Hidrologinis ciklas

Hidrologinis ciklas, taip pat vandens ciklas, vandens apytakos ciklas, ratas – nuolatinis vandens judėjimas Žemės hidrosferoje, varomas Saulės energijos.

Apibūdinimas 
Vandens ciklas yra nenutrūkstantis ir jį sudaro atmosferos, paviršiaus ir požeminio vandens judėjimas. Judėdamas ciklu, vanduo keičia agregatines būsenas tarp skysčio, kietosios medžiagos (ledo) ir garų. Vanduo juda iš vienos vietos į kitą šių fizinių procesų dėka: garavimo, kritulių, infiltracijos, paviršinio nuotėkio ir požeminio nuotėkio. Laikas, per kurį vanduo pereina iš vienos vietos į kitą, gali būti nuo kelių sekundžių iki tūkstančių metų. Tačiau nepriklausomai nuo vandens judėjimo, bendras vandens kiekis hidrosferoje išlieka tas pats (apskaičiuota 1,37 mlrd km³), ir didžiausią dalį sudaro vandenynų vanduo.

Vandens judėjimo procesai 
Vanduo juda hidrosferoje įvairių fizinių ir biofizinių procesų dėka, kurie išvardinti žemiau. Didžiausių tūrių apytaka vyksta atmosferos kritulių ir garavimo procesuose, kurie transportuoja 505,000 km³ vandens per metus. Upių vanduo transportuoja vidutinį vandens kiekį, o ledo sublimacija – santykinai labai mažą kiekį.

 Atmosferos krituliai – tai atmosferoje atvėsę ir sukondensuoti vandens garai, krintantys į Žemės paviršių, veikiant Žemės traukos jėgai. Dažniausia kritulių forma yra lietus, taip pat sniegas, kruša, rūkas (dulksna), šerkšnas ir šlapdriba. Kasmet planetoje kritulių forma iškrenta apie 505,000 km³ vandens, 398,000 km³ iš šio kiekio – virš vandenynų.

 Kritulių intercepcija – tai kritulių vanduo, kuris sugeriamas augalų, ypač medžių, lapų ir vėliau išgaruoja į atmosferą, nepasiekęs žemės paviršiaus.

 Sniego tirpimas – vandens, ištirpus sniegui, nuotėkis.

 Vandens nuotėkis apibūdina įvairius procesus, kuriais vanduo juda sausuma. Į šią kategoriją įeina ir paviršinis nuotėkis, ir upių nuotėkis. Tekėdamas vanduo gali įsisunkti į dirvožemį, išgaruoti, kauptis ežeruose ir rezervuaruose arba būti panaudojamas žmonių reikmėms.

 Infiltracija – vandens įsisunkimas iš žemės paviršiaus į gruntą, vandeniui virstant dirvožemio drėgme arba požeminiu vandeniu.

 Požeminio vandens tekėjimas – vanduo, tekantis po žeme. Jis gali būti sugrąžinamas į paviršių per šaltinius ar gręžinius, arba ilgainiui nutekėti į vandenynus, paprastai paviršiuose, esančiuose žemiau infiltracijos regiono. Požeminis vanduo teka ir pasipildo lėtai, todėl gali likti požeminiuose telkiniuose tūkstančius metų.

 Garavimas – vandens virtimas garais, jam judant iš žemės ar kūnų į atmosferą. Pirminis garavimo energijos šaltinis yra saulės energija. Į garavimo sąvoką dažnai įtraukiama ir augalų transpiracija, abu procesai apibrėžiami bendru terminu evapotranspiracija. Metinė evapotranspiracija sudaro apytiksliai 505,000 km³ vandens, 434,000 km³ iš kurių išgaruoja virš vandenynų.

 Sublimacija – procesas, kurio metu vanduo iš kietosios būsenos (sniego arba ledo) tiesiogiai pereina į garus; sudaro sąlyginai nežymią viso judančio vandens dalį.

 Advekcija – vandens judėjimas atmosferoje (kietu, skysčio ar garų pavidalu) dėl oro masių judėjimo. Šio proceso dėka virš vandenynų išgaravęs vanduo iškrinta virš sausumos.

 Kondensacija – vandens garų atmosferoje virtimas smulkiais vandens lašais, kurie formuoja debesis ir rūką.

Vandens kiekiai skirtingose ciklo fazėse 
Kalbant apie vandens ciklą, vandens rezervuaru arba baseinu vadinamas vandens kiekis skirtinguose ciklo etapuose. Didžiausias rezervuaras yra visi vandenynai, laikantys apie 97 % Žemės vandens. Antroje vietoje pagal vandens apimtis yra ledynai. Visuose gyvuose organizmuose esantis vanduo sudaro labai mažą planetos vandens dalį.

Vandens buvimo telkiniuose trukmė 
Vandens rezervuaro buvimo laiku vadinamas vidutinis atskiros vandens molekulės praleistas tame rezervuare laikas ir nusako vandens tame rezervuare „amžių“. Pvz., požeminis vanduo po žemės paviršiumi gali išbūti daugiau nei 10 tūkst. metų. Ypač senas požeminis vanduo vadinamas fosiliniu.

Vandens ciklo pokyčiai 
Per paskutinį šimtmetį garavimo ir kritulių padaugėjo, todėl hidrologinis ciklas tapo intensyvesnis. Tai natūrali visuotinio atšilimo pasekmė, nes aukštesnės temperatūros skatina garavimą.

Kitas hidrologinio ciklo pokyčių pavyzdys – ledynų atsitraukimas, kai iš kritulių tiekiamo vandens neužtenka papildyti tirpimo arba sublimacijos būdu prarasto ledo. Dabartinis ledynų atsitraukimas pasaulyje registruojamas nuo 1850 m.

Žmogaus įtaka vandens ciklui 
Vandens ciklo pokyčiams įtaką daro ir žmogaus veikla: žemės ūkis, atmosferos sudėties keitimas, užtvankų statyba, miškų kirtimas ar sodinimas, požeminio vandens pašalinimas šulinių pagalba, upių vandens naudojimas, urbanizacija.

Vandens ciklo įtaka klimatui 
Didžiausią įtaką klimatui turi vandenynų garavimas. 86 % pasaulio garavimo vyksta virš vandenynų, kas lemia jų atvėsimą, ir atitinkamai žemesnes temperatūras globaliai. Nevykstant garavimui, temperatūra Žemės paviršiuje būtų apie 67 °C.
Tačiau kadangi vandens garai yra natūralios šiltnamio dujos, didesnis garų kiekis atmosferoje skatina šiltnamio efektą, dėl ko sunku vandens ciklo įtaką klimatui vertinti vienareikšmiškai.

Vandens ciklo įtaka biogeocheminiams procesams 
Nors vandens ciklas pats savaime yra biogeocheminis ciklas, nuo jo taip pat priklauso ir kiti biogeocheminiai procesai, kaip anglies ciklas. Vandens nuotėkis perneša erozijos produktus ir dirvožemyje esančius neorganinius junginius iš sausumos į vandens telkinius. Pvz., vandenynų druskingumas yra įtakotas ištirpusių druskų erozijos ir pernešimo iš žemės.

Hidrologija
Aplinkotyra