1 skyrius hidrosfera.pdf

2. SVARBIAUSIOS ŽINIOS APIE HIDROSFERĄ BIOSFERA Vandens apytaka užtikrina intensyvią sąveiką tarp skirtingų sferų. Hidrosferoje formuojasi trys vandens apytakos ratai: Hidrosferos vientisumą liudija visuose vandens apytakos cikluose vykstantys procesai: garavimas, kondens...

2. SVARBIAUSIOS ŽINIOS APIE HIDROSFERĄ BIOSFERA Vandens apytaka užtikrina intensyvią sąveiką tarp skirtingų sferų. Hidrosferoje formuojasi trys vandens apytakos ratai: Hidrosferos vientisumą liudija visuose vandens apytakos cikluose vykstantys procesai: garavimas, kondensacija ir kritulių iškritimas. Vandens apytaka hidrosferoje veikia ir papildomi faktoriai (pernaša, nuotėkis, transpiracija ir kt.), kurie įvairiose jos dalyse – skirtingi. Šie faktoriai – hidrosferos diskretumo atspindys. Pagrindiniai vandens apytakos proceso Papildomi vandens apytakos proceso veiksniai: veiksniai: Garavimas Pernaša Paviršinis nuotėkis Požeminis nuotėkis Kondensacija Transpiracija Infiltracija Užšalimas Krituliai Ištirpimas Su vandens veikla susiję procesai laiko ir erdvės skalėje (Dingman, 2002)  Duomenys apie vidutinį vandens apytakos greitį svarbiausiose hidrosferos dalyse Lėčiausia apytaka: Ledynai ir įšalo vanduo (atsinaujina kas 10000 m.); Pasaulinis vandenynas (aktyviaiatsinaujina < 0,05 % vandens masės ~ 600 tūkst. km3 iš 1300-1400 mln. km3); Požeminis vanduo (aktyvi apytaka vyksta iki ~ 2 km gylio, ši dalis atsinaujina kas 1400 metų).  Greičiausia apytaka: Atmosferos vanduo (atsinaujina kas 9 paras); 9 paros Upės Per ežerus (priklausomai nuo ilgio ir nuolydžio, tekančios upės: Kalnų upės: 1-3 paros atsinaujina kas kelias paras ar iki kelių metų mėnesius). Lygumų upės: 15-30 parų  Vandens pasiskirstymas įvairiuose objektuose (Shiklomanov, Rodda, 2003) Objektas Tūris, tūkst. km3 Santykinė dalis (%) 99,964 % Vandenynai 1 338 000 96,54 Ledynai 24 064 1,736 Požeminis vanduo (iki 2 km) 23 400 1,688 Ilgalaikio įšalo zona 300 0,0216 Ežerai 176 0,0127 Dirva 16,5 0,00119 0,036 % Atmosfera 12,9 0,00093 Pelkės 11,5 0,00083 Upės 2,12 0,00015 Biologiniai organizmai 1,12 0,00008 Iš viso 1 385 984 100 Ką reiškia šie skaičiai gerai matosi palyginus juos su Baltijos jūra (kur sukaupta apie 21 000 km³ vandens). Pasaulio vandenynuose ir jūrose tilptų maždaug 64000 Baltijos jūrų; Ledynuose – 1150 Baltijos jūros; Požeminio vandens sluoksniuose – 1120 Baltijos jūrų; Ilgalaikio įšalo zonoje – 14 Baltijos jūrų; Ežeruose – 8,4 Baltijos jūros. Nemuno per metus nuplukdomas vandens kiekis (~24 km³) yra ~58 milijonus kartų mažesnis už pasaulio vandens išteklius... Apytikriai vandens apytakos cikle per metus dalyvaujančio vandens kiekiai (tūkstančiais km3): E – garavimas, P – krituliai, Q – paviršiaus nuotėkis, QG – požeminis nuotėkis.  Vandens balanso lygtys (nekreipiant dėmesio į smulkias dedamąsias) Jūros ir vandenynai Ev  Pv  Y Nuotaki žemynų dalis E ž  Pž  Y Nenuotakios sritys En  Pn Bendras balansas Ev  Ež  En  Pv  Pž  Pn Čia: Ev – garavimas iš vandenynų, Ež – garavimas iš žemynų periferinės (nuotakios) dalies, En – garavimas iš nenuotakių žemynų sričių, Pv, Pž ir Pn – atitinkamai, šias teritorijas pasiekiantys krituliai, Y - nuotėkis.  