Понятие о гидросфере

 Понятие о гидросфере

 

Гидросфера (греч. hidro – вода и sphaira – шар) – водная оболочка Земли. Она включает в себя всю химически не связанную воду, независимо от ее состояния: твердую, жидкую, газообразную.

Из 1,4 млрд км3 общего объема вод гидросферы около 96,5% составляют моря и океаны; 1,7% приходится на подземные воды, около 2% – на ледники и постоянные снега (в основном Антарктиды и Гренландии), менее 0,02% – на поверхностные воды суши (реки, озера, болота, искусственные водоемы). Некоторое количество воды находится в атмосфере и в живых организмах. Объем гидросферы постоянно меняется. По данным ученых, 4 млрд лет назад ее объем составлял всего 20 млн км3, то есть был почти в семь тысяч раз меньше современного. В будущем, по прогнозам ученых, количество воды на Земле, по-видимому, также будет возрастать, если учесть, что объем воды в мантии Земли оценивается в 20 млрд км3 – это в 15 раз больше современного объема гидросферы (табл. 3). Предполагают, что поступление воды в гидросферу будет происходить не только выделением ее из мантии, но и при вулканических извержениях.

Гидросфера играет очень  большую роль в жизни нашей  планеты. Она накапливает солнечное тепло и перераспределяет его на Земле; с Мирового океана на сушу поступают атмосферные осадки. Мировой океан особенно влияет на климат прибрежных территорий.

В настоящее время гидросфера охвачена невиданными по скорости и размерам преобразованиями, связанными с технической  деятельностью человека. Ежегодно используется около 5 тыс. км3, а загрязняется в 10 раз больше. Некоторые страны начали ощущать нехватку пресной воды. Гидросфера взаимодействует со всеми оболочками Земли. О связи ее с литосферой свидетельствует эрозионная и аккумулятивная работа вод, влияющая на формирование рельефа. Взаимодействует гидросфера и с атмосферой: облака состоят из паров воды, испарившихся с поверхности морей и океанов. Так как живые существа, населяющие биосферу, не могут жить без воды, можно говорить о взаимосвязи гидросферы и с биосферой. Взаимодействуя с различными оболочками планеты, гидросфера выступает, в свою очередь, как часть целостной природы Земли Гидросфера едина. Ее единство – в общности происхождения всех природных вод из мантии Земли, в их пространственной непрерывности и взаимосвязанного в системе мирового круговорота воды в природе.

Водные объекты и  их виды

 

Водный кодекс РФ от 03. 06. 2006 № 74 – ФЗ, вступивший в  силу с 01.01.2007, определяет водные объекты  и их виды следующим образом.

Водный объект – природный или искусственный водоём, водоток или иной объект, в котором постоянно или временно сосредоточены воды.

То есть, водный объект – естественное или рукотворное образование  с постоянным или временным скоплением вод. Имеет характерные формы  и признаки водного режима и даже агрегатных состояний. Скопление различных видов вод может быть как в формах рельефа, так и в недрах.

Различают поверхностные  водные объекты, состоящие из поверхностных  вод и покрытых ими земель в  пределах береговой линии, и подземные  водные объекты.

Существуют  и такие природные образования переходного характера, которые не обладают признаками водного объекта, но обладающие «возможностью» вредного воздействия. Примером таких образования являются, в частности, «дышащие» озера. Суть явления заключается в неожиданном и быстром (иногда в одну ночь) появлении и исчезновении «большой воды» во впадинах рельефа, болотистых и луговых низменностях (иногда площадью до 20 км2).

«Дышащие» озера наблюдаются в  Ленинградской области, Прионежье, в

Новгородчине, Архангельской  области, в Вологодчине, в Дагестане. Внезапно возникающие возле населенных пунктов и различных коммуникаций озера подтопляют их. Есть случаи, когда такие «временные водоемы» становились водными путями для речного и рыболовного флота. Так, существовавшее в конце 19 века в США озеро Алахуа, неожиданно возникшее во Флориде, на целое десятилетие стало судоходным.

К поверхностным  водным объектам относятся: моря, реки, ручьи, каналы, озера, обводненные карьеры, пруды, водохранилища, болота, ледники, снежники, родники, гейзеры.

К подземным  водным объектам относятся бассейны подземных вод, водоносные горизонты.

Водные объекты  делятся на виды:

Общего пользования  – общедоступные поверхностные  водные объекты, находящиеся в государственной  или муниципальной собственности (ст. 6 ВК РФ).

Особо охраняемые «дышащие» озера – водные объекты (или их части), имеющие особое природоохранное, научное, культурное, а также эстетическое,

рекреационное и оздоровительное  значение. Их перечень определяется законодательством  об особо охраняемых природных территориях (ст. 66 ВК РФ).

