Distribuce vody na Zemi - Water distribution on Earth
Většina voda v Atmosféra Země a kůra pochází z Světový oceán je fyziologický roztok mořská voda, zatímco sladká voda tvoří téměř 1% z celkového počtu. Protože oceány, které pokrývají zhruba 71% rozlohy Země, odrážejí modré světlo, Země vypadá z vesmíru modře a je často označován jako modrý planeta a Bledě modrá tečka. Odhaduje se, že 1,5 až 11násobné množství vody v oceánech se nachází uvnitř Země hluboko stovky kilometrů, i když ne v kapalné formě.
The oceánská kůra je mladý, tenký a hustý, přičemž žádná z hornin v něm není starší než rozpad Pangea. Protože voda je mnohem hustší než kdokoli jiný plyn, to znamená, že voda bude proudit do „depresí“ vytvořených v důsledku vysoké hustoty oceánské kůry (na planetě jako Venuše, bez vody, deprese vypadají, že tvoří obrovskou pláň, nad kterou se zvedají plošiny). Vzhledem k tomu, že nízkohustotní horniny Kontinentální kůra obsahují velké množství snadno erodovatelných solí alkálie a kovy alkalických zemin, sůl skončila miliardy let, nahromaděné v oceánech v důsledku vypařování vrácení čerstvé vody k přistání jako déšť a sníh.
Ve výsledku se za obrovskou část vody na Zemi považuje solný nebo slaná voda, s průměrem slanost 35 ‰ (neboli 4,5%, což odpovídá zhruba 34 gramům solí v 1 kg mořské vody), i když se to mírně liší podle množství odtok obdržel z okolní země. Celkově voda z oceánů a okrajových moří, solný roztok podzemní voda a vodu ze solného roztoku uzavřená jezera tvoří více než 97% vody na Zemi, i když není uzavřená jezero ukládá celosvětově významné množství vody. Solný podzemní voda se zřídka zvažuje, s výjimkou hodnocení kvality vody v suchých oblastech.
Zbývající část zemské vody tvoří planetu sladká voda zdroj. Sladká voda je obvykle definována jako voda se slaností méně než 1 procento oceánů - tj. pod přibližně 0,35 ‰. Voda se slaností mezi touto hladinou a 1 ‰ se obvykle označuje jako okrajová voda protože to je okrajové pro mnoho použití lidmi a zvířaty. Poměr slané vody ke sladké vodě na Zemi se pohybuje kolem 50 ku 1.
Sladká voda planety je také velmi nerovnoměrně rozložena. Ačkoli v teplých obdobích, jako je Druhohor a Paleogen když nikde na planetě nebyly žádné ledovce, veškerá sladká voda byla nalezena v řekách a potocích, dnes existuje většina čerstvé vody ve formě ledu, sněhu, podzemní vody a vlhkosti půdy, přičemž na povrchu je pouze 0,3% v tekuté formě. Z tekuté povrchové sladké vody je 87% obsaženo v jezerech, 11% v bažinách a pouze 2% v řekách. Malá množství vody existují také v atmosféře a v živých bytostech. Z těchto zdrojů je obecně cenná pouze říční voda.
Většina jezer je ve velmi nehostinných oblastech, jako jsou ledovcová jezera Kanada, jezero Bajkal v Rusko, Jezero Khövsgöl v Mongolsko a Velká africká jezera. The severní Amerika Velká jezera, které obsahují 21% objemové čerstvé vody na světě,[2][3][4] jsou výjimkou. Nacházejí se v pohostinném regionu, který je hustě obydlený. The Povodí Velkých jezer je domovem 33 milionů lidí.[5] The kanadský města Toronto, Hamilton, St. Catharines, Niagara, Oshawa, Windsor, a Barrie a NÁS. města Duluth, Milwaukee, Chicago, Gary, Detroit, Cleveland, Buvol, a Rochester, se nacházejí na břehu Velkých jezer.
I když je známo, že celkový objem podzemní vody je mnohem větší než objem odtoku řeky, velká část této podzemní vody je solný roztok, a proto by měl být klasifikován jako slaná voda výše. Je toho také hodně fosilní podzemní voda v suchých oblastech, které nebyly nikdy obnoveny po tisíce let; toto nesmí být považováno za obnovitelnou vodu.
