Các vòng tuần hoàn nước

Chia sẻ: Nguyen Phuonganh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:32

Thêm vào BST

Báo xấu

245
lượt xem 50
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Vòng tuần hoàn nước là sự tồn tại và vận động của nước trên mặt đất, trong lòng đất và trong bầu khí quyển của Trái Đất. Nước trái đất luôn vận động và chuyển từ trạng thái này sang trạng thái khác, từ thể lỏng sang thể hơi rồi thể rắn và ngược lại. Vòng tuần hoàn nước đã và đang diễn ra từ hàng tỉ năm và tất cả cuộc sống trên Trái Đất đều phụ thuộc vào nó, Trái Đất chắc hẳn sẽ là một nơi không thể sống được nếu không có nước....

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Các vòng tuần hoàn nước

Tài Liệu Vòng tuần hoàn nước
Vòng tuần hoàn nước Vòng tuần hoàn nước là sự tồn tại và vận động của nước trên mặt đất, trong lòng đất và trong bầu khí quyển của Trái Đất. Nước trái đất luôn vận động và chuyển từ trạng thái này sang trạng thái khác, từ thể lỏng sang thể hơi rồi thể rắn và ngược lại. Vòng tuần hoàn nước đã và đang diễn ra từ hàng tỉ năm và tất cả cuộc sống trên Trái Đất đều phụ thuộc vào nó, Trái Đất chắc hẳn sẽ là một nơi không thể sống được nếu không có nước.
Sơ đồ vòng tuần hoàn nước, do Cục Địa chất Hoa Kỳ vẽ Mục lục 1 Sơ lược 2 Thành phần o 2.1 Nước đại dương o 2.2 Bốc hơi o 2.3 Nước khí quyển o 2.4 Sự ngưng tụ hơi nước o 2.5 Giáng thủy o 2.6 Nước băng và tuyết
o 2.7 Dòng chảy tuyết tan o 2.8 Dòng chảy mặt o 2.9 Dòng chảy sông ngòi o 2.10 Lượng trữ nước ngọt o 2.11 Thấm o 2.12 Lưu lượng nước ngầm o 2.13 Suối o 2.14 Sự thoát hơi o 2.15 Lượng trữ nước ngầm 3 Tham khảo Sơ lược Vòng tuần nước không có điểm bắt đầu nhưng chúng ta có thể bắt đầu từ các đại dương. Mặt Trời điều khiển vòng tuần hoàn nước bằng việc làm nóng nước trên những đại dương, làm bốc hơi nước vào trong không khí. Những dòng khí bốc lên đem theo hơi nước vào trong khí quyển, gặp nơi có nhiệt độ thấp hơn hơi nước bị ngưng tụ thành những đám mây. Những dòng không khí di chuyển những đám mây khắp toàn cầu, những phân tử mây va chạm vào nhau,
kết hợp với nhau, gia tăng kích cỡ và rơi xuống thành giáng thủy (mưa). Giáng thuỷ dưới dạng tuyết được tích lại thành những núi tuyết và băng hà có thể giữ nước đóng băng hàng nghìn năm. Trong những vùng khí hậu ấm áp hơn, khi mùa xuân đến, tuyết tan và chảy thành dòng trên mặt đất, đôi khi tạo thànhlũ. Phần lớn lượng giáng thuỷ rơi trên các đại dương; hoặc rơi trên mặt đất và nhờ trọng lực trở thành dòng chảy mặt. Một phần dòng chảy mặt chảy vào trong sông theo những thung lũng sông trong khu vực, với dòng chảy chính trong sông chảy ra đại dương. Dòng chảy mặt, và nước thấm được tích luỹ và được trữ trong những hồ nước ngọt. Mặc dù vậy, không phải tất cả dòng chảy mặt đều chảy vào các sông. Một lượng lớn nước thấm xuống dưới đất. Một lượng nhỏ nước được giữ lại ở lớp đất sát mặt và được thấm ngược trở lại vào nước mặt (và đại đương) dưới dạng dòng chảy ngầm. Một phần nước ngầm chảy ra thành các dòng suối nước ngọt. Nước ngầm tầng nông được
