چرخه آب
چیست؟ من به
سادگی به شما
خواهم گفت که
”اون منم! در
همه جا!“ چرخه
آب، که با نام
چرخه‌ی
هیدرولوژی
نیز شناخته می‌شود،
وجود و حرکت
آب را در رو و
زیر زمین و
بالای سطح
زمین نشان می‌دهد.
آب در زمین
همیشه در حال
حرکت است و
همیشه در حال
تغییر شکل می‌باشد،
از مایع به
بخار،به یخ و
دوباره
بازگشت به
حالت اول.
چرخه آب میلیاردها
سال است که در
حال کار است و
زندگی همه چیز
روی زمین به
آب بستگی
دارد؛ زمین
بدون آب غیر
قابل سکونت
خواهد شد.
تودههای هوا، ابرها را در اطراف زمین به حرکت درمی‌آورند. قطعات ابر با یکدیگر برخورد کرده، رشد می‌کنند و به شکل بارش به سمت پایین می‌آیند. قسمتی از این بارش به شکل برف بر روی تودههای برفی و یخچال‌ها تجمع می‌یابند. برف در نقاط گرم‌تر ذوب شده و به شکل نهر جاری می‌شود و تبدیل به برفاب می‌شوند. بارش‌ها بر روی سطح اقیانوس‌ها ریخته می‌شوند و قسمت دیگری از آن نیز بر روی زمین می‌بارند که در اثر جاذبه روی سطح زمین جاری شده و تبدیل به رواناب سطحی می‌شوند.
بعضی از رواناب‌های سطحی وارد رودخانه‌ها شده و در نهایت به سمت اقیانوس‌ها حرکت می‌کنند؛ برخی دیگر نیز به صورت آب شیرین در دریاچه‌ها و رودخانه‌ها تجمع پیدا می‌کنند. تمام رواناب‌های بر روی سطح زمین جاری نمی‌شوند و قسمت زیادی از آنها به زیر زمین فرو می‌روند (نفوذ). بخشی از این آب نفوذ یافته، به اعماق پایین‌تر رفته و آبخوان‌ها را تغذیه می‌کنند (سنگ‌های زیرسطحی اشباع از آب) و حجم زیادی از آب شیرین را برای مدت‌های مدید نگهداری می‌کنند.
بخشی از آب زیرزمینی نیز نزدیک به سطح زمین باقی می‌ماند و مجدداً به شکل تراوش به بدنه‌های آبی (و اقیانوس‌ها) باز می‌گردند و مانند تخلیه آب زیرزمینی عمل می‌کنند. برخی دیگر نیز به صورت چشمه‌های آب شیرین از زیر زمین بیرون می‌آیند. در طول زمان، این حجم آب در حال حرکت است و هر از چند گاهی بخشی از آن به اقیانوس‌ها ختم می‌یابند که همان نقطه شروع است، و باز مجدداً این مسیر طی می‌شود.
دفتر بررسی‌های زمین‌شناسی آمریکا ١٦ جزء برای چرخه آب یافته است:
پیدا کنید چه مقدار آب روی (و زیر) زمین وجود دارد و در کجا هستند..
در
اقیانوس‌ها
حجم زیادی از
آب ”ذخیره شده“
برای مدت
بسیار طولانی
در چرخه آب در
حال چرخش بوده‌است.
تخمین زده می‌شود
که از کل حجم
آب دردنیا به
میزان
١،٣٨٦،٠٠٠،٠٠٠
کیلومتر
مکعب، حجمی
برابر با ١،٣٣٨،٠٠٠،٠٠٠
کیلومتر مکعب
در اقیانوس‌ها
ذخیره شده‌اند،
یعنی حدود ٥/٩٦
درصد از کل
حجم آب در
دنیا در
اقیانوس‌ها
می‌باشد.
همچنین تخمین
زده می‌شود که
حدود ٩٠ درصد
از کل تبخیر
آب موجود در چرخه
آب در جهان
منشأیی به نام
اقیانوس‌ها
دارند. برای
اینکه حجم‌های
گفته شده را
بتوانید تجسم
کنید باید گفت
که حجم اتاق
خواب شما
حدوداً فقط ٣٦
مترمکعب (٠٠٠٠٠٠٠٣٦/٠
کیلومتر مکعب)
می‌باشد.
در طی دوره‌های سردتر آب و هوایی در کره زمین، تودههای یخی و یخچال‌های طبیعی افزایش می‌یابند، بنابراین بخش بزرگتری از آب موجود در چرخه آب تبدیل به یخ شده و بخش مایع آن (که همان آب می‌باشد) کاهش می‌یابد. برعکس این اتفاق در سالها و دوره‌های گرم‌تر حادث می‌شود. در طی آخرین دوره یخی حدود یک سوم کره زمین پوشیده از یخ شد و در نتیجه اقیانوس‌ها ١٢٢ متر پائین تر از سطح فعلی بودند. حدود ٣ میلیون سال قبل، وقتی که کره زمین گرم‌تر شد، اقیانوس‌ها ٥٠ متر بالاتر آمدند.
جریان‌هایی در اقیانوس‌ها وجود دارد که این حجم عظیم از آب را دور کره‌ی زمین به حرکت وامی‌دارد. این حرکت تأثیر بزرگی بر روی چرخه‌ی آب و روی آب و هوا دارد. گلف استریم که جریان معروف آب گرم در اقیانوس آتلانتیک است، از خلیج مکزیکو تمام عرض اقیانوس را طی کرده تا به بریتانیای کبیر برسد. با سرعت ٩٧ کیلومتر در روز، گلف استریم ١٠٠ برابر حجم تمام آب رودخانه‌های جهان را در بر دارد. به دلیل اینکه این جریان، آب گرم است، در وضعیت آب و هوایی نقاط مختلفی از زمین به خصوص در غرب انگلستان، تأثیرات فراوانی دارد.
