چرخه آب چیست و چه تاثیری بر آب و هوا دارد؟

چرخه آب یک فرایند بسیار مهم است زیرا امکان دسترسی به آب برای همه موجودات زنده را فراهم می کند و الگوهای آب و هوا را در سیاره ما تنظیم می کند.

اگر آب به طور طبیعی خودش را بازیافت نمی کرد سفره های آب پاک ما خالی شده و حیات بر روی زمین از بین میرفت.چرخه آب اغلب به عنوان یک چرخه ساده از تبخیر ، تراکم و بارش نشان داده می شود. اگرچه این چرخه می تواند یک مدل آموزشی مفید باشد ولی در واقعیت بسیار پیچیده تر است. مسیرها و تأثیرات آب از طریق اکوسیستم های زمین بسیار پیچیده است و کاملاً قابل درک نیست. درک چرخه آب در مقیاس جهانی توانایی ما در پیش بینی آب و هوا ، منابع آب و سلامت اکوسیستم را بهبود می بخشد.

چرخه آب برای پیش دبستانی را می توان با کاردستی چرخه آب نشان داد. این مبحث  در چرخه آب کلاس دوم و چرخه آب پنجم ابتدایی نیز برای یادگیری دانش آموزان توضیح داده شده است. در ادامه مقاله در نشریه جهان شیمی فیزیک توضیحات بیشتری در این رابطه ارائه می شود.

اهمیت چرخه آب برای انسان و محیط زیست

آب بر شدت تنوع و تغییرات آب و هوای کره زمین تأثیر می گذارد. چرخه آب بخش کلیدی حوادث شدیدی مانند خشکسالی و سیل بر روی است. فراوانی و تحویل به موقع آب برای تأمین نیازهای جامعه و اکوسیستم ها حیاتی است.

انسانها از آب برای آشامیدن ، کاربردهای صنعتی ،  کشاورزی ، انرژی های آبی ، دفع زباله و تفریح استفاده می کنند. بنابراین مهم است که از منابع آبی هم برای مصارف انسانی و هم برای سلامت اکوسیستم محافظت شود. در بسیاری از مناطق ، به دلیل رشد جمعیت ، آلودگی و توسعه شهرنشینی ، منابع آب در حال تخلیه است. این  تنش ها با تغییرات آب و هوایی و تغییراتی که بر چرخه هیدرولوژیک تأثیر می گذارد ، بدتر خواهند شد.

چرخه آب روی زمین

آب برای حیات بر روی زمین ضروری است. آب در ۳ فاز جامد ، مایع  و گاز کاملا بهم وابسته است و بخش عمده ای از سیستم آب و هوایی زمین – هوا ، ابرها ، اقیانوس ، دریاچه ها ، پوشش گیاهی ، برف و یخچال های طبیعی را تشکیل می دهد.

چرخه آب حرکت مداوم آب را در داخل زمین و جو نشان می دهد و یک سیستم پیچیده است که شامل بسیاری از فرایندهای مختلف است. آب مایع  تحت دمای بالا تبخیر شده ، متراکم شده و ابرها را تشکیل می دهد و به صورت باران و برف به زمین می رسد.

آب در فازهای مختلف در جو حرکت می کند و سپس از طریق روان آبها به داخل زمین نفوذ کرده و آب های زیرزمینی را تشکیل می دهد. آبهای زیرزمینی جذب گیاهان شده و از گیاهان (تعرق) وارد جو می شود. یخ و برف جامد نیز می تواند مستقیماً به گاز تبدیل شود (تصعید)  عکس آن نیز می تواند در صورت جامد شدن بخار آب طی روند چگالش یا تبرید اتفاق بیافتد. در مدرسه چرخه آب برای کودکان در مبحث چرخه آب کلاس اول و چرخه آب کلاس سوم  شرح داده می شود.

چرخه آب و تغییر آب و هوا

تغییرات آب و هوا بر مکان ، زمان و میزان آب موجود در کره زمین تأثیر می گذارد. حوادث شدید جوی مانند خشکسالی و بارش شدید که انتظار می رود با تغییرات آب و هوایی افزایش یابد ، می تواند بر منابع آبی تأثیر بگذارد. کمبود منابع کافی آب ، جاری شدن سیل یا کیفیت پایین آب بر تمدن بشری نیز  تأثیر می گذارد. این چالش ها می تواند بر اقتصاد ، تولید و استفاده از انرژی ، سلامت انسان ، حمل و نقل ، کشاورزی ، امنیت ملی ، اکوسیستم های طبیعی و تفریحات آبی تأثیر بگذارند.

چرخه آب چه تغییری است؟

چرخه آب هیچ نقطه شروعی ندارد اما ما از اقیانوس ها شروع خواهیم کرد ، زیرا بیشترین  آب کره زمین در اقیانوس ها قرار دارد. خورشید که چرخه آب را به حرکت در می آورد ، آب را در اقیانوس ها گرم می کند و مقداری از آن به صورت بخار وارد اتمسفر می شود. یخ و برف نیز می توانند مستقیماً به بخار آب تبدیل شوند. جریان های هوا بخار را به همراه آب حاصل از تبخیر و تعرق خاک و گیاهان به جو می برند . بدین ترتیب مقدار بخار در هوا افزایش می یابد جایی که دمای سردتر باعث می شود ابر تشکیل شود.

