Circuitul apei in natura (denumit uneori si ciclul hidrologic sau ciclul apei) este procesul de circulatie continua a apei in cadrul hidrosferei Pamantului .Acest proces este pus in miscare de radiatia solara si de gravitatie . In cursul parcurgerii acestui circuit, apa isi schimba starea de agregare fiind succesiv in stare solida, lichida sau gazoasa. Apa se misca dintr-un element component al circuitului in altul, de exemplu dintr-un rau intr-un ocean ,prin diferite procese fizice, dintre care cele mai insemnate sunt evaporatia, transpiratia, infiltratia si scurgerea. Stiintele care se ocupa cu studiul miscarii apei in cadrul acestui circuit sunt hidrologia si meteorologia .
Globul terestru contine cantitati enorme de apa in invelisurile lui externe. Atmosfera constituie unul dintre invelisurile planetei noastre, in care apa se gaseste in cantitati apreciabile. In rocile de pe glob apa se gasesete pana la acea adancime la care, din cauza temperaturii, trece sub forma de vapori. In litosfera apa se poate gasi sub forma lichida sau gazoasa, atat libera cat si legata de anumite structuri cristaline.
Ca si suprafata scoartei terestre, apa din atmosfera apare sub toate cele trei stari de agregare care o caracterizeaza:
a)stare gazoasa, sub forma de vapori, conditionand umiditatea aerului si fiind prezenta, chiar si in aerul foarte uscat;
b)stare lichida, sub forma de picaturi foarte fine ( in cazul cetei si al norilor) sau mai mari ( in cazul burnitei si ploilor );
c)stare solida, sub forma de ace fine de gheata si fulgi de zapada, in norii de la marile inaltimi sau in straturile reci de aer , ca si sub forma de grindina, de diferite dimensiuni ( bobite fine de ''mazariche'' sau bulgari de marimea unui ou de gasca )
Litosfera primara, oceanele si marile sunt depozitele cele mai mari de apa. Atmosfera , suprafata continentelor si freaticul lor sunt cele mai sarace depozite de apa. Cu toate acestea, desi apa continentala este in cantitate relativ redusa, ea are cea mai mare putere de circulatie, revenind in circuit de nenumarate ori fata de apa din litosfera sau din mari si oceane. Deci, si importanta ei in dinamica hidrica este cea mai mare.
Circuitul apei in natura este influentat de o serie de factori care conditioneaza anumite procese fizice si chimice din atmosfera, determinand umiditatea atmosferica si chiar climatul regiunii respective. Acesti factori care alcatuiesc baza circuitului apei in natura ar fi evaporatia, condensarea si precipitatiile.
Evaporatia este procesul natural prin care apa din hidrosfera, litosfera si biosfera, in contact direct cu aerul atmosferic, se transforma in vapori, trecand in invelisul gazos al Pamantului. Se restituie , astfel, atmosferei, un insemnat procentaj al apelor pe care aceasta le-a pierdut pe calea precipitatiilor. Cand fenomenul se produce:
- direct de la suprafata apei = evaporabilitate sau evaporatie potentiala,
- de la suprafata solului si a invelisului vegetal, sub forma de evaporatie totala = evapo-transpiratie,
- de la suprafata stratului de zapada sau gheata = sublimare,
- prin transpiratia plantelor si animalelor = evaporatie fiziologica.
Evaporatia potentiala este mai intensa in anotimpurile calde decat in cele reci si descreste de la tropice- ecuator spre cei doi poli. In zonele tropicale se evapora anual un strat de apa de circa 3 m grosime, de la suprafata oceanelor, atingand chiar 4 m in regiunile desertice. In regiunile temperate valorile maxime se inregistreaza in lunile iunie, iulie, august. La poli evaporatia este neinsemnata si se produce in timpul verii polare, direct de pe suprafetele acvatice sau prin sublimarea zapezii.
La randul ei, evaporatia este influentata de o serie de factori, cum ar fi:
-vantul, (care poate inlocui aerul mai rece de la suprafata unitatilor acvatice cu unul mai cald, capabil sa primeasca noi cantitati de vapori de apa );
-solul, care influenteaza prin culoarea si mai ales prin structura sa ( rezervele de apa din sol, natura solului, covorul vegetal de la suprafata lui si conditiile meteorologice locale - temperatura, umiditate, radiatia locala, - precum si relieful );
-relieful, ( care are o influenta directa, prin expozitia versantilor, putand crea conditii deosebite intre un versant si altul, fapt care se observa si in zonalitatea vegetatiei );
-vegetatia, are o influenta mai complexa (vara retine apele din precipitatii, pe care le reda atmosferei, rapid prin evapo-transpiratie, dar totodata, prin umbrirea solului, reduce cantitatea apei evaporate de la suprafata si din interiorul acestuia).
