Таблица 1. Объем гидросферы [М. И. Львович, 1974]
| Части гидросферы | Объем воды, тыс. км3 | От общего объема, % |
|---|---|---|
| Мировой океан | 1 370 323 | 93,96 |
| Подземные воды | 60 000 | 4,12 |
| Зоны активного водообмена | 4 000 | 0,27 |
| Ледники | 24 000 | 1,65 |
| Озера | 280* | 0,019 |
| Почвенная влага | 85** | 0,006 |
| Пары атмосферы | 14 | 0,001 |
| Речные воды | 1,2 | 0,0001 |
| Итого: | 1 454 193 | 100 |
| * В том числе около 5 тыс. км3 воды в водохранилищах. | ||
| ** В том числе около 2 тыс. км3 оросительных вод. |
По данным табл. 1, на поверхности Земли содержится почти 1,5 млрд. м3 воды, из этого количества 93,96 % сосредоточено в океанах и морях, немногим больше 4 % представляют воды, находящиеся на суше, и 1,65 % воды сковано в ледниках.
Единство вод Земли
Благодаря процессам круговорота воды гидросферы находятся в постоянной взаимосвязи по следующей схеме: океан — атмосфера — суша — океан. Основную роль в механизме круговорота воды играет тепловая энергия и сила тяжести. Под влиянием тепла вода испаряется с поверхностей океанов, морей, озер и других водных объектов; водные пары, сконденсированные в атмосфере, под действием силы тяжести выпадают в виде дождя, снега и града. Таким образом, вода переходит из одного агрегатного состояния в другое и перемещается, образуя течение рек, вызывая движение почвенных и подземных вод.
В замкнутой системе круговорота воды участвуют атмосферное, океаническое, почвенное, речное, озерное, ледниковое, биологическое, хозяйственное звенья. Каждое из них имеет свои особенности. Поверхность океанов, морей, рек и озер подвержена главным образом испарению. Этим обеспечивается пополнение атмосферы влагой, которая в последующем превращается в атмосферные осадки. В круговороте воды участвуют и подземные и почвенные воды в результате их перемещения и испарения. Биологическое звено занимает незначительное место в общем масштабе круговорота воды на Земле. Однако процесс этот сложен и многообразен. Вода для человека, животных и растений — важнейший продукт, участвующий во всех жизненных процессах. В среднем в растениях и животных содержится более 56 % воды. Организм человека почти на 65 % состоит из воды. При этом человеческий организм потребляет воды по весу примерно в 2 раза больше, чем питательных веществ. Вся вода, потребляемая людьми и животными, в конечном итоге также возвращается в общий круговорот воды.
В общем объеме круговорота воды на Земле ведущее место занимает океаническое звено: на суше выпадает только четвертая часть (113,5 тыс. км3) всех осадков, остальные (411,6 тыс. км3) приходятся на долю Мирового океана.
Осадки на поверхности суши создают ресурсы поверхностных вод и являются основным источником формирования пресной воды. Они имеются главным образом в ледниках полярных и горных областей (99,2 %), озерах (0,73 %), болотах (0,05 %) и в руслах рек. Большая часть пресной воды в виде ледников сосредоточена в двух материках — в Гренландии и в Антарктиде. Ледники — большие хранилища пресной воды.
Круговорот воды — это исключительно важное свойство гидросферы. Благодаря ему общее количество воды на Земле не уменьшается и вода делается практически неисчерпаемой. В этом заключается существенное отличие водных ресурсов от других полезных ископаемых. Подсчитано, что пары атмосферы обновляются в среднем каждые 10 суток, речные воды в руслах рек — в среднем каждые 11 суток, почвенная влага и воды-верховодки Земли возобновляются ежегодно. Более медленно происходит водообновление подземных вод, а также вод в озерах, болотах и ледниках.
Поверхностные воды
В процессе возобновления запасов пресных вод основную роль играют атмосферные осадки. Известно, что на поверхность нашей планеты в среднем в год выпадают осадки, равные метровому слою. Однако распределяются они по земной поверхности неравномерно. Существуют районы с очень высоким уровнем осадков. Наибольшее количество их приходится на тропические зоны экватора (в пределах от 10° с. ш. до 10° ю. ш.). На территории некоторых районов Индии количество выпадающих осадков в год превышает 12 м.
