Powrót " Schemat cyklu
Cykl Hydrologiczny
hydrologicznego
Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej, Instituto da
Agua
U.S. Geological Survey
Czym jest cykl hydrologiczny?
Co rozumiemy pod pojęciem cyklu hydrologicznego? Można powiedzieć, że to "my" w każdej cząsteczce!
Cykl hydrologiczny (obieg wody w przyrodzie) opisuje istnienie i ruch wody na, w i ponad powierzchnią Ziemi.
Woda na Ziemi jest w ciągłym ruchu i zmienia swoje formy, od stanu ciekłego, poprzez gazowy do stałego i na
odwrót. Obieg wody trwa od miliardów lat i całe życie na Ziemi jest od niego zależne.
Obieg wody w przyrodzie w skrócie
1
Obieg wody nie ma punktu początkowego, ale możemy prześledzić cały cykl poczynając od oceanu. Siłą napędową
procesu obiegu wody jest Słońce. Podgrzewa ono wodę w oceanie, ta zaczyna parować i w postaci pary unosi się
nad oceanem. Wznoszące prądy powietrzne przenoszą parę wyżej, do atmosfery, gdzie niska temperatura
wywołuje proces kondensacji, powstają chmury. Poziome prądy powietrzne, z kolei, przenoszą chmury wokół globu
ziemskiego. Drobne cząsteczki wody w chmurach zderzają się ze sobą, powiększają swoją masę i w końcu, w
postaci opadu spadają na ziemię. Opadem może być śnieg, który gromadząc się na powierzchni Ziemi z czasem
przekształca się w pokrywę lodową i lodowce. Te ostatnie mogą zatrzymać zamrożoną wodę na tysiące lat. W
cieplejszym klimacie pokrywa śnieżna zwykle wiosną roztapia się. Część wód opadowych i roztopowych spływa po
powierzchni ziemi, tworząc odpływ powierzchniowy. Dociera do rzek i jako przepływ rzeczny podąża w stronę
oceanu. Woda spływająca po powierzchni lub przesiąkająca w głąb zasila jeziora słodkiej wody. Znaczna część
wody przesiąka, infiltruje do gruntu. Woda utrzymująca się stosunkowo blisko jego powierzchni tworzy odpływ
2
gruntowy, zasilający wody powierzchniowe (i ocean). Część wód gruntowych znajduje ujście na powierzchni Ziemi,
gdzie pojawia się w postaci z
ródeł słodkiej wody. Płytkie wody gruntowe wykorzystywane są przez system
korzeniowy roślin. W roślinach woda transpirowana jest przez powierzchnię liści i z powrotem przedostaje się do
atmosfery. Część wody infiltrującej do gruntu przesiąka głębiej, zasilając warstwy wodonośne (nasycone wodą
warstwy gruntu), które magazynują ogromną ilość słodkiej wody przez długi czas. Jednak po jakimś czasie woda ta
dotrze do oceanu, gdzie cykl obiegu wody "kończy się".... och nie  gdzie się "rozpoczyna".
Schemat cyklu hydrologicznego - pełen ekran
Elementy cyklu hydrologicznego
U.S. Geological Survey (USGS) wyodrębnił 15 elementów obiegu wody w przyrodzie:
Woda w oceanach
Parowanie
Woda w atmosferze
Kondensacja
Opad
Woda w lodzie i śniegu
Odpływ wód roztopowych
Odpływ powierzchniowy
Przepływ w rzekach
Zasoby słodkiej wody
Infiltracja
Odpływ gruntowy
y
ródła
Transpiracja
Wody podziemne
3
Światowe zasoby wodne
Woda w oceanach: Słona woda w oceanach i morzach śródlądowych
Ocean jast magazynem wody
Przeważająca ilość wody jest zmagazynowana w
oceanach przez czas dłuższy niż ten potrzebny dla pełnego cyklu hydrologicznego. Ocenia się, że około
321,000,000 mi3 (1,338,000,000 km3) światowych zasobów wody (332,500,000 mi3, tj. 1.386,000,000 km3)
znajduje się w oceanach. Stanowi to około 96.5% całkowitych zasobów. Szacuje się również, że oceany w około
90% zasilają proces parowania.
W okresach oziębienia klimatu na Ziemi znaczna część wody została uwięziona w różnych formach zlodowacenia
(pokrywa lodowa, lodowce), zmniejszając tym samym dostępną objętość wody dla innych elementów cyklu.
Zjawisko odwrotne było możliwe podczas okresów ocieplenia klimatu. W czasie ostatniej epoki lodowej prawie
jedną trzecią powierzchni Ziemi pokrywały lodowce, a poziom oceanów był o około 400 stóp (122 m) niższy od
dzisiejszego. Około 3 milionów lat temu, kiedy Ziemia była cieplejsza, oceany mogły być nawet 165 stóp (50 m)
powyżej stanu dzisiejszego.
