文学は科学で扱う地球上の分布とその水循環を含むあらゆる面での水の研究で、。また、水と環境や生物との関係についても取り上げています。
水の挙動の研究への最初の言及は、古代ギリシャとローマ帝国にさかのぼります。Pierre PerraultとEdme Mariotte(1640)によって行われたセーヌ川(パリ)の流れの測定は、科学的な水文学の始まりと考えられています。
ブラジル、セラダボカイナ国立公園の水文気象ステーション。出典:Wikimedia CommonsのHalley Pacheco de Oliveira。
その後、フィールド測定が継続され、ますます正確な測定機器が開発されました。水文学は現在、主にシミュレーションモデルのアプリケーションに基づいて研究を行っています。
最近の研究では、地球温暖化による氷河の後退の評価が際立っています。チリでは、マイポ盆地の氷河表面が25%後退しました。アンデス氷河の場合、それらの減少は太平洋の温暖化に関連しています。
歴史
古代文明
生命にとって水の重要性のために、その行動の研究は人類の始まり以来観察の対象となってきました。
水循環は、プラトン、アリストテレス、ホーマーなどのさまざまなギリシャの哲学者によって分析されました。ローマにいる間、セネカとプリニーは水の行動を理解することに関心を持っていました。
しかし、これらの古代の賢者によって提唱された仮説は、今日では間違っていると考えられています。ローマのマルコヴィトルビウスは、地面に浸透した水が雨と雪から来たことを示した最初の人物でした。
加えて、現時点では、大量の実用的な水理知識が開発されており、ローマの水道や中国の灌漑用水路などの大規模な工事の建設が可能になりました。
ルネッサンス
ルネサンスの間、レオナルドダヴィンチやバーナードパリッシーなどの著者は水文学に重要な貢献をしました。彼らは、雨水の浸透とその泉からの戻りに関連して、水循環を研究することができました。
XVII世紀
この時期に科学としての水文学が生まれたと考えられています。特にセーヌ川(フランス)でピエール・ペローとエドメ・マリオットが行ったフィールド測定が開始されました。
エドモンド・ハレー。出典:不明、Wikimedia Commons経由
エドモンド・ハレーが地中海で行った研究も際立っています。著者は、蒸発、降水量、流れの関係を確立することに成功しました。
センチュリー18世
今世紀、水文学は重要な進歩を遂げました。いくつかの水文学的原理を確立することを可能にする多くの実験が行われた。
ベルヌーイの定理を強調することができます。これは、水の流れの中で速度が低下すると圧力が増加することを示しています。他の研究者は水の物理的性質に関して関連する貢献をしました。
これらすべての実験は、定量的水文学研究の開発の理論的基礎を構成します。
19世紀
水文学は実験科学として強く成長しています。地質学的水文学の分野および地表水の測定において重要な進歩がなされた。
この時期に、水文学研究に適用される重要な公式が開発され、毛細管流動のハーゲン・プイユ式とデュプイ・ティエム井戸の公式(1860)が際立っています。
ハイドロメトリー(移動する液体の流れ、力、速度を測定する分野)は、その基礎を築きます。流量測定の公式が開発され、さまざまなフィールド測定機器が設計されました。
一方、ミラーは1849年に降水量と標高の間に直接的な関係があることを発見しました。
20世紀と21世紀
20世紀の最初の部分では、量的水文学は経験に基づく学問のままでした。世紀の半ばには、より正確な推定を行うための理論モデルが開発され始めました。
1922年に国際科学水文学協会(IAHS)が設立されました。IAHSは世界中の水文学者を今日までグループ化しています。
重要な貢献は、よく水力学と水浸透理論で行われます。同様に、統計学は水文研究で使用されています。
1944年、バーナードは水循環における気象現象の役割を強調することにより、水文気象学の基礎を築きました。
現在、さまざまな研究分野の水文学者が複雑な数学モデルを開発しています。提案されたシミュレーションを通じて、さまざまな条件下での水の挙動を予測することが可能です。
これらのシミュレーションモデルは、大規模な水力工事の計画に非常に役立ちます。さらに、地球の水資源をより効率的かつ合理的に利用することができます。
研究分野