Condensarea este procesul care are loc in atmosfera, unde surplusul de vapori ajunsi la saturatie, la o temperatura scazuta se transforma in picaturi de apa, sau sublimeaza, sub forma unor mici cristale de gheata. Procesul condensarii (respectiv al sublimarii) inregistreaza mai intai o faza de formare a norilor si a cetei si, in al doilea rand, o faza de formare a precipitatiilor. A doua faza nu este absolut obligatorie, de foarte multe ori, condensarea oprindu-se la faza de ceata-nori.
Nebulozitatea reprezinta in meteorologie, gradul de acoperire cu nori. Norii iau nastere prin condensarea sau cristalizarea vaporilor de apa, in urmatoarele conditii mai obisnuite: contactul dintre masele de aer cald si umed cu cele de aer rece; sau simpla scadere a temperaturii aerului. Picaturile care formeaza norii au o marime cuprinsa intre 0,05 mm si 0,1 mm. Cele de dimensiuni mai mari sunt atrase spre pamant sub forma de burnita. Dupa forma si stuctura lor, norii pot fi de mai multe categorii:
- norii cirus, alcatuiti din cristale de gheata se dispun sub forma unor straturi subtiri,adesea transparente, la altitudini de 8-10 km;
- norii cumulus, au forme de ingramadiri maxime, deasupra muntilor sau in regiunile ecuatoriale; se mentin la altitudini de 2000- 6000 m si dau ploi bogate, prevestind furtuni;
- norii stratus, dispusi in straturi relativ uniforme, mai ales in privinta culorii, se situeaza la altitudini de circa 2000 m.
Adesea, se intalnesc tipuri intermediare de nori, ce formeaza sisteme dupa forma carora se pot face previziuni asupra vremii.
Nebulozitatea maxima se inregistreaza in regiunile cu umiditate relativa accentuata ( la ecuator, in prezenta curentilor ascendenti ) si la latitudinile mari, iar cea minima acolo unde umiditatea relativa este foarte scazuta ( in zona alizeelor, in prezenta curentilor descendenti ).
Nebulozitatea joaca un rol deosebit de important in determinarea climatului unei regiuni; la baza repatitiei nebulozitatii, sta insasi repartitia temperaturilor; la randul sau, nebulozitatea influenteaza repartitia temperaturii; de exemplu, temperatura medie a Saharei, desi este situata la o latitudine de 20 grade, o depaseste pe cea a zonei ecuatoriale, tocmai datorita diferentei de nebulozitate ( 55% la ecuator fata de 20% in Sahara).
Precipitatiile reprezinta apa care cade pe pamant, in stare lichida sau solida, cu durata si intensitati diferite, din atmosfera saturata in vapori. Prin precipitatii se inteleg:
-ploaia, zapada, grindina
-roua, bruma,chiciura ( promoroaca ), rezultate prin condensarea vaporilor de apa chiar pe suprafata pamantului. Dupa intensitate si durata se disting:
-ploi sau ninsori marunte de lunga durata
-burnitele ( picaturi de apa sau aciculi de gheata aproape invizibile
-averse (ploi sau ninsori abundente cu picaturi si fulgi foarte mari).
Repartitia precipitatiilor este conditionata de un intreg complex de factori, dintre care mai importanti ar fi: temperatura, vanturile, apropierea sau departarea de bazinele maritime, relieful,expozitia reliefului, curentii maritimi, vegetatia; un rol esential il are si circulatia generala a atmosferei.
Caracterul circulatiei apei in natura
Intre fenomenele care se petrec cu apa din atmosfera, de pe uscat si din oceane este o foarte stransa legatura. Prin circulatia ei in natura, apa realizeaza o serie de circuite.
Precipitatiile atmosferice cazute pe suprafata uscatului constituie sursa apelor curgatoare, precum si a apelor subterane ( prin procesul infiltratiei ). Apele curgatoare varsa in oceane o cantitate considerabila de apa, volumele ajungand la 35200 km cubi ( dupa M.I.Lvovici ). In acelasi timp, de pe suprafata oceanului se ridica, prin evaporatie, cantitati imense de umezeala (447900 km cubi ) anual, cu care se alimenteaza in permanenta atmosfera.
