Hringrás vatns

Helstu þættir hringrásar vatns, uppgufun, ofankoma, jöklar, grunnvatnsstraumar, ár og stöðuvötn. Hluti vatnshvolfsins

Hafstraumar (1911)

Eðlisþungir hafstaumar mynda hluta af hringrás vatns

Höfin þekja um 70% af yfirborði jarðar.

landaskript (landfræði), vatnaskipt og siglingafræði úr 1728 Cyclopaedia.

Gervihnattamynd af fellibylnum Hugo

Vatn jarðarinnar er alltaf á hreyfingu. Umfjöllun um hringrás vatnsins á jörðinni hlýtur að lýsa hreyfingum þess í láði, lofti og legi. Þessum viðstöðulausu hreyfingum við yfirborð jarðskorpunnar og í neðstu lögum gufuhvolfsins. Þar sem hringrás vatns er réttnefni, þá er engin byrjun eða endir á hringferlinum. Vatnið hefur þann eiginleika við náttúrulegar aðstæður yfirborðs jarðar að skipta um fasa. Vatn sem vökvi, ís og gufa fyrirfinnst á mismunandi stöðum í hringrás vatnsins. Breytingar úr einum fasa í annan gerast á augnablikshraða og ná einnig yfir milljónir ára. Magn vatns á jörðinni er nokkuð stöðugt; einstaka vatnssameindir sleppa frá jörðinni á meðan aðrar koma til jarðarinnar á ógnarhraða.

Hringrás

Ferlið sem nefnist hringrás vatns (eða vatnafarshringurinn) lýsir geymslu og hreyfingu á vatni í og á milli lífhvolfs, lofthvolfs, jarðhvolfs og vatnshvolfs. Vatn fyrirfinnst í andrúmslofti, höfum, stöðuvötnum, ám, jarðvegi, jöklum, snjóbreiðum og í grunnvatnsgeymum. Vatn hreyfist með ýmsum háttum; uppgufun, þétting, úrkoma, úrfellingu, ofanflæði, innflæði, sigtun, upplausn, plöntuöndun, bráðnun og grunnvatnsflæði eru dæmi um færslu hætti. Mest uppgufun er úr höfunum, og 91% af þeirri uppgufun skilar sér aftur í höfin beint úr andrúmsloftinu með úrkomu.

Árleg velta vatns í aðrúmslofti er fimmhundruð sjötíu og sjö þúsund rúmkílómetrar af vatni, tæplega þrettán prósent þess er uppgufun frá landmassa jarðar. Ofankoma á landmassa jarðar eru tæp tuttugu og eitt prósent, eða um það bil sjö prósentustigum meira en uppgufun, sem skýrir hversvegna við höfum ár og grunnvatnsflæði. Flæði grunnvatn til sjávar er talið vera um tvöþúsund og eitthundrað rúmkílómetrar á ári.

Hringrás vatns er lýsing á vatnsbúskap jarðar, þar sem vatn, í föstum-, fljótandi- og gasham, flyst milli vatnshvolfs og gufuhvolfs jarðar.

Átta þrep uppgufunar og ofankomu úr Hringrás vatns í náttúrunni fyrir grunnskóla

1. vatn gufar upp (sjó, vötnum, gróðri, lífverum)
2. vatnsgufan myndar ský þegar hún hitnar
3. skýin berast yfir fjöll
4. loftið kólnar og vatnsgufan þéttist
5. það myndast regn eða snjór sem fellur til jarðar
6. vatnið rennur niður af hálendi
7. vatn rennur í gegnum jarðlögin
8. vatn rennur aftur í sjó

Guðbjartur Kristófersson skýrir vatnhvolf jarðar sem ósamfellt lag af vatni á yfirborði jarðar. Hann telur til þess allt yfirborðsvatn í stöðuvötnum og höfum eða jarðvegi og berggrunni bæði frosið og fljótandi, auk vatnsgufu í gufuhvolfinu.

Uppruni vatns á jörðinni

Ýmsir hafa velt fyrir sér uppruna vatns á jörðinni

Vatn getur hafi komist á yfirborð jarðar með gosgufum úr eldgosum frá iðrum jarðar.

Sem dæmi má nefna að í Skaftáreldum árið 1783 komu upp um 15 km³ af kviku. Ætla má að um 200 tonn af vatni hafi losnað í þessum eldsumbrotum. Einnig er hægt að gera ráð fyrir því að vatn hafi borist til jarðar með halastjörnum. Flestar halastjörnur eiga uppruna sinn í Oort skýinu og í Kuipar beltinu sem er rétt fyrir utan sporbaug Neptúnusar. Loftsteinar geta flutt mikið af ís með sér auk koldíoxíðs og metans. Fyrir um 4 - 4,5 milljörðum ára varð jörðin fyrir tíðum árekstrum loftsteina. Þyngdarafl jarðarinnar var á þeim tíma nægilega mikið til þess að halda einhverju af því vatni sem barst með þessum lofsteinum.

Það eru um 1400 milljónir rúmkílómetra af vatni á jörðinni sem Unnsteinn Stefánsson skiptir í fimm flokka:

• Höf 1 348 000 000 rúmkílómetra
• Jöklar og ís 27 820 000 rúmkílómetra
• Grunnvatn 8062 000 rúmkílómetra
• Stöðuvötn og ár 225 000 rúmkílómetra
• Andrúmsloft 13 000 rúmkílómetra

Aðeins lítill hluti af öllu vatni á jörðinni er ferskvatn eða um 2,6%.

Vatnið stoppar misjafnlega langt við á þessum fimm stöðum. Vatn andrúmsloftsins endurnýjar sig algjörlega á aðeins átta dögum.

Meðaldvalartími vatns

• Djúpliggjandi grunnvatn 10,000 ár
• Grunnligjandi grunnvatn 100 - 200 ár
• Jöklar 20 - 100 ár
• Vötn 50 - 100 ár
• Ár 2 to 6 mánuði
• Árstíðabundin snjór 2 - 6 mánuði
• Jarðvegsraki 1 - 2 mánuði

Regn, stormar, skýjafar, veður eru allt þættir vatnafars adrúmsloftsins.

Höf

Talið er að um það bil helmingur þess vatns sem er í höfunum í dag hafi komið úr iðrum jarðar með gufum og eldgosum, og rignt svo niður í höfin. Hinn helmingurinn af vatni hafanna er talinn hafa komið frá halastjörnum sem rigndi á jörðina í stórum stíl. Vatnsmagn hafanna hefur staðið nær óbreytt síðustu fjögur þúsund milljón ár.

Eðlisþungir hafstaumar renna hægt eftir sjávarbotninum,

Djúpsjávarsjór myndast og leggur af stað meðfram hafsbotninum suðvestan við Ísland og milli Íslands og Svalbarða. Slíkt gerist einnig í flóum Suðurskautsinns suður af Atlantshafi og suður af Nýja-Sjálandi.

Miðdýpissjór myndast og sekkur austan og vestan við suðurodda Suður-Ameríku, í miðju Atlantshafi miðja vegu milli Nýfundnalands og Spánar, rétt fyrir utan Gíbraltar-sundið og við austasta hluta Rússlands.

Uppstreymi er svo að finna við vesturhluta Afríku og Ameríku, syðst í Atlantshafi og við miðbaug í Kyrrahafi.

Þessi þrýstingsmunur knýr áfram djúpsjávarhafstrauma vatnshringrásarinnar.