Hydrosfera Ziemi: Woda, Obieg, Zasolenie, Wody Powierzchniowe i Lodowce

1. Podstawowe Pojęcia Hydrosfery

Hydrosfera - Wodna powłoka Ziemi, przestrzeń, w której występuje woda we wszystkich stanach skupienia (oceany, morza, rzeki, jeziora, bagna, lodowce, pokrywa śnieżna, wody podziemne, woda atmosferyczna). Obejmuje wszystkie wolne wody Ziemi (niezwiązane chemicznie lub fizycznie ze skałami litosfery czy organizmami biosfery).

Oceanosfera - Część hydrosfery obejmująca wody morskie i oceaniczne (96,5% wód hydrosfery).

Kriosfera - Wody występujące w postaci niezanikającego lodu (lodowcowego, morskiego i gruntowego).

Wszechocean (Ocean światowy) - Zwarta, słona powłoka wodna na powierzchni Ziemi, obejmująca wszystkie oceany i połączone z nimi morza. Zajmuje ok. 71% powierzchni Ziemi.

Bilans Wody

Całkowita ilość wody w hydrosferze jest stała i wynosi ok. 1,386 mld km³.

Wody słone (oceany, morza, słone jeziora) stanowią 97,47% wszystkich wód.

Wody słodkie stanowią zaledwie 2,53% i są zawarte głównie w lądolodach, lodowcach oraz wodach podziemnych.

Wody słodkie magazynowane są głównie w: lodowcach i lądolodach (68,70%), wodach podziemnych (30,06%).

Ilość wód możliwych do wykorzystania przez człowieka jest niewielka (mniej niż 0,5%) – należą do nich wody słodkie w rzekach i jeziorach oraz płytko usytuowane wody podziemne.

Obieg Wody (Cykl Hydrologiczny)

Obieg wody jest podtrzymywany przez energię cieplną (promieniowanie słoneczne prowadzące do parowania) oraz grawitację (opady, spływ powierzchniowy i podziemny).

Najważniejsze etapy obiegu: parowanie, kondensacja (opad), gromadzenie się, spływ powierzchniowy, wsiąkanie (infiltracja), odpływ podziemny, ponowne parowanie.

Retencja - Czasowe zatrzymanie wody na powierzchni ziemi lub pod ziemią.

Wszechocean – Zasolenie

Zasolenie - Zawartość soli w wodzie morskiej, podawana w PSU (odpowiadają promilom, ‰).

Średnie zasolenie oceanu światowego wynosi 35‰.

Główne składniki soli: Chlorki sodu i magnezu stanowią blisko 90% ogólnej masy soli.

Najmniejsze zasolenie: Morze Bałtyckie (ok. 7 PSU).

Największe zasolenie: Morze Czerwone (ok. 43-46 PSU).

2. Wody Powierzchniowe

Rzeki

Rzeki - Naturalne cieki wody, spływające pod wpływem grawitacji korytami, odprowadzające wody opadowe, powierzchniowe i podziemne.

System rzeczny - Rzeka główna wraz ze wszystkimi swoimi dopływami.

Dorzecze - Obszar, z którego system rzeczny zbiera wodę.

Największy system rzeczny i dorzecze na świecie tworzy Amazonka (ponad 7 mln km²).

Asymetria dorzeczy w Polsce (Wisła 27:73, Odra 30:70).

Zlewnia - Cały obszar, z którego wody spływają do jednego cieku. Dorzecze to zlewnia obejmująca cały system rzeczny.

Dział wodny - Granica rozdzielająca obszary, z których wody spływają do dwóch sąsiednich dorzeczy (lub zlewni).

Ujście rzeki - Może mieć charakter:

• Lejkowaty (estuarium) – rozszerzenie uformowane przez erozyjne działanie pływów morskich (np. Loara).
• Delty – rozgałęzione ujście powstałe w czasie akumulacji transportowanego materiału (np. Nil).