水文学という用語は、ギリシャの水文学(水)とロゴ(科学)から来ています。これは水の科学を意味します。したがって、水文学は、地球上の循環と分布のパターンを含む、水の研究を担当する科学です。
水は地球上の生命の発展に不可欠な要素です。地球の70%は水で覆われており、そのうちの97%は塩分が多く、世界の海を構成しています。残りの3%は真水であり、そのほとんどは世界の極と氷河で凍結されており、希少な資源となっています。
水文学の分野では、水の化学的および物理的特性、環境との関係、および生物との関係が評価されます。
科学としての水文学は複雑な性質を持っているため、その研究はさまざまな分野に分かれています。この部門では、水循環の一部のフェーズに焦点を当てたさまざまな側面を考慮しています。地下水)と低温学(固形水)。
ケルカヤ氷河(ペルー)。出典:Wikimedia CommonsのEdubucher
最近の研究事例
近年の水文学研究は、主にシミュレーションモデル、3D地質モデル、人工ニューラルネットワークのアプリケーションに焦点を当てています。
地表水水文学
地表水文学の分野では、人工ニューラルネットワークモデルが水路流域のダイナミクスの研究に適用されています。したがって、SIATL(流域水流シミュレーター)プロジェクトは、流域管理のために世界中で使用されています。
スウェーデンで開発され、水資源管理を計画するための包括的なツールとして無料で提供されるWEAP(Water Evaluation and Planning)などのコンピュータープログラムも開発されています。
水理地質学
この分野では、地下水貯留の3次元マップを作成できる3D地質モデルが設計されています。
Llobregat川(スペイン)の三角州でGámezと共同研究者が実施した調査では、現在の帯水層を見つけることができました。このようにして、バルセロナの都市に供給するこの重要な盆地の水源が登録されました。
低温学
低温学は、主に氷河の研究により、近年大きなブームとなっている分野です。この意味で、世界の氷河は地球温暖化の影響を深刻に受けていることが観察されています。
したがって、シミュレーションモデルは、氷河の将来の損失挙動を推定するために設計されています。
カスティージョは2015年にマイポ盆地の氷河を評価し、氷河表面が127.9 km 2後退したことを発見しました。これは過去30年間に発生した後退であり、氷河の初期表面の25%に相当します。
アンデスでは、Bijeesh-Kozhikkodan et al。(2016)が1975年から2015年の間に氷河表面の評価を行いました。彼らは、この期間にこれらの凍結水の量が大幅に減少したことを発見しました。
アンデス氷河表面の主な減少は、太平洋の温暖化と同時に、1975年から1997年の間に観察されました。
参考文献
- 水文学における人工ニューラルネットワークの適用に関するASCEタスク委員会(2000)水文学における人工ニューラルネットワーク。I:予備的な概念。Journal of Hydrologic Engineering 5:115–123。
- Campos DF(1998)水循環のプロセス。3回目の転載。サンルイスポトシ自治大学工学部。エディトリアルユニバーシタリアポトシナ。メキシコのサンルイスポトシ。540ページ
- Bijeesh-Kozhikkodan V、SF Ruiz-Pereira、W Shanshan、P Teixeira-Valente、AE Bica-Grondona、AC BecerraRondón、IC Rekowsky、SFlorênciode Souza、N Bianchini、U Franz-Bremer、JCardia-Simões。(2016)。リモートセンシング調査による熱帯アンデスの氷河後退の比較分析。Geogr。チリ、51:3-36。
- Castillo Y(2015)物理ベースの半分布型氷河水文モデルの実装による、マイポ川流域の氷河水文学の特徴。工学科学の修士論文、水資源と環境の言及。チリ大学、土木工学科、物理数理学部。
- Koren V、S Reed、M Smith、Z Zhang、DJ Seo(2004)米国国立気象局の水文学研究所研究モデリングシステム(HL-RMS)。Journal of Hydrology 291:297-318。
- 地下水文学グループ(GHS)、CSIC-スペイン。https://h2ogeo.upc.edu/es/ 2019年1月27日改訂。