Войти
Графическое распределение местоположения воды на Земле Самая вода в атмосфере Земли и корка происходит из соленой воды мирового океана морской воды, тогда как пресная вода составляет почти 1% от общего количества. Поскольку океаны, которые покрывают примерно 71% площади Земли, отражают синий свет, Земля кажется синей из космоса, и ее часто называют голубой планетой и Бледно-голубая точка. По оценкам, количество воды в океанах в 1,5–11 раз больше, чем на глубине сотен километров внутри Земли, хотя и не в жидкой форме.
океаническая кора молодая, тонкая и плотная, ни одна из пород в ней не датируется чем-либо более древним, чем распад Пангеи. Поскольку вода намного плотнее любого газа, это означает, что вода будет течь в «впадины», образовавшиеся в результате высокой плотности океанической коры. (На такой планете, как Венера, без воды, впадины, кажется, образуют обширную равнину, над которой возвышаются плато). Поскольку породы с низкой плотностью континентальной коры содержат большие количества легко эродированных солей щелочных и щелочноземельных металлов, соль имеет более миллиардов лет, накапливается в океанах в результате испарения, возвращая пресную воду на сушу в виде дождя и снега.
В результате большая часть воды на Земле считается соленой или соленой водой, со средней соленостью 35 ‰ (или 4,5%, что примерно эквивалентно 34 граммам солей в 1 кг морской воды), хотя это значение незначительно варьируется в зависимости от на сумму стока, полученного с прилегающих земель. В целом вода из океанов и окраинных морей, соленые грунтовые воды и вода из соленых закрытых озер составляют более 97% воды на Земле, хотя нет закрытых озер хранит глобально значимое количество воды. Засоленные грунтовые воды редко учитываются, за исключением оценки качества воды в засушливых регионах.
Остаток воды на Земле составляет ресурсы пресной воды на планете. Обычно пресная вода определяется как вода с соленостью менее 1 процента от солености океанов, т. Е. Ниже примерно 0,35 ‰. Вода с соленостью от этого уровня до 1 ‰ обычно называется маргинальной водой, потому что она является маргинальной для многих видов использования людьми и животными. Отношение соленой воды к пресной на Земле составляет примерно 50: 1.
Пресная вода на планете также распределена очень неравномерно. Хотя в теплые периоды, такие как мезозой и палеоген, когда нигде на планете не было ледников, вся пресная вода была найдена в реках и ручьях, сегодня большая часть пресной воды существует в виде лед, снег, грунтовые воды и влажность почвы, при этом только 0,3% находится в жидкой форме на поверхности. Из жидких поверхностных пресных вод 87% содержится в озерах, 11% - в болотах и только 2% - в реках. Небольшое количество воды также присутствует в атмосфере и в живых существах. Из этих источников обычно ценна только речная вода.
Большинство озер находится в очень негостеприимных регионах, таких как ледниковые озера Канады, озеро Байкал в России, озеро Хубсугул в Монголии и Великих африканских озерах. Исключение составляют Североамериканские Великие озера, в которых содержится 21% мировых запасов пресной воды по объему. Они расположены в гостеприимном и густонаселенном районе. Бассейн Великих озер является домом для 33 миллионов человек. канадские города Торонто, Гамильтон, Онтарио, Св. Катаринс, Ниагара, Ошава, Виндзор и Барри, а также города США Дулут, Милуоки, Чикаго, Гэри, Детройт, Кливленд, Баффало и Рочестер расположены на берегу Великих озер.
Хотя известно, что общий объем подземных вод намного превышает объем речного стока, большая часть этих подземных вод является соленой и поэтому должна быть отнесена к вышеупомянутой соленой воде. В засушливых регионах также много ископаемых подземных вод, которые никогда не обновлялись тысячи лет; это не должно рассматриваться как возобновляемая вода.
Однако пресные подземные воды имеют большую ценность, особенно в засушливых странах, таких как Индия. Его распределение в целом аналогично распределению поверхностной речной воды, но его легче хранить в жарком и сухом климате, потому что хранилища грунтовых вод гораздо более защищены от испарения, чем плотины. В таких странах, как Йемен, грунтовые воды от непостоянных дождей в сезон дождей являются основным источником воды для орошения.
Поскольку пополнение запасов грунтовых вод гораздо труднее точно измерить, чем поверхностный сток, грунтовые воды обычно не используются в районах, где доступны даже довольно ограниченные уровни поверхностных вод. Даже сегодня оценки общего пополнения подземных вод сильно различаются для одного и того же региона в зависимости от того, какой источник используется, и случаев, когда ископаемые подземные воды эксплуатируются сверх нормы пополнения (включая водоносный горизонт Огаллала ) очень часты и почти всегда не рассматриваются серьезно, когда они впервые были разработаны.