تبخیر
پدیده‌ای است
که آب از مایع
تبدیل به بخار
می‌شود. تبخیر
اولین راه
بازگشت آب
مایع به چرخه
آب به شکل
بخار آب در
اتمسفر می‌باشد.
مطالعات نشان
داده است که
تبخیر از اقیانوس‌ها،
دریاها،
دریاچه‌ها و
رودخانه‌ها
نزدیک به ٩٠
درصد رطوبت
اتمسفرمان را
تشکیل می‌دهند
و ١٠ درصد باقی‌مانده
از تعرق
گیاهان می‌باشد.
گرما (انرژی) برای انجام تبخیر لازم است. برای شکسته شدن پیوند‌های بین مولکولی در آب نیاز به صرف انرژی است، بنابراین دلیل تبخیر آسان آب در دمای ١٠٠ درجه سلسیوس و تبخیر بسیار کم در دمای انجماد معلوم می‌شود. وقتی که رطوبت نسبی هوا ١٠٠ درصد است که به آن وضعیت اشباع می‌گویند، تبخیر دیگر متوقف می‌شود. فرآیند تبخیر گرما را از محیط اطراف کسب می‌کند و به همین دلیل است که هنگام تبخیر از روی پوست، شما احساس خنکی می‌کنید.
تبخیر از اقیانوس‌ها، اولین راه رسیدن آب به اتمسفر می‌باشد. سطح عظیم اقیانوس‌ها (بیش از ٧٠ درصد سطح کره‌ی زمین پوشیده از اقیانوس‌ها می‌باشد) امکان تبخیر در مقیاس‌های بسیار بزرگ را فراهم نموده است. در مقیاس جهانی، حجم آب تبخیر شده از روی زمین، تقریباً برابر حجم آب بارش بر روی زمین است، اما مکان جغرافیایی آن متفاوت است. در اقیانوس‌ها بیشتر تبخیر و بر روی خشکی‌ها بیشتر بارندگی اتفاق می‌افتد. بیشتر آب تبخیر شده از سطح اقیانوس‌ها به شکل بارندگی به اقیانوس‌ها باز می‌گردد و تنها ١٠ درصد آب تبخیر شده به شکل بارش به سطح زمین انتقال می‌یابد. بعد از تبخیر، یک مولکول آب حدود ١٠ روز در هوا باقی می‌ماند.
در چرخه‌ی
آب، تصعید عملی
است که در آن
برف و یخ به
بخار آب تبدیل
می‌شوند،
بدون اینکه
اول به صورت
مایع ذوب
شوند. تصعید
راز ناپدید
شدن برف نیز
می‌باشد.
عمل تصعید را نمی‌توان به چشم دید و یا حداقل برای یخ نمی‌توان این کار را انجام داد. راه مشاهده‌ی اثر تصعید را می‌توان در آویزان کردن یک لباس خیس در سرمای زیر صفر دید چون یخ روی لباس ناپدید می‌شود. اما بهترین راه دیدن تصعید، استفاده از یخ خشک (دی اکسید کربن منجمد) می‌باشد. این ماده‌ی جامد در دمای منهای ٥/٧٨ درجه‌ی سلسیوس تصعید شده و تبدیل به گاز می‌شود. دودی که شما در این تصویر می‌بینید مخلوطی از هوای مرطوب سرد و گاز دی‌اکسید کربن سرد می‌باشد که بر اثر تصعید یخ خشک بوجود آمده است.
در هوای دارای رطوبت نسبی کم و باد خشک، تصعید بهتر شکل می‌گیرد. همچنین این مسئله در ارتفاعات بالاتر، در جایی که فشار هوا کمتر است اتفاق می‌افتد. انرژی، که در خورشید می‌باشد، نیز برای این عمل لازم می‌باشد. اگر قرار باشد بهترین جایی که بر روی زمین تصعید اتفاق می‌افتد انتخاب شود، می‌توان ضلع جنوبی کوه اورست را انتخاب کرد. درجه حرارت کم، بادهای قوی، نور خورشید متراکم، هوای با فشار بسیار کم، همگی محیط را برای تصعید آماده می‌سازند.
اگرچه
برخی از تعریف‌های
تبخیر و تعرق
شامل تبخیر از
سطح بدنه‌های
آبی مانند
دریاها و یا
حتی اقیانوس‌ها
هستند، اما در
این نوشته
تبخیر و تعرق،
حرکت آب به
اتمسفر از سطح
زمین می‌باشد.
تبخیر،
همچنین از سطح
لوله‌های
موئین آب
زیرزمینی،
تعرق آب
زیرزمینی از طریق
ارسال آن از
سطح آب
زیرزمینی به
برگ‌های
گیاهان در اثر
عمل فتوسنتز نیز
می‌باشد.
تعرق و برگ‌های
گیاهان
تعرق
فرآیندی است
که گیاهان
رطوبت را از
ریشه‌ها
گرفته و به
برگ‌ها می‌رسانند
تا از طریق
منافذ کوچک
روی برگ‌ها،
آب به بخار
تبدیل شده و
به اتمسفر رود.
تعرق در ذات
هر برگ گیاه
نهفته شده
است. تخمین
زده می‌شود که
حدود ١٠ درصد
از کل رطوبت
اتمسفر به دلیل
تعرق گیاهان
می‌باشد.
تعرق گیاهان پدیده‌ایی نامرئی است، چراکه شما نمی‌توانید تنفس گیاهان از طریق برگ‌هایشان را ببینید. در طی فصل رویش، یک برگ بیش از وزن خود آب را تبخیر می‌کند، به عنوان مثال یک درخت بزرگ بلوط حدود ١٥١٠٠٠ لیتر در سال آب را تبخیر می‌کند (هر شیشه شیر ١ لیتر است!).
