水または水循環：段階と重要性 - 環境 - 2025

水循環又は水循環は、地球は、液体、気体及び固体状態間で変化させる上での水の循環です。この循環運動では、水は水圏、大気、リソスフェア、雪氷圏の間を移動します。

細胞の大部分が水でできているため、このプロセスは地球上の生命にとって基本です。人間では、体の60％が水で、脳では70％、肺では90％に達しています。

水循環は、河川、海洋、大気中、および生物内の、地表および地下の両方の惑星の水の全質量を含んでいます。水文循環に最も関連する水の特性は、その沸点と凝固点です。

液体から気体に変化する沸点または温度は、海面で100ºC（高さとともに低下）です。一方、水が液体から固体に変化する氷点または温度は0℃です。

もう1つの優れた特性は、ほとんどの物質（極性イオンおよび分子）を溶解する液体であるため、汎用溶媒としての特性です。水素の2つの原子と酸素の1つの原子で構成される水には、正極（水素）と負極（酸素）があります。

水循環では、この要素は蒸発と蒸散、凝縮、降水、流出、浸透、循環の6つの段階を経ます。水循環を駆動するエネルギーは太陽エネルギーであり、もう1つの基本的な力は重力です。これにより、降水、流出、浸透が可能になります。

水循環の段階

水循環。出典：マラマ水循環の段階は厳密に連続しているわけではありません。つまり、すべての水分子が循環の各回転ですべてを通過するわけではありません。すべての段階の組み合わせは、水の蒸発とその大気循環を含む閉じた流れまたはサイクルを形成します。

その後、水は凝縮して沈殿し、河川を循環するか、湖や海に蓄積し、そこで新しい蒸発が起こります。別の部分は地面から流れ出て、この一部は蒸発し、別の部分は地下に浸透、蓄積、または循環します。

平均して、8日ごとにすべての大気の水が更新され、16〜180日ごとに河川の水が更新されます。対照的に、湖や氷河の水は最大100年以上残存します。

1-蒸発と発汗

蒸発とは、温度を上げることによる水の液体から気体への変化です。この温度上昇は、主に紫外線である太陽放射によって引き起こされる加熱の結果です。

同様に、地球とその表面にある物体による放射熱（赤外線）は、水の加熱に寄与します。

気圧によっては100℃以下になると水が蒸発します。この水のガス化は、運動エネルギーで満たされた水分子で構成され、その運動を増加させ、水を膨張させます。

分子が互いに分離すると、水はその液体特性によってそれに割り当てられた一貫性を失い、表面張力が破壊されます。軽くなると、気体に変わった水は水蒸気となって大気中に放出されます。

温度、相対湿度、風

ほとんどの場合、海、川、土壌の水は100℃に達しませんが、水の層には他の分子よりも熱くなり、表面張力を破壊する分子があるため、蒸発が起こります。 、蒸発する。

空気が非常に乾燥している場合（相対湿度が低い場合）、表面張力を破壊する水分子は、より簡単に空気中に浸透する傾向があります。一方、風がある場合、これは水に蓄積する水蒸気の層を引きずります。

蒸発率が最も高いのは海洋で、蒸発率は地球の表面の7倍です。

Edaphic蒸発

土壌に浸透した水の一部は地下水層（飽和帯）に達しています。一方、別の部分は、不飽和ゾーンを通過する間に加熱され、蒸発して表面に戻ります。

汗

植物は代謝過程のために水を必要としますが、それはほとんどの場合土壌から得ます。彼らは彼らの根を通してそして彼らが葉に到達したときにこれを行い、そして一部は光合成プロセスに使用されます。

しかし、植物に吸収された水の約95％は、汗として水蒸気の形で環境に放出されます。水蒸気は葉の表皮の気孔から放出されます。

2-結露

温度の低下によって表面で発生する、液体状態への気体の通過です。温度が下がると、水分子は運動エネルギーを減少させ、互いに結合して凝縮します。

結露による水滴。出典：NicoleLópezこのプロセスでは、水が付着する粒子があり、これらの粒子の温度が水の飽和温度よりも低くなければなりません。これらの条件下では、露点または露点温度、つまり水が凝縮する温度に達します。

雲の形成

雲の形成 出典：Arun Kulshreshtha空気が加熱されると上昇し、このプロセスで地表での蒸発によって生成される水蒸気を運び去ります。温度が上がると、露点に達して結露するまで温度が下がります。

したがって、直径が0.004〜0.1mmに達する小さな水滴が形成され、風によって運ばれ、最終的に互いに衝突します。これらの結露点の蓄積は雲を形成し、それらが水飽和に達すると、降水を生成します。

霜

温度が非常に低い場合、霜が発生します。つまり、小さな氷の中に鱗または針の層ができます。これは、降水ではなく、表面に水蒸気が直接付着することによって生成されます。

3-降水

にわか雨。出典：Cassini83降水量は、液体または固体の凝縮水が大気から地球の表面に落下することです。凝縮した水が雲の形で大気中に蓄積されると、重力が避けられなくなるまで、その重量は増加します。

雨

雨は液体の状態での水の沈殿であり、地表に淡水を分配するため非常に重要です。沈殿した水の91％は直接海に戻り、9％は大陸に移動して、海に戻る盆地に供給します。

ネバダ

大気の上層の温度が十分に低い場合、凝縮した水は雪片に結晶化します。それらのサイズが大きくなり、蓄積するにつれて、それらは最終的に重力によって沈殿し、降雪を引き起こします。