4
Oceany w ruchu
W oceanach występują prądy, które przemieszczają masy wody wokół Ziemi. Ruchy te mają ogromny wpływ na
cykl hydrologiczny i pogodę na Ziemi. Prąd Zatokowy, dobrze znany ciepły prąd atlantycki, przemieszcza wodę z
Zatoki Meksykańskiej, poprzez Atlantyk, w kierunku Wielkiej Brytanii. Z prędkością 60 mil (97 km) w ciągu doby
Prąd Zatokowy niesie 100 razy więcej wody niż wszystkie rzeki Ziemi.
Parowanie: Woda zmienia postać z ciekłej na gazową (parę)
Dlaczego woda paruje?
Parowanie jest procesem, w którym woda zmienia postać z ciekłej na gazową.
Jest to najważniejszy etap cyklu hydrologicznego, kiedy to woda pojawia się w atmosferze w postaci pary wodnej.
Badania wykazały, że oceany, morza, jeziora i rzeki, parując, dostarczają około 90% wilgoci do atmosfery, podczas
gdy pozostałe 10% dostaje się poprzez transpirację roślin.
Parowanie następuje po dostarczeniu wodzie ciepła (energii). Energia ta sprawia, że rozrywane są wiązania
utrzymujące razem poszczególne molekuły wody  dlatego też woda łatwo paruje podczas gotowania (w
temperaturze 212� F, 100� C) i zdecydowanie wolniej w temperaturze bliskiej zamarzaniu. Gdy wilgotność
5
względna powietrza wynosi 100%, co jest stanem pełnego nasycenia, parowanie nie może wystąpić. W procesie
parowania ciepło pobierane jest ze środowiska, i to dlatego woda parująca przez waszą skórę ochładza ją.
Parowanie jest siła napędową obiegu wody w przyrodzie
Parowanie z oceanów jest podstawowym sposobem przedostawania się wody do atmosfery. Wielkie powierzchnie
oceanów (około 70% powierzchni Ziemi pokrywają oceany) stwarzają ogromne możliwości parowania. W skali
globalnej objętość parującej wody jest tego samego rzędu co objętość wody docierającej do powierzchni Ziemi z
opadami. Chociaż, trzeba zauważyć, że wygląda to różnie w różnych regionach geograficznych. Nad oceanami
parowanie jest zdecydowanie większe niż opady, podczas gdy, nad lądami opady przewyższają parowanie.
Większość wody parującej z oceanów wraca do nich z opadami. Tylko około 10% objętości wody parującej z
oceanów przenoszona jest nad lądy aby tam spaść z opadem. Molekuły parującej wody spędzają około 10 dni w
powietrzu zanim wrócą z powrotem na ląd czy ocean.
Woda w atmosferze: Para wodna, chmury i wilgotność powietrza
Atmosfera jest pełna wody
Mimo że atmosfera nie jest wielkim magazynem wody, jest "super autostradą",
którą woda przemieszcza się wokół Ziemi. Woda w atmosferze występuje zawsze. Najlepiej widoczną formą jej
obecności są chmury. Ale nawet przejrzyste powietrze w bezchmurny dzień zawiera wodę w postaci małych,
niewidocznych gołym okiem cząsteczek. Objętość wody w atmosferze wynosi około 3,100 mi3 (12,900 km3). Gdyby
6
cała woda zawarta w atmosferze spadła na Ziemi w jednej chwili, utworzyłaby na powierzchni warstwę o grubości
2.5 cm (1 cal).
Kondensacja: Proces, w którym woda zmienia swą postać z gazowej w ciekłą
Kondensacja jest procesem, gdzie para wodna zamienia się w ciekłą
wodę. Jest to ważny element cyklu hydrologicznego, gdyż dzięki niemu powstają chmury. W chmurach mogą się
tworzyć opady, które są głównym sposobem powrotu wody na Ziemię. Kondensacja jest procesem odwrotnym do
parowania.
Dzięki kondensacji tworzą się mgły. To za jej sprawą nasze okulary pokrywają się mgiełką gdy wychodzimy z
chłodnego pomieszczenia na zewnątrz w upalny dzień. Kondensacja sprawia, że dni są wilgotne, że na
wychłodzonej szklance z napojem pojawiają się kropelki wody, że w chłodne dni okna w naszych domach
pokrywają się od wewnątrz warstewką wody.
Kondensacja w powietrzu
7
Nawet w bezchmurny dzień woda pod postacią pary stale jest obecna w powietrzu, ale kropelki są zbyt małe aby je
dostrzec. Molekuły wody łącząc się z drobinami kurzu, soli i dymu tworzą większe kropelki  w efekcie na niebie
pojawiają się chmury. Jeśli kropelki wody w chmurach nadal będą się łączyć, chmury będą się rozbudowywać i
może pojawić się opad.
Chmury powstają w atmosferze w wyniku wznoszenia się i ochładzania powietrza zawierającego parę wodną.