مقدار آبی که توسط گیاهان تعرق پیدا می‌کند در زمان‌های مختلف و شرایط جغرافیایی مختلف، متفاوت می‌باشد. فاکتورهایی که می‌توانند با آنها مقدار تعرق را تخمین زد، عبارتند از:
اگرچه
اتمسفر یک
انبار ذخیره‌ی
بزرگ برای آب
نیست، اما یک
”بزرگراه عظیم“
برای حرکت آب
در کره‌ی زمین
محسوب می‌شود که
همیشه آب داخل
آن وجود دارد.
ابرها، قابل
دیدن‌ترین
شکل آب در
اتمسفر می‌باشند،
اما حتی در
شرایط بدون
ابر نیز،
اتمسفر دارای
آب است- ذرات
کوچکی که غیر
قابل دیدن
هستند. حجم آب
در اتمسفر در
هر زمان حدود
١٢٩٠٠
کیلومتر مکعب
می‌باشد. اگر
تمام آب داخل
اتمسفر به یک‌باره
روی زمین
ببارد، تمام
سطح زمین را
حدود ٥/٢
سانتی‌متر آب
فرا می‌گیرد.
تراکم
فرآیندی است
که در طی آن
بخار آب تبدیل
به آب مایع می‌شود.
تراکم به‌دلیل
تشکیل ابرها
مهم می‌باشد.
ابرها تولید
بارش می‌نمایند
که اصلی‌ترین
راه بازگشت آب
به زمین می‌باشد.
بنابراین
تراکم عملی
برعکس تبخیر
می‌باشد.
تراکم، همچنین باعث ایجاد مه، ایجاد قطرات آب روی عینک شما وقتی که از یک اتاق سرد به گرمای بیرون می‌روید، روزهای مرطوب، ایجاد قطرات آب روی بدنه‌ی لیوان نوشیدنی خنک و بخار جمع شده روی پنجره‌های خانه‌ها در زمستان می‌باشد.
حتی در یک هوای آبی و صاف بدون ابر، آب به شکل بخار آب و قطرات بسیار کوچک آب یافت می‌شوند. مولکول‌های آب تشکیل یافته از ذرات بسیار کوچک گرد و غبار، نمک و دود در هوا می‌باشند که تشکیل قطرات ابر را می‌دهند و پس از رشد و توسعه به شکل ابر نمایان می‌شوند. وقتی که قطرات آب در کنار یکدیگر جمع می‌شوند و اندازه‌ی آنها افزایش می‌یابد، ابرها توسعه پیدا کرده و بارش اتفاق می‌افتد.
ابرها در اتمسفر تشکیل می‌شوند، چرا که هوا پر از بخار آب شده، به سمت بالا می‌رود و سرد می‌شود. خورشید، هوای نزدیک زمین را گرم می‌کند و هوا سبک‌تر شده و به سمت بالا، جایی که درجه‌ی حرارت کمتر است می‌رود. وقتی هوا سردتر می‌شود، تراکم بیشتری صورت می‌گیرد و درنتیجه ابرها می توانند شکل بگیرند.
بارش،
خروج آب از
ابرها به شکل
باران، باران
یخ‌زده، برف و
یا تگرگ می‌باشد.
بارش اصلی‌ترین
راه بازگشت آب
از اتمسفر به
سطح زمین می‌باشد.
بیشتر بارش به
شکل باران می‌باشد.
ابرهای
بالای سر ما،شامل
بخار آب و
قطرات ابر
هستند که برای
بارش بسیار
کوچک هستند،اما
تعداد آنها آن‌قدر
زیاد هست که می‌توان
به شکل ابر
آنها را دید. برای
آن‌که باران
اتفاق
بیافتد،
ابتدا باید قطرات
آب متراکم شده
و تشکیل قطرات
بزرگ‌تر و به
میزان کافی
سنگین را
بدهند تا به
دلیل وزن خود
به سمت زمین
به شکل باران
ریزش نمایند.
بنابراین
ممکن است
میلیون‌ها
قطره‌ی ابر در
کنار هم جمع
شوند تا تشکیل
یک قطره باران
را بدهند.
میزان بارش در دنیا، در یک کشور و یا حتی در یک شهر نیز یکسان نیست. مثلاً در تابستان ممکن است در آستارا بارندگی وجود داشته باشد ولی در تهران و یا حتی شهر‌های دیگر شمال ایران بارش وجود نداشته باشد. بیشترین میزان بارش در دنیا در کوه وایالیله در هاوایی به میزان ١١٤٠ سانتی‌متر در سال می‌باشد، همچنین در منطقه‌ای به نام آریکا در شیلی به مدت ١٤ سال، هیچ بارشی اتفاق نیافتد.
در نقشه‌ی زیر میزان بارش در دنیا به صورت میانگین سالانه به میلی‌متر و اینچ (هر اینچ ٥٤/٢ سانتی‌متر است) نشان داده شده است. مناطقی که با رنگ سبز روشن نشان داده شده‌اند ”صحرا“ هستند. ممکن است که شما فکر کنید که صحرای آفریقا یک صحرای واقعی است اما آیا می‌دانید که بخش‌های بزرگی از گرینلند و قطب جنوب نیز صحرا هستند؟
آب برای مدت زمان طولانی در یخ، برف و یخچال‌ها به عنوان بخشی از چرخه‌ی آب ذخیره می‌شود. قسمت بزرگی از یخ روی زمین ، حدود ٩٠ درصد، در قطب جنوب قرار دارد و ١٠ درصد آن نیز در گرینلند می‌باشد. در گرینلند ضخامت متوسط یخ حدود ١٥٠٠ متر می‌باشد، اما در برخی نقاط به ٤٣٠٠ متر نیز می‌رسد.
