Il ciclo dell'acqua, o il ciclo idrologico, si riferisce alla circolazione continua di acqua all'interno dell'idrosfera terrestre. L'acqua si muove dentro e fuori dai vari bacini sopra, sopra e sotto la superficie della Terra, e nel processo si trasforma nelle sue varie fasi di solido (ghiaccio), liquido (acqua) e gas (vapore), con la massa totale di acqua rimanendo abbastanza costante. I processi fisici di evaporazione, condensazione, sublimazione, precipitazione, traspirazione e deflusso sono responsabili del mantenimento del ciclo dell'acqua. L'energia termica viene anche scambiata durante il ciclo, con questo negozio e il rilascio di calore che colpisce i climi di tutto il mondo. Il ciclo dell'acqua è estremamente cruciale per il mantenimento della vita sulla Terra, poiché reintegra le risorse di acqua dolce del mondo e modera gli estremi del clima.
Processi fisici coinvolti nel ciclo dell'acqua
Vari processi fisici agiscono in coordinazione al fine di mantenere attivo il ciclo dell'acqua in tutti i punti del tempo. L'evaporazione comporta la vaporizzazione dell'acqua dalla fase liquida, innescata dalla fonte di energia termica dalla radiazione solare. L'evaporazione può anche essere estesa per includere la traspirazione, un processo di perdita di acqua dalle foglie delle piante e la traspirazione, che è simile perdita di acqua dagli animali in condizioni di stress da calore. 90% di acqua atmosferica è contribuito per evaporazione e 10% per traspirazione dalle piante. La condensazione e l'avvento si riferiscono alla trasformazione di vapori d'acqua evaporati in goccioline d'acqua liquide sospese nell'aria come nuvole o nebbia e ai movimenti di tale acqua atmosferica condensata tra oceano e terra. L'acqua condensata raggiunge la superficie terrestre e oceanica mediante il processo di precipitazione. Alcune precipitazioni sono soggette all'intercettazione del baldacchino, in cui la vegetazione sulla terra assorbe l'acqua prima che raggiunga la terra. L'acqua che raggiunge la terra è soggetta a ruscellamento (o acqua di fusione in caso di neve), e si sposta attraverso la terra verso gli oceani sotto forma di fiumi che scorrono nei mari. Nel processo anche l'acqua viene evaporata, filtra sottoterra (in un processo noto come infiltrazione in cui l'acqua si raccoglie nel terreno o anche più in profondità nelle falde acquifere sotterranee) o viene estratta dai sistemi di radici delle piante o da altri mezzi. Il flusso sotterraneo di acqua si verifica sotto terra, e anche questo potrebbe finire negli oceani o superficie sulla terra tramite molle. Una piccola quantità di sublimazione, che comporta la conversione diretta di ghiaccio solido in vapore acqueo, è anche vista in natura.
Water Reservoirs e Residence Times
I serbatoi d'acqua rappresentano una regione in cui parte dell'acqua che partecipa al ciclo dell'acqua viene immagazzinata per un certo periodo di tempo. Gli oceani sono i più grandi giacimenti d'acqua del pianeta, che immagazzinano quasi il 97% delle acque dell'idrosfera, mentre le calotte polari e i ghiacciai immagazzinano un altro 2%. Serbatoi, fiumi, laghi, stagni e corsi d'acqua sotterranei immagazzinano piccole percentuali sull'acqua totale dell'idrosfera, mentre il contenuto d'acqua che si trova negli organismi viventi rappresenta il più piccolo di tutti i bacini artificiali. Un altro termine importante associato al ciclo dell'acqua è il "tempo di residenza", che è rappresentato dalla seguente formula matematica:
Tempo di residenza = Volume del bacino idrico / (L'acqua viene aggiunta al serbatoio o lascia il serbatoio)
Il tempo di residenza rappresenta quindi il tempo medio che una molecola d'acqua trascorre nel serbatoio e può essere espresso positivamente o negativamente a seconda che il giacimento stia subendo perdite nette o guadagni netti di acqua. Ad esempio, le acque sotterranee possono risiedere per 10,000 anni sotto la superficie terrestre prima di lasciare il serbatoio sotterraneo, mentre l'acqua atmosferica esiste per un massimo di 10 giorni nell'atmosfera prima di precipitare sotto forma di pioggia o neve.
Importanza del ciclo dell'acqua e l'impatto delle attività umane
I climi globali sono influenzati da ed estremamente sensibili ai cambiamenti nei cicli del ciclo dell'acqua, poiché il ciclo consente lo scambio di calore e umidità tra le masse terrestri e i corpi idrici. L'evaporazione dell'acqua porta al raffreddamento dell'ambiente, mentre la condensa riscalda l'ambiente rilasciando energia termica. La geografia fisica della Terra è anche fortemente influenzata dal ciclo dell'acqua, poiché il crollo dei ghiacciai e il deflusso dai fiumi scolpisce valli, picchi, canyon, laghi e altre forme di terra viste sulla Terra. Recentemente, il ciclo idrico del pianeta si è intensificato e i tassi di evaporazione e precipitazione sono notevolmente aumentati. Le attività umane, come la diga di fiumi e torrenti, l'estrazione di acque superficiali e sotterranee per l'irrigazione e altri scopi, e l'estensiva deforestazione, hanno influito negativamente sul funzionamento del ciclo dell'acqua terrestre. Il riscaldamento globale ha ulteriormente influenzato l'idrosfera innescando lo scioglimento delle calotte polari, che ora stanno perdendo più acqua per evaporazione, scioglimento delle nevi e deflussi di quanto non stiano guadagnando acqua per precipitazione. Ciò minaccia di aumentare il livello delle acque degli oceani e inondare le città costiere di tutto il mondo.