Таблица 2. Обеспеченность континентов речной водой [К. П. Воскресенский, 1971]
| Континент | Суммарный сток рек, км3 | Население, млн. человек | Сток на душу населения, тыс. м3 в год |
|---|---|---|---|
| Европа | 3 140 | 606 | 5,18 |
| Азия | 13 400 | 1 688 | 7,94 |
| Африка | 4 020 | 294 | 13,67 |
| Северная Америка | 6 522 | 253 | 26,17 |
| Южная Америка | 11 500 | 154 | 74,68 |
| Австралия | 1 890 | 15,5 | 12,9 |
| Земной шар | 41 500 | 3 256 | 11,0 |
Вместе с тем в некоторых районах экваториальной зоны выпадаемой влаги недостаточно даже для смачивания поверхности почвы. Например, Синайская пустыня, где годовое количество осадков составляет всего 10–15 мм, а в Перуанской и Ливийской пустынях осадков не бывает вообще. Пустыни занимают четверть земной поверхности, а осадки, выпадающие в этих районах, в среднем не превышают 200 мм в год.
Неравномерность осадков наблюдается и в течение года. Так, в экваториальных районах наибольшее количество осадков выпадает в период после осеннего и весеннего равно действия; в тропиках и муссонных областях — главным образом летом, а в субтропиках — зимой; в районах с континентальным климатом — опять летом. В это время здесь отмечается до двух третей годовой нормы осадков.
На количество осадков, выпадающих на поверхность Земли, значительное влияние оказывает температура и близость больших водных пространств. В теплых экваториальных районах в результате интенсивного испарения увеличивается влагоемкость воздуха и соответственно возрастает количество осадков. В Южном полушарии, где большие пространства заняты морями и океанами, осадков больше, чем в северных широтах Земли.
Возобновляемые в процессе круговорота пресные воды используются для питьевого и промышленного водоснабжения, орошения и выращивания растительной массы, выработки гидроэнергии, судоходства и т. д. Однако не следует забывать, что неправильная хозяйственная деятельность человека ведет к качественному и количественному истощению водных ресурсов.
Изучение закономерностей водообмена в реках, почве и других звеньях гидросферы суши имеет огромное хозяйственное значение. Полученные данные служат основой при планировании использования речного стока населением, дальнейшего развития промышленности и сельского хозяйства.
Особое место в жизни человека занимают речные и озерные воды. В настоящее время в мире известны 145 больших озер, в которых содержится 95 % объема озерных вод. Наибольшее количество пресной воды сосредоточено в оз. Байкале (2,3 тыс. км3) и Великих Американских озерах (2,4 тыс. км3).
Характеризуя обеспеченность речной водой населения мира, необходимо отметить, что в целом на одного человека приходится 11 тыс. м3 в год. Наибольшее количество речной воды на душу населения зафиксировано в Южной и Северной Америке, затем в Африке и Австралии (см. табл. 2).
Ряд стран — таких, как Бразилия, СССР, КНР, Канада, Индия, США, — обладают крупными речными ресурсами. На их долю приходится более 50 % всего речного стока мира (табл. 3).
Большое количество речной воды ежегодно стекает в океаны — Атлантический, Северный Ледовитый, Тихий и Индийский, и только некоторая часть ее остается в так называемых «бессточных областях», сток из которых не достигает Мирового океана. Среди крупных рек земного шара следует назвать реки, стекающие в Атлантический океан на территории Северной и Южной Америки: Амазонка (6930 км3/год), Парана (599 км3/год), Ориноко (441 км3/год), Миссисипи (599 км3/год), на территории Африки — Конго (1350 км3/год), в Индийский океан впадают Ганг (1200 км3/год) и Брахмапутра (630 км3/год); в Тихий океан — Амур (350 км3/год), Янцзы (693 км3/год) и Меконг (378 км3/год), в Северный Ледовитый океан — Енисей (624 км3/год), Лена (536 км3/год) и Обь (400 км3/год).
Таблица 3. Водообеспеченность по отдельным странам мира [М. И. Львович, 1974]
| Страна | Территория, тыс. км2 | Среднемноголетний сток рек, км3 | Удельная водность на одного жителя, тыс. м3/год |
|---|---|---|---|
| Земной шар (в целом) | 148 818 | 41 500 | 11,0 |
| В том числе: | |||
| Бразилия | 8 510 | 5 668 | 59,5 |
| СССР | 22 275 | 4 384 | 17,5 |
| КНР | 9 600 | 2 880 | 3,79 |
| Канада | 8 700 | 2 740 | 128,0 |
| США | 9 400 | 2 345 | 11,4 |
| Индия | 3 270 | 1 586 | 2,88 |
Как правило, водность в озерах и речных бассейнах меняется из года в год. Это связано с общими климатическими и метеорологическими условиями той или иной части суши и особенностями отдельных годов.
Реки и озера питаются от дождей, в результате таяния снега и ледников и от подземных источников. Наблюдаются годы маловодные и многоводные. Изменение водности происходит и внутри года. В периоды весеннего половодья и паводков в результате интенсивного таяния снега водность многих равнинных рек повышается, и наоборот, она резко падает летом и зимой. В период весеннего половодья расход отдельных рек составляет 60 % и более (от годового).