rễ cây hấp thụ rồi thoát hơi qua lá cây. Một lượng nước tiếp tục thấm vào lớp đất dưới sâu hơn và bổ sung cho tầng nước ngầm sâu để tái tạo nước ngầm (đá sát mặt bảo hoà), nơi mà một lượng nước ngọt khổng lồ được trữ lại trong một thời gian dài. Tuy nhiên, lượng nước này vẫn luân chuyển theo thời gian, có thể quay trở lại đại dương, nơi mà vòng tuần hoàn nước “kết thúc”... và lại bắt đầu. [sửa]Thành phần Cục Địa chất Hoa Kỳ đã định nghĩa 15 thành phần của vòng tuần hoàn nước như sau: Nước đại dương
Phân bổ nước trên Trái Đất Một lượng nước khổng lồ được trữ trong các đại dương trong một thời gian dài hơn là được luân chuyển qua vòng tuần hoàn nước. Ước tính có khoảng 1.338.000.000 km3 nước được trữ trong đại dương, chiếm khoảng 96,5%, và đại dương cũng cung cấp khoảng 90% lượng nước bốc hơi vào trong vòng tuần hoàn nước. Trong những thời kỳ khí hậu lạnh hơn nhiều đỉnh núi băng và những dòng sông băng được hình thành, một lượng nước trái đất khá lớn được tích lại dưới dạng băng làm
giảm bớt lượng nước trong những thành phần khác của vòng tuần hoàn nước. Điều này thì ngược lại trong thời kỳ ấm. Cuối thời kỳ băng hà những sông băng bao phủ 1/3 bề mặt trái đất, và mực nước các đại dương thì thấp hơn ngày nay khoảng 122 m (400 feet). Cách đây khoảng 3 triệu năm, khi trái đất ấm hơn, mực nước của các đại dương có thể đã cao hơn hiện nay khoảng 50 m (165 feet). Có những dòng chảy trong đại dương di chuyển một khối lượng lớn nước khắp thế giới. Những sự di chuyển này có ảnh hưởng lớn đến vòng tuần hoàn nước và khí hậu. Dòng Gulf Stream được biết đến nhiều như là một dòng biển nóng trong vùng Đại Tây Dương, vận chuyển nước từ vùng Vịnh Mexicongang qua Đại Tây Dương hướng đến nước Anh. Với tốc độ 60 dặm (97 km) một ngày, dòng Gulf Stream đem theo một lượng nước nhiều bằng 100 lần tất cả các sông trên trái đất. Xuất phát từ những vùng khí hậu ấm, dòng Gulf mang theo nước ấm hơn đến Bắc Đại Tây Dương, làm ảnh
hưởng đến khí hậu của một vài vùng, như phía tây nước Anh. Bốc hơi Bốc hơi nước là một quá trình nước chuyển từ thể lỏng sang thể hơi hoặc khí. Bốc hơi nước là đoạn đường đầu tiên trong vòng tuần hoàn mà nước chuyển từ thể lỏng thành hơi nước trong khí quyển. Nhiều nghiên cứu cho thấy rằng các đại dương, biển, hồ và sông cung cấp gần 90% độ ẩm của khí quyển qua bốc hơi, với 10% còn lại do thoát hơi của cây. Nhiệt (năng lượng) là nhân tố cần thiết cho bốc hơi xuất hiện. Năng lượng được sử dụng để bẻ gãy những liên kết giữa các phân tử nước, nó là nguyên nhân tại sao nước có thể dễ dàng bốc hơi tại điểm sôi (212°F, 100°C) nhưng bốc hơi rất chậm tại điểm đóng băng. Khi độ ẩm tương đối không khí đạt 100%, tức là ở trạng thái bão hoà hơi nước, bốc hơi không thể tiếp tục diễn ra. Quá trình bốc hơi nước tiêu thụ nhiệt năng từ môi trường, đó
