Voda na Zemi Přednáška č. 7 Veronika Korvasová Význam vody pro Zemi • Nejdůležitější složka přírodního prostředí planety Země. • Voda v krajinné sféře umožňuje nejen pohyb hmoty, ale i její nepřetržitě probíhající přeměnu. • Klíčové postavení v životě i činnosti člověka (a její úloha roste s mírou rozvoje společnosti) • Významná vlastnost: schopnost nepřetržitě se obnovovat (proces výměny vody mezi světovým oceánem a pevninou) • Zabývat se vodou na Zemi má hned několik zásadních důvodů. • Zabezpečení základní lidské potřeby (pitná voda, zavlažování, energetické nároky atd.) • Ochrana hydrosféry (environmentální důvody) • Politické důvody: nedostatek vodních zdrojů (až vojenské spory o území), hydrologické extrémy (povodně apod.) Mezinárodní konflikty • Přechod od využívání vodních cest až k chápání vody jako životně důležité suroviny, která není pouze svrchovanou součástí jednoho státu, ale může se pohybovat z jednoho území do území druhého. • OSN - 2014: Úmluva o právu neplavebního využívání mezinárodních vodních toků • nastavení určitých standardů hospodaření se sdílenými vodními zdroji; • dosud ji podepsalo jen asi 40 států světa; • Hlavní přínos spočívá především v tom, že funguje jako předloha pro regionální dohody, které uzavírají jednotlivé státy mezi sebou, v nichž mohou lépe zohlednit konkrétní potřeby vybraných oblastí. • Např. Mekongská dohoda • Vodní tribunál? Aralské jezero Zdroj: https://www.st oplusjednicka. cz/sites/ Řeka Jordán • Izrael – Palestina – Sýrie – Jordánsko • jediným vodním zdrojem je řeka Jordán • zisk o území probíhal již v minulosti (př. Palestinsko – izraelský konflikt: 1967 – šestidenní válka, Izrael ovládl území Golanských výšin, kde se nacházejí 2 ze 3 zdrojnic Jordánu) Zdroj: https://d15-a.sdn.cz/ Velká přehrada Etiopského znovuzrození • 2011: arabské jaro v Egyptě • Vnitřní nestabilitu státu ležícího na dolním toku Nilu, využila Etiopie, která v tichosti zahájila stavbu monstrózního vodního díla a hydroelektrárny na Modrém Nilu – hlavního přítoku afrického veletoku. Zdroj: https://www.moroccoworldnews.com/wp-co Ekologické katastrofy z poslední doby Obr. 1 Nova Kachovka (protržení přehrady) Zdroj: https://d39-a.sdn.cz/d Obr. 2 Kauza Bečva https://plus.rozhlas.cz/sites/ Rozložení zásob vody na Zemi • Celková plocha zemského povrchu zaujímá asi 510 mil. km2. • Oceány a moře se rozprostírají na 361 mil. km2 (70,8 %) • Pevnina na 149 mil. km2 (29,2 %) • Nerovnoměrné rozložení vody a pevniny na Zemi. • severní polokoule: (oceán:pevnina – 61:39 %) • 100 mil. km2 pevnina • 155 mil. km2 oceán • jižní polokoule: (oceán:pevnina – 81:19 %) • 49 mil. km2 pevnina • 206 mil. km2 oceán • Nerovnoměrnost se s ohledem na odlišné vlastnosti jednotlivých prostředí výrazně promítá do oběhu vody, utváření klimatu, vodní bilanci atd. Rozdělení zásob vody na Zemi • Oceány a okrajová moře = 0,1 % objemu Země (1338 mil. km3) • Na pevnině je asi jen 47,9 mil. km3 vody • Z toho asi jen 35 mil. km3 sladké vody • Největší zásoby sladké vody: • povrchové ledovce (24 mil km3 vody) • podpovrchová voda (23,7 mil km3 vody) • jezera a řeky (13,5 mil km3 vody • Lidé mohou využívat jen velice nepatrný podíl! Oběh vody na Zemi Výměna mezi pevninou a oceánem Ze světového oceánu se voda výparem dostává do atmosféry jako vodní pára, dále je unášena nad pevninu, kde kondenzuje a vrací se zpět ve formě srážek. Bezodtoková • Část pevniny, na níž odtok probíhá, ale nekončí ve světovém oceánu. • Řeky (a podzemní voda) končí v bezodtokových jezerech a bažinách. • Podíl bezodtokových oblastí pokrývá 20 % rozlohy pevniny. Odtoková oblast • Srážky