Su döngüsü, suyun Dünya’nın karası, okyanusu ve atmosferi aracılığıyla nasıl değiştirildiğini (döndüğünü) açıklar. Su her zaman üç yerde ve göller ve nehirler, buzullar ve buz tabakaları, okyanuslar ve denizler, yeraltı akiferleri ve hava ve bulutlardaki buhar gibi birçok biçimde bulunur.
Buharlaşma, Yoğunlaşma ve Yağış
Su döngüsü üç ana süreçten oluşur: buharlaşma, yoğunlaşma ve yağış.
buharlaşma
Bir sıvının yüzeyinin gaza dönüşme sürecidir. Suyun döngüsünde sıvı su (okyanuslarda, göllerde veya nehirlerde) buharlaşır ve su buharı olur. Su buharı, soluduğumuz havanın önemli bir parçası olarak bizi çevreler. Su buharı da önemli bir sera gazıdır.
Suyun buharı ve karbondioksit gibi sera gazları Dünya’yı izole eder ve gezegeni bildiğimiz şekliyle yaşamı sürdürecek kadar sıcak tutar. Su döngüsünün buharlaşma süreci güneş tarafından yönlendirilir. Güneş okyanus yüzeyindeki sıvı su ile etkileşime girdiğinde, su görünmez bir gaz (su buharı) haline gelir. Buharlaşması ayrıca rüzgar, sıcaklık ve su kütlesinin yoğunluğundan da etkilenir.
yoğunlaşma
Yoğuşma, bir gazın sıvıya dönüşme sürecidir. Su döngüsünde atmosferdeki su buharı yoğunlaşır ve sıvı hale gelir. Yoğuşma atmosferde yüksek veya yer seviyesinde olabilir. Bulutlar, su buharının yoğunlaşması veya daha konsantre (yoğun) hale gelmesiyle oluşur. Su buharı, bulut yoğunlaşma çekirdekleri (CCN) adı verilen küçük parçacıkların etrafında yoğunlaşır.
CCN, toz, tuz veya kirletici maddeler olabilir. Yer seviyesindeki bulutlara sis denir. Buharlaşma gibi yoğuşma da güneşten etkilenir. Su buharı soğudukça doyma sınırına veya çiy noktasına ulaşır. Hava basıncı da bir alanın çiğ noktası üzerinde önemli bir etkiye sahiptir.
yağış
Buharlaşma ve yoğuşmada olduğu gibi yağış da bir süreçtir. Yağış, atmosferdeki yoğunlaşmanın bir sonucu olarak Dünya’ya düşen herhangi bir sıvı veya katı suyu tanımlar. Yağış yağmur, kar ve dolu içerir. Sis yağış değildir. Sisin içindeki su, çökelmek veya sıvılaşıp Dünya’ya düşmek için yeterince yoğunlaşmaz. Sis ve süspansiyon adı verilen su döngüsünün bir parçasıdır: Atmosferde asılı kalan sıvı sulardır. Yağış, suyun atmosferden Dünya’ya veya okyanusa çevrilmesinin birçok yolundan biridir.
Diğer Süreçler
Buharlaşma, yoğuşma ve yağış su döngüsünün önemli parçalarıdır. Ancak, sadece onlar değil. Mesela, sıvı suyun karada hareket etmesinin çeşitli yollarını akış olarak tanımlar. Örneğin kar erimesi, kar veya buzulların erimesi ve akarsular veya havuzlar oluşturması sonucu oluşan önemli bir akış türüdür. Terleme, su döngüsünün bir diğer önemli parçasıdır.
Terleme, su buharının bitkilerden ve topraktan salınması sürecidir. Bitkiler, su buharını stoma adı verilen mikroskobik gözeneklerden salar. Stomanın açılması ışıktan güçlü bir şekilde etkilenir ve bu nedenle genellikle güneş ve buharlaşma süreci ile ilişkilidir. Evapotranspirasyon, buharlaşma ve terlemenin birleşik bileşenleridir ve bazen suyun atmosferdeki hareketini değerlendirmek için kullanılır.
Su Halleri
Su döngüsü boyunca su sürekli olarak üç durumda dolaşır: katı, sıvı ve buhar. Buz katı sudur. Dünya’nın tatlı suyunun çoğu, devasa buzullar, buz tabakaları ve buzullar içinde kilitlenmiş buzdur. Buz eridikçe sıvı hale gelir. Okyanus, göller, nehirler ve yeraltı akiferlerinin tümü sıvı su tutar. Su buharı görünmez bir gazdır. Su buharı atmosferde eşit olarak dağılmamıştır. Okyanusun üzerinde, su buharı çok daha boldur ve havanın yüzde dördünü oluşturur. İzole çöllerin üstünde, yüzde birden az olabilir.