Sladká podzemní voda má však velkou hodnotu, zejména ve vyprahlých zemích, jako je Indie. Jeho distribuce je velmi podobná distribuci povrchové říční vody, ale je snazší ji skladovat v horkém a suchém podnebí, protože zásobníky podzemní vody jsou mnohem lépe chráněny před odpařováním než přehrady. V zemích, jako je Jemen, hlavním zdrojem je podzemní voda z nepravidelných srážek během období dešťů zavlažování voda.
Protože doplňování podzemní vody je mnohem obtížnější přesně měřit než povrchový odtok, podzemní voda se obecně nepoužívá v oblastech, kde jsou k dispozici i poměrně omezené hladiny povrchové vody. Dokonce i dnes se odhady celkového doplňování podzemní vody pro stejnou oblast velmi liší v závislosti na tom, jaký zdroj se používá, a na případech, kdy je fosilní spodní voda využíván nad sazbu dobití (včetně Ogallala Aquifer[6]) jsou velmi časté a téměř vždy nejsou vážně brány v úvahu, když byly poprvé vyvinuty.
Distribuce solného a sladké vody
Celkový objem vody na Zemi se odhaduje na 1,386 miliardy km³ (333 milionů kubických mil), přičemž 97,5% tvoří slaná voda a 2,5% sladká voda. Ze sladké vody je pouze 0,3% v kapalné formě na povrchu.[7][8][9]Kromě toho může spodní plášť vnitřní Země pojmout až 5krát více vody než celá povrchová voda dohromady (všechny oceány, všechna jezera, všechny řeky).[10]
| Zdroj vody | Objem vody v km³ (cu mi) | % celkem voda | % sůl voda | % čerstvé voda | % kapalného povrchu sladká voda |
|---|---|---|---|---|---|
| Oceány | 1,338,000,000 (321,000,000) | 96.5 | 99.0 | ||
| Tichý oceán | 669,880,000 (160,710,000) | 48.3 | 49.6 | ||
| Atlantický oceán | 310,410,900 (74,471,500) | 22.4 | 23.0 | ||
| Indický oceán | 264,000,000 (63,000,000) | 19.0 | 19.5 | ||
| Jižní oceán | 71,800,000 (17,200,000) | 5.18 | 5.31 | ||
| Severní ledový oceán | 18,750,000 (4,500,000) | 1.35 | 1.39 | ||
| Led a sníh | 24,364,000 (5,845,000) | 1.76 | 69.6 | ||
| Ledovce | 24,064,000 (5,773,000) | 1.74 | 68.7 | ||
| Antarktický ledový příkrov | 21,600,000 (5,200,000) | 1.56 | 61.7 | ||
| Grónský ledový příkrov | 2,340,000 (560,000) | 0.17 | 6.68 | ||
| Arktické ostrovy | 83,500 (20,000) | 0.006 | 0.24 | ||
| Pohoří | 40,600 (9,700) | 0.003 | 0.12 | ||
| Mletý led a permafrost | 300,000 (72,000) | 0.022 | 0.86 | ||
| Podzemní voda | 23,400,000 (5,600,000) | 1.69 | |||
| Slaná podzemní voda | 12,870,000 (3,090,000) | 0.93 | 0.95 | ||
| Čerstvá podzemní voda | 10,530,000 (2,530,000) | 0.76 | 30.1 | ||
| Půda vlhkost | 16,500 (4,000) | 0.0012 | 0.047 | ||
| Jezera | 176,400 (42,300) | 0.013 | |||
| Solná jezera | 85,400 (20,500) | 0.0062 | 0.0063 | ||
| Kaspické moře | 78,200 (18,800) | 0.0056 | 0.0058 | ||
| Jiná slaná jezera | 7,200 (1,700) | 0.00052 | 0.00053 | ||
| Sladkovodní jezera | 91,000 (22,000) | 0.0066 | 0.26 | 87.0 | |
| Velká africká jezera | 30,070 (7,210) | 0.0022 | 0.086 | 28.8 | |
| jezero Bajkal | 23,615 (5,666) | 0.0017 | 0.067 | 22.6 | |
| Severoamerická velká jezera | 22,115 (5,306) | 0.0016 | 0.063 | 21.1 | |
| Jiná sladkovodní jezera | 15,200 (3,600) | 0.0011 | 0.043 | 14.5 | |
| Atmosféra | 12,900 (3,100) | 0.00093 | 0.037 | ||
| Bažiny | 11,470 (2,750) | 0.00083 | 0.033 | 11.0 | |
| Řeky | 2,120 (510) | 0.00015 | 0.0061 | 2.03 | |
| Biologická voda | 1,120 (270) | 0.000081 | 0.0032 |
Distribuce říční vody
Celkový objem vody v řekách se odhaduje na 2120 km³ (510 kubických mil), neboli 0,49% povrchové sladké vody na Zemi.[7] Řeky a povodí se často srovnávají nikoli podle jejich statického objemu, ale podle průtoku vody, příp povrch odtékat. Distribuce odtoku řeky po zemském povrchu je velmi nerovnoměrná.