وضعیت اقلیمی در دنیا در حال تغییر است، اگرچه این تغییرات آن قدر سریع نیست که قابل مشاهده و احساس برای مردم باشد (البته طی چند ده سال اخیر به خاطر مسئله‌ی گرم شدن زمین، این تغییرات بارزتر شده‌اند). دوره‌های گرم زیادی در زمان‌های قدیم‌تر وجود داشته است، مانند زمانی‌که دایناسورها در حدود ١٠٠ میلیون سال قبل زندگی می‌کرده‌اند و دوره‌های سرد زیادی نیز مانند عصر یخی، حدود ٢٠٠٠٠ سال پیش وجود داشته است. در طی آخرین دوره‌ی عصر یخی بخش بزرگی از نیمکره‌ی شمالی از یخ و یخچال پوشیده شد.
در تمام
دنیا، ذوب برف
قسمت بزرگی از
جابجایی آب در
طبیعت است. در
اقلیم سردتر
بخش زیادی از جریان
چشمه‌ها و
جریان
رودخانه‌ها
از ذوب برف و
یخ می‌باشد.
هنگام سیلاب،
ذوب سریع برف باعث
لغزش زمین و
جریان‌های
غلیظ می‌شود.
راه مناسب برای فهم تأثیر ذوب برف بر جریان رودخانه‌ها نگاه کردن به آبنمود یا هیدروگراف زیر است که جریان متوسط روزانه (میانگین جریان در هر روز) برای چهار سال در رودخانه‌ی نورث فورک در محل سد نورث فورک در کالیفرنیای آمریکا نشان می‌دهد. هیدروگراف، نموداری است که نشان می‌دهد در هر زمان چه شدت جریانی آب در یک رودخانه در یک محل مشخص وجود دارد. ضمناً واحد شدت جریان مترمکعب در ثانیه (حجم در واحد زمان) می‌باشد. قله‌ی این نمودار که حداکثر شدت جریان را نشان می‌دهد به دلیل ذوب شدن برف می‌باشد. در فروردین ماه سال ٢٠٠٠ میلادی شدت جریان حدود ٣٤ مترمکعب در ثانیه می‌باشد در صورتی که در مرداد ماه که تمام برف‌ها ذوب شده‌اند، جریان آب در رودخانه کاهش می‌یابد و به حدود ٦/١ تا ١/٢ متر مکعب در ثانیه می‌رسد.
جریان ناشی از ذوب برف در فصل‌های مختلف و سال‌های مختلف متفاوت می‌باشد. حداکثر جریان در سال ٢٠٠٠ را با حداکثر جریان در سال ٢٠٠١ مقایسه کنید. به نظر می‌رسد که یک خشکسالی شدید در منطقه‌ی کالیفرنیا در سال ٢٠٠١ اتفاق افتاده است. کمبود حجم ذخیره‌ی آب برف در زمستان کمتر از مقدار آب دردسترس در بقیه‌ی سال می‌باشد. این موضوع بر روی حجم آب داخل مخازن پایین‌دست تأثیر می‌گذارد و این موضوع نیز یعنی حجم آب کمتر برای کشاورزی، شرب و بهداشت مردم.
بسیاری از مردم فکر می‌کنند که بارندگی‌ها بر روی خشکی‌ها می‌ریزند، روی آنها جریان می‌یابند(رواناب) و به سمت رودخانه‌ها می‌روند و در نهایت به داخل اقیانوس‌ها تخلیه می‌شوند. اما واقعاً قضیه کمی پیچیده‌تر می‌باشد، چون‌که رودخانه‌ها دائم در حال گرفتن آب و دادن آب به زمین می‌باشند. اما به هرحال، باز هم بیشتر آب داخل رودخانه‌ها مستقیماً از بارندگی‌ها و رواناب آنها می‌باشد.
معمولاً
بخشی از باران
به زمین نفوذ
می‌کند، اما
وقتی باران به
زمین کاملاً
خیس یا غیر
قابل نفوذ
برخورد می‌کند،
مانند جاده‌ی
آسفالته و یا پشت‌بام
خانه‌ها،
شروع به جاری
شدن در جهت
ارتفاع کمتر
خواهد کرد. در
طی یک باران
با شدت زیاد،
شاید شما رگه‌های
کوچک جریان آب
را که به سمت
سراشیبی می‌روند
را دیده
باشید. این
شکل نشان می‌دهد
که چگونه
رواناب وارد
یک نهر کوچک
می‌شود.
رواناب در این
شرایط روی
زمین لخت حرکت
می‌کند و رسوب
و دانه‌های
خاک را نیز با
خود حمل می‌کند
و به داخل
رودخانه می‌آورد
(که برای
کیفیت آب
مناسب نیست).
این رواناب راه
خود را برای
بازگشت به
اقیانوس شروع
کرده است.
مانند تمام اجزای دیگر چرخه‌ی آب ارتباط بین رواناب سطحی و بارندگی در زمان و مکان مختلف، متفاوت می‌باشد. تقریباً رگبارهای جنگل آمازون و صحرای جنوب‌غربی ایالات متحده همانند هم هستند اما الگوهای مختلفی از رواناب را ایجاد می‌کنند. رواناب‌های سطحی توسط عوامل هواشناسی، زمین‌شناسی و عوارض زمین (پستی‌ها و بلندی‌ها) متأثر می‌شوند. فقط حدود یک سوم بارندگی روی خشکی‌ها به نهرها و رودخانه‌ها می‌رسند و از آنجا به اقیانوس‌ها باز می‌گردند. دو سوم دیگر، تبخیر می‌شوند، تعرق پیدا می‌کنند و یا به داخل آب‌های زیرزمینی نفوذ می‌یابند. رواناب‌های سطحی همچنین توسط انسان‌ها برای موارد مختلف مصرف می‌شوند.