ГИДРОЛОГИЯ ЛЕДНИКОВ

Ледник - это масса фирна и льда, образовавшаяся путем длительного накопления и преобразования твердых атмосферных осадков и обладающая собственным движением. Множество ледников, объединенных общими связями с окружающей средой и внутренними взаимосвязями и свойствами, образуют оледенение, или ледниковую систему. Ледники Земли играют важную роль в природных процессах. Являясь аккумулятором больших объемов вод, ледники участвуют в круговороте воды в природе и оказывают существенное влияние на многие процессы на земном шаре (тепловой баланс планеты, температуру и соленость вод океана, сток горных рек и т.д.).

 

Происхождение ледников и их распространение на земном шаре

В холодный период года на обширных территориях суши идет накопление твердых атмосферных осадков - снега. В теплый период года на большей части территории снег растаивает. В каждый момент времени можно найти границу между поверхностью, покрытой снегом, и поверхностью, где снега нет. Эта граница называется сезонной снеговой линией.

Среднее положение снеговой линии называется климатической снеговой линией. Выше климатической снеговой линии наблюдается положительный снеговой баланс, ниже - отрицательный снеговой баланс, на самой линии - нулевой снеговой баланс.

Часть тропосферы, расположенную выше климатической снеговой линии, в пределах которой снеговой баланс положительный и происходит накопление твердых атмосферных осадков, называют хионосферой. Главная причина существования оледенения - климатическая. Основным условием существования ледников служит положительный снеговой баланс, т.е. преобладание накопления снега над его расходованием, чему способствует большое количество твердых атмосферных осадков и длительный период отрицательных температур воздуха. Наиболее благоприятен для образования ледников морской климат с большим количеством осадков и прохладным летом. Сухой континентальный климат с жарким летом менее благоприятен для образования ледников.

Помимо климатических условий образованию ледников способствуют и условия орографические и геоморфологические: большие высоты, экспозиция склонов (северная и Северном полушарии и южная в Южном), благоприятная ориентация горных хребтов по отношению к направлению переноса влажных воздушных масс, плоские или вогнутые формы рельефа. На северных склонах Джунгарского Алатау климатическая снеговая линия расположена, например, на высотах около 3000 м, на южных склонах - на высотах около 3500 м. В центральных частях гор Средней Азии эта линия лежит на высотах 5000-5500 м, в периферийных - на высотах 3000-3600 м.

Накопление снега выше климатической снеговой линии не может продолжаться бесконечно, и он должен каким-то образом «разгружаться». Это в горных ледниках происходит благодаря перемещению накапливающихся масс снега и льда ниже снеговой линии (в виде языка ледника) и последующему их таянию и испарению в более теплых условиях, частичному таянию и испарению льда выше снеговой линии, сходу лавин и переноса снега метелями, а на покровных ледниках также и в результате откалывания массивов льда и образования айсбергов.

Линия с нулевым снеговым балансом на теле самого ледника проходит немного ниже, чем климатическая снеговая линия в данном районе Земли. Это может быть объяснено как дополнительным поступлением снега на поверхность ледника путем метелевого и лавинного переноса, так и охлаждающим влиянием самого ледника.

С многолетним положением снеговой линии на поверхности ледника приблизительно совпадает так называемая фирновая линия, отделяющая поверхность фирна от поверхности льда.

Согласно Атласу снежно-ледовых ресурсов мира (1997) площадь современного оледенения на планете (площадь, занятая многолетним льдом и снегом) составляет 16,25 млн км², или 10,9 % поверхности суши. На долю льдов Антарктиды и Гренландии приходится соответственно 13,94 и 1,80 млн км², или 9,4 и 1,2% плошали поверхности суши.

Запасы воды во всех ледниках мира составляют 25,78 тыс. км³ (это -70,2% объема всех пресных вод на планете). На долю льдов Антарктиды и Гренландии приходится 23,29 и 2,36 млн км³ запасов воды, что составляет 90.3 и 9.2 % суммарных запасов воды в ледниках мира. ,

Как следует из приведенных цифр, в ледниках Антарктиды и Гренландии вместе содержится 25,66 млн км³ воды (99,5 % запасов воды во всех ледниках мира, или 69,8 % запасов всех пресных вод).

На долю горных ледников приходится запасов воды значительно меньше (наиболее крупные горные ледники расположены на Аляске. Памире, в Андах). Средняя толщина льда наибольшая в покровных ледниках (ледники Антарктиды, Гренландии, арктических островов). Максимальная толщина льда была измерена в индоокеанском секторе Антарктиды - 4776 м. Толщина льда в горных ледниках значительно меньше.

