Hydrologinen kierto ja pohjavesi

Hydrologinen kierto

• Auringon säteily ja Maan vetovoima ylläpitävät hydrologista kiertoa, jossa vesi haihtuu mantereilta ja meristä ilmakehään ja kulkeutuu tuulen mukana.
• Kosteuden tiivistyessä pisarat tippuvat sateena maahan ja palaavat meriin.
• Hydrologinen kierto on suljettu kierto, jota ylläpitävät Auringon lämpöenergia ja Maan painovoima.
• Auringon säteilyn vaikutuksesta vesistöistä, jäätiköistä, maaperästä ja kasvillisuudesta haihtuu vettä ilmakehään (evapotranspiraatio).
• Suurin osa sateesta (noin 75%) tulee merialueille.
• Mantereelle satanut vesi virtaa jokia pitkin meriin, haihtuu tai imeytyy maaperään.

Pohjavesi

• Osa maaperään imeytyneestä vedestä jää maaperän vedeksi, osa vajoaa muodostaen pohjavettä.
• Pohjavesi täyttää avoimet tilat maa- ja kallioperässä, pääosin maaperän huokosissa.
• Pohjaveden pinta on Suomessa keskimäärin 2–4 metrin syvyydessä.
• Orsivesi on pohjavettä, joka on erillään muusta pohjavedestä vettä läpäisemättömän kerroksen päällä.
• Pohjaveden runsauteen vaikuttavat sadanta, haihtuminen ja maaperän läpäisevyys.
• Suuria pohjavesiesiintymiä on hiekka- ja sora-alueilla, erityisesti harjuilla.
• Hiekka- ja soramailla 30–70% sadannasta suodattuu pohjavedeksi, moreenimailla 10–20%, savimailla läpäisevyys on olematon.
• Kasvillisuus ja juuristo pidättävät vettä maaperän pintaosiin.
• Pohjaveden uusiutuminen on hidasta, mahdollisesti tuhansia vuosia.

Valuma-alueet ja vedenjakajat

• Valuma-alue on vedenjakajien rajaama alue, jolle sataneet vedet päätyvät samaan vesistöön (joet, lammet, järvet).
• Vedenjakaja jakaa veden eri valuma-alueille ja on tyypillisesti maaston korkein kohta, myös suoalueet voivat toimia vedenjakajina.

Sateen synty

• Sateen edellytyksenä on nouseva ilmavirtaus, joka nostaa lämmintä ja kosteaa ilmaa, jolloin se jäähtyy ja vesihöyry tiivistyy pisaroiksi tai jääkiteiksi.
• Absoluuttinen kosteus mittaa veden määrää kuutiometrissä ilmaa, kyllästyskosteus on absoluuttisen kosteuden yläraja.
• Suhteellinen kosteus kertoo, kuinka monta prosenttia absoluuttinen kosteus on vallitsevan lämpötilan kyllästyskosteudesta.
• Vesihöyryn tiivistyminen alkaa kastepisteestä (suhteellinen kosteus 100%).
• Tiivistyminen tapahtuu tiivistymishiukkasten (noki, pöly, tuhka) ympärille, muodostaen pilviä, sumua, kastetta tai kuuraa.

Sadetyypit

• Ilman kohoaminen ja jäähtyminen on tärkeää sateen synnylle, ilma jäähtyy noustessaan noin 6,5 °C/km.
• Ilman kohoamiseen on kolme syytä: ilman lämpeneminen, tuulen törmääminen maaston esteeseen, lämpimän ja kylmän ilman kohtaaminen.
• Konvektiosateet ovat tyypillisiä tropiikissa ja Suomessa kuumina kesäpäivinä.
• Aurinko lämmittää voimakkaasti maanpintaa, jolloin ilma lämpenee, kevenee ja nousee, tiivistyen sateiksi.
• Konvektiosateet ovat usein rajuja ja lyhytaikaisia kuuroja, joihin voi liittyä ukkosia, eniten iltapäivisin.
• Tropiikissa Auringon zeniittiasemaa seuraavat zeniittisateet ovat konvektiosateita.
• Orografiset sateet syntyvät, kun kostea ilma kohtaa vuoriston ja pakotetaan nousemaan.
• Kohoava ilma viilenee ja kosteus tiivistyy sateiksi tuulenpuoleisilla rinteillä.
• Vuorten suojapuolen rinteet ovat kuivia ja lämpimämpiä laskutuulen vuoksi.
• Orografiset sateet ovat yleisiä Norjan ja Kanadan rannikkovuoristoissa.
• Rintamasateet syntyvät polaaririntamassa, kun kylmä ja lämmin ilmamassa kohtaavat.
• Kylmä ilma pakottaa lämpimän ja kostean ilman kohoamaan, jolloin sataa.
• Lämpimän rintaman sateet ovat heikkoja ja pitkäaikaisia, kylmän rintaman sateet voimakkaampia ja kuuroluonteisia.
• Rintamasateet ovat tyypillisiä keskileveyksillä, kuten Suomessa ja muualla Euroopassa.

Sateiden jakautuminen maapallolla

• Sateet jakautuvat epätasaisesti, mikä liittyy ilmanpainevyöhykkeisiin, merivirtoihin, pinnanmuotoihin ja etäisyyteen merestä.
• Maailman sateisimmat alueet ovat tropiikissa päiväntasaajan matalapaineen vaikutusalueella.
• Sateissa on vuodenaikaisvaihtelua Auringon zeniittiaseman muutosten vuoksi.
• Ilmanpainevyöhykkeet siirtyvät pohjois-eteläsuunnassa vuodenaikojen mukaan.
• Välimerellä on talvisateita polaaririntaman siirtyessä etelämmäksi, kesällä on kuivaa hepoasteiden korkeapaineen vuoksi.
• Lämpimät merivirrat tuovat lämpöä ja kosteutta, jolloin haihtunut vesihöyry tiivistyy sateiksi.
• Kylmät merivirrat aiheuttavat kuivuutta, koska vesi tiivistyy sateeksi jo meren päällä.
• Rannikkovuoristojen tuulenpuoleisilla sivuilla sataa runsaasti, suojasivut ovat kuivia.