دفتر بررسی‌های زمین‌شناسی ایالات متحده آمریکا از کلمه ”جریان آب“ به منظور حجم آب جاری در رودخانه‌ها، نهرها یا جوی‌ها استفاده می‌نماید.
رودخانه‌ها
نه تنها برای
انسان‌ها ،
بلکه برای زنده‌ماندن
همه چیز و در
همه جا مهم
هستند.
رودخانه‌ها
نه تنها برای
تفریح کردن
بلکه برای
تأمین آب شرب،
آبیاری
کشاورزی،
تولید برق،
حمل و نقل
رودخانه‌ایی
(مثل رودخانه
کارون)، تهیه‌ی
غذا و حمل
آلودگی‌ها (که
خوشبختانه یک
قسمت از این
آلودگی‌ها را
می‌توانند
پالایش کنند)
مورد استفاده
قرار می‌گیرند.
رودخانه‌ها
برای همه نوع
گیاهان و
جانوران مهم
هستند.
رودخانه‌ها
به آب‌های
زیرزمینی نیز
از طریق نفوذ
آب از بستر
خود کمک می‌کنند
تا همیشه آب
کافی داشته
باشند.
وقتی که در مورد رودخانه‌ها فکر می‌کنید، خیلی مهم است که در مورد حوزه‌های آبریز نیز فکر کنید. حوزه‌ی آبریز چیست؟ هر جا که هستید بایستید و به سمتی نگاه کنید که هنگام بارندگی آب روی زمین به همان سمت می‌رود. با این‌کار شما در یک نقطه‌ی حوزه‌ی آبریز (از نوع شهری) نزدیک به خانه خود هستید و به سمت نقطه‌ی انتهایی نگاه می‌کنید. حوزه‌ی آبریز بخشی از یک خشکی است که تمام آب بارش یافته و یا آب جاری شده در این خشکی به یک نقطه‌ی انتهایی برسند. حوزه‌ی آبریز می‌تواند به کوچکی یک جای پا و یا به بزرگی یک کشور باشد. حوزه‌ی آبریز مرکزی ایران حدود دو سوم کل ایران را دربر می‌گیرد. همچنین یکی از حوزه‌های آبریز در استرالیا کمی از کل مساحت ایران کوچک‌تر است. هر حوزه‌ی آبریز بزرگ از چندین حوزه‌ی آبریز کوچک تشکیل شده است. حوزه‌های آبریز مهم هستند چراکه جریان آب و کیفیت آب یک رودخانه به تمام اجزای داخل حوزه‌ی آبریز و تأثیر انسان‌ها در آن دارد. با آنچه که تعریف شد، می‌توان به این نتیجه رسید که داخل حوزه‌های آبریز جاده‌ها، جنگل‌ها و حتی شهر‌ها نیز قرار دارند. مثلاً شهر تبریز داخل حوزه‌ی آبریز آجی‌چای (تلخه رود) می‌باشد و یا اهواز داخل حوزه‌ی آبریز رودخانه‌ی کارون می‌باشد.
جریان آب
دائماً در حال
تغییر است،
روزانه و حتی
دقیقه به دقیقه
این تغییر
ادامه دارد.
البته،
مهمترین عامل
در این
تغییرات
رواناب ناشی
از بارندگی می‌باشد.
بارندگی باعث
خواهد شد تا
آب داخل
رودخانه‌ها
بالا بیاید و برعکس،
فقط هنگامی
سطح آب در
داخل یک
رودخانه بالا
می‌آید که در
نقاط مرتفع و
بالایی یک
حوزه‌ی آبریز،
بارندگی شده
باشد. تقریباً
می‌توان گفت
که اندازه‌ی
رودخانه‌ها
بستگی به
اندازه‌ی
حوزه‌ی آبریز
آنها دارد.
رودخانه‌های
بزرگ، حوزه‌های
آبریز بزرگ
دارند؛
رودخانه‌های
کوچک نیز حوزه‌های
آبریز کوچک‌تر
دارند. به
همین صورت،
ابعاد مختلف
رودخانه‌ها
در برابر
بارندگی‌ها
نیز عکس‌العمل
مختلف دارند.
رودخانه‌های
بزرگ افزایش و
کاهش سطح آب
آرام‌تری
نسبت به یک
رودخانه‌ی
کوچک‌تر
دارند. در یک
حوزه‌ی آبریز
کوچک، سطح آب
در رودخانه در
عرض چند ساعت
و یا حتی چند
دقیقه افزایش
و کاهش می‌یابد.
اما در
رودخانه‌های
بزرگ، روزها
طول خواهد
کشید تا سطح
آب بالا بیاید
و روزها نیز
باید سپری شود
تا سطح آب به
حالت اولیه
خود برگردد.
یکی از بخش‌های مهمی که در چرخه‌ی آب وجود دارد و برای حیات انسان‌ها ضروری است، آب شیرین موجود بر روی سطح زمین است. می‌گویید نه؟! خوب کافیست که از همسایه‌تان، از یک گوجه فرنگی، از یک ماهی قزل‌آلا و بالاخره از یک پشه‌ی مزاحم بپرسید که رودخانه‌ها چقدر مهم هستند!! جریان آب سطحی شامل نهرها، آبگیر‌ها، دریاچه‌ها، مخازن (دریاچه‌های ساخته دست بشر) و آب شیرین داخل تالاب‌ها هستند.