جریان های هوا ابرها را در اطراف کره زمین حرکت می دهند ، ذرات ابر باهم برخورد می کنند ، رشد می کنند و از آسمان فرو می ریزند. برخی از بارش ها به صورت برف می بارد و می تواند به صورت کوه های یخی و یخچال های طبیعی جمع شود  که می تواند آب منجمد را برای هزاران سال ذخیره کند. برف گیرها در آب و هوای گرم اغلب با رسیدن بهار ذوب می شوند و آب ذوب شده  از برف در سطح زمین جاری می شود.

بیشتر بارندگی ها دوباره به اقیانوس ها برمی گردند زیرا به دلیل جاذبه زمین ، بارش به شکل  رواناب سطحی وارد آنها می شود. بخشی از رواناب ها وارد رودخانه ها شده و به سمت اقیانوس ها می رود. همچنین رواناب و نشت آب های زیرزمینی جمع شده و در دریاچه های آب شیرین ذخیره می شوند.البته همه رواناب ها به رودخانه ها سرازیر نمی شوند. قسمت اعظم آنها به داخل اعماق زمین نفوذ کرده و سفره های زیرزمینی را تشکیل می دهد که مقدار زیادی آب شیرین را برای مدت طولانی ذخیره می کند.

برخی از آبها در نزدیکی سطح زمین به صورت دریا و دریاچه باقی می مانند و برخی از آبهای زیرزمینی منافذی در سطح زمین پیدا کرده و به صورت چشمه های آب شیرین ظاهر می شوند. همه این آب ها بطور مداوم در حال حرکت هستند و برخی مجددا به اقیانوس می ریزند جایی که چرخه آب پایان می یابد!

مهمترین عامل چرخه آب در طبیعت

نور خورشید و بارش باران یکی از اجزای حیاتی چگونگی حرکت آب در چرخه آب بر روی زمین هستند که اقیانوس ، زمین و جو را به هم متصل می کند. دانستن اینکه در کجا باران می بارد ، چقدر باران می بارد و ویژگی باران ، برف یا تگرگ به دانشمندان این امکان را می دهد که تأثیر بارش بر روی نهرها ، رودخانه ها ، رواناب های سطحی و آب های زیرزمینی را بهتر درک کنند. اندازه گیری های مکرر و دقیق این پدیده ها به دانشمندان کمک می کند تا بتوانند چرخه آب زمین را مدل سازی و تعیین کنند.

چرخه آب چگونگی تبخیر آب از سطح زمین ، طغیان در جو ، خنک شدن و متراکم شدن به شکل باران یا برف در ابرها  و بارندگی دوباره به سطح زمین را توصیف می کند. آب فرود آمده در خشکی در رودخانه ها و دریاچه ها ، خاک و لایه های متخلخل سنگ ها جمع می شود و قسمت اعظم آن دوباره به اقیانوس ها می ریزد و در آنجا دوباره تبخیر می شود. حرکت آب در داخل و خارج از جو ، جنبه قابل توجهی از الگوی آب و هوای کره زمین است که زندگی همه موجودات به آن وابسته می باشد.

توضیح چرخه آب برای کودکان

چرخه آب به عنوان چرخه هیدرولوژیکی نیز شناخته می شود توضیح می دهد که چگونه آب به طور مداوم روی زمین حرکت می کند. آب از مراحل مختلفی عبور می کند که شامل تبخیر، تراکم، بارش و جریان است و سپس به مرحله تبخیر برمی گردد. کل چرخه از نو شروع می شود و از این رو “چرخه آب” نامیده می شود.

آب ۷۰ درصد از سطح زمین را پوشانده و تقریباً ۶۰ درصد بدن ما را تشکیل می دهد. این منبع طبیعی شگفت انگیز برای زندگی در حیوانات و گیاهان ضروری است. آب علاوه بر داشتن خواص شگفت انگیز بسیار، تنها ماده ای است که به طور طبیعی در هر سه حالت فیزیکی ماده – گاز (بخار آب)، مایع (آب) و جامد (برف، یخ) روی زمین ظاهر می شود. بیشتر مواد دیگر فقط در یک حالت در طبیعت وجود دارند.

گرمای خورشید برای فرآیند چرخه آب بسیار مهم است. هنگامی که خورشید اقیانوس ها را گرم می کند، آب مایع به بخار آب تبدیل می شود و به هوا بالا می رود. این فرآیند به عنوان تبخیر شناخته می شود. با بالا آمدن بخار آب، خنک می شود. سپس دوباره به قطرات ریز آب تبدیل می شود که ابرها را در آسمان تشکیل می دهند.

وقتی این قطرات آب در ابرها با هم ترکیب می شوند و سنگین می شوند، دوباره به صورت باران به سطح زمین می افتند. اگر هوا به اندازه کافی سرد باشد، ممکن است حتی به صورت برف، برف یا تگرگ ببارد! پس از بارندگی، آب روی زمین یا جذب می شود یا تبدیل به رواناب سطحی می شود که در نهایت به اقیانوس برمی گردد. این کار بخشی از چرخه آب را کامل می کند.

فعالیت های انسانی، مانند سوزاندن سوخت های فسیلی، می تواند چرخه آب را تحت تاثیر قرار دهد. به عنوان مثال، گرم شدن کره زمین می تواند باعث ذوب شدن یخ های قطبی شود و سطح آب دریاها را افزایش دهد.