Общие запасы воды в ледниках России составляют около 15,1 млн км³. Самые крупные ледники в нашей стране находятся па островах Новая Земля и Северная Земля. Запасы воды в горных ледниках России невелики.

Типы ледников

Ледники на Земле подразделяются на две основные группы:

1. Покровные ледники размещаются на материках или крупных островах: к ним относятся ледники Антарктиды, Гренландии, арктических островов (Земля Франца-Иосифа, Новая Земля и др.)- Форма покровных ледников в меньшей степени, чем у горных, зависит от рельефа подстилающей поверхности земли и в основном обусловлена распределением снегового питания ледника. Покровные ледники подразделяются на: ледниковые купола (выпуклые ледники мощностью до 1000 м); ледниковые щиты (крупные выпуклые ледники мощностью более 1000 м и площадью поверхности свыше 50 тыс. км²); выводные ледники (быстро движущиеся ледники, через которые осуществляется основной расход льда покровных ледников; выводные ледники обычно заканчиваются в море, образуя плавучие ледниковые языки, дающие начало многочисленным айсбергам небольшого размера); шельфовые ледники (плавающие или частично опирающиеся на морское дно ледники, являющиеся продолжением наземных ледниковых покровов; они движутся с берега к морю и образуют крупные айсберги).
2. Горные ледники подразделяются на три подгруппы. Это ледники вершин, лежащие на вершинах отдельных гор, хребтов и горных систем, в кальдерах вулканов; ледники склонов, занимающие депрессии (впадины, кары) на склонах горных хребтов; долинные ледники, располагающиеся в верхних и средних частях горных долин.

Обширные горные ледники расположены в крупных и высоких горных массивах - в Гималаях, Каракоруме, на Памире. Тянь-Шане, в Альпах, на Кавказе, на Аляске и т, д. Самый крупный горный ледник - ледник Беринга на Аляске длиной 203 км и площадью 5700 км².

В России покровное оледенение занимает наибольшие площади на Новой Земле (23,64 тыс. км²), Северной Земле (18,32 тыс. км²), Земле Франца-Иосифа (13,75 тыс. км²). Горные ледники в России расположены на Кавказе, Алтае, в Саянах, на Северном Урале, в горах Бырранга и Путорана, па хребте Черского, Карякском нагорье, на Камчатке. В пределах СНГ горные ледники имеют наибольшую площадь на Тянь-Шане (8313 км²), Памиро-Алае (9821 км²). Большом Кавказе (1424 км²). Самые крупные горные ледники в СНГ - ледники Федченко площадью 652 км² и длиной 77 км на Памире и Южный Иныльчек площадью 567 км² и длиной 60,5 км на Тянь-Шане.

Па протяжении геологической истории площадь оледенения на Земле существенно изменялась. Так, площадь ледников в последнюю ледниковую эпоху достигала 34 млн км² (и 2 раза больше современной), а в эпоху максимума четвертичного оледенения - 55 млн км² (в 3,4 раза больше современной).

Питание и абляция ледников, баланс льда и воды в ледниках

 

Питание ледника. Основным источником питания ледника служат твердые атмосферные осадки. Кроме них в питании ледника участвуют дождевые жидкие осадки; метелевый перенос, т.е. принос ветром снега на поверхность ледника со смежных горных склонов; лавины, приносящие дополнительные объемы снега на ледник; конденсация водяного пара в твердую фазу (сублимация) или так называемые «нарастающие» осадки - иней и изморозь; «наложенный лед», т.е. вновь замерзающие талые воды сезонного снега.

Расход вещества в леднике. Главной составляющей расхода вещества в леднике (абляции) является сток талой воды с ледника. Кроме того, с поверхности льда (снега) происходит испарение, а также иногда и сдувание снега ветром (механическая абляция).

Различают три вида абляции: подледниковую, внутриледниковую и поверхностную.

Подледниковая абляция происходит на границе ледника с ложем и вызывается поступлением теплоты из грунта, трением льда о ложе и жидкой водой, проникающей под лед. Поступление геотермального тепла из недр Земли может привести даже к образованию огромных подледниковых озер под мощным слоем покровного ледника. Примером такого озера служит оз. Восток и Антарктиде.

Внутриледниковая абляция (таяние) происходит внутри ледника и объясняется трением отдельных слоев ледника, циркуляцией воды и воздуха в полостях и трещинах ледника. На долю обоих упомянутых видов абляции приходится менее 5 % обшей абляции ледника.

Главный - вид ледниковой абляции - поверхностная абляция, представляющая собой убыль снега, фирна и льда на поверхности ледника, обусловленная метеорологическими факторами. Основной составляющей поверхностной абляции является таяние. Испарение играет некоторую роль лишь в условиях крайне сухого и солнечного высокогорья.