雹

それらは、直径5〜50ミリメートル以上の氷結石であり、浮遊物質の粒子の周囲に形成されます。粒子の周りに蓄積された氷が十分な重量に達すると、それは沈殿します。

4-流出

沈殿した水は、水域（池、川、湖、または海）または地面に直接落下する可能性があります。同様に、水域はオーバーフローする可能性があります。つまり、含まれている水の一部が封じ込めの制限から脱出します。

コンテナまたはチャネルのオーバーフローの結果として水の流れが生成されるこのプロセスは、流出と呼ばれます。これは、コンテナに沈殿またはオーバーフローする水の量が土壌の浸透能力よりも多い場合に発生します。

5-浸透

浸透は、水がその孔や亀裂から土壌に浸透するプロセスです。浸透速度または一定時間内に土壌に浸透することができる水の量は、さまざまな要因に依存します。

たとえば、互いに大きな孔を残す粗い粒子のある砂質土壌では、浸透はより大きくなります。粒子が細かい粘土質の土壌では、浸透は少なくなります。

土壌層

土壌は、それぞれが独自の特性を持つ、異なる地平または層が上下に重なって構成されています。地平線または地平線Aの透水性が高い土壌もありますが、低い地平線の透磁率が低い土壌もあります。

浸透した水が不透過層に出会うと、その上に蓄積するか、水平に循環します。これは地下水域または帯水層を形成し、淡水供給として非常に重要です。

全世界の地下水の量は、地球の地表水の量の20倍と推定されています。この水域は、川の基本的な流れを維持し、植物に水を提供するものです。

スプリングス

下層土に蓄積された水は、外への道を見つけ、泉を形成することができます。言い換えれば、池や川を形成する地球から噴出する自然の水源です。

6-循環

水の多くは、海、湖、地下の貯水池に含まれているか、極や高山で凍結されています。ただし、関連する部分は恒久的に循環しており、水循環にダイナミクスを与えています。

気流

地球の大気のポイント間の温度の違いは、気団の変位を生成します。これらの変位により、大気圧に違いが生じ、水蒸気を運ぶ風が発生します。

地表から大気の上層に向かって熱気の塊が上昇します。同様に、空気は高圧領域から低圧領域に水平に移動します。

海流

海では、水は常に循環し、海流を形成しています。これらは地球の自転と並進の動きによって決定されます。

河川

山に沈殿した水は、地形の等高線に沿って重力により下り坂を流れます。このプロセスでは、水自体の侵食効果によってチャネルが形成され、水がチャネルを通過します。このようにして、一時的または永続的な水路が形成されます。

水の凍結

地球上に沈殿する水の一部は、氷の形で固定されているため循環しません。海水中では、塩の含有量が高いため（通常-2°C）、氷点は0°C未満です。

一方、水が付着する粒子がない場合、その凝固点は-42ºCに下がります。

水循環の重要性

体液

生き物は生きるために水を必要とします。実際、生きている細胞は高い割合の水で構成されています。普遍的な溶媒であり、大量の溶質を溶解できる水は、細胞の生化学反応に不可欠です。

水のさまざまな段階。出典：BE降水、河川、湖、地下帯水層を介した水循環は、生命に必要な水を供給します。光合成による一次生産は、太陽エネルギーを生命にとって有用なエネルギーに変換することを保証するプロセスです。

プランクトン（水生生物）と陸生植物の両方で、水なしでは光合成は不可能です。

温度調節

地球上に存在する水の質量は、水循環における循環と同様に、温度調節器です。水の比熱が高いため、徐々に熱を吸収し、徐々に放出します。

同様に、生物はそれを体の水に伝達し、汗によってそれを失うことによって、体温を調節します。

水処理

水が蒸発すると、汚染物質と溶解した塩が遊離するため、沈殿すると淡水で比較的純粋な水になります。しかし、大気中には、人間の活動に起因する汚染ガスや粒子があり、その品質に影響を与える可能性があります。

気候イベント

水循環は、雨、降雪、雹を伴う嵐などの一連の気候現象の存在を決定するか、一因となります。同様に、霧の出現、定期的な河川の洪水、または地表の温度変化を決定します。

負の影響

水循環はまた、浸出、浸食、社会自然災害など、人間に一定の悪影響を及ぼします。

浸出

これは、浸透する水の溶媒効果により、土壌に存在する栄養分の洗浄または引きずりで構成されます。栄養素保持能力の低い農業土壌では、この現象が土壌の貧困を引き起こします。

侵食

それは、風や水の機械的作用の結果として、土壌や岩石の摩耗が失われることです。流出水は、土壌や岩石の構造的および鉱物学的特性に応じて、土壌および岩石の侵食力が高くなります。

降雨量の多い地域にある急な斜面の裸地では、侵食が激しい。この原因による土壌の損失は、食料生産に大きな経済的影響を与えます。

社会自然災害

集中豪雨、大雪、ひょう嵐は、人間の構造やコミュニティに大きな悪影響を与える可能性があります。同様に、河川の氾濫や海面の上昇により、人口密集地域や耕作地に洪水が発生します。

人間はその行動によって自然の循環を変化させ、地球温暖化や高リスク地域での施設建設などの災害を引き起こします。

参考文献

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