Istotną częścią tego procesu jest nagrzewanie się powietrza w pobliżu powierzchni Ziemi na skutek promieniowania
słonecznego. Powodem ochładzania się atmosfery wraz z wysokością jest ciśnienie powietrza. Powietrze ma pewien
ciężar. Na poziomie morza ciśnienie kolumny powietrza na każdy cal kwadratowy naszych głów wynosi około 14.5
funta (32 kg). Ciśnienie to, nazywane ciśnieniem barycznym, jest wynikiem gęstości powietrza. Na wyższych
wysokościach mniej jest powietrza nad naszymi głowami i mniejszy jest jego nacisk. Na znacznych wysokościach
ciśnienie baryczne jest niższe a powietrze rzadsze, w efekcie powietrze staje się zimniejsze.
Opad: uwolnienie się wody z chmur w postaci ciekłej lub stałej
Opad to uwolnienie się wody z chmur w postaci deszczu, deszczu ze śniegiem, śniegu czy gradu. Jest to
podstawy sposób powrotu wody na Ziemię. Wśród opadów przeważa deszcz.
Jak tworzą się kropelki deszczu?
8
Chmury przepływające nad naszymi głowami zawierają parę wodną.
Kropelki wody w chmurach są jednak zbyt małe aby mogły spaść na Ziemię w postaci deszczu ale dostatecznie
duże aby je dostrzec jako chmury. W powietrzu nieustannie przebiega proces parowania i kondensacji wody. Jeśli
znalez
libyśmy się bardzo blisko chmury moglibyśmy dostrzec, że pewne jej części znikają (w procesie parowania) a
inne rozbudowują się (w procesie kondensacji). Przeważająca część wody skondensowanej w chmurach nie spada
na Ziemię w postaci deszczu za sprawą prądów pionowych utrzymujących małe cząsteczki wody w powietrzu. Aby
wystąpił deszcz najpierw maleńkie cząsteczki wody zderzają się i łączą ze sobą, tworzą coraz większe i cięższe, aż
w końcu są na tyle duże, że opuszczają chmurę i opadają na Ziemię. Potrzeba milionów cząsteczek aby utworzyć
jedną kroplę deszczu.
Nierównomierny rozkład opadów w przestrzeni i czasie
Opady w różnych częściach świata różnią się wielkością, nawet w jednym państwie czy jednym mieście mogą się
znacznie różnić. Dla przykładu, w Atlancie w Georgii (USA), podczas letniej burzy opad na jednej ulicy może
wynieść 1 cal lub więcej, podczas gdy w promieniu kilku kilometrów wokół nie wystąpił w ogóle. Ale, z kolei,
wielkość miesięcznych opadów w Georgii jest często wyższa niż w Las Vegas w Newadzie w ciągu całego roku.
Światowy rekord średniego rocznego opadu należy do Mt.Waialeale na Hawajach, 1,140 cm (450 cali). Wyjątkowo
wysoki opad, 1,630 cm (642 cale), zanotowano tu w ciągu innego okresu 12-miesięcznego (ponad 5 cm, t.j. 2 cale
każdego dnia!). Dla porównania, wyjątkowo niskie opady występują w Arica w Chile, gdzie przez 14 lat nie padało.
9
Poniższa mapa pokazuje średnie roczne opady na świecie (w milimetrach i calach). Jasnozielonym kolorem
oznaczono obszary "pustyń". Widzimy, że Sahara w Afryce jest pustynią, ale czy przypuszczaliśmy, że większa
część Grenlandii i Antarktydy to również pustynie?
Woda w lodzie i śniegu: Słodka woda w formie zamrożonej w lodowcach oraz pokrywie lodowej i śnieżnej
Pokrywa lodowa na Ziemi
10
Woda zmagazynowana przez długi okres w lodzie, śniegu i lodowcach jest częścią cyklu
hydrologicznego. Ogromna ilość lodu, prawie 90%, pokrywa Antarktydę. Lód zgromadzony na Grenlandii stanowi
zaledwie 10% całkowitej masy lodu. Pokrywa lodowa Grenlandii jest interesującym elementem cyklu
hydrologicznego Ziemi. Jej objętość oceniana jest na 2.5 mln km3 ( 600,000 mi3). Lód narastał przez wieki w
wyniku dużych opadów śniegu. Średnia grubość lodu zgromadzonego na Grenlandii wynosi około 1,500 m (5,000
stóp), ale miejscami może dochodzić do 4,300 m (14,000 stóp). Lód jest tak ciężki, że ląd znajdujący się po nim
odkształca się, przybierając formę misy.
Lód i lodowce w ciągłym ruchu
Klimat w skali globalnej zmieniał się zawsze, ale nie w sposób dostatecznie szybki aby mogło to być zauważone
przez człowieka. W przeszłości było wiele okresów ciepła, takich jak ten 100 mln lat temu, kiedy żyły dinozaury.
Było też wiele okresów ochłodzenia, np. 20,000 lat temu. Podczas ostatniej epoki lodowej większa część półkuli
północnej była pokryta lodem: prawie cała Kanada, większa część północnej Azji i Europy, a także niektóre stany
obecnych USA.
11
Niektóre fakty związane z lodowcami i pokrywą lodową
" Lodowce pokrywają 10-11% powierzchni wszystkich lądów.