| Kontinent nebo region | Odtok řeky (km³ / rok) | Procento z celkového počtu na světě |
|---|---|---|
| Asie (kromě Středního východu) | 13,300 | 30.6 |
| Jižní Amerika | 12,000 | 27.6 |
| Severní Amerika | 7,800 | 17.9 |
| Oceánie | 6,500 | 14.9 |
| Subsaharská Afrika | 4,000 | 9.2 |
| Evropa | 2,900 | 6.7 |
| Austrálie | 440 | 1.0 |
| střední východ a Severní Afrika | 140 | 0.3 |
V těchto regionech mohou existovat obrovské rozdíly. Například téměř čtvrtina australského omezeného zásobování čerstvou pitnou vodou je téměř neobydlená Poloostrov Cape York.[11] I na dobře zavlažovaných kontinentech existují oblasti, které mají extrémně nedostatek vody, například Texas v Severní Americe, jejíž obnovitelná dodávka vody dosahuje na ploše 695 622 km² pouze 26 km³ ročně, nebo Jižní Afrika, s pouze 44 km³ / rok na 1 221 037 km².[11] Oblasti s největší koncentrací obnovitelné vody jsou:
- The Amazonka a Orinoco Povodí (celkem 6500 km³ / rok nebo 15 procent globálního odtoku)
- východní Asie
- Yangtze Basin - 1 000 km³ / rok
- Jižní a Jihovýchodní Asie, s celkovým počtem 8 000 km³ / rok nebo 18 procenty globálního odtoku
- Brahmaputra Basin - 900 km³ / rok
- Irrawaddy Basin - 500 km³ / rok
- Mekongská pánev - 450 km³ / rok
- Kanada, s více než 10 procenty světové říční vody a velkým počtem jezer
- Mackenzie River - nad 250 km³ / rok
- Řeka Yukon - nad 150 km³ / rok
- Sibiř
- Nová Guinea
- Létat a Řeky Sepik - celkem přes 300 km³ / rok pouze na přibližně 150 000 km² oblasti povodí.
Plocha, objem a hloubka světového oceánu
| Tělo z vody | Plocha (106 km2) | Hlasitost (106 km3) | Střední hloubka (m) |
|---|---|---|---|
| Tichý oceán | 165.2 | 707.6 | 4,282 |
| Atlantický oceán | 82.4 | 323.6 | 3,926 |
| Indický oceán | 73.4 | 291.0 | 3,963 |
| Všechny oceány a moře | 361 | 1,370 | 3,796 |
Variabilita dostupnosti vody
Variabilita dostupnosti vody je důležitá jak pro fungování vodních druhů, tak i pro dostupnost vody pro lidské použití: vodu, která je k dispozici pouze za několik mokrých let, nelze považovat za obnovitelnou. Protože většina globálního odtoku pochází z oblastí s velmi nízkou klimatickou variabilitou, celkový globální odtok má obecně nízkou variabilitu.
Dokonce i ve většině suchých zón má tendenci existovat jen málo problémů s variabilitou odtoku, protože nejpoužívanější zdroje vody pocházejí z vysokohorských oblastí, které poskytují vysoce spolehlivou ledovcovou taveninu jako hlavní zdroj vody, který také přichází v letním vrcholném období vysoké poptávky po vodě. To historicky napomáhalo rozvoji mnoha velkých civilizace dávné historie a dokonce i dnes umožňuje zemědělství v takových produktivních oblastech, jako je Údolí San Joaquin.
