс Земли

Годовые суммы составляющих водного баланса (по Л. И. Зубенок)