" Gdyby dzisiaj stopiły się wszystkie lodowce poziom mórz i oceanów podniósł by się o około 70 m (wg National
Snow and Ice Data Center).
" Podczas ostatniego zlodowacenia poziom mórz był o około 122 m (400 stóp) niższy od obecnego a lodowce
pokrywały prawie jedną trzecią lądów.
" Podczas ostatniego ocieplenia, 125,000 lat temu, powierzchnia mórz utrzymywała się o około 5.5 m (18
stóp) wyżej niż dzisiaj. Około 3 mln lat temu poziom mórz mógł być wyższy nawet o 50.5 m (165 stóp).
Odpływ wód roztopowych: Odpływ wody z topniejącego lodu i śniegu do rzeki
12
Jeśli mieszkasz na Florydzie czy na Riwierze Francuskiej nie musisz się
martwić tym, w jaki sposób woda z topniejącego śniegu uczestniczy w obiegu wody w przyrodzie. Trzeba jednak
pamiętać, że przeważająca część tej wody bierze udział w cyklu hydrologicznym. W klimacie chłodniejszym
zasilanie rzek i strumieni w większości pochodzi z topniejącego śniegu i lodu. Prócz zagrożenia powodziowego
nagłe topnienie pokrywy śnieżnej może powodować obsunięcia stoków i przemieszczanie się ogromnych mas
rumowiska skalnego.
Dobrym sposobem zrozumienia jak woda z topniejącego śniegu wpływa na przepływ w rzekach jest analiza
hydrogramu zamieszczonego na poniższym rysunku. Pokazuje on średni dobowy przepływ (średni przepływ
każdego dnia) w ciągu 4 lat w rzece North Fork American, w pobliżu zapory North Fork w Kalifornii. Wysokie
przepływy są wynikiem topnienia śniegu. Zauważmy, że najniższy średni dobowy przepływ w marcu 2000 wynosił
1,200 stóp3/s, podczas gdy w sierpniu był rzędu 55-75 stóp3/s.
13
Odpływ wody roztopowej zmienia się w ciągu sezonu i lat. Porównajmy najwyższe przepływy w roku 2000 ze
znacznie niższymi w roku 2001. Te ostatnie wyglądają tak, jakby w roku 2001 Kalifornię ogarnęła susza. Brak
wody zmagazynowanej w pokrywie śnieżnej odbija się zwykle niedostatkami wody w pozostałej części roku. Może
to mieć wpływ na objętość wody gromadzonej w zbiornikach wodnych położonych w dole rzeki, co z kolei, odbije
się niekorzystnie na systemach nawadniających i zaopatrujących miasta w wodę.
Odpływ powierzchniowy: Ta część opadu, która po powierzchni gruntu spływa do najbliższego strumienia
Odpływ powierzchniowy to część opadu spływającego po powierzchni
Wiele osób ma dość uproszczone wyobrażenie o opadzie spadającym na powierzchnię lądu, spływającym po jego
powierzchni do rzek, by rzekami dopłynąć do oceanu. "Uproszczone", gdyż rzeki na swej drodze zasilane są
również wodami gruntowymi oraz tracą wodę, oddając ją do gruntu. Ciągle jednak przeważająca część wody w
rzekach pochodzi z odpływu powierzchniowego.
14
USGS)" class="picleft" />Zwykle część opadu przesiąka przez glebę. Gdy woda
ta dotrze do warstw wodonośnych lub nieprzepuszczalnych zaczyna spływać w dół zgodnie z nachyleniem warstw
skalnych. Podczas intensywnego deszczu można zauważyć wiele maleńkich strumyczków spływających w dół po
stoku. Woda w gruncie zachowuje się podobnie - spływa kanalikami w kierunku rzeki. Fotografia obok pokazuje
przykład jak spływ powierzchniowy (tu spływ z powierzchni drogi) dociera do małego strumienia. W tym przypadku
woda porwała cząsteczki "gołej" gleby i odprowadziła je do rzeki (obniżając jakość wody). Woda, która dotarła do
tego strumienia rozpoczęła swoją wędrówkę ku oceanowi.
Wszystkie procesy obiegu wody w przyrodzie są wynikiem interakcji pomiędzy opadem a odpływem
powierzchniowym. Wszystkie one zmieniają się w czasie i przestrzeni. Podobne burze w Amazonii i na pustyni
Południowego Zachodu Stanów Zjednoczonych wywołają różniący się zasadniczo odpływ powierzchniowy. Wielkość
takiego odpływu jest związana zarówno z czynnikami meteorologicznymi, jak i charakterem fizyczno-
geograficznym i topograficznym obszaru. Zaledwie jedna trzecia opadów na lądy dociera do strumieni czy rzek i
powraca do oceanów. Pozostałe dwie trzecie paruje, transpiruje lub wsiąka w grunt. Człowiek dla własnych potrzeb
zmienia również wielkość i kierunek odpływu powierzchniowego.
Przepływ w rzece: Ruch wody w naturalnych kanałach i rzekach
15
U.S. Geological Survey (USGS) używa terminu "przepływ" dla określenia ilości wody w rzekach i strumieniach.