Su Döngüsü ve İklim
Su döngüsünün Dünya’nın iklimi ve ekosistemleri üzerinde dramatik bir etkisi vardır. İklim, bir bölgenin belirli bir zaman diliminde değerlendirilen tüm hava koşullarıdır. İklime katkıda bulunan iki hava koşulu nem ve sıcaklıktır . Bu hava koşulları su döngüsünden etkilenir. Nem, basitçe havadaki su buharı miktarıdır. Su buharı su döngüsü tarafından eşit olarak dağılmadığından, bazı bölgeler diğerlerinden daha yüksek nem yaşar. Bu, radikal olarak farklı iklimlere katkıda bulunur.
Su buharının atmosferin daha fazlasını oluşturduğu adalar veya kıyı bölgeleri, genellikle su buharının daha az olduğu iç bölgelere göre çok daha nemlidir. Bir bölgenin sıcaklığı da su döngüsüne bağlıdır . Su döngüsü boyunca ısı alışverişi yapılır ve sıcaklıklar dalgalanır . Örneğin su buharlaştıkça enerjiyi emer ve yerel ortamı soğutur. Sular yoğunlaştıkça enerji açığa çıkarır ve yerel ortamı ısıtır.
Su Döngüsü ve Peyzaj
Su döngüsü ayrıca Dünya’nın fiziksel coğrafyasını da etkiler. Suyun neden olduğu buzul erimesi ve erozyon, su döngüsünün Dünya’nın fiziksel özelliklerini oluşturmasına yardımcı olan iki yoldur. Buzullar bir manzara boyunca yavaşça genişledikçe, tüm vadileri oyup, dağ zirveleri oluşturabilir ve kayalar kadar büyük molozlar bırakabilirler. ABD’nin California eyaletindeki Yosemite Ulusal Parkı’nın bir parçası olan Yosemite Vadisi, bir buzul vadisidir.
İsviçre ve İtalya arasındaki Alpler’de bir zirve olan ünlü Matterhorn, buzullar çarpışıp dünyayı aralarında sıkıştırırken oyulmuştur. Kanada’nın “Big Rock“ı, dünyanın en büyük ” buzul düzensizliklerinden” biridir, bir buzul ilerlerken veya geri çekilirken geride kalan kayalar. Buzul erimesi de yer şekilleri oluşturabilir. Örneğin Büyük Göller, Amerika Birleşik Devletleri ve Kanada’nın Ortabatısının manzarasının bir parçasıdır.
Büyük Göller, muazzam bir buz tabakasının erimesi ve geri çekilmesiyle sıvı havuzlar bırakarak yaratıldı. Erozyonların süreci ve yüzey akışının hareketi de Dünya yüzeyinde çeşitli manzaralar yaratır. Erozyon, dünyanın sıvı su, rüzgar veya buz tarafından aşındırılması sürecidir. Erozyon, yüzey akışının hareketini içerebilir.
Örneğin, su akışı muazzam kanyonların oyulmasına yardımcı olabilir. Bu kanyonlar , yüksek yaylalarda (ABD’nin Arizona eyaletindeki Colorado Platosu’ndaki Büyük Kanyon gibi) nehirler tarafından oyulabilir. Ayrıca okyanusun derinliklerindeki akıntılar tarafından da oyulabilirler (ABD’nin Kaliforniya eyaletinin kıyısındaki Pasifik Okyanusunda Monterey Kanyonu gibi).
Rezervuarlar ve Kalma Süresi
Rezervuarlar, su döngüsünün herhangi bir noktasında suyun bulunduğu yerdir. Örneğin bir yeraltı akiferi sıvı su depolayabilir. Okyanus bir rezervuardır. Buz tabakaları rezervuarlardır. Atmosferin kendisi bir su buharı deposudur. Kalma süresi, bir su molekülünün bir rezervuarda geçirdiği süredir. Örneğin, antik yeraltı suyu rezervuarları olan “fosil su” nun kalma süresi binlerce yıl olabilir. Antarktika buz tabakasında suyun kalma süresi yaklaşık 17.000 yıldır.
Bu, bir su molekülünün yaklaşık olarak bu süre boyunca buz olarak kalacağı anlamına gelir. Suyun okyanusta kalma süresi çok daha kısadır – yaklaşık 3.200 yıl. Suyun atmosferde kalma süresi, hepsinden daha kısadır – yaklaşık dokuz gündür. Kalma süresinin hesaplanması, geliştiriciler ve mühendisler için önemli bir araç olabilir. Mühendisler, örneğin bir kirleticinin rezervuardan ne kadar hızlı yayılacağını değerlendirirken rezervuarın kalış süresine başvurabilirler. Kalma süresi, toplulukların bir akiferi nasıl kullandığını da etkileyebilir.