odtékající z pevniny řekami a podzemní cestou zpět do oceánu – tuto část pevniny označujeme jako odtokovou oblast. Obr. 2 Zdroj: https://media-cdn.sygictraveldata.com/mObr. 1 Zdroj: https://img.topky.sk/big/2807291 Úmoří (a hranice kontinentální rozvodí) • Části pevnin, z nichž se uskutečňuje odtok do určitého oceánu, se nazývají úmoří. • Oddělena liniemi hlavního kontinentálního rozvodí. • Z ploch úmoří odteče za rok do světového oceánu průměrně asi 40 000 km3 vody. • Přítok vody do jednotlivých oceánů (odpovídá sloupci vody rovnoměrně rozloženého a vztaženého k celkové ploše oceánu): • Severní l. oceán - 355 mm/rok (nadprůměrný) • Atlantický oceán - 226 mm/rok (nadprůměrný) • Tichý oceán - 83 mm/rok (podprůměrný) • Indický oceán - 80 mm/rok (podprůměrný) • Nerovnoměrnost i mezi velikosti přítoku vody do částí svět. oceánu jižní (46 mm) a severní polokoule (142 mm). Zdroj: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/ Zdroj: https://vodnistrazci.cz/res/crc-29782 Nerovnoměrný přítok do oceánů v průběhu roku podmíněno režimem srážek a teploty vzduchu tvorba a tání sněhové pokrývky i ledovců a průběh výparu z povrchu Severní ledový oceán: největší změny v ročním rozložení odtoku, kdy během léta přitéká 56 % (odtok vody z tajícího sněhu) a v zimě jen 7 % celoročního odtoku. Atlantský oceán: nejvyrovnanější v průběhu odtoku, v květnu dosahuje nejvíce 23 mm a v listopadu nejméně 14 mm. V Tichém a Indickém oceánu se výrazněji projevuje přítok vody z monzunových dešťů. Roční rozložení celkového přítoku vody do světového oceánu je ovlivněno hlavně režimem říčního odtoku ze povrchu pevniny severní polokoule a rovníkové části umoří Jižní Ameriky. Nejvyšší přítok připadá na letní měsíce (35 % odtoku) a nejmenší na zimní měsíce severní polokoule (17 % odtoku). Nerovnoměrný je však i přítok vody do světového oceánu v jednotlivých rocích. Malý a velký oběh vody Výpar z povrchu Země/rok = 496 000 km3 z toho asi 425 000 km3 je z oceánu a zbytek nad souší (cca 71 000 km3 ) Malý oběh: v bezodtokových oblastech nebo nad oceánem Oběh vody v bezodtokových oblastech je v určitém smyslu samostatný, je však spjat s celkovým oběhem vody na Zemi, neboť vláha nad ně proniká z okolních odtokových oblastí nebo moří a z velké části uniká atmosférou za jejich hranice. Velký oběh: jeden systém pevniny a oceánu Zejména transpirací a evaporací vzniklá vodní pára (71 000 km3) se spojuje s vodní parou přenesenou z prostoru světového oceánu a v celkovém množství 111 000 km3 vody pak kondenzuje v podobě srážek. V atmosféře zůstává stabilně vázáno cca 13 000 km3 vody. Z nich jsou 3/4 nad hladinou světového oceánu a ¼ nad souší. Oblasti s maximem této vláhy se rozkládají v rovníkovém a tropickém pásu západní části Tichého oceánu, v povodí řeky Amazonky, v severovýchodní části Jižní Ameriky. Zhruba stejné množství vody, jako se dostane nad pevninu vzdušným prouděním, odteče po kondenzaci zpět do oceánu. Skutečná výměna vody mezi světovým oceánem a pevninou je poněkud složitější. Část vláhy z oceánu přenesená nad pevninu spadne sice jako srážky, ty se však vypaří a jako pára jsou zanášeny zpět nad oceán. Nezúčastňují se tedy dalšího oběhu vody nad pevninou a konečného odtoku do oceánu. Rámcový mechanismus oběhu vody • Podle odlišných cest transportu vody můžeme vymezit tři typy cyklů: • atmosférický cyklus, • cyklus povrchového odtoku, • cyklus podzemního odtoku. Atmosférický cyklus • Procesy: • fyzikální výpar vody (z plochy světového oceánu či vodních útvarů na pevnině – evaporace, z biologického výparu – transpirace, kombinovaně pak evapotranspirace, výpar z ledu