Znaczenie rzek
Rzeki są ważne nie tylko dla człowieka ale dla życia w ogóle. Są nie
tylko wspaniałym miejscem zabaw i wypoczynku dla ludzi (i ich psów) ale stanowią również główne z
ródło
zaopatrzenia w wodę. Dostarczają wody dla melioracji, produkcji energii elektrycznej, transportu towarów. Są
przyczyną powodzi. Pozwalają utrzymać odpowiedni poziom wód gruntowych dzięki zjawisku przesiąkania wody
rzecznej do gruntu. No i oczywiście, oceany są pełne wody dzięki dopływającym rzekom.
Zlewnie i rzeki
Myśląc o rzece istotne jest pamiętać również o zlewni rzecznej. Czym jest zlewnia? Jeśli staniemy w miejscu i
rozejrzymy się wokół, wszystko co widzimy zawiera się w obrębie zlewni. Zlewnia jest obszarem, z którego woda
spływa w kierunku jednego punktu. Zlewnia może być tak mała jak ślad stopy odciśnięty w błocie oraz tak duża,
jak obszar, z którego woda spływa do Mississippi i dalej do Zatoki Meksykańskiej. Mniejsze zlewnie zawierają się w
większych. Znaczenie zlewni jest duże z uwagi na to, że jakość wody w rzece czy strumieniu zależy od tego jakie
działania prowadzi człowiek na obszarze zlewni położonym "powyżej" ujścia rzeki.
Zmienność przepływu
16
Przepływ zmienia się z dnia na dzień, a nawet z minuty na minutę.
Oczywiście na zmienność przepływu w rzece najbardziej oddziałuje opad na obszar zlewni. Opad sprawia, że rzeki
wzbierają. Poziom wody w rzece podnosi się nawet wtedy, gdy opad spadnie bardzo daleko od jej koryta -
pamiętajmy, że opad na zlewnię rzeczną ostatecznie dociera do jej ujścia. Wielkość rzek zależy przede wszystkim
od wielkości zlewni. Duże rzeki mają ogromne zlewnie. Rzeki różniące się wielkością odmiennie reagują na opad.
Duże rzeki przybierają i opadają znacznie wolniej niż rzeki małe. W małych zlewniach woda w rzece wzbiera i
opada w ciągu godzin a nawet minut. Duże rzeki potrzebują dni aby ich poziom podniósł się lub opadł, a powódz

może trwać wiele tygodni.
Zasoby słodkiej wody: Woda słodka na powierzchni Ziemi
Jednym z elementów cyklu hydrologicznego, niezbędnym dla utrzymania życia na Ziemi, jest woda słodka
zmagazynowana na lądach. Zapytajcie sąsiada, pomidora, pstrąga czy tego nieznośnego komara. Rzeki, stawy,
jeziora, sztuczne zbiorniki wodne i słodkowodne mokradła tworzą wody powierzchniowe.
Objętość wody w naszych rzekach i jeziorach zmienia się zależnie od ilości wody dopływającej i odpływającej. Rzeki
zasilane są przez opad, odpływ powierzchniowy i gruntowy, dopływy boczne. Woda z rzek paruje i zasila wody
gruntowe. Również człowiek "zabiera" wodę dla swoich potrzeb. Ilość wody zmienia się w czasie i przestrzeni w
sposób naturalny oraz za sprawą człowieka.
Woda podtrzymuje życie
17
Jak to widać na zdjęciu przedstawiającym deltę Nilu w Egipcie, życie może kwitnąć
nawet na pustyni, jeśli dostępna jest tylko dostateczna ilość wody powierzchniowej czy gruntowej. Woda
występująca na lądach umożliwia życie. Woda gruntowa istnieje za sprawą przesiąkającej przez grunt wody
powierzchniowej. Woda słodka na powierzchni lądów występuje raczej w niedostatecznej ilości. Zaledwie 3%
całkowitej objętości wody na Ziemi to woda słodka. Woda w jeziorach i bagnach stanowi zaledwie 0.29% zasobów
słodkiej wody. Około 20% całkowitych zasobów wody słodkiej jezior znajduje się w jednym jeziorze, w Bajkale w
Azji, kolejne 20% zasobów w Wielkich Jeziorach Ameryki Północnej (w Huron, Michigan i Superior). Rzeki niosą
zaledwie 0.006% całkowitych zasobów słodkiej wody. Można więc zauważyć, że życie na Ziemi trwa dzięki zaledwie
"kropli" całkowitych zasobów wodnych Ziemi!
Infiltracja: Pionowy ruch wody z powierzchni do gleby i gruntu
Wody gruntowe mają swoje z
ródło w opadzie
18
Wszędzie na świecie część wody, która dociera do powierzchni lądu w postaci
deszczu czy śniegu, infiltruje w głąb gruntu. Ilość infiltrującej wody zależy od wielu czynników. Infiltracja opadu,
który dotarł do pokrywy lodowej Grenlandii jest bardzo mała, podczas gdy np. w pokazanej na zdjęciu jaskini w
Georgii (USA) strumień wody znika natychmiast, docierając bezpośrednio do wód podziemnych!