Jeziora

Limnologia - Nauka o jeziorach.

Podział jezior ze względu na geneze misy jeziornej:

• Lodowcowe: morenowe, rynnowe (wąskie, głębokie, np. Hańcza), cyrkowe (np. Morskie Oko).
• Tektoniczne: powstałe w zagłębieniach tektonicznych (np. Bajkał, Tanganika).
• Wulkaniczne: w kraterach lub kalderach (np. Toba, Neos).
• Reliktowe: pozostałości dawnych mórz lub zatok (np. Morze Kaspijskie, Jezioro Aralskie).
• Antropogeniczne: sztuczne zbiorniki wodne powstałe w wyniku działalności człowieka (np. Solińskie, Włocławskie).

3. Lodowce Górskie i Lądolody

Definicje i Znaczenie

Glacjologia - Nauka badająca lodowce i lądolody.

Lodowiec - Znaczne i trwałe nagromadzenie lodu powstałego w wyniku przeobrażenia śniegu.

Lodowce zawierają 2,2% wody na powierzchni Ziemi, co stanowi 98% wód śródlądowych.

Lodowce i lądolody mają wpływ na kształtowanie rzeźby Ziemi (np. zlodowacenia plejstoceńskie w Polsce). Gdyby stopniały, poziom Wszechoceanu podniósłby się o 66 metrów.

Warunki Powstania Lodowców

• Przewaga opadów nad topnieniem.
• Lokalne spłaszczenia lub wklęsłości terenu sprzyjające gromadzeniu się śniegu (np. brak takich w Tatrach uniemożliwia powstanie współczesnego lodowca, mimo że najwyższe szczyty leżą powyżej granicy wieloletniego śniegu).
• Temperatura ujemna (średnia roczna temperatura poniżej 0°C).
• Granica wieloletniego śniegu - Granica obszaru o dodatnim bilansie śniegu. Jej położenie zależy od szerokości geograficznej:

Równik: ok. 4500 – 5000 m n.p.m..

Pobliże biegunów: schodzi do poziomu morza.

Proces Przemiany Śniegu w Lód Lodowcowy

Pole firnowe - Obszar akumulacji śniegu i jego przekształcania w lód lodowcowy.

Etapy przemiany:

• Świeży śnieg (mała gęstość).
• Firn (szreń) - Agregat drobnych ziaren lodu, powstały po wielokrotnym rozmarzaniu i zamarzaniu.
• Biały lód firnowy - Dalsza rekrystalizacja i usunięcie większości powietrza, pod naciskiem nadległych warstw.
• Niebieski lód lodowcowy - Powstaje w warunkach wysokiego ciśnienia, ma dużą gęstość i właściwości masy plastycznej, co umożliwia ruch.

Ruch Lodowców

Tempo ruchu jest grawitacyjne, związane z nachyleniem zboczy i ciśnieniem lodu.

Lód może rozpływać się frontalnie we wszystkich kierunkach (lądolody, czapy lodowe) lub spływać jęzorami w doliny śródgórskie (lodowce górskie).

Typy Lodowców

Lodowce górskie:

• Cyrkowe (karowe): powstają w zagłębieniach polodowcowych (np. Pireneje).
• Wiszące: w niewielkich, płytkich zapadliskach na stromych zboczach (np. Himalaje).
• Dolinne: proste (typ alpejski) lub złożone/dendrytyczne (typ himalajski).
• Podgórskie (przedgórskie): jęzory lodowcowe wypływają z gór i łączą się na przedgórzu w rozległą masę lodu (piedmontową) (np. Alaska).

Lodowce kontynentalne (Lądolody): zajmują rozległe obszary (np. Antarktyda, Grenlandia).

Lądolód Grenlandii - Największy na świecie, osiąga grubość do 3,2 km, zajmuje 80% wyspy.

Lądolód Antarktydy - Drugi co do wielkości, osiąga grubość do 4,8 km, zajmuje 98% kontynentu.