Nicméně v Austrálie a Jižní Afrika, příběh je jiný. Zde je variabilita odtoku mnohem vyšší než v jiných kontinentálních oblastech světa s podobným podnebím.[12] Typicky mírné (Köppenova klasifikace podnebí C) a suché (Köppenova klimatická klasifikace B) klimatické řeky v Austrálii a jižní Africe mají až trojnásobek variačního koeficientu odtoku než v jiných kontinentálních oblastech.[13] Důvodem je to, že zatímco všechny ostatní kontinenty měly svou půdu z velké části utvářeny Kvartérní zalednění a horská budova, půdy Austrálie a jižní Afriky byly přinejmenším od počátku do značné míry nezměněny Křídový a obecně od předchozího doba ledová v Karbon. V důsledku toho jsou dostupné úrovně živin v australských a jihoafrických půdách obvykle o řádově nižší než v podobných podnebích na jiných kontinentech a přirozená flóra to kompenzuje mnohem vyššími hustotami zakořenění (např. proteoidní kořeny ) absorbovat minimální fosfor a další živiny. Protože tyto kořeny absorbují tolik vody, odtok v typických australských a jihoafrických řekách se nevyskytuje, dokud nenastane déšť asi 300 mm (12 palců) nebo více. Na jiných kontinentech dojde k odtoku po poměrně slabých srážkách kvůli nízkým hustotám zakořenění.
| Typ podnebí (Köppen[14]) | Průměrné roční srážky | Typický poměr odtoku pro Austrálii a jižní Afriku | Typický poměr odtoku pro zbytek světa |
|---|---|---|---|
| BWh | 250 mm (10 palců) | 1 procento (2,5 mm) | 10 procent (25 mm) |
| BSh (na Středomoří třásně) | 350 mm (14 palců) | 3 procenta (12 mm) | 20 procent (80 mm) |
| CSA | 500 mm (20 palců) | 5 procent (25 mm) | 35 procent (175 mm) |
| Kavárna | 900 mm (36 palců) | 15 procent (150 mm) | 45 procent (400 mm) |
| Cb | 1100 mm (43 palců) | 25 procent (275 mm) | 70 procent (770 mm) |
Důsledkem toho je, že mnoho řek v Austrálii a jižní Africe (ve srovnání s extrémně málo na jiných kontinentech) je teoreticky nemožné regulovat, protože rychlosti odpařování z přehrad znamenají, že úložiště dostatečně velké na to, aby teoreticky regulovalo řeku na danou úroveň, by ve skutečnosti umožnilo použití velmi malého ponoru. Mezi příklady takových řek patří řeky v Povodí jezera Eyre. I pro ostatní australské řeky je zapotřebí úložiště, které je třikrát větší, aby poskytlo třetině zásobu srovnatelného podnebí v jihovýchodní Severní Americe nebo jižní Číně. Ovlivňuje také vodní život a silně upřednostňuje ty druhy, které jsou schopné rychle se množit po vysoké povodně aby někteří přežili další sucho.
Tropické podnebí (Köppenova klimatická klasifikace A) v Austrálii a jižní Africe nemá naopak výrazně nižší odtokové poměry než podobné podnebí v jiných oblastech světa. Přestože jsou půdy v tropické Austrálii a jižní Africe ještě chudší než půdy ve vyprahlých a mírných částech těchto kontinentů, vegetace může jako zdroj živin používat organický fosfor nebo fosfát rozpuštěný v dešťové vodě. V chladnějším a sušším podnebí bývají tyto dva související zdroje prakticky zbytečné, a proto jsou k získání minimálního fosforu zapotřebí takové speciální prostředky.
