الماء ضروري لإدامة الحياة على الأرض ، ويساعد على ربط الأرض والمحيطات والغلاف الجوي معًا في نظام متكامل ، يعد هطول الأمطار والتبخر والتجميد والصهر والتكثيف جزءًا من الدورة الهيدرولوجية ، وهي عملية عالمية لا تنتهي لدوران المياه من السحب إلى الأرض وإلى المحيط والعودة إلى السحب ، ترتبط دورة المياه هذه ارتباطًا وثيقًا تبادل الطاقة بين الغلاف الجوي والمحيطات والأراضي التي تحدد مناخ الأرض وتسبب الكثير من التقلبات المناخية الطبيعية .

دورة المياه

تصف دورة المياه الحركة المستمرة للمياه بين البحيرات والأنهار والمحيطات والغلاف الجوي ، خلال هذه الدورة ، يمكن أن يكون الماء على شكل مادة صلبة (جليد) أو سائل (ماء) أو غاز (بخار) ، قد يكون من الصعب تخيل ذلك ، لكن الماء الذي تشربه اليوم هو نفس الماء الذي كان سيستخدم من قبل الحضارات القديمة وحتى الديناصورات ، وذلك لأن دورة الماء تعيد تدوير إمدادات المياه من الأرض باستمرار .

الشمس هي التي تجعل دورة الماء تعمل فهي المصدر الرئيسي للطاقة على الأرض ، توفر الشمس ما يحتاجه كل شيء تقريبًا على الأرض،الطاقة أو الحرارة ، تتسبب الحرارة في تبخر الماء السائل والمجمد إلى غاز بخار الماء ، الذي يرتفع عالياً في السماء ليشكل سحبًا وغيومًا تتحرك فوق الكرة الأرضية وتقطر الأمطار والثلوج ، هذه العملية جزء كبير من دورة المياه.

الطاقة الشمسية ودورة المياه

تصف الدورة الهيدرولوجية رحلة الماء بينما تشق جزيئات الماء طريقها من سطح الأرض إلى الغلاف الجوي ، وتعود مرة أخرى ، هذا النظام العملاق ، الذي يعمل بالطاقة من الشمس ، هو تبادل مستمر للرطوبة بين المحيطات والغلاف الجوي والأرض.

الطاقة من الشمس تغذي دورة الماء ، يتسبب في تبخر الماء من المحيطات والأنهار والبحيرات وحتى البرك. “التبخر” يعني أن الماء يتحول من سائل إلى غاز ، أو “بخار” ، ثم يرتفع إلى الغلاف الجوي ، شكل آخر من أشكال التبخر هو TRANSPIRATION ، والذي يحدث عندما ينضم الماء من خلال مسام النباتات والحيوانات إلى الغلاف الجوي ، يحدث التكثيف عندما يتكثف بخار الماء حوله ويتمسك بجزيئات دقيقة من الهواء ، عندما يصبح الهواء رطبًا ، تصبح القطرات التي تشكل السحب أكبر وأكبر ، في النهاية ، يعيد PRECIPITATION هذه القطرات إلى الأرض كمطر أو ثلج أو مطر ثلجي ، يمكن أن تبدأ الدورة مرة أخرى .

حتى في البيئة الصحراوية الجافة ، تحدث دورة المياه ، تحصل المناطق الداخلية من القارة القطبية الجنوبية على حوالي 2 بوصة فقط من الأمطار في السنة ، تهب الرياح هنا الثلوج من الأرض وتضعها في الغلاف الجوي ، وهو جزء من دورة المياه ، كما تساعد الشمس أيضًا على التسبب في حدوث التسامي ، مما يؤدي إلى تبخر الثلج مباشرة إلى غاز بخار الماء.

كيف تسبب الطاقة دورة المياة

يتم إعادة تدوير إمدادات المياه من الأرض في عملية مستمرة تعرف باسم دورة الماء أو الهيدرولوجية ، تتحرك جزيئات الماء باستمرار من موقع إلى آخر في هذه الدورة ، تعد دورة المياه مهمة بالنسبة للطقس والمناخ ، وفي النهاية لجميع أشكال الحياة على الأرض.

تُدار دورة المياه بالدرجة الأولى من طاقة الشمس ، تقود هذه الطاقة الشمسية الدورة بتبخير الماء من المحيطات والبحيرات والأنهار وحتى التربة ، تنتقل المياه الأخرى من النباتات إلى الغلاف الجوي من خلال عملية النتح ، عندما يتبخر الماء السائل أو يتضح ، فإنه يشكل بخار الماء والغيوم ، حيث تكتسب قطرات الماء في النهاية كتلة كافية للهبوط على الأرض مرة أخرى مثل هطول الأمطار.

بعد ذلك يصبح الترسيب جريانًا أو مياهًا جوفية ، ويتحول إلى الخزانات السطحية ، إن دورة المياه هي في الأساس نظام مغلق ، مما يعني أن حجم الماء الموجود في الغلاف المائي اليوم هو نفس كمية الماء التي كانت موجودة دائمًا في نظام الأرض.