Общий объем воды на Земле оценивается в 1,386 миллиарда км³ (333 миллиона кубических миль), из которых 97,5 % - соленая вода и 2,5% - пресная вода. Из пресной воды только 0,3% находится в жидкой форме на поверхности. Кроме того, нижняя мантия внутренней земли может содержать в 5 раз больше воды, чем все поверхностные воды вместе взятые (все океаны, все озера, все реки).
| Источник воды | Объем воды. в км3 (куб. Миль) | % всего. воды | % соли. воды | % пресной. воды | % поверхности жидкости. пресная вода |
|---|---|---|---|---|---|
| Океаны | 1,338,000,000 (321,000,000) | 96,5 | 99,0 | ||
| Тихий океан | 669,880,000 (160,710,000) | 48,3 | 49,6 | ||
| Атлантический океан | 310 410 900 (74 471 500) | 22,4 | 23,0 | ||
| Индийский океан | 264 000 000 (63 000 000) | 19.0 | 19,5 | ||
| Южный океан | 71,800,000 (17,200,000) | 5,18 | 5,31 | ||
| Северный Ледовитый океан | 18,750,000 (4,500,000) | 1,35 | 1,39 | ||
| Лед и снег | 24,364,000 (5,845,000) | 1,76 | 69,6 | ||
| Ледники | 24 064 000 (5 773 000) | 1,74 | 68,7 | ||
| Антарктический ледяной покров | 21 600 000 (5 200 000) | 1,56 | 61,7 | ||
| Гренландия ледяной покров | 2,340,000 (560,000) | 0,17 | 6,68 | ||
| Арктические острова | 83,500 (20,000) | 0,006 | 0,24 | ||
| Горные хребты | 40 600 (9700) | 0,003 | 0,12 | ||
| Подземный лед и вечная мерзлота | 300000 (72000) | 0,022 | 0,86 | ||
| Подземные воды | 23 400 000 (5 600 000) | 1,69 | |||
| Соленые подземные воды | 12 870 000 (3 090 000) | 0,93 | 0,95 | ||
| Пресные подземные воды | 10,530,000 (2,530,000) | 0,76 | 30,1 | ||
| Почва влажность | 16,500 (4,000) | 0,0012 | 0,047 | ||
| Озера | 176,400 (42,300) | 0,013 | |||
| Соленые озера | 85,400 (20,500) | 0,0062 | 0,0063 | ||
| Каспийское море | 78,200 ( 18,800) | 0,0056 | 0,0058 | ||
| Другие соленые озера | 7,200 (1,700) | 0,00052 | 0,00053 | ||
| Свежие водные озера | 91,000 (22,000) | 0,0066 | 0,26 | 87,0 | |
| Великие африканские озера | 30,070 (7210) | 0,0022 | 0.086 | 28,8 | |
| Озеро Байкал | 23,615 (5,666) | 0,0017 | 0,067 | 22,6 | |
| Великие озера Северной Америки | 22,115 (5,306) | 0,0016 | 0,063 | 21,1 | |
| Другие пресноводные озера | 15200 (3600) | 0,0011 | 0,043 | 14,5 | |
| Атмосфера | 12,900 ( 3,100) | 0,00093 | 0,037 | ||
| Болота | 11470 (2750) | 0,00083 | 0,033 | 11,0 | |
| Реки | 2120 (510) | 0,00015 | 0,0061 | 2,03 | |
| Биологическая вода | 1,120 (270) | 0,000081 | 0,0032 |
Общий объем воды в реках оценивается в 2 120 км³ (510 кубических миль), или 0,49% поверхностных пресных вод на Земле. Реки и бассейны часто сравнивают не по их статическому объему, а по их потоку воды или поверхностному стоку. Распределение речного стока по поверхности Земли очень неравномерно.
| Континент или регион | Речной сток (км³ / год) | Процент от общемирового объема |
|---|---|---|
| Азия (за исключением Ближнего Востока) | 13,300 | 30,6 |
| Южная Америка | 12000 | 27,6 |
| Северная Америка | 7,800 | 17,9 |
| Океания | 6,500 | 14,9 |
| Африка к югу от Сахары | 4,000 | 9,2 |
| Европа | 2,900 | 6,7 |
| Австралия | 440 | 1,0 |
| Ближний Восток и Северная Африка | 140 | 0,3 |
В этих регионах могут быть огромные различия. Например, почти четверть ограниченных возобновляемых источников пресной воды в Австралии находится на почти необитаемом полуострове Кейп-Йорк. Кроме того, даже на хорошо обводненных континентах есть районы, в которых очень мало воды, например, Техас в Северной Америке, где возобновляемые источники воды составляют всего 26 км3 / год на площади 695 622 км², или Южная Африка, всего 44 км³ / год на 1 211 037 км². Районы с наибольшей концентрацией возобновляемых источников воды:
| Водоем | Площадь (10 км) | Vo люм (10 км) | Средняя глубина (м) |
|---|---|---|---|
| Тихий океан | 165,2 | 707,6 | 4,282 |
| Атлантический океан | 82,4 | 323,6 | 3,926 |
| Индийский океан | 73,4 | 291,0 | 3,963 |
| Все океаны и морей | 361 | 1,370 | 3796 |
Изменчивость доступности воды важна как для функционирования водных видов, так и для в отношении доступности воды для использования людьми: воду, которая доступна только в несколько влажных лет, нельзя считать возобновляемой. Поскольку большая часть глобального стока поступает из районов с очень низкой изменчивостью климата, общий глобальный сток, как правило, невелик.
