Relația hidrosferei cu celelalte geosfere

Hidrosfera este totalitatea apei de pe Pământ: oceane și mări, râuri și lacuri, ape subterane, ghețari și apă din atmosferă. Ea se schimbă mereu cu celelalte învelișuri ale planetei. Căldura Soarelui evaporă apa din mare și de pe uscat; vaporii intră în atmosferă, formează nori, iar precipitațiile întorc apa la sol. Nu fiecare picătură urmează aceeași cale: o parte se scurge la suprafață, alta pătrunde în pământ sau rămâne un timp în gheață.

Cu litosfera, apa se întâlnește în roci și soluri. Pe argilă se infiltrează mai greu; prin fisurile calcarului poate pătrunde și forma peșteri. Râurile erodează, transportă și depun material, schimbând relieful. Cu biosfera, legătura este la fel de strânsă: plantele absorb apă și o pierd prin transpirație; animalele și oamenii o folosesc pentru viață. Pădurile și solurile cu vegetație pot încetini scurgerea după ploaie.

În Delta Dunării, apa fluviului aduce aluviuni, vântul și ploaia modifică nivelurile locale, iar stuful și alte plante oferă adăpost păsărilor. Grindurile sunt făcute din sedimente depuse, nu dintr-un material apărut separat de apă. Exemplul arată că o schimbare a fluviului, a climei ori a vegetației poate schimba și forma deltei. Învelișurile Pământului lucrează împreună în același loc.

Circuitul apei cuprinde evaporare și evapotranspirație, condensare, precipitații, infiltrare, curgere subterană și scurgere de suprafață. Rocile permeabile și cele impermeabile dirijează apa subterană. Într-un bazin despădurit, reducerea intercepției și schimbarea solului pot mări scurgerea rapidă; efectul concret depinde și de ploaie, pantă și umiditatea inițială. Într-o zonă urbană, suprafețele impermeabile limitează infiltrația și pot grăbi viitura.

Oceanele păstrează aproximativ 96,5% din toată apa Terrei și furnizează circa 90% din apa care se evaporă în circuitul global, conform USGS. Cele două procente au numitori diferiți: primul descrie stocul de apă, al doilea fluxul de evaporare. Apele continentale sunt o parte mică din stoc, dar au un rol direct în alimentarea râurilor, a solurilor și a ecosistemelor terestre.

Fiecare rezervor de apă are un timp de staționare (timpul mediu în care o moleculă rămâne acolo), calculat prin raportul dintre volumul rezervorului și fluxul anual care îl străbate. Conform UNESCO (Shiklomanov, 1998), apele oceanice se reînnoiesc complet în circa 2 500 de ani, apa din lacuri în circa 17 ani, iar cea din râuri în circa 16 zile; apele subterane adânci și ghețarii montani au nevoie de circa 1 500 de ani, iar gheața permanentă de circa 10 000 de ani. În atmosferă timpul de staționare este de ordinul a 8 zile, așa cum arată calculul din exemplul 1. De aceea poluarea unui râu se poate curăța relativ repede, pe când poluarea apelor subterane sau a oceanului durează mult.

Legătura cu litosfera se vede în trei moduri: apa modelează relieful (eroziune, transport, depunere), rocile determină cât de repede se infiltrează apa și ce săruri dizolvă (apele din calcare sunt dure, iar cele din roci cristaline sunt moi), iar apa transportă materia dizolvată și solidă spre mare. Cu atmosfera, apa schimbă energie: evaporarea consumă căldură, iar condensarea o eliberează, ceea ce alimentează furtunile. Cu biosfera, apa este mediu de viață și materie primă pentru fotosinteză; transpirația plantelor aduce în atmosferă o parte importantă din vaporii de apă de pe uscat.

Exemplu real analizat. Delta Dunării, înscrisă de UNESCO în patrimoniul mondial, primește apă și sedimente din bazinul Dunării. Aluviunile depuse construiesc grinduri, iar alternanța lacurilor și a canalelor susține habitate pentru păsări și pești. Un baraj din amonte poate reține o parte din sedimente; atunci cantitatea care ajunge la vărsare se schimbă. Atmosfera, apele, relieful și viețuitoarele sunt astfel legate prin procese observabile, nu doar printr-o schemă.

Exemplu rezolvat 1 — timpul de staționare în atmosferă. Atmosfera conține aproximativ 12 900 km³ de apă, iar precipitațiile globale sunt de circa 577 000 km³ pe an (458 000 km³ peste oceane și 119 000 km³ peste uscat, conform UNESCO). Timpul de staționare este $12900/577000\approx 0,0224$ ani, adică $0,0224\cdot 365\approx 8,2$ zile.

Exemplu rezolvat 2 — fluxul prin ocean. Oceanele conțin aproximativ 1 338 milioane km³, iar UNESCO indică o reînnoire completă în circa 2 500 de ani. Fluxul anual care le străbate este atunci de circa $1338\cdot 10^6/2500\approx 5,4\cdot 10^5$ km³ pe an, de același ordin cu evaporarea de pe oceane (502 800 km³ pe an, conform UNESCO), ceea ce arată că cifrele sunt coerente.

Greșeli frecvente

• Greșit: Hidrosfera cuprinde numai apa lichidă de la suprafață.
  Corect: Include și gheața, apa subterană și vaporii.
• Greșit: Toată ploaia se scurge imediat în râuri.
  Corect: O parte se infiltrează, se evaporă ori rămâne temporar în sol și zăpadă.
• Greșit: Vegetația nu influențează circuitul apei.
  Corect: Interceptează ploaia și participă la evapotranspirație.
• Greșit: O moleculă de apă rămâne același timp în orice rezervor.
  Corect: Timpul de staționare este de ordinul a 8 zile în atmosferă și de circa 2 500 de ani în oceane.

Înainte și după