Jak wygląda obieg wody w przyrodzie
- Stanisław Hławiczka
- 25 maj
- 6 minut(y) czytania

Obieg wody w przyrodzie to zjawisko, w którym woda porusza się między różnymi miejscami na Ziemi, tworząc obieg zamknięty. Siłą napędową tego procesu jest energia słoneczna.
Główne etapy obiegu wody
Woda przechodzi przez różne etapy tego obiegu, które obejmują następujące procesy: parowanie, kondensację, opady atmosferyczne, spływ powierzchniowy, infiltrację do gleby oraz przepływ podziemny.
Obieg ten, zwany cyklem hydrologicznym, można zilustrować następującym schematem:

schemat skyradar.pl
Źródła wody w atmosferze i znaczenie transpiracji
Woda obecna w atmosferze to rezultat jej odparowania, zwłaszcza z oceanów i mórz. Mniejsza jej część pochodzi również z rzek, jezior, lodowców, lodu i pokrywy śnieżnej; wodę do atmosfery dostarcza również gleba i rośliny. Odparowanie wody z powierzchni roślin nazywamy transpiracją. Proces ten umożliwia również wymianę gazową w obrębie rośliny, co ma swoje znaczenie praktyczne – proces ten chroni roślinę, zwłaszcza jej liście, przed przegrzaniem, gdyż podczas transpiracji woda ze stanu ciekłego przechodzi w stan gazowy co wiąże się z odbiorem ciepła.
Ocenia się, że w wyniku promieniowania słonecznego, roczny ładunek wody oddawanej atmosferze przez widoczne na schemacie elementy środowiska mieści się w objętości około 520 tysięcy kilometrów sześciennych. Nie jest to jednak dużo, gdyż przeprowadzone szacunki wskazują, że ilość ta stanowi
jedynie setne części procenta ogólnych, ziemskich zasobów słodkiej wody.
Rola oceanów w obiegu wody
Głównym dostawcą wody przemieszczającej się do atmosfery są morza i oceany. W procesie odparowania słone wody mórz i oceanów stają się wodą słodką.

Z tych zasobów przemieszcza się około 85 procent wody odparowującej do atmosfery. Ten ogromny ładunek wody pochodzenia oceanicznego zawarty w atmosferze rozdzielany jest na powierzchnie kontynentów poprzez proces cyrkulacji atmosferycznej. Proces ten przenosi parę wodną powstałą nad
oceanami na poszczególne kontynenty, gdzie opada ona zwłaszcza w postaci deszczu lub śniegu ale i również w innej jeszcze postaci.
Mały i duży obieg wody
Proces parowania wody z różnych elementów środowiska i jej przechodzenie do atmosfery to jeden z etapów globalnego obiegu wody w całej przyrodzie. Proces odwrotny, w którym opady atmosferyczne spadają bezpośrednio na powierzchnię mórz i oceanów, to tak zwany mały obieg wody.
W dużym obiegu wody, w którym uczestniczy mniejsza część wilgoci niż w obiegu małym, wydziela się dwie główne fazy:
kontynentalną – w której zachodzi opad wody z atmosfery, jej odpływ powierzchniowy i podziemny, wsiąkanie i retencja
atmosferyczną – obejmującą parowanie wody i jej przenoszenie w obrębie atmosfery oraz kondensację pary wodnej.
Rodzaje opadów atmosferycznych (hydrometeorów)
Woda w przestrzeni nad powierzchnią Ziemi występuje w trzech stanach skupienia. Podstawowe rodzaje opadów, to: deszcz i mżawka – czyli woda w stanie ciekłym oraz śnieg, krupy śnieżne i grad – czyli woda w stanie stałym. Wszystkie te wodne produkty nazywane są hydrometeorami.
Aby spadł deszcz nie wystarczy sam proces powstania kropel chmurowych. Musi nastąpić wzrost tych kropel do takich rozmiarów, które umożliwią ich opadanie.