میزان آب داخل رودخانه‌ها و دریاچه‌ها با توجه به ورود و خروج آب آنها، متفاوت می‌باشد. ورودی آب به آنها می‌تواند از بارش، رواناب‌های سطحی اطراف، نشت آب از آب زیرزمینی به آب سطحی و انشعاب‌های وارد شده به رودخانه در مسیر آن باشد. خروجی‌های آب از دریاچه‌ها و رودخانه‌ها نیز عبارتند از تبخیر و ورود آب به آب‌های زیرزمینی. همچنین انسان نیز برای مصارف مختلف آب را مورد بهره‌برداری قرار می‌دهد. از طرف دیگر محل آب‌های سطحی نیز در طول زمان و مکان دچار تغییر می‌شود.
همان‌طور
که در عکس
دلتای نیل در
مصر دیده می‌شود،
زندگی می‌تواند
حتی در صحرا
با حضور آب
سطحی (و یا
زیرزمینی)
شکوفا شود. آب
روی زمین
حقیقتاً باعث
پایداری و
ثبات زندگی
خواهد شد. وقتی
آب سطحی به
سمت پایین
حرکت می‌کند،
باعث ورود آب
به آب
زیرزمینی خواهد
شد و آبخوان‌ها
به وجود می‌آیند.
شاید فکر کنید
که ماهی‌ها می‌توانند
در آب شور
دریاها زندگی
کنند و نیازی
به آب شیرین
ندارند ولی
اگر آب شیرین
به اقیانوس‌ها
بازنگردد، به‌دلیل
تبخیر، آب
اقیانوس‌ها
آن‌قدر شور
خواهد شد که
حتی دیگر ماهی‌ها
نیز قادر به
ادامه‌ی حیات
نخواهند شد.
آب شیرین به طور نسبی در دنیا کمیاب است. فقط حدود ٣ درصد از کل آب‌های دنیا آب شیرین هستند و دریاچه‌ها و تالاب‌های آب شیرین در دنیا فقط حدود ٢٩/٠ درصد از آب‌های شیرین در دنیا را تشکیل می‌دهند. ٢٥ درصد از کل آب شیرین در دنیا در دریاچه‌ی بایکال در جنوب سیبری و در روسیه می‌باشد. ٢٥ درصد دیگر آب شیرین در دنیا در دریاچه‌ی بزرگ ( که شامل دریاچه‌های هورون، میشیگان، سوپریور، اری و اونتاریو می‌باشد) در مرز ایالات متحده و کانادا ذخیره شده است. رودخانه‌ها تنها ٠٠٦/٠ درصد از کل آب شیرین در دنیا را شامل می‌شوند. با این شرایط می‌توان تصور کرد که زندگی روی زمین زنده به چیزی است که فقط یک قطره در یک دیگ است!
در هرجایی
از دنیا، بخشی
از آب که به
شکل باران و برف
بارش می‌یابند
به سطح زیرین
خاک و سنگ
نفوذ می‌یابند.
مقدار این
نفوذ بستگی به
عوامل متعددی دارد.
نفوذ آب به
درون یخ‌های گرینلند
تقریباً صفر
است، در صورتی‌که
در عکس بالا
دیدید که یک
نهر به شکل
کامل داخل یک
غار نفوذ می‌کند.
بخشی از آبی که نفوذ می‌کند در لایه‌ی سطحی کم عمق می‌ماند و ممکن است به درون یک نهر یا رود نشت پیدا کند. بخش دیگری از آب ممکن است به اعماق پایین‌تر برود و آبخوان‌های زیرزمینی را تغذیه نماید. اگر آبخوان‌ها به اندازه کافی متخلخل باشند که آب بتواند به داخل آنها نفوذ کند، مردم می‌توانند با حفر چاه از آب این آبخوان‌ها استفاده نمایند. آب می‌تواند مسافت زیادی را در زیر زمین سفر کند و به‌عنوان ذخیره‌ی آب زیرزمینی برای مدت طولانی بدون بازگشت به سطح زمین و یا نشت به یک بدنه‌ی آبی دیگر مثل اقیانوس‌ها و یا رودخانه‌ها به حساب آید.
وقتی که آب بارندگی به سطح زیرین خاک نفوذ پیدا می‌کند، معمولاً دو لایه‌ی غیر اشباع و اشباع بوجود می‌آورد. در منطقه‌ی غیر اشباع، مقداری آب در بازشدگی‌های بین سنگ‌ها وجود دارد ولی در زیر آن آبی وجود ندارد. در بالای منطقه‌ی غیر اشباع، لایه‌ی خاک وجود دارد. لایه‌ی خاک دارای فواصلی است که به وسیله‌ی ریشه‌ی گیاهان بوجود آمده و باعث خواهد شد تا بارندگی‌ها از آن نفوذ نمایند. آب در این ناحیه توسط ریشه‌ی گیاهان به مصرف می‌رسد. زیر منطقه‌ی غیر اشباع، منطقه‌ی اشباع وجود دارد که آب کاملاً فضای بین سنگ‌ها و ذرات خاک را پر کرده‌است. انسان می‌تواند با حفر چاه تا این منطقه آب را پمپاژ کند.
مقدار
زیادی از آب
در زیر زمین
ذخیره شده
است. این آب،
اما هنوز می‌تواند
حرکت کند، هر
چند خیلی
آرام، ولی
هنوز به عنوان
بخشی از چرخه‌ی
عظیم آب به
شمار می‌رود.
بخش بزرگی از
آب زیرزمینی
دارای منشاء
بارندگی می‌باشد
که به سطح
زیرین خاک
نفوذ یافته.
بالاترین
لایه‌ی خاک،
منطقه‌ی غیر
اشباع می‌باشد،
جایی که مقدار
آب در آن در طی
زمان تغییر می‌کند،
اما خاک را
خیس نمی‌کند.
