Definicja pojęcia:

bilans wodny

Bilans wodny – równanie przedstawiające przebieg obiegu wody (cyklu hydrologicznego), którego składowe wyrażają ilościowo zmienność poszczególnych faz obiegu w określonym przedziale czasu.
  1. Obieg wody w przyrodzie (cykl hydrologiczny)
  2. Równanie bilansu wodnego

Obieg wody w przyrodzie (cykl hydrologiczny)

Woda wchodzi w skład hydrosfery obejmującej wody powierzchniowe (morza, oceany, rzeki, jeziora, lodowce, lądolody, obszary bagienne) oraz wody podziemne, a także wodę obecną w atmosferze (para wodna, kryształki lodu) i biosferze (woda biologiczna). Przeważającą większość wód stanowią wody słone – morza i oceany (ok. 96,5%), pozostałą część wód stanowią wody słodkie, woda biologiczna, para wodna w atmosferze oraz wody występujące w postaci lodowców, lodu gruntowego oraz stałej pokrywy śnieżnej.

Nieustanne krążenie wody w przyrodzie pomiędzy środowiskami wodnymi, lądowymi i atmosferą zwany jest obiegiem wody (cyklem hydrologicznym). Cykl ten wywołany głównie przez energię promieniowania słonecznego i oddziaływanie siły grawitacji; jego głównymi składnikamiopady, odpływ i parowanie. Obieg wody zapewnia stały dostęp zasobów wodnych w hydrosferze, atmosferze oraz w środowiskach lądowych.
Cykl hydrologiczny. Źródło: Wikimedia
Obieg wody (cykl hydrologiczny) obejmuje:
  • parowanie wody z powierzchni mórz i oceanów, parowanie z powierzchni wód śródlądowych (jezior, stawów, rzek), parowanie z powierzchni gleby, transpirację roślin lądowych;
  • przenoszenie pary wodnej w atmosferze (ruch poziomy – adwekcja, ruch pionowy - konwekcja, ruch chaotyczny – turbulencja);
  • skraplanie się pary wodnej w atmosferze (kondensacja pary wodnej);
  • tworzenie się chmur i powstawanie opadów atmosferycznych (deszczu, śniegu, szronu) zasilających zbiorniki wodne oraz powierzchnię gleby;
  • spływ wody z powierzchni gleby do jezior i rzek, a następnie do estuariów, skąd trafiają do mórz i oceanów (odpływ powierzchniowy);
  • przesiąkanie wody do głębszych warstw gleby, co skutkuje tworzeniem się wód gruntowych i głębinowych wód podziemnych; przeważająca część wód gruntowych poprzez źródła wraca z powrotem do rzek, a stamtąd do mórz i oceanów (odpływ podziemny);
  • retencję wody – okresowe wyłączenie znacznych ilości wody z obiegu (woda uwięziona w lodowcach i pokrywie śnieżnej, wody głębinowe jezior, mórz i oceanów oraz głębinowe wody podziemne).
  • ponowne parowanie wody.

Na cykl hydrologiczny składa się:
  • duży obieg wody – obieg wody między oceanami, atmosferą i kontynentami; wyróżnia się fazę atmosferyczną (parowanie, przenoszenie i kondensacja pary wodnej) i fazę kontynentalną (opady atmosferyczne, odpływ powierzchniowy i podziemny, wsiąkanie, retencja wody),
  • mały obieg wody – obieg wody między oceanami i atmosferą (80% wody) oraz między kontynentami i atmosferą (20% wody); mały obieg wody nie wpływa znacząco na bilans wodny kuli ziemskiej.
Znaczne ilości wody są uwięzione w górach lodowych dryfujących po powierzchni oceanów. Fot. pixabay.com

Równanie bilansu wodnego

Bilans wodny naturalny wyznacza się:
  • dla danego obszaru, np. zlewni, dorzecza, kontynentu, całej kuli ziemskiej;
  • dla danego zbiornika wodnego, np. jeziora, morza, oceanu;
  • dla określonego czasu, np. dla danego roku hydrologicznego (bilans szczegółowy); dla okresu wieloletniego – z przedziału czasowego min. 10 lat (bilans średni).
Bilans wodny sztuczny (bilans wodnogospodarczy) wynika z warunków przyrodniczych w obrębie danego obszaru (np. zlewni) oraz ukierunkowanej działalności człowieka.