Część infiltrującej wody pozostaje płytko pod powierzchnią gruntu, skąd przesiąkając może zasilać strumienie i
rzeki. Część wody może infiltrować głębiej, docierając do wód podziemnych. Jeśli warstwy wodonośne nie są zbyt
głęboko możliwe jest uwalnianie zgromadzonej tam wody poprzez studnie, z których ludzie czerpią wodę dla
swoich potrzeb. Woda w gruncie może pokonywać duże odległości i pozostawać w nim przez długi czas zanim zasili
strumienie, rzeki czy oceany.
Woda podpowierzchniowa
19
Infiltrująca woda opadowa tworzy w gruncie dwie strefy, nienasyconą
(aeracji) i nasyconą (saturacji). W strefie aeracji może występować wolna woda ale grunt nie jest nią nasycony. W
górnej części strefy nienasyconej mamy warstwę gleby. Jej struktura jest kształtowana przez system korzeniowy
roślin. Woda z tej strefy jest wykorzystywana przez rośliny. Poniżej strefy nienasyconej znajduje się strefa
nasycona, gdzie woda wypełnia całkowicie przestrzenie pomiędzy cząsteczkami gruntu. Wiercąc studnie ludzie
docierają do tej właśnie strefy.
Odpływ gruntowy: Odpływ wody z gruntu
20
Każdego dnia widzimy wodę w jeziorach, rzekach, pokrywie lodowej, w postaci
padającego deszczu lub śniegu. W przyrodzie jest jednak duża część wody, której nie dostrzegamy bezpośrednio 
jest to woda utrzymująca się i poruszająca w gruncie. Stanowi ona główne z
ródło zasilania rzek i strumieni. Ludzie
od tysięcy lat wykorzystywali tę wodę. Korzystają z niej również obecnie, głównie do picia i nawodnień. Życie na
Ziemi zależy w równym stopniu od wód podziemnych i powierzchniowych.
Woda gruntowa przepływa przez grunt
21
Część infiltrujących opadów tworzy wody gruntowe. W gruncie
część wody przemieszcza się blisko jego powierzchni i stosunkowo szybko przedostaje się do rzek i strumieni. Za
sprawą sił grawitacyjnych część wody wnika w głębsze warstwy grunt.
Diagram pokazuje, które czynniki charakteryzujące warstwy wodonośne i nieprzepuszczalne wpływają na kierunek
i prędkość ruchu wody gruntowej. Objętość wody przemieszczającej się w głąb zależy od zdolności
przepuszczających gruntu (od tego czy woda w gruncie porusza się z łatwością czy z trudem) oraz od jego
porowatości (czy w gruncie istnieją wolne przestrzenie, nie wypełnione materiałem skalnym). Jeśli struktura gruntu
pozwala na względnie łatwe przemieszczanie się wody, może ona pokonywać znaczące odległości w ciągu kilku dni.
Ale woda może również przesiąkać do głębokich warstw wodonośnych, skąd dopiero po tysiącach lat powróci do
środowiska.
y
ródło: Miejsce, gdzie woda podziemna pojawia się na powierzchni
Czym jest z
ródło?
22
y
ródło jest miejscem, gdzie warstwa wodonośna przecina powierzchnię
grunt i skąd woda wypływa w sposób naturalny. y
ródła mogą mieć różne wielkości, od małych, pojawiających się
po intensywnym deszczu, do ogromnych, o wydajności setek milionów galonów wody dziennie.
y
ródła mogą się tworzyć w skałach różnego rodzaju, ale najczęściej powstają w łamliwych wapieniach i dolomitach,
łatwo rozpuszczanych przez kwaśne deszcze. W spękanych skałach tworzą się przestrzenie pozwalające na
przepływ wody. Jeśli jest to przepływ poziomy woda może dotrzeć do powierzchni gruntu i pojawić się w z
ródle.
Woda z
ródlana nie zawsze jest czysta
23
Woda w z
ródłach nie zawsze jest czysta. Niekiedy może mieć kolor
"herbaty". Zdjęcie obok pokazuje naturalne z
ródło w na południowym zachodzie stanu Kolorado. Widoczne rdzawe
zabarwienie jest powodowane przez minerały, z którymi woda miała kontakt w gruncie. Na Florydzie (USA)
znaczna część wód powierzchniowych zawiera kwasy pochodzące z substancji organicznych zawartych w skałach
podpowierzchniowych. y
ródła mają tam specyficzny kolor. y
ródła silnie zabarwione mogą świadczyć o tym, że
woda szybko przepływa dużymi kanałami w warstwie wodonośnej i nie jest filtrowana przez wapienie.