Tai rodo, kad hidrosfera erdvėje pasižymi diskrečia struktūra. Tačiau įvairiose teritorijų bei akvatorijų dalyse yra ir panašumų. Svarbiausi iš jų: 1. Visos hidrosferos dalys susietos tarpusavyje didžiojo vandens apytakos ciklo; 2. Visur vyksta garavimas, kondensacija ir iškrenta krituliai. Didžiajai daliai hidrosferoje esančio vandens (išskyrus ledą) būdinga dinamikos priklausomybė nuo išsidėstymo aukščio. Atmosferos vanduo Kalnų upės Dinamiški vandenys Lygumų upės Ežerai Pelkės Vandenynas Statiški vandenys Požeminis vanduo  Vandens objektų grupavimas pagal apytakos intensyvumą (Shah-Fairbank, 2008). GRUPĖ VANDENS VANDENS Dažnai skirstomi tik vandens OBJEKTAI APYTAKOS PERIODAS telkiniai (objektai, kur didžiąją Tran- Upės Valandos, dalį sudaro skysčio fazinės zitinė paros būklės vanduo). Pratakūs vandens Nuo kelių Tran- telkiniai parų iki kelių zitinė – (ežerai su itin dideliais sezonų akumu- santykiniais baseinais, liacinė savaitinio reguliavimo tvenkiniai) Nuotakūs vandens Nuo kelių Akumu- telkiniai sezonų iki liacinė – (ežerai su vidutinio dydžio kelių tran- baseinais, sezoninio ir dešimtmečių zitinė daugiamečio reguliavimo tvenkiniai) Nenuotakūs vandens Nuo kelių Akumu- telkiniai metų iki kelių liacinė (nenuotakūs ežerai, tūkstantmečių pasaulinis vandenynas)  Hidrosferos dalių diskretumo bei vienalytiškumo požymiai laiko atžvilgiu. Sausumos paviršiaus vandens telkinių persiformavimo schema sausėjant arba drėgnėjant klimatui (neatsižvelgiant į paklotinio paviršiaus kaitą). Teritorijos arba laikotarpio sausumo ir drėgnumo priklausomybė nuo kritulių kiekio ir aplinkos temperatūros (Şen, 2008). Hidrologinių tyrimų metodų skirtumus labiausiai lemia: 1. Tiriamo objekto vandens fazinė būsena; 2. Tiriamo objekto dydis; 3. Tiriamo objekto pasiekiamumo galimybės; 4. Vandens dinamiškumas tiriamajame objekte.  Vandens fazinė būklė lemia taikomų metodų principus: VANDUO LEDAS GARAI KONTAKTINIAI METODAI DISTANCINIAI METODAI Objekto dydis lemia prietaisų parinkimo galimybes ir tyrimų tikslumą: DIDELIS OBJEKTAS MAŽAS OBJEKTAS STAMBŪS DAVIKLIAI SMULKŪS DAVIKLIAI MAŽESNIS TIKSLUMAS DIDESNIS TIKSLUMAS Tiriamojo objekto pasiekiamumo galimybės lemia tyrimų dažnumą ir taikomus metodus: LENGVAI PASIEKIAMAS OBJEKTAS SUNKIAI PASIEKIAMAS OBJEKTAS DAŽNI TYRIMAI RETI TYRIMAI KONTAKTINIAI METODAI DISTANCINIAI METODAI Vandens dinamiškumas tiriamame objekte lemia analizuojamų hidrometrinių elementų spektrą: DINAMIŠKAS OBJEKTAS STATIŠKAS OBJEKTAS KAITIEJI ELEMENTAI STABILIEJI ELEMENTAI Ar hidrosferoje vykstantys procesai sietini su bendraisiais gamtos dėsniais (deterministinėmis priežastimis) ar su atsitiktinumais? DETERMINIZMAS ATSITIKTINUMAS GLOBALI SISTEMA SMULKŪS OBJEKTAI ILGALAIKIAI PROCESAI TRUMPALAIKIS POVEIKIS Nuolatinius ir atsitiktinius procesus sunku atskirti ir dėl hidrologiniams reiškiniams būdingo cikliškumo. Ciklai hidrosferoje būdingi įvairaus rango procesams ir labai skiriasi savo trukme. Daugiametė upės vandeningumo kaita – ilgalaikio cikliškumo pavyzdys. Vltavos upės maksimalių debitų (m³/s) kaita ties Praha 1827–2002 m. Kritulių formavimosi procesui būdingas trumpalaikis cikliškumas. Lietaus kritimas iš Cumulonimbus debesų. Hidrologinių procesų priežastis sunku suvokti ir dėl informacijos specifikos:  duomenų stygius; 800  bendros duomenų sistemos stoka;  informacijos nevienalytiškumas 700 Debitas, m³/s 600 500 400 300 1812 1826 1840 1868 1882 1896 1910 1924 1938 1966 1980 1994 2008 1854 1952 Nemuno ties Smalininkais debitų kaitos grafikas (matuoti tik nuo 1920 m.).