Bilans wodny obejmuje ilość opadów na danym obszarze, odpływ powierzchniowy i podziemny oraz parowanie z powierzchni tego obszaru (wód powierzchniowych i wód gruntowych oraz transpiracja pokrywy roślinnej).

Równanie bilansu wodnego (średniego) Pencka-Oppokowa dla okresu wieloletniego wyraża się wzorem:
gdzie:
P – ilość opadów
H – odpływ (podziemny i powierzchniowy)
E – straty (parowanie)

Równanie bilansu wodnego danego obszaru dla roku hydrologicznego wyraża się wzorem:
gdzie:
P – ilość opadów
H – odpływ (podziemny i powierzchniowy)
E – parowanie
∆R – zmiana retencji (powierzchniowej i podziemnej)

Równanie bilansu wodnego dla fazy kontynentalnej cyklu hydrologicznego wyraża się wzorem:
gdzie:
PK – całkowita ilość opadów na lądach
EK – całkowite parowanie z powierzchni lądów
HK – całkowity odpływ z lądów do oceanów
∆RK – zmiany retencji wody na lądach
Powierzchnia mórz i oceanów cechuje się największą ilością opadów atmosferycznych oraz największym parowaniem. Fot. pixabay.com
Składowe równania bilansu wodnego przeważnie wyraża się w milimetrach słupa wody (mm H₂O), rzadziej w jednostkach objętości wody (m³, km³).

Z powierzchni Ziemi w ciągu roku wyparowuje ok. 380 tys. km³ wody (ok. 320 tys. km³ z powierzchni mórz i oceanów i ok. 60 tys. km³ z powierzchni lądów). Na powierzchnię lądów spada ok. 96 tys. km³ opadów, na powierzchnię mórz i oceanów – ok. 284 tys. km³. Część wód na lądach jest zatrzymana (retencjonowana) jako głębinowe wody podziemne. Do mórz i oceanów spływa ok. 36 tys. km³ wody.

Bilans wodny dla całej kuli ziemskiej charakteryzuje się równowagą pomiędzy opadami atmosferycznymi a sumą parowania i odpływu (podziemnego i powierzchniowego), choć poszczególne składowe równania bilansu wodnego wykazują duże zróżnicowanie w różnych strefach klimatycznych oraz w obrębie różnych obszarów (np. kontynentów).

Wielkość opadów atmosferycznych, parowanie oraz odpływ wykazują zbliżone wartości na obszarach Europy, Azji, Ameryki Północnej oraz Australii z Oceanią; z najwyższą ilością opadów w Europie i Australii z Oceanią, najwyższym parowaniem w Afryce oraz największym odpływem w Ameryce Płn. Największą ilością opadów, parowaniem oraz odpływem na całej kuli ziemskiej charakteryzują się obszary Ameryki Południowej, wartości te są ok. dwukrotnie wyższe w porównaniu z pozostałymi kontynentami. Najmniejszą ilością opadów, zerowym parowaniem oraz odpływem o wartości równoważnej ilości opadów charakteryzują się obszary Antarktyki.
Najwyższe składowe równania bilansu wodnego charakteryzują obszary Ameryki Płd. Wikimedia.org

Bibliografia

  1. Grażyna Łabno; “Ekologia. Słownik encyklopedyczny”; Wydawnictwo Europa, Warszawa 2006;
  2. Zdzisława Otałęga (red. nacz.); “Encyklopedia Geograficzna Świata, tom IX Ziemia ”; Agencja Publicystyczno-Wydawnicza Opres, Kraków 1997.;
  3. Elżbieta Bajkiewicz-Grabowska, Zdzisław Mikulski; “Hydrologia ogólna”; Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2011;
  4. Krzysztof Kożuchowski; “Meteorologia i klimatologia”; Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2019;
Legenda. Pokaż objaśnienia oznaczeń i skrótów
Szukaj
Oceń stronę
Ocena: 4.7
Wybór wg alfabetu:
a b c ć d e f g h i j k l ł m n o q p r s ś t u v w x y z ż ź
Pasaż zakupowy