زیر این لایه،
منطقه‌ی
اشباع وجود
دارد که تمام
خلل وفرج، ترک‌ها،
فاصله‌ی بین
سنگ‌ها و ذرات
خاک پر از آب
می‌باشد. کلمه‌ی
”آب زیرزمینی“
به این منطقه
اتلاق می‌شود.
حجم آب زیادی
در این آبخوان‌ها
ذخیره می‌شود
و زندگی
بسیاری از
مردم در دنیا
به آب زیرزمینی
بستگی دارد.
امیدوارم
که قدر زحمات یک
ساعته‌ی من
برای سوراخ
کردن زمین در
زیر آفتاب
سوزان ساحل را
بدانید! این
بهترین راه
برای نشان
دادن برخی از
مسایل است.
مثلاً در یک
عمق مشخص، در
زیر زمین، همه‌جا
از آب اشباع
است، منتها اگر
به اندازه‌ی
کافی خاک نفوذپذیر
باشد و اجازه‌ی
داخل شدن آب به
حفره را بدهد.
سطح بالایی
این منطقه را سطح
ایستابی می‌گویند.
سطح آب در این
حفره برابر
سطح آب در
دریا است. اگر
شما این حفره
را در کنار
دریای آزاد و
یا ساحل
اقیانوس‌ها
حفر می‌کردید،
به دلیل جذر و
مد سطح آب
دریا و یا
اقیانوس بالا
و پایین می‌رفت
و درنتیجه سطح
آب در این
حفره نیز بالا
و پایین می‌رفت.
این حفره مثال خوبی برای آب زیرزمینی است. اگر در این حفره آب شیرین بود، آن وقت می‌شد با یک سطل از آن برای مصارف مختلف آب برداشت کرد. خوب، حالا سعی کنید با یک سطل این حفره را از آب خالی کنید. اما می‌بینید که بلافاصله از آب پر می‌شود، چون ماسه‌ی ساحل بسیار نفوذپذیر است و آب موجود در دریا سریعاً به حفره می‌رسد (که البته برای چاه‌های آب شرب کنار ساحل این موضوع اصلاً خوب نیست، زیرا بجای آب شیرین، آب شور جای آن را می‌گیرد). به این چاه‌ها که سریعاً پر می‌شوند، چاه با آبدهی بالا می‌گویند. برای رسیدن به آب شیرین کافی است که یک چاه به اندازه‌ای عمیق حفر شود که به آبخوان برسد. این چاه ممکن است که چندین ده متر و یا چند صد متر عمق داشته باشد، اما مهم این است که اصول آبدهی آنها همگی شبیه همان حفره‌ی کنار ساحل می‌باشد، دسترسی به آب در منطقه‌ی اشباع و جایی که تمام فضاهای بین سنگ‌ها و ذرات خاک پر از آب است.
شما همیشه
بخشی از آب را
که به چشم می‌توان
دید را تجربه
کرده‌اید، آب
دریاچه‌ها و
رودخانه‌ها،
یخ، باران و
برف. اما حجم
بزرگی از آب
قابل دیدن نیست،
جریان آبی که
در زیر زمین
در حال حرکت
است. انسان
هزاران سال
است که از آب
زیرزمینی استفاده
کرده‌است و
این کار برای
آب شرب و
آبیاری اراضی
کشاورزی
کماکان ادامه
دارد. زندگی
بر روی زمین
به همان
اندازه که به
آب سطحی
وابسته است،
به آب زیرزمینی
نیز بستگی
دارد.
بخشی از
بارش که روی
زمین اتفاق می‌افتد،
به زیر زمین
نفوذ کرده و
تبدیل به آب
زیرزمینی می‌شود.
بخشی از این
آب بسیار
نزدیک به سطح
است و تبدیل
به نشت آب به
نهرها و یا
رودخانه می‌شوند،
اما بخش
بزرگتری از آن
به دلیل جاذبه‌ی
زمین، به
اعماق زمین نفوذ
می‌کند.
همان‌طور که در شکل نشان داده شده است، جهت و سرعت آب در زیر زمین بستگی به مشخصات آبخوان و لایه‌های زیر زمین دارد (در سنگ‌های متراکم، آب زمان زیادی برای حرکت در بین آنها نیاز خواهد داشت). حرکت آب در زیر زمین بستگی به نفوذپذیری (آب تا چه میزان راحت‌تر و یا سخت‌تر می تواند در بین لایه‌های خاک حرکت کند) و تخلخل (مقدار فضای باز در بین خاک و سنگ) دارد. اگر سنگ و خاک به آب اجازه بدهند که نسبتاً آزاد در بین لایه‌ها حرکت نماید، آب زیرزمینی می‌تواند فواصل طولانی را درمدت چند روز طی نماید. اما آب زیرزمینی همچنین می‌تواند به اعماق پایین‌تر نفوذ کند و در نتیجه هزاران سال طول می‌کشد تا این آب مجدداً به زمین بازگردد.
یک چشمه،
نتیجه‌ی پر
شدن یک آبخوان
و سرریز شدن
آن به سطح
زمین است.
ابعاد و
اندازه‌ی
چشمه‌ها از
چشمه‌های
کوچک آب که
بعد از یک
بارندگی
ایجاد می‌شوند
تا چشمه‌های
بزرگی که
منشاء
رودخانه‌های
بزرگ مانند
کارون می‌شوند
متغیر است.