Existují i jiné izolované oblasti s vysokou variabilitou odtoku, i když jsou to v zásadě spíše nepravidelné srážky než odlišná hydrologie. Tyto zahrnují:[13]
- Jihozápadní Asie
- The brazilský Nordeste
- The Great Plains z Spojené státy
Voda v zemském plášti
Množství vody v zemském plášti se rovná množství ve všech oceánech,[15] a někteří vědci předpokládali, že voda v plášti je součástí „celozemský vodní cyklus ".[16]Voda v plášti je rozpuštěna v různých minerálech poblíž přechodová zóna mezi horním a spodním pláštěm Země. Při teplotách 1100 ° C (2010 ° F) a extrémních tlacích hluboko pod zemí se voda rozpadá na hydroxyly a kyslík.[17] Existence vody byla experimentálně předpovězena v roce 2002,[18] a přímý důkaz o vodě byl nalezen v roce 2014 na základě testů na vzorku ringwoodit.[19] Další důkazy o velkém množství vody v plášti byly nalezeny v pozorování tání v přechodové zóně od USArray projekt.[20] Kapalná voda není přítomna v ringwooditu, ale složky vody (vodík a kyslík) jsou drženy uvnitř jako hydroxid ionty.[19]
Viz také
Reference
- ^ USGS - distribuce vody na Zemi
- ^ „Great Lakes - U.S. EPA“. Epa.gov. 2006-06-28. Citováno 2011-02-19.
- ^ „LUHNA Kapitola 6: Historické změny krajinného pokryvu v oblasti Velkých jezer“. Biology.usgs.gov. 2003-11-20. Archivovány od originál dne 11.01.2012. Citováno 2011-02-19.
- ^ Ghassemi, Fereidoun (2007). Přenos vody mezi povodími. Cambridge, Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-86969-0.
- ^ „Archivovaná kopie“. Archivovány od originál dne 01.11.2015. Citováno 2015-10-29.CS1 maint: archivovaná kopie jako titul (odkaz)
- ^ Reisner, Marc; Poušť Cadillac: Americký západ a jeho mizející voda; 438-442. ISBN 0-14-017824-4
- ^ A b Kde je voda Země?, Geologický průzkum Spojených států.
- ^ Eakins, B.W. a G.F. Sharman, Objemy světových oceánů z ETOPO1, NOAA Národní geofyzikální datové centrum, Boulder, CO, 2010.
- ^ Voda v krizi: Kapitola 2, Peter H. Gleick, Oxford University Press, 1993.
- ^ Těžší, Ben. „Vnitřní Země může zadržovat více vody než moře“. národní geografie. Citováno 14. listopadu 2013.
- ^ A b Brown, J. A. H .; Australské povrchové vodní zdroje. ISBN 978-0-644-02617-8.
- ^ McMahon, T.A. a Finlayson, B.L .; Globální odtok: Kontinentální srovnání ročních toků a špičkových výbojů. ISBN 3-923381-27-1.
- ^ A b Peel, Murray C .; McMahon, Thomas A. & Finlayson, Brian L. (2004). „Kontinentální rozdíly ve variabilitě ročního odtoku: aktualizace a přehodnocení“. Journal of Hydrology. 295 (1–4): 185–197. Bibcode:2004JHyd..295..185P. doi:10.1016 / j.jhydrol.2004.03.004.
- ^ Tato část používá mírně upravenou verzi systému Köppen, který se nachází v The Times Atlas of the World, 7. vydání. ISBN 0-7230-0265-7
- ^ Coghlan, Andy (7. června 2017). „V plášti Země je tolik vody jako ve všech oceánech.“. Nový vědec. Citováno 25. května 2020.
- ^ Melissa Davey (12. června 2014). „Země může mít podzemní„ oceán “třikrát vyšší než na povrchu“. Opatrovník. Citováno 13. března 2015.
- ^ „Země našla skrýt obrovské vodní nádrže 400 mil pod ... ale ne vodu, jak ji známe: VĚDA: Tech Times“. Tech Times. 16. června 1015. Citováno 13. října 2015.
- ^ Ben Harder (7. března 2002). „Vnitřní Země může zadržovat více vody než moře“. národní geografie. Citováno 13. března 2015.
- ^ A b Becky Oskin (12. března 2014). „Vzácný diamant potvrzuje, že zemský plášť drží vodu za oceán“. Scientific American. Citováno 13. března 2015.
- ^ HENRY FONTÁNA (6. června 2014). „Skrytý oceán Země“. New York Times. Citováno 13. března 2015.
Portál
Kategorie