a sněhu – sublimace, výpar z půdy) • tvorba oblaků spojená s přenosem a kondenzací vodní páry; • následné vypadávání srážek. • Výparem se rozumí objem vody nebo výška vrstvy vody vypařené za určitý časový interval z určité plochy. Uvádí se v jednotkách výšky sloupce vypařené vody na jednotce plochy (mm), nebo se sleduje intenzita vypařování (mm.s-1). • Mezi základní činitele ovlivňující velikost výparu patří, teplota vypařující látky, velikost povrchu, vlastnosti kapaliny, pohyb plynu nad kapalinou a tlak par plynu nad kapalinou. • Čas trvání setrvání vodní páry v atmosférickém cyklu: cca 10 dní (velmi krátký). • Celý cyklus může probíhat podle následujícího schématu: • oceán – atmosféra – oceán, • pevnina – atmosféra – pevnina, • oceán – atmosféra – pevnina – atmosféra – oceán Cyklus povrchového a podzemního odtoku Povrchový • probíhá nejčastěji podle schématu oceán – atmosféra – pevnina – povrchový odtok – oceán • Ta část srážkové vody, která se nevypařila ani nevsákla a pohybuje se po povrchu krajiny. • Rozlišujeme dvě formy odtoku: • Plošný odtok (ron) = nesoustředěné stékání vody po zemském povrchu. Voda se tak hromadí v mělkých sníženinách na povrchu terénu a její stékání je určováno směrem sklonu reliéfu. Tím se vytváří plošný splach, který odnosem uvolněných půdních částic působí jako jeden z erozních činitelů. • Soustředěný odtok = odtékání vody v říčních korytech. • Objem vody: přibližně 40 000 km3 • Čas oběhu vody: průměrně 12 dní. Podzemní • probíhá převážně podle schématu oceán – atmosféra – pevnina – infiltrace do horninového prostředí – podzemní odtok do řek – oceán • Hlavní procesy tohoto cyklu jsou • infiltrace (vsakování) • přirozený výron (prameny) • podpovrchový odtok • Objem vody cca na 12 000 km3 • Průměrný čas oběhu: 5 000 let • Průměrný čas v zóně aktivní výměny: 330 let Tvorba erozních rýh Foto: VK, 2023. Povrchový odtok Říční terasy a zařezávání erozních rýh. Zdroj: https://upload. wikimedia.org/ wikipedia/ Matematický model hydrologické bilance oběhu vody na Zemi Oběh vody na Zemi lze vyjádřit jednoduchými rovnicemi, které jsou matematickým modelem jeho bilance. Vstupující prvky oběhu popisujeme takto: •Eo – výpar ze světového oceánu •Ep – výpar z pevniny •So – srážky spadlé na hladinu světového oceánu •Sp – srážky spadlé na povrch pevniny •O – odtok z pevniny Výsledné rovnice bilance pak můžeme uvádět následovně: •Eo = So + O •Ep = Sp – O •So + Sp = Eo + Ep Rovnice vodní bilance mohou být sestavovány pro jakékoli území řek, jezer. Musí se však sestavovat jako průměr za určitou časovou řadu (př. dekádu). Proměnlivé hodnoty prvků v rovnici bilance Diverzita hodnot jednotlivých prvků vodní bilance se mění místo od místa. Nejvyšší výpar z oceánů je spojen s velkou ariditou v pásmu pasátů na obou polokoulích (10–20° s. a j. š.). •Atlantský oceán: 1 960 mm (severní polokoule) a 1 710 mm (jižní polokoule) za rok. •Indický oceán: 1 999 mm a 2 090 mm •Tichý oceán: 2 040 mm a 1 940 mm Směrem k pólům i k rovníku od těchto pásů se výpar z hladiny oceánů zmenšuje. Obecnou zákonitost změn velikosti výparu narušují teplé a studené mořské proudy, které hodnoty výparu ve stejných zeměpisných šířkách poněkud pozměňují. Maximum srážek nad světovým oceánem spadne v rovníkovém pásu (10–0° s. š.): v průměru 2 300mm za rok (největší hodnoty byly naměřeny v JV Asii u břehů Barmy – 4 000 mm). Nejmenší srážkové úhrny jsou v tropických pasátových pásech severní a jižní polokoule mezi 20° a 30° (690 mm s. š. a 1 170 mm j. š.). Minimum srážek spadne ve východních částech oceánů přiléhajících k pouštím Sahary a Arabského poloostrova (