Ciclul apei sau ciclul hidrologic se referă la circulația continuă a apei în cadrul hidrosferei Pământului. Apa se deplasează în și de la diferitele rezervoare de pe, deasupra și sub suprafața Pământului, transformându-se în diferitele sale faze de fază solidă (gheață), lichid (apă) și gaz (vapori), cu masa totală de apă rămasă destul de constantă. Procesele fizice de evaporare, condensare, sublimare, precipitare, transpirație și scurgere sunt responsabile pentru susținerea ciclului apei. Energia termică este, de asemenea, schimbată în timpul ciclului, cu acest magazin și eliberarea de căldură care afectează clima din întreaga lume. Ciclul apei este extrem de important pentru menținerea vieții pe Pământ, deoarece reînnoiește resursele de apă dulce din lume și limitează temperaturile climatice.
Procesele fizice implicate în ciclul de apă
Diferitele procese fizice acționează în coordonare pentru a menține ciclul de apă activ în toate momentele de timp. Evaporarea implică vaporizarea apei din faza lichidă, declanșată de sursa de energie termică din radiația solară. Evaporarea poate fi extinsă și pentru a include transpirația, un proces de pierdere a apei din frunzele plantelor și transpirație, care este o pierdere similară de apă de la animale în condiții de stres termic. La evaporare se adaugă 90% din apa atmosferică și 10% prin transpirație din plante. Condensarea și advecția se referă la transformarea vaporilor de apă evaporată în picături de apă lichide suspendate în aer ca nori sau ceață, precum și mișcările unei astfel de ape condensate, atmosferice, între ocean și pământ. Apa condensată atinge suprafața solului și a oceanului prin procesul de precipitare. Unele precipitații sunt supuse interceptării de baldachin, în care vegetația pe pământ absoarbe apa înainte de a ajunge la pământ. Apa care ajunge la pământ este supusă scurgerii (sau apei de topire în cazul zăpezii) și se deplasează pe uscat spre oceane sub forma unor râuri care se scurg în mări. În acest proces, apa se evaporă, se absoarbe subteran (într-un proces cunoscut sub denumirea de infiltrație în care apa se colectează în sol sau chiar mai adânc în acvifere subterane) sau se extrage prin sisteme radiculare ale plantelor sau prin alte mijloace. Fluxul subteran de apă se produce sub nivelul solului și chiar și acest lucru se poate ajunge în oceane sau pe suprafața pe pământ prin izvoare. O cantitate mică de sublimare, care implică conversia directă a gheții solide în vapori de apă, se vede de asemenea în natură.
Rezervoarele de apă și Timpul de ședere
Rezervoarele de apă reprezintă o regiune în care o parte din apa care participă la ciclul de apă este stocată pentru o anumită perioadă de timp. Oceanele sunt cele mai mari rezervoare de apă de pe planetă, stocând aproape 97% din apele hidrosferei, în timp ce capacele de gheață și ghețarii stochează un alt procent 2%. Rezervoarele de apă subterană, râurile, lacurile, iazurile și curenții stochează procente mici din apa totală a hidrosferei, în timp ce conținutul de apă din organismele vii reprezintă cel mai mic dintre toate rezervoarele. Un alt termen important asociat cu ciclul apei este "timpul de ședere", care este reprezentat de următoarea formulă matematică:
Timpul de reședință = Volumul rezervorului / (Rata de apă este adăugată la rezervor sau părăsește rezervorul)
Timpul de rezidență reprezintă astfel timpul mediu pe care o consumă o moleculă de apă în rezervor și poate fi exprimat fie pozitiv, fie negativ în funcție de faptul că rezervorul înregistrează pierderi nete sau câștiguri nete de apă. De exemplu, apa subterană poate locui timp de 10,000 ani sub suprafața Pământului înainte de a părăsi rezervorul subteran, în timp ce apa atmosferică există pentru un maxim de 10 zile în atmosferă înainte de a precipita ca ploaie sau zăpadă.
Importanța ciclului apei și impactul activităților umane
Clima globală este afectată și este extrem de sensibilă la schimbări în modelele ciclului apei, deoarece ciclul permite schimbul de căldură și umiditate între mărimile de teren și corpurile de apă. Evaporarea apei conduce la răcirea mediului, în timp ce condensul încălzește mediul prin eliberarea energiei termice. Geografia fizică a Pământului este, de asemenea, puternic influențată de ciclul apei, deoarece topirea ghețarilor și scurgerile din râuri sculptă văi, vârfuri, canioane, lacuri și alte forme de relief văzute pe Pământ. Recent, ciclul de apă al planetei sa intensificat, iar ratele de evaporare și precipitații au crescut foarte mult. Activitățile umane, cum ar fi barajul râurilor și a cursurilor de apă, extracția apei de suprafață și subterane pentru irigații și alte scopuri, precum și despăduririle extinse au afectat negativ funcționarea ciclului de apă al Pământului. Încălzirea globală a afectat în continuare hidrosfera prin declanșarea topirii capacelor de gheață polare, care acum pierd mai multă apă prin evaporare, topire de zăpadă și risipă decât câștigă apă prin precipitații. Acest lucru amenință să ridice nivelurile de apă ale oceanelor și să inunde orașe de coastă din întreaga lume.