Действительно, даже в большинстве засушливых зон, как правило, мало проблем с изменчивостью стока, потому что наиболее пригодные для использования источники воды происходят из высокогорных регионов, которые обеспечивают высоконадежное таяние ледников как главный источник воды, который также приходится на летний пиковый период высокого спроса на воду. Это исторически способствовало развитию многих великих цивилизаций древней истории, и даже сегодня позволяет заниматься сельским хозяйством в таких продуктивных областях, как долина Сан-Хоакин.
Однако в Австралии и Южная Африка, история другая. Здесь изменчивость стока намного выше, чем в других континентальных регионах мира с аналогичным климатом. Обычно реки с умеренным (климатическая классификация Кеппена C) и засушливым (климатическая классификация Кеппена B) климатическими реками в Австралии и Южной Африке имеют коэффициент вариации стока в три раза выше, чем в других континентальных регионах. Причина этого в том, что, в то время как на всех других континентах почвы в значительной степени сформировались в результате четвертичного оледенения и горообразования, почвы Австралии и Южной Африки были в значительной степени не изменилось, по крайней мере, с начала мелового периода и в целом с предыдущего ледникового периода в каменноугольном периоде. Следовательно, доступные уровни питательных веществ в почвах Австралии и Южной Африки, как правило, на несколько порядков ниже, чем в аналогичных климатических условиях на других континентах, и местная флора компенсирует это за счет гораздо более высокой плотности укоренения (например, протеоидных корней ). поглощают минимум фосфора и других питательных веществ. Поскольку эти корни поглощают очень много воды, сток в типичных реках Австралии и Южной Африки не происходит до тех пор, пока не выпадет около 300 мм (12 дюймов) или более осадков. На других континентах сток будет происходить после небольшого дождя из-за низкой плотности укоренения.
| Тип климата (Кеппен) | Среднее годовое количество осадков | Типичный коэффициент стока. для Австралии и Южной Африки | Типичный коэффициент стока. для остальной части мир |
|---|---|---|---|
| BWh | 250 мм (10 дюймов) | 1 процент (2,5 мм) | 10 процентов (25 мм) |
| BSh (на краю) | 350 мм (14 дюймов) | 3 процента (12 мм) | 20 процентов (80 мм) |
| Csa | 500 мм (20 дюймов) | 5 процентов (25 мм) | 35 процентов (175 мм) |
| Caf | 900 мм (36 дюймов) | 15 процентов (150 мм) | 45 процентов (400 мм) |
| Cb | 1100 мм (43 дюйма) | 25 процентов (275 мм) | 70 процентов (770 мм) |
Следствием этого является что многие реки в Австралии и на юге Африки (по сравнению с крайне малым числом на других континентах) теоретически невозможно регулировать, потому что скорость испарения из плотин означает, что водохранилище, достаточно большое, чтобы теоретически регулировать реку до заданного уровня, на самом деле допускает очень небольшую осадку. использоваться. Примеры таких рек включают реки в бассейне озера Эйр. Даже для других австралийских рек требуется в три раза больше водохранилища, чтобы обеспечить треть запасов сравнимого климата в юго-восточной части Северной Америки или на юге Китая. Это также влияет на водную жизнь, сильно отдавая предпочтение тем видам, которые способны быстро размножаться после сильных наводнений, так что некоторые из них переживут следующую засуху.
Реки с тропическим климатом (классификация климата Кеппена A) в Австралии и Южной Африке, напротив, не имеют заметно более низких коэффициентов стока, чем реки с аналогичным климатом в других регионах мира. Хотя почвы в тропической Австралии и на юге Африки даже беднее, чем в засушливых и умеренных частях этих континентов, растительность может использовать органический фосфор или фосфат, растворенные в дождевой воде, в качестве источника питательных веществ. В более прохладном и сухом климате эти два связанных источника, как правило, практически бесполезны, поэтому необходимы такие специальные средства для извлечения минимального количества фосфора.
Есть и другие изолированные районы с высокой изменчивостью стока, хотя в основном это связано с неравномерным выпадением осадков, а не с другой гидрологией. К ним относятся:
Количество воды в мантии Земли равно количеству воды во всех океанах, и некоторые ученые выдвинули гипотезу, что вода в мантии является частью круговорота воды на всей Земле ". Вода в мантии растворена в различных минералах вблизи переходной зоны между верхней и нижней мантией Земли. При температуре 1100 ° C (2010 ° F) и экстремальном давлении, обнаруженном глубоко под землей, вода распадается на гидроксилы и кислород. Существование воды было экспериментально предсказано в 2002 году, а прямые доказательства наличия воды были найдены в 2014 году на основе испытаний на образце рингвудита. Еще одно свидетельство наличия больших количеств воды в мантии было найдено в наблюдениях за таянием в переходной зоне в рамках проекта USArray. Жидкая вода не присутствует в рингвудите, а компоненты воды (водород и кислород) удерживаются в виде гидроксид ионов.