Gorące z
ródła
24
Gorące z
ródła są zwyczajnymi z
ródłami, z tym tylko, że woda w nich jest
ciepła, a niekiedy gorąca, tak jak na przykład w bulgoczących z
ródłach błotnych w Parku Narodowym Yellowstone
w Wyoming (USA). Większość gorących z
ródeł występuje w regionach o przeszłości wulkanicznej a woda
podgrzewana jest przez rozgrzane skały, których temperatura wzrasta wraz z głębokością. Jeśli podgrzana woda
dotrze do odpowiednio dużej szczeliny wyprowadzającej ją na powierzchnię, pojawia się tam w postaci gorącego
z
ródła. Tego typu z
ródłami są znane Ciepłe y
ródła w Georgii i Gorące y
ródła w Arkansas. Trzeba stwierdzić, że
z
ródła termalne rozrzucone są po całym świecie i mogą nawet występować w pobliżu gór lodowych, tak jak na
Grenlandii.
Transpiracja: Proces, w którym para wodna uchodząc z roślin dostaje się do atmosfery
Transpiracja a liście roślin
25
Transpiracja jest procesem, w którym wilgoć przechodzi przez rośliny od korzeni do
małych porów na spodniej stronie liści. Tam zamieniana jest w parę i uwalniana do atmosfery. Transpiracja jest
szczególnym rodzajem parowania wody za pośrednictwem liści. Ocenia się, że około 10% wilgoci dostaje się do
atmosfery dzięki procesowi transpiracji.
Transpiracja roślin jest prawie nie zauważalna  mimo, że woda paruje z roślin nie widzimy, że są one "spocone".
W okresie wzrostu rośliny transpirują znacznie więcej wody niż same ważą. Jeden akr zboża uwalnia do atmosfery
około 11,400  15,100 litrów (3,000  4,000 galonów) wody każdego dnia, a wielki dąb może transpirować
151,000 litrów (40,000 galonów) wody w ciągu roku.
Czynniki atmosferyczne wpływające na proces transpiracji
Wielkość transpiracji roślin zmienia się w czasie i przestrzeni. Istnieje wiele czynników wpływających na ten
proces:
" Temperatura: Transpiracja wzrasta ze wzrostem temperatury, szczególnie w okresie rozwoju roślin.
" Względna wilgotność: Jeśli wilgotność względna w powietrzu otaczającym roślinę podnosi się, spada
wielkość transpiracji. A
atwiej jest wodzie parować w powietrzu bardziej suchym niż wilgotnym.
" Wiatr i ruch powietrza: Intensywniejszy ruch powietrza wokół rośliny sprawia, że transpiracja wzrasta.
26
" Gatunek rośliny: Rośliny transpirują wodę w różnym stopniu. Rośliny z jałowych regionów, np. kaktusy,
zatrzymują cenną wodę i transpirują jej mniej niż inne.
Wody podziemne: Woda przebywająca pod powierzchnią Ziemi przez długi czas
Woda zmagazynowana pod ziemią jest częścią cyklu hydrologicznego
Ogromna ilość wody jest zatrzymywana w gruncie. Porusza się tam
znacznie wolniej, ale nadal jest elementem cyklu hydrologicznego. Większość wody w gruncie pochodzi od opadów
infiltrujących przez jego powierzchnię. Górna warstwa gleby jest strefą nienasyconą, w której woda podlega
zmianom, ale jej nie wypełnia. Poniżej znajduje się strefa nasycona, gdzie wszystkie wolne przestrzenie między
cząsteczkami gruntu wypełnione są wodą. Obszar ten nazywany jest wodami podziemnymi lub warstwą
wodonośną. Jest to olbrzymi magazyn wody na Ziemi, od którego zależy codzienne życie ludzi na całym świeci.
Aby znalez
ć wodę, zajrzyj pod lustro... lustro wody
27
Mam nadzieję, że pozwolicie mi spędzić godzinę na rozgrzanej słońcem plaży,
przy kopaniu dołka w piasku. To najlepszy sposób aby pokazać, że na pewnej głębokości grunt, który jest
dostatecznie przepuszczalny, jest nasycony wodą. W wykopanym dołku pojawia się woda. Jej powierzchnię tworzy
zwierciadło wody. Poziom wody w oceanie wpływa na poziom wody w naszym dołku, jest on taki sam. Poziom
wody zmienia się z minuty na minutę w rytm falowania oceanu. Jeśli woda w oceanie podnosi się lub opada, taki
same ruchy wykonuje zwierciadło wody w wykopanym na plaży dołku.
Tak więc, nasz dołek działa jak studnia, do czerpania wód podziemnych. Gdyby była to woda słodka moglibyśmy
wykorzystać ją do picia. Wiadomo, że jeśli za pomocą wiadra będziemy próbowali wybrać wodę, dołek napełni się
ponownie i to bardzo szybko. Oznacza to, że piasek wokół jest tak przepuszczalny, że woda łatwo przezeń
przepływa i nasza "studnia" ma "dużą wydajność". Aby dotrzeć do słodkiej wody ludzie wiercą głębokie studnie,
sięgające warstw wodonośnych. Studnie mogą mieć głębokość nawet tysięcy stóp. Zasada jest jednak nadal taka
sama jak w naszym "dołku" na plaży  docieramy do warstwy wodonośnej, gdzie wszystkie pory gruntu
wypełnione są wodą.