Powstawanie i rodzaje kropli deszczu
Kropelka chmury przekształca się w kroplę deszczu po osiągnięciu wielkości o promieniu około 100 mikrometrów. W chmurach może też dochodzić do tworzenia kropel wody przechłodzonej. W takiej sytuacji kropla jest podatna do przejścia w stan stały i opadać w postaci śniegu lub gradu.
Zbiory cząstek wody w stanie ciekłym lub w formie lodu to tak zwane hydrofory. Mogą one opadać na powierzchnię ziemi (deszcz, śnieg, grad, mżawka) ale mogą być też unoszone w powietrzu w postaci mgły, pyłu wodnego lub zamieci śnieżnej.
Groźne hydrometeory: grad i mgła
Jednym z najgroźniejszych hydrometeorów jest grad, czyli kawałki lodu, których średnica może osiągać rozmiary nawet do 5 centymetrów. Tworzy się w chmurach typu Cumulonimbus, w których nawet mała cząstka lodu, wielokrotnie unoszona przez ruchy konwekcyjne, potrafi obrosnąć przez kolejne warstwy
lodu, osiągając ciężar dochodzący nawet do pół kilograma.
Przeciwieństwem tych znaczących wagowo, i dlatego groźnych hydrometeorów, jest mgła, czyli zawiesina bardzo drobnych kropelek wody w powietrzu. Gdy powierzchnia podłoża ochłodzi się poniżej punktu rosy, para wodna ulega skropleniu tworząc rosę. Taką powierzchnią na której możliwe jest
wykroplenie pary wodnej może być nawet nić pajęcza.

zdj. 3
Atmosferyczny pył diamentowy
Innym, jeszcze bardziej specyficznym opadem zestalonej wody jest bardzo malowniczy i fotogeniczny opad, nazwany, zgodnie z jego wyglądem - atmosferycznym pyłem diamentowym. Takim pyłem są obecne
w powietrzu niewielkie kryształki lodu, przyjmujące różne kształty, typu: blaszki, igły, słupki i inne.

Warunkiem powstania atmosferycznego pyłu diamentowego jest obecność w atmosferze jąder kondesacji, którymi mogą być drobne cząstki stałe lub monokryształy, o wymiarach poniżej jednego mikrometra.
Warunkiem tworzenia tego specyficznego pyłu jest również niska temperatura powietrza, wynosząca mniej niż 10 stopni Celsjusza poniżej zera.
Przemieszczanie się wody w atmosferze ograniczone jest tylko do troposfery - przestrzeni kilkunastu kilometrów nad powierzchnią gruntu. Stratosfera, czyli warstwa atmosfery ponad troposferą, jest przestrzenią skrajnie zimną i blokuje pionowe przemieszczanie się wody
Wpływ zmian klimatu na obieg wody
Zjawiskami, których nasilenie jest odczuwalne już wszędzie, niezależnie od regionu, będącymi elementem obiegu wody w przyrodzie, a mającymi związek ze zmianami klimatu, to: fale upałów, nawalne deszcze i susze. Można tu postawić pytanie: czy jest jakiś wzajemny związek pomiędzy ciągiem
zjawisk:
upały – tworzenie chmur - nawalne deszcze – susze
Wśród specjalistów pogląd jest tu zgodny: nie dosyć że zjawiska te są wzajemnie połączone, to warunki zmieniającego się klimatu wzmacniają ich wzajemne napędzanie.
Mechanizm ekstremalnych zjawisk pogodowych
Mechanizm wzajemnego ciągu tych zdarzeń można przedstawić następująco: średnia temperatura powietrza rośnie, coraz cieplejsze powietrze absorbuje coraz więcej wilgoci, której źródłem, oprócz cieków i zbiorników wodnych jest również wysuszająca się powierzchnia lądów. W wyniku zjawiska
odparowania wody zwiększa się ilość wody w atmosferze, która to przestrzeń staje się zbiornikiem gromadzącym tę wodę. Aby zamknął się bilans jej naturalnego obiegu w przyrodzie musi ona wrócić z powrotem ku powierzchni, w tym oczywiście na ląd. Problem w tym, że skumulowana w atmosferze
woda nie wraca do powierzchni Ziemi równomiernie, tylko spada nagle, podczas gwałtownych oberwań chmury.
Raporty Międzyrządowego Zespołu do spraw Zmian Klimatu ONZ (IPCC https://www.ipcc.ch/) potwierdzają, że opady deszczu na świecie, w ujęciu globalnym, stale zwiększają się.
Czy to dobrze? – właściwie tak, ale nie do końca.
W wyniku zmian klimatycznych natężenie wzajemnego następstwa ciągu zjawisk o których mówimy, czyli - upały – deszcze – susze, jest i będzie coraz bardziej gwałtowne. Nawalne deszcze są coraz bardziej nagłe i zaskakujące, do czego przyczynia się wzrastająca ciepłota lądu.
Dlaczego tak się dzieje? – wynika to z praw fizyki. Każą one ładunkowi wody zgromadzonej w atmosferze nie opadać ku powierzchni ziemi w rejonie suszy, gdzie jest wysoka temperatura, lecz gwałtowne wykroplenie tego
ładunku wilgoci zachodzi raczej w obszarach chłodniejszych.
Czy wiadomo coś więcej o przemieszczaniach się w atmosferze takich skumulowanych ładunków
wilgoci?