Procesul relativ complicat al trecerii din hidrosfera in atmosfera si apoi din nou in hidrosfera constituie fenomenul circulatiei apei in natura, evaporatia si gravitatia, reprezentand principalele forte care determina mecanismul acestuia.
In cadrul acestui circuit nu se realizeaza doar o deplasare mecanica a unei mase oarecare de apa din domeniul marin in cel atmosferic, apoi in cel terestru, pentru a reveni de unde a plecat, ci un proces mult mai complex care implica toate fenomenele amintite anterior: evaporatie, condensare, precipitatie
-atmosferica, scurgere superficiala, infiltrare, curgere subterana, combinare chimica cu unele substante minerale, in care apa poate trece de la o stare calitativa la alta.
Importanta circulatiei apei in natura este foarte mare, ea constituind, in primul rand, legatura dintre diferitele unitati ale hidrosferei, mijlocind schimbul de apa dintre domeniul marin si cel continental.
In functie de metodele folosite si de precizia masuratorilor, rezultatele referitoare la datele volumetrice ale circuitelor sunt foarte diferite.
Prin analiza mai profunda a procesului circulatiei apei in natura, se observa ca in complexitatea lui, acesta este alcatuit din mai multe circuite, fiecare succedate intr-o ordine bine determinata. Astfel, se pot distinge foarte usor,doua circuite: unul local, sau mic si unul universal sau mare.
Circuitele locale sau mici se petrec fie deasupra oceanului planetar, fie deasupra maselor de apa continentale si se caracterizeaza prin succesiunea a trei procese: evaporatie, condensare si precipitatie atmosferica. Se formeaza , astfel, un circuit local oceanic si un circuit local continental.
Circuitul universal sau mare. Din imensa cantitate de apa care se ridica sub forma de vapori de pe suprafata oceanului planetar, o insemnata parte este dusa deasupra continentelor, unde condenseaza si cade sub forma de ploi, zapezi, grindina. Dar, dupa ce ajunge la suprafata uscatului, apa din precipitatii, urmeaza diferite cai:
-o parte se scurge fie in oceanul planetar, fie in locuri mai joase fara iesire la mare, constituind procesul scurgerii de suprafata sau scurgerea superficiala;
-o alta parte se infiltreaza in scoarta terestra, unde , daca intalneste un strat impermeabil inclinat, se scurge prin porii rocilor de deasupra,in directia pantei acestuia, constituind scurgerea subterana, ce poate ajunge uneori pana in oceane si mari.
Prin intermediul scurgerii superficiale si al celei subterane, apele se intorc astfel, din nou in oceanul din care s-au evaporat. Acest fenomen de ansamblu, constituie circuitul universal sau mare. El este mai complex decat cele locale, cuprinzandu-le si pe acestea, si incluzand pe langa evaporare, condensare, precipitatie atmosferica si procesele de scurgere superficiala si subterana. Este printre altele, fenomenul care asigura curgerea raurilor la nivel continental, masuratorile facute de-a lungul mai multor zeci de ani, demonstrand ca nu exista schimbari esentiale intre nivelul oceanului universal si debitul raurilor, in general; din contra exista un echilibru.
Volumul urias de apa de pe pamant face ca interventia directa a omului in circulatia globala a acesteia sa fie relativ nesemnificativa. Totusi, in ultimele decade ale acestui secol, mai ales pe plan regional, omul influenteaza direct sau indirect circulatia apei, amploarea acestei influente fiind, cu atat mai mare, cu cat volumul de apa ce aprovizioneaza regiunea respectiva este mai redus. Acumularea apei in lacurile de baraj, irigatiile, utilizarea apei desalinizate tind sa retina apa pe continente o perioada mai lunga de timp decat in mod natural. Pe de alta parte, reducerea suprafetelor impadurite, dezvoltarea agriculturii si industriei au ca rezultat accelerarea scurgerii in oceane si perturbarea echilibrului hidric al unor regiuni continentale, prin aridizarea climatului. Concomitent se produce o incetinire a ritmului de reimprospatare a apei prin fotosinteza - respiratie, efect al reducerii covorului vegetal si poluarii.