Światowe zasoby wodne
Dla dokładnego wyjaśnienia gdzie i ile jest wody na Ziemi, spójrzmy na poniższy rysunek i dane. Zauważmy, że
całkowita objętość wody na Ziemi wynosi około 1,386 mln km3 (332.5 mln mi3), z czego 96% to wody słone. Wody
słodkie w 68% zmagazynowane są w lodach i lodowcach. Pozostałe 30% wód słodkich znajduje się pod ziemią.
28
Powierzchniowe zasoby słodkiej wody, w rzekach czy jeziorach, wynoszą około 93,000 km3 (22,300 mi3), co
stanowi zaledwie 1/700% całkowitych zasobów wodnych Ziemi. A mimo to rzeki i jeziora są podstawowym z
ródłem
wody w codziennym życiu człowieka.
Ocena światowych zasobów wodnych
Objętość Objętość wody Procent wody Procent całkowitej
y
ródło wody
wody[mi3] [km3] słodkiej objętości wody
Oceany, morza, zatoki 321,000,000 1,338,000,000 -- 96.5
Pokrywa lodowa,
5,773,000 24,064,000 68.7 1.74
lodowce, wieczne śniegi
29
Wody podziemne 5,614,000 23,400,000 -- 1.7
słodkie 2,526,000 10,530,000 30.1 0.76
słone 3,088,000 12,870,000 -- 0.94
Wilgoć w glebie 3,959 16,500 0.05 0.001
Wieczna zmarzlina 71,970 300,000 0.86 0.022
Jeziora 42,320 176,400 -- 0.013
słodkie 21,830 91,000 0.26 0.007
słone 20,490 85,400 -- 0.006
Woda w atmosferze 3,095 12,900 0.04 0.001
Bagna 2,752 11,470 0.03 0.0008
Rzeki 509 2,120 0.006 0.0002
Woda w żywych
269 1,120 0.003 0.0001
komórkach
Razem 332,500,000 1,386,000,000 - 100
y
ródło: Gleik, P. H., 1996: Water resources. W: Encyclopedia of Climate and Weather, ed. S.H. Schneider, Oxford University
Press, Nowy York, vol. 2, 817-823
Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej
The translation of this page was provided by Malgorzata Mierkiewicz, Instytut Meteorologii i Gospodarki
Wodnej.
30
The Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej is responsible for the acquisition of data and information relating to
the atmosphere and hydrosphere, and conducts also research in its field of activities. The IMGW headquarters are
are located in Warsaw, the capital of Poland. The 5 regional branches cover the more important river catchments
or their parts.
The Institute of Meteorology and Water Management (IMGW)
Beginning in 1919, an organizational transformation of the institutions laid the formal and legal grounds of the
Institute of Meteorology and Water Management. The Institute became an independent State-owned unit having
legal regulatory responsibilities and attracted highly-qualified personnel for employment. The main statutory tasks
of the Institute include the management of hydrologic, meteorologic, and dam-monitoring services, which are of
major importance for the State, society at large, and the national economy. The Institute also performs research
studies geared at perfecting the performance of these services and helps to develop a general understanding of the
natural environment.
Public services managed by IMGW continuously monitor atmospheric and hydrospheric conditions using a network
of stations designed to monitor environmental conditions to differing degrees, depending on the amount of
information needed. Other tasks include fieldwork and the protection of the national economy using hydrologic and
meteorologic warnings and forecasts for State authorities at various level and other recipients, including the land,
sea and air transport industry, agriculture and power sectors. Also, the Institute runs a modern natural-disaster
warning system dealing with floods, hurricanes, storms, hail, violent rain- and snowfall, and water and atmospheric
contamination. Hence, the Polish National Hydrological and Meteorological Service is responsible for the health,
safety, and welfare of people, whether in the air, on land, or at sea. Public services in hydrology, meteorology
(including the oceanographic service) and dam monitoring include the acquisition and collection of materials and
continuous studies of natural phenomena and forecasting, especially when environmental threats occur.
The Polish National Hydrological and Meteorological Service is now one of the most modern services in Europe. The
thorough and comprehensive modernization was due in part to the decision of the Polish government to finance
the project with centrally-budgeted funds supported by a World Bank loan. The decision was prompted by the
disastrous flooding in the Odra and Vistula Rivers basins (main rivers in Poland) in July 1997.
31
The Institute of Meteorology and Water Management has been delivering these tasks under the Water Law and
reports to the Minister of Environment. Poland was one of the 45 countries, which setup the World Meteorological
Organization (WMO). Since its onset, IMGW has actively participated in, and benefited from scientific and technical
programs of the WMO.
Schemat cyklu hydrologicznego USGS Nauka o Wodzie USGS Zasoby Wodne
Water-cycle home Water Science home USGS Water Resources
Komentarze? Kontakt Howard Perlman
URL dla tej strony - http://ga.water.usgs.gov/edu/watercyclepolish.html
Ostatnia modyfikacja: Dec 20, 2005
USGS Ochrona danych osobowych | Zastrzeżenia | Dostępność
32