5.24. Водний баланс земної кулі

Кругообіг води в природі враховує усі ресурси води Землі. Це поверхневі, підземні, грунтові води та волога в атмосфері. За останні роки вчені уточнили усі складові водного балансу планети як для всієї земної кулі, так і для Світового океану, суходолу, окремих континентів, країн, річкових басейнів та інших водойм.

Табл. 5.4 Річний водний баланс земної кулі та окремих її компонентів.

Елементи водного балансу	Об’єм, тис. км^3/рік	Шар, мм/рік	%
Світовий океан (Площа 361·10^6км^2)
Опади Перенесення повітряними течіями на суходіл Випаровування	458 46,8 504,8	1270 130 1400	90,7 9,3 100
Суходіл (площа 149·10^6км^2)
Опади Стік Випаровування	119,1 46,8 72,3	800 315 485	100 39,3 60,7
Земна куля (площа 510·10^6км^2)
Опади Випаровування	577,1 577,1	1130 1130	100 100

Щорічно з поверхні земної кулі випаровується понад 577 тис. км³ води, основна частина якої випаровується з поверхні Світового океану (505 тис. км³) і лише 72 тис. км³ з поверхні суходолу. Уся ця водяна пара конденсується в атмосфері і випадає у вигляді атмосферних опадів. Середня кількість опадів на поверхню океану становить 1270 мм, на поверхню суходолу 800 мм і середня кількість опадів у цілому на земній кулі 1130 мм (табл. 5.4).

Річна кількість опадів на поверхню океану менша, ніж випаровування. Решта вологи 46,8 тис. км³ повітряними течіями переноситься з океану на суходіл і поповнює річки, озера, льодовики та підземні води. Цих же 46,8 тис. км³ води щорічно стікає з суходолу в океан. Отже, з суходолу випаровується води менше, ніж випадає у вигляді опадів. Наведені дані про складові величини водного балансу у майбутньому можуть уточнюватись, але суттєвих змін уже не буде.

Щорічно на земній кулі випаровується води майже в 7 разів більше, ніж є її у Чорному морі. Річковий стік з суходолу становить близько половини води Чорного моря. Ці величезні об’єми води постійно подорожують в атмосфері та на земній поверхні.

5.24.1. Обіг вологи в атмосфері

Волога надходить в атмосферу із земної поверхні. Тому основна її маса зосереджена у досить тонкому приземному шарі. За підрахунками Л.П. Кузнецової цей розподіл має такий характер (табл. 5.5). За цими даними визначений середній річний вміст вологи в шарі атмосфери 0-7 км, мм (мал. 5.11).

Враховуючи цей вміст вологи та швидкість вітру в різних широтах визначено річне перенесення водяної пари в атмосфері (мал. 5.12).

Табл. 5.5 Вміст вологи в різних шарах атмосфери над північною Євразією, %

Шар, км	Рівень, гПа	Вміст вологи, % від сумарного вмісту вологи в тропосфері до рівня 300гПа
1,5	850	35-50
3	700	65-75
5	500	90-95
7	400	98
7-8	400-350	1
8-9	350-300	0,5

Найбільше водяної пари в атмосфері переноситься всередині тропічних широт – більше 240 кг/(м. с.). Це пояснюється величезним вмістом водяної пари в атмосфері та постійною великою швидкістю східних вітрів. Ще більше вологи переноситься в мусонах Південно-Східної Азії – понад 260 кг/(м. с.). Над пустелями тропічних та субтропічних широт переноситься менш 80 кг/(м. с), а над районами центрально-азіатської гірської системи північніше Гімалаїв навіть менше 60 кг/(м. с.).

У помірних широтах найбільше водяної пари переноситься над теплою течією Гольфстрім. У високих широтах вміст вологи в атмосфері різко зменшується, тому й переноситься вологи мало. У районі Новосибірських островів переноситься близько 42 кг/(м. с.), а поблизу північних берегів Гренландії близько 26 кг/(м. с.). Сюди волога переноситься з Атлантичного та Тихого океанів, а влітку також із Євразії та Північної Америки. Поблизу берегів Антарктиди переноситься 60-40 кг/(м. с.), а в центрі материка до 1 кг/(м. с.). В цілому перенесення вологи в широтному напрямку в 3-4 рази більше, ніж у меридіональному.

У зв’язку з цим цікавим є питання, протягом якого часу водяна пара переноситься навколо земної кулі, як довго вона безперервно перебуває в атмосфері, яку відстань вона долає за добу тощо (табл. 5.5).

Табл. 5.5. Обіг вологи в атмосфері земної кулі.

Опади, м^3/рік Вміст вологи в атмосфері, м^3 Кількість замін водяної пари в атмосфері протягом року при наявності процесу випаровування Тривалість одної заміни водяної пари, діб Середня швидкість зонального перенесення вологи, км/ добу Час одного оберту водяної пари навколо Землі (при середній довжині широтного кола 24000 км, діб Кількість замін водяної пари за один її оберт вздовж середньої паралелі Вологість повітря, яке надходить з океану, % Вологість повітря при якій не випадають опади, %

577∙10^12 12,9∙10^12 45 8,1 220 109,4 13,5 80 40

Отже повна заміна водяної пари в атмосфері відбувається протягом 8,1 доби і водяна пара щороку обновлюється в атмосфері 45 разів. Середня зональна швидкість вітру становить 2,9 м/с (220 км/добу). На широтах з інтенсивною циклонічною діяльністю (близько 60⁰ пн. ш.) вона досягає 4,1 м/с (345 км/добу). Виявлено, що на суходолі протягом року лише 10 % опадів випадає за рахунок води, яка випарувалась на даній території. Решта 90 % опадів випадає з атмосфери за рахунок води, принесеної з океанів. Звідси можна зробити висновок, що будівництво штучних водосховищ практично не вплине на кількість опадів у даній місцевості.