Wasserkreislauf
Wasserkreislauf, auch hydrologischer Kreislauf genannt, Kreislauf, der den kontinuierlichen Kreislauf des Wassers im System Erde-Atmosphäre umfasst. Von den vielen Prozessen, die am Wasserkreislauf beteiligt sind, sind die wichtigsten die Verdunstung, die Transpiration, die Kondensation, der Niederschlag und der Abfluss. Obwohl die Gesamtmenge des Wassers innerhalb des Kreislaufs im Wesentlichen konstant bleibt, ändert sich seine Verteilung auf die verschiedenen Prozesse ständig.
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Eine kurze Behandlung des Wasserkreislaufs folgt. Für eine vollständige Behandlung, siehe Hydrosphäre: Der Wasserkreislauf.
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Die Verdunstung, einer der Hauptprozesse im Kreislauf, ist der Transfer von Wasser von der Erdoberfläche in die Atmosphäre. Durch die Verdunstung wird Wasser im flüssigen Zustand in den gasförmigen oder dampfförmigen Zustand überführt. Dieser Übergang findet statt, wenn einige Moleküle in einer Wassermasse genügend kinetische Energie erlangt haben, um sich von der Wasseroberfläche abzustoßen. Die wichtigsten Faktoren, die die Verdunstung beeinflussen, sind Temperatur, Feuchtigkeit, Windgeschwindigkeit und Sonneneinstrahlung. Die direkte Messung der Verdunstung ist zwar wünschenswert, aber schwierig und nur an Punktstandorten möglich. Die Hauptquelle des Wasserdampfes sind die Ozeane, aber Verdunstung findet auch in Böden, Schnee und Eis statt. Die Verdunstung aus Schnee und Eis, also die direkte Umwandlung von Feststoff in Dampf, wird als Sublimation bezeichnet. Transpiration ist die Verdunstung von Wasser durch winzige Poren oder Spaltöffnungen in den Blättern von Pflanzen. Für praktische Zwecke werden die Transpiration und die Verdunstung von allen Gewässern, Böden, Schnee, Eis, Vegetation und anderen Oberflächen in einen Topf geworfen und als Evapotranspiration oder Gesamtverdunstung bezeichnet.
Ein Überblick darüber, wie Wasser in seinen verschiedenen Phasen durch den hydrologischen, oder Wasserkreislauf, durchläuft.
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Wasserdampf ist die primäre Form der atmosphärischen Feuchtigkeit. Obwohl seine Speicherkapazität in der Atmosphäre vergleichsweise gering ist, ist Wasserdampf äußerst wichtig für die Bildung des Feuchtigkeitsvorrats für Tau, Frost, Nebel, Wolken und Niederschlag. Praktisch der gesamte Wasserdampf in der Atmosphäre ist auf die Troposphäre (die Region unterhalb von 6 bis 8 Meilen Höhe) beschränkt.
Der Übergangsprozess vom dampfförmigen in den flüssigen Zustand wird als Kondensation bezeichnet. Zur Kondensation kommt es, sobald die Luft mehr Wasserdampf enthält, als sie bei der herrschenden Temperatur durch Verdunstung von einer freien Wasseroberfläche aufnehmen kann. Dieser Zustand tritt entweder als Folge einer Abkühlung oder der Vermischung von Luftmassen unterschiedlicher Temperatur auf. Durch Kondensation wird der Wasserdampf in der Atmosphäre freigesetzt und bildet Niederschlag.
Bob Wick/U.S. Bureau of Land Management
Niederschlag, der auf die Erde fällt, verteilt sich auf vier Hauptwege: Ein Teil wird durch Verdunstung in die Atmosphäre zurückgeführt, ein Teil kann von der Vegetation abgefangen werden und verdunstet dann von der Oberfläche der Blätter, ein Teil versickert durch Infiltration in den Boden, und der Rest fließt direkt als Oberflächenabfluss ins Meer. Ein Teil des infiltrierten Niederschlags kann später als Grundwasserabfluss in Bäche versickern. Die direkte Messung des Abflusses erfolgt mit Hilfe von Pegeln und wird in Ganglinien über die Zeit aufgetragen.
© Gholib Marsudi/Dreamstime.com
Das meiste Grundwasser stammt aus Niederschlägen, die durch den Boden versickert sind. Die Fließgeschwindigkeiten des Grundwassers sind im Vergleich zu denen des Oberflächenwassers sehr langsam und variabel und reichen von einigen Millimetern bis zu einigen Metern pro Tag. Die Grundwasserbewegung wird mit Hilfe von Tracer-Techniken und Fernerkundung untersucht.
Eis spielt ebenfalls eine Rolle im Wasserkreislauf. Eis und Schnee auf der Erdoberfläche kommen in verschiedenen Formen wie Frost, Meereis und Gletschereis vor. Wenn Bodenfeuchtigkeit gefriert, entsteht auch unter der Erdoberfläche Eis, das in Tundra-Klimazonen Permafrost bildet. Vor etwa 18.000 Jahren bedeckten Gletscher und Eiskappen etwa ein Drittel der Landoberfläche der Erde. Heute sind noch etwa 12 Prozent der Landoberfläche von Eismassen bedeckt.