چشمه‌ها در هر نوع سنگی می‌توانند شکل بگیرند، اما معمولاً آنها را می‌توان در سنگ‌آهک‌ها و دولومیت (نوعی سنگ آهک) که به راحتی می‌شکنند و می‌توانند در بارندگی‌ها حل بشوند وتولید اسید کنند،یافت می‌شوند. وقتی که سنگ حل می‌شود و شکسته می‌شود، آب در فضای بوجود آمده در سنگ‌ها جریان می‌یابد. اگر آب به شکل افقی جریان یابد، بالاخره در یک نقطه به سطح زمین می‌رسد و یک چشمه بوجود می‌آید.
آب چشمه‌ها
معمولاً شفاف
و بی‌رنگ است. اما
برخی از چشمه‌ها،
گاهی دارای رنگ
چای هستند،
مثل همان چشمه
که در عکس
دیده شد. رنگ
قرمز و یا
قهوه‌ایی آن
نشان می‌دهد
که آب در
ارتباط با
مواد معدنی در
زیر زمین بوده
است، مانند
آهن. از طرف
دیگر می‌توان
به این نتیجه
رسید که آب
جریان یافته
به جای عبور
از خلل وفرج،
از یک کانال
بزرگ بدون فیلتر
شدن در خاک
برای حذف مواد
رنگی عبور کرده
است که به آن
کارست می‌گویند.
چشمه‌های
آبگرم، چشمه‌های
معمولی هستند
که در آنها آب
خروجی گرم و یا
در برخی نقاط،
آب جوش و به
همراه حباب‌های
گل است مانند
چشمه‌های
موجود در پارک
ملی یلوستون،
ویومینگ
ایالات متحده
آمریکا.
بسیاری از
چشمه‌های
آبگرم، در
مناطقی هستند
که فعالیت‌های
آتشفشانی
جدید داشته‌اند
و آب به دلیل
نزدیکی به سنگ‌های
داغ زیر سطح
زمین، گرم می‌شود.
سنگ‌ها هر چه
دارای عمق
بیشتری
باشند، گرم‌تر
می‌شوند و
هنگامی‌که آب
به عمق فرو
رفته به یک
شکاف بزرگ
برسد،راهی
برای رسیدن به
سطح زمین پیدا
می‌کند و در
نتیجه تبدیل
به یک چشمه
آبگرم خواهد
شد. چشمه‌های
آبگرم، در
تمام نقاط
دنیا اتفاق می‌افتند
و حتی همزیستی
با کوه‌های
یخی دارند،
چنانچه که در گرینلند
می‌توان
مشاهده کرد.
برای توضیح نسبتاً کامل برای مقدار آب در جهان، می‌توانید به نمودار و جدول زیر نگاه کنید. حالا، شما می‌دانید که چرخه‌ی آب تشریح حرکت آب در دنیا است، بنابراین نمودار و جدول زیر وضعیت آب در یک نقطه که وضع فعلی می‌باشد را نشان می‌دهد و اگر شما به هزاران و یا میلیون‌ها سال پیش بازگردید، این اعداد ممکن است متفاوت باشند.
توجه کنید که ٩٦ درصد از کل حجم ١٣٨٦ میلیون کیلومتر مکعب (یعنی به اندازه‌ی ٤٦ میلیون و ٢٠٠ هزار برابر اتاق خواب شما!)آب شور می‌باشد. از ٤ درصد باقی‌مانده، بیش از ٦٨ درصد در یخ و یخچال‌های طبیعی می‌باشد. منابع آب شیرین، مانند رودخانه‌ها و دریاچه‌ها، فقط ٩٣١٠٠ کیلومتر مکعب که فقط ١ قسمت از ٧٠٠ قسمت کل آب می‌باشد. اما با این وجود، رودخانه‌ها و دریاچه‌ها مهمترین منبع آب تمامی مردم روی زمین می‌باشند.
| منبع آب | حجم آب به کیلومتر مکعب | حجم آب به مایل مکعب | درصد آب شیرین | درصد کل حجم آب |
|---|---|---|---|---|
| اقیانوس‌ها، دریاها و گذرگاه‌ها | 1,338,000,000 | 321,000,000 | -- | 96.5 |
| تودههای یخ،یخچال‌ها و برف‌های دائمی | 24,064,000 | 5,773,000 | 68.7 | 1.74 |
| آب زیرزمینی | 23,400,000 | 5,614,000 | -- | 1.7 |
| شیرین | 10,530,000 | 2,526,000 | 30.1 | 0.76 |
| شور | 12,870,000 | 3,088,000 | -- | 0.94 |
| رطوبت خاک | 16,500 | 3,959 | 0.05 | 0.001 |
| یخ زیرزمینی و یخ دائمی | 300,000 | 71,970 | 0.86 | 0.022 |
| دریاچه‌ها | 176,400 | 42,320 | -- | 0.013 |
| شیرین | 91,000 | 21,830 | 0.26 | 0.007 |
| شور | 85,400 | 20,490 | -- | 0.006 |
| اتمسفر | 12,900 | 3,095 | 0.04 | 0.001 |
| آب تالاب‌ها | 11,470 | 2,752 | 0.03 | 0.0008 |
| رودخانه‌ها | 2,120 | 509 | 0.006 | 0.0002 |
| آب بیولوژیکی | 1,120 | 269 | 0.003 | 0.0001 |
| کل | 1,386,000,000 | 332,500,000 | - | 100 |
| منبع: پروفسور گلیک، ١٩٩٦: منابع آب. در دائرةالمعارف آب و هوا و اقلیم، مؤلف اشنایدر، چاپ دانشگاه آکسفورد، نیویورک، جلد دوم، صفحات ٨١٧ تا | ||||
سلام دوست عزیز وبلاگ واقعا خوبی داری داشتم تو اینترنت میگشتم نمیدونم چطور شد اومدم وبلاگ شما واقعا کارتون زیباست ارزوی موفقیت دارم برای شما