Rzeki atmosferyczne – zjawisko i jego skutki
Obserwacje satelitarne wykazały, że zanim dojdzie do uwolnienia się wody z takiego wału pary wodnej, to ładunek ten może przebyć długą drogę w atmosferze – z rejonu nad ciepłymi wodami oceanicznymi do
chłodniejszych rejonów nad lądem. Takie przemieszczające się jęzory pary wodnej, będącej często na granicy wykroplenia, nazwane zostały rzekami atmosferycznymi.
Oceniono ilościowy zasób wody zawartej w takich rzekach i co się okazało?
- ilość wody jaka mieści się w przekroju przeciętnej rzeki atmosferycznej jest porównywalna z ilością wody przy ujściu rzeki Mississippi.
Wyniki obserwacji uzyskanych przez badaczy amerykańskiej agencji NOAA (https://www.noaa.gov/) wskazują, że zdarzają się nawet tak obfite rzeki atmosferyczne, które mogą transportować 15 razy więcej wody jaka jest zwykle u ujścia Mississippi.
Uwolnienie się nad lądem wody z rzeki atmosferycznej może mieć formę deszczu lub śniegu. Często takim oberwaniom, oprócz powodzi, towarzyszą niestety niszczycielskie wiatry oraz olbrzymie osuwiska
błotnych lawin.
Jest jeszcze inny problem: nadmiarowym opadom w jednych rejonach, towarzyszą w innych rejonach niespotykane wcześniej susze.

Susze i ich konsekwencje
Susze to niestety jeden z gwałtownie narastających problemów współczesnego świata. Efektem jest stepowienie, przyśpieszona erozja gleb, wysychanie strumieni, ale również bagien, mokradeł i wrzosowisk. Wszystkie te zjawiska prowadzą do spadku lub wręcz zaniku wód gruntowych.
Efekt Coriolisa a zmiany klimatyczne
Jest jeszcze inny szkodliwy efekt przemieszczania się ogrzanych mas atmosferycznej wilgoci. Satelitarne obserwacje prowadzone przez NASA (https://www.nasa.gov/) wykazały, że znaczna część tych ładunków wilgoci
transportowana jest w kierunku biegunów i właśnie temu zjawisku można przypisać, przynajmniej częściową, odpowiedzialność za obserwowane zwiększone tempo topnienia lodu.
Co pcha te masy w kierunku biegunów? To wynik efektu Coriolisa, czyli siły działającej na atmosferę w wyniku obrotu Ziemi. Ponieważ Ziemia obraca się szybciej na równiku niż na biegunach, to burze i prądy powietrzne
zaginają się w kierunku biegunów – w prawo na półkuli północnej i w lewo na półkuli południowej. Ten efekt, który był dotychczas ustabilizowany, jest obecnie modyfikowany w wyniku zachodzących zmian klimatu, czyli rosnącej temperatury oceanów i powietrza oraz podnoszenia się poziomu mórz, wskutek
topnienia lodów na biegunach.
Tekst i zdjęcia: Stanisław Hlawiczka
Comments