là nguyên nhân tại sao nước bốc hơi từ da làm bạn mát. Bốc hơi nước từ các đại dương là cách chính để nước được luân chuyển vào trong khí quyển. Diện tích rất lớn của các đại dương (trên 70% diện tích bề mặt của Trái Đất được bao phủ bởi các đại dương) cung cấp những cơ hội lớn cho quá trình bốc hơi diễn ra. Trên phạm vi toàn cầu lượng nước bốc hơi cũng bằng với lượng giáng thủy. Mặc dù vậy, tỉ lệ giữa lượng nước bốc hơi và lượng giáng thuỷ biến đổi theo vùng địa lý. Thông thường trên các đại dương lượng bốc hơi nhiều hơn lượng giáng thủy, trong khi đó trên mặt đất, lượng giáng thủy vượt quá lượng bốc hơi. Phần lớn lượng nước bốc hơi từ các đại dương rơi ngay trên đại dương qua quá trình giáng thrủy. Chỉ khoảng 10% của nước bốc hơi từ các đại dương được vận chuyển vào đất liền và rơi xuống thành giáng thuỷ. Khi bốc hơi, một phân tử nước tồn tại trong khí quyển khoảng 10 ngày. [sửa]Nước khí quyển
Mặc dù khí quyển không là kho chứa khổng lồ của nước, nhưng nó là một “siêu xa lộ” để luân chuyển nước khắp toàn cầu. Trong khí quyển luôn luôn có nước: những đám mây là một dạng nhìn thấy được của nước khí quyển, nhưng thậm chí trong không khí trong cũng chứa đựng nước - những phần tử nước này quá nhỏ để có thể nhìn thấy được. Thể tích nước trong khí quyển tại bất kỳ thời điểm nào vào khoảng 12.900 km3. Nếu tất cả lượng nước khí quyển rơi xuống cùng một lúc, nó có thể bao phủ khắp bề mặt trái đất với độ dày 2,5 cm. Sự ngưng tụ hơi nước là quá trình hơi nước trong không khí được chuyển sang thể nước lỏng. Ngưng tụ hơi nước rất quan trọng đối với chu trình tuần hoàn nước bởi vì nó hình thành nên các đám mây. Những đám mây này có thể tạo ra mưa, nó là cách chính để nước quay trở lại trái đất. Ngưng tụ hơi nước là quá trình ngược với bốc hơi nước. Sự ngưng tụ hơi nước cũng là nguyên nhân của hiện tượng sương, hoặc nước trên mắt
kính khi ta đi từ một phòng lạnh đi ra ngoài trong một ngày nóng, ẩm ướt, còn trong một ngày lạnh nước có thể nhỏ giọt bên ngoài cốc uống nước hay có nước ở phía bên trong cửa sổ. [sửa]Sự ngưng tụ hơi nước Thậm chí trên những bầu trời trong xanh không một gợn mây, thì nước vẫn tồn tại dưới hình thức hơi nước và những giọt nước li ti không thể nhìn thấy được. Những phân tử nước kết hợp với những phân tử nhỏ bé của bụi, muối, khói trong khí quyển để hình thành nên các hạt nhân mây (giọt mây nhỏ, đám mây nhỏ), nó gia tăng khối lượng và phát triển thành những đám mây. Khi những giọt nước kết hợp với nhau, gia tăng về kích thước, những đám mây có thể phát triển và mưa có thể xãy ra. Các đám mây hình thành trong khí quyển do không khí chứa hơi nước bốc lên cao và lạnh đi. Phần quan trọng của quá trình này là không khí sát mặt đất ấm lên do bức xạ mặt
trời. Nguyên nhân lớp khí quyển phía bên trên mặt đất lạnh đi là do áp lực không khí. Không khí có trọng lượng và tại mực nước biển trọng lượng của một cột không khí nén xuống trên đầu bạn khoảng 32 kg trên mỗiinch vuông, áp lực này, được gọi là khí áp, nó là kết quả của mật độ không khí trong cột không khí phía trên. Càng lên cao càng ít không khí phía bên trên, và vì thế càng ít áp lực. Khí áp thấp hơn và mật độ không khí giảm theo độ cao. Điều này làm cho không khí trở nên lạnh hơn. Giáng thủy Lượng giáng thủy trung bình hàng năm theo mm và inch trên thế giới. Vùng màu xanh nhạt là sa mạc.
Giáng thủy là nước thoát ra khỏi những đám mây dưới các dạng mưa, mưa tuyết, mưa đá, tuyết. Nó là cách chính để nước khí quyển quay trở lại Trái Đất. Phần lớn lượng giáng thuỷ là mưa. Các hạt mưa hình thành như thế nào? Những đám mây trên bầu trời chứa hơi nước và những hạt nhân mây nhỏ, các hạt nhân mây này quá nhỏ để có thể rơi xuống thành mưa, nhưng nó cũng đủ lớn để hình thành nên các đám mây có thể nhìn thấy được. Nước vẫn tiếp tục bốc hơivà ngưng tụ hơi nước trong bầu trời. Nếu nhìn gần một đám mây, ta có thể nhìn thấy những phần đang biến mất (đang bốc hơi) trong khi những phần khác đang phát triển (ngưng tụ). Phần lớn lượng nước được ngưng tụ trong các đám mây không rơi xuống thành giáng thuỷ. Vì để giáng thuỷ xảy ra, trước tiên những giọt nước nhỏ phải được ngưng tụ. Những phân tử nước có thể kết hợp với nhau thành những giọt nước lớn hơn và đủ nặng để rơi
thành mưa. Cần tới hàng triệu hạt mây để hình thành chỉ một hạt mưa nhỏ. Lượng giáng thủy phân bố không đều trên thế giới, trong một nước hoặc thậm chí trong một thành phố. Ví dụ, tại Atlanta,Georgia, Mỹ, một trận mưa giông mùa hè có thể sản sinh ra một lớp nước mưa dày 2,5 cm hoặc nhiều hơn trên một con đường, trong khi đó ở một vùng khác cách đó vài km thì vẫn khô ráo. Nhưng, tổng lượng mưa một tháng tại Georgia thường nhiều hơn tổng lượng mưa năm tại Las Vegas, Nevada. Kỷ lục thế giới về lượng mưa năm trung bình thuộc về Đỉnh Waialeale, Hawaii với lượng mưa trung bình là 1.140 cm. Đặc biệt, tại Arica là 1.630 cm trong mười hai tháng (nghĩa là gần 5 cm mỗi ngày). Tương phản với lượng nước mưa dồi dào tại Arica, ở Chile đã từng không có mưa trong 14 năm. Nước băng và tuyết Nước được giử lâu dài trong băng, tuyết, và các sông băng là một thành phần của vòng
tuần hoàn nước toàn cầu. Vùng Nam cực chiếm 90% tổng lượng băng của trái đất, các đỉnh núi băng ở Greenland chiếm 10% tổng lượng băng toàn cầu. Băng và sông băng đến và đi Trên phạm vi toàn cầu, khí hậu luôn luôn thay đổi một cách chậm chạp mà con người khó nhận biết. Đã từng có những thời kỳ ấm thuộc kỷ khủng long cách đây 100 triệu năm, và những thời kỳ lạnh, như kỷ băng hà cuối cùng cách đây 20.000 năm. Trong kỷ băng hà cuối cùng này nhiều nơi của bắc bán cầu bị bao phủ trong băng và những dòng sông băng. Gần hết Canada, nhiều vùng phía Bắc Châu Á và Châu Âu, một vài vùng ở nước Mỹ cũng bị những dòng sông băng bao phủ. Bản đồ thế giới trình bày những vùng sông băng tồn tại cách đây 20.000 năm Một vài sự thật về các dòng sông băng và những đỉnh núi băng  Băng hà bao phủ 10 - 11% lục địa trái đất
 Nếu tất cả băng hà tan chảy ngày nay, mực nước biển sẽ tăng lên khoảng 70 m (nguồn: Trung tâm Tư liệu Băng và Tuyết Quốc gia)  Trong kỷ băng hà cuối cùng, mực nước biển thấp hơn ngày nay khoảng 122 m, và những dòng sông băng bao phủ gần 1/3 lục địa trái đất.  Trong thời kỳ ấm cuối cùng, cách đây 125.000 năm, mực nước biển cao hơn ngày nay khoảng 5,5 m. Khoảng 3 triệu năm trước đây nước biển có thể đã cao đến hơn 50,3 m. [sửa]Dòng chảy tuyết tan Trên toàn bộ thế giới dòng chảy tuyết là phần chính của sự luân chuyển nước toàn cầu. Trong thời kỳ mùa xuân ở những vùng khí hậu lạnh hơn, nhiều dòng chảy mặt và dòng chảy sông ngòi xuất phát từ tuyết và băng. Bên cạnh việc gây ra lũ lụt, tuyết tan nhanh có thể gây ra sạt lở đất và dòng chảy bùn đá.
Để hiểu được dòng tuyết tan ảnh hưởng như thế nào đến dòng chảy sông ngòi có thể dựa vào biểu đồ đường quá trình lưu lượng trung bình ngày trong 4 năm của sông North Fork American tại đập North Fork ở California. Các đỉnh cao trong biểu đồ phần lớn là do dòng tuyết tan. So sánh các giá trị nhận thấy dòng chảy ngày trung bình nhỏ nhất trong tháng 3/2000 là 1.200 feet khối trên giây, trong khi đó lưu lượng trong tháng 8 là 55 - 75 feet khối trên giây. Dòng chảy từ tuyết tan biến đổi theo mùa và theo năm. So sánh các đỉnh lũ giữa trận lũ lớn trong năm 2000 và trận lũ nhỏ hơn nhiều trong năm 2001, giống như có một trận hạn hán lớn ảnh hưởng đến California trong năm 2001. Nhưng sự thiếu hụt nước là do nước được trữ trong băng vào mùa đông ảnh hưởng đến tổng lượng nước các tháng còn lại của năm. Sự thiếu hụt nước cũng ảnh hưởng đến lượng nước trong các hồ tại hạ lưu, và sự thiếu hụt nước ở các hồ lại ảnh
hưởng đến lượng nước tưới và nước cấp thành phố. Dòng chảy mặt Nhiều người chỉ nghĩ đơn giản rằng mưa rơi, chảy tràn trên mặt đất (dòng chảy mặt) và chảy vào sông, sau đó đổ ra các đại dương. Đó là sự đơn giản hoá, bởi vì các sông còn nhận và mất nước do thấm. Tuy nhiên, lượng lớn nước trong sông là do dòng chảy trực tiếp trên mặt đất cung cấp và được định nghĩa là dòng chảy mặt. Thông thường, một phần nước mưa rơi thấm ngay vào đất, nhưng khi đất đạt tới trạng thái bão hoà hay không thấm, thì bắt đầu chảy theo sườn dốc thành dòng chảy. Trong một trận mưa lớn, bạn có thể nhìn thấy các dòng nước nhỏ chảy xuôi sườn dốc. Nước sẽ chảy theo những kênh trên mặt đất trước khi chảy vào trong các sông lớn. Hình vẽ biểu diễn dòng chảy mặt (dòng chảy ra từ con đường) chảy vào một con lạch nhỏ như thế nào. Trong trường hợp này dòng chảy mặt
chảy trên những vùng đất trống và lắng đọng bùn cát vào trong sông (không tốt cho chất lượng nước). Dòng chảy mặt chảy vào sông, lại bắt đầu hành trình quay trở về đại dương. Cũng giống như tất cả các thành phần khác trong vòng tuần hoàn nước, quan hệ giữa mưa và dòng chảy cũng biến đổi theo thời gian và không gian. Những trận mưa tương tự nhau xuất hiện trong vùng rừng rậm Amazon và trong vùng sa mạc tây bắc nước Mỹ sẽ sản sinh những dòng chảy mặt khác nhau. Dòng chảy mặt bị chi phối bởi các nhân tố khí tượng địa vật lý và địa hình. Chỉ khoảng 1/3 lượng nước mưa rơi trên bề mặt đất chảy vào sông suối và quay trở lại đại dương. 2/3 còn lại bị bốc thoát hơi hoặc thấm vào nước ngầm. Con người thường sử dụng nước cho các mục đích khác nhau từ dòng chảy nước mặt. Dòng chảy sông ngòi