دورة المياه لا تقوم بإعادة توزيع المياه حول الأرض فحسب ، بل تمتص أيضًا الطاقة الشمسية وتعيد توزيعها بين المواقع المختلفة على الأرض ، يحدث التسخين الكامن في الغلاف الجوي للأرض كطاقة ، بشكل رئيسي من الشمس ، تتسبب في تحويل الماء السائل إلى مرحلة أخرى ، عند حدوث ذلك ، يمتص الماء السائل الطاقة ، مما يؤدي إلى تبخرها وتكوين بخار الماء.

تمتص عملية التبخر كميات هائلة من الطاقة الشمسية الواردة من خلال عملية التسخين الكامن ، يتم نقل الطاقة إلى الغلاف الجوي عندما يتكثف بخار الماء أثناء تكوين الغيوم ، يتم استخدام الإشعاع الشمسي الوارد لدفع عملية التبخر .

تترك الطاقة سطح الأرض من خلال ثلاث عمليات: التبخر والتكثف (أو التدفئة والتبريد الكامن) ، والحمل الحراري ، وانبعاث الأشعة تحت الحمراء الحرارية ، من هذه العمليات الثلاث ، 25 في المائة من الطاقة التي تخرج من سطح الأرض هي من خلال التبخر والتكثيف ، خمسة بالمائة إضافية ، تترك السطح من خلال الحمل الحراري.

[1]

أهمية المحيط في دورة المياه

يلعب المحيط دورًا رئيسيًا في هذه الدورة الحيوية من الماء ، يحتوي المحيط على 97٪ من إجمالي المياه على الكوكب ، تحدث 78٪ من الأمطار العالمية فوق المحيطات ، وهي مصدر 86٪ من التبخر العالمي ، إلى جانب التأثير على كمية بخار الماء في الغلاف الجوي وبالتالي هطول الأمطار ، فإن التبخر من سطح البحر مهم في حركة الحرارة في النظام المناخي ، يتبخر الماء من سطح المحيط ، في الغالب في البحار شبه الاستوائية الدافئة الخالية من الغيوم.

يؤدي ذلك إلى تبريد سطح المحيط ، كما أن الكمية الكبيرة من الحرارة التي يمتصها المحيط تخفف جزئياً من تأثير الاحتباس الحراري من زيادة ثاني أكسيد الكربون والغازات الأخرى ، يتكثف بخار الماء الذي يحمله الغلاف الجوي مثل السحب ويتساقط في شكل أمطار ، بعيدًا عن مكان تبخره ، يؤدي بخار الماء المتكثف إلى إطلاق حرارة كامنة وهذا يدفع الكثير من دوران الغلاف الجوي في المناطق المدارية ، يعد إطلاق الحرارة الكامنة جزءًا مهمًا من التوازن الحراري للأرض ، ويجمع بين دورات الطاقة والمياه في كوكب الأرض.

[2]

مراحل دورة المياه الاربعة

يمكن أن يتغير نوع واحد من الطاقة إلى نوع آخر من الطاقة ، على سبيل المثال من الطاقة الحركية إلى الطاقة الكهربائية ، أو من الطاقة الكامنة إلى الطاقة الحركية.

التبخر

مع تسخين الشمس لسطح الأرض ، ترتفع درجة حرارة الأنهار والبحيرات والمحيطات ، هذا يتسبب في تبخر بعض الماء إلى الغلاف الجوي ، حيث يتحول إلى غاز يسمى بخار ، تفقد النباتات أيضًا الماء في الغلاف الجوي من خلال أوراقها ، في عملية تسمى النتح.

التكثيف

عندما يرتفع بخار الماء ، يبرد وهذا يجعله يتحول مرة أخرى إلى سائل ، والذي يشكل السحب ، هذه العملية تسمى التكثيف ، يتم تحريك الغيوم حول الأرض بواسطة التيارات العالية في السماء.

هطول الأمطار

عندما تصبح قطرات الماء في السحب كبيرة جدًا وثقيلة بحيث لا يستطيع الهواء تحملها ، فإنها تتراجع إلى الأرض ، يسمى هذا هطول الأمطار ،وهكذا نحصل على المطر أو الثلج أو المطر المتجمد .

الجمع

سيتم جمع المياه المتساقطة من الأنهار والبحيرات والمحيطات ، جاهزة لبدء الدورة مرة أخرى. كيف ينتهي الأمر مرة أخرى في هذه المسطحات المائية يعتمد على مكان هبوطه:

قد تهبط مباشرة في نهر أو بحيرة أو محيط .
قد تهبط على الغطاء النباتي وتبخر مرة أخرى في الهواء ، أو تمتصها جذور النباتات .
في المناخات الباردة ، قد تتراكم على الأرض كالثلج أو الجليد أو الأنهار الجليدية ، عندما تذوب المياه المتجمدة ، سوف تنقع في الأرض أو تتدفق إلى الأنهار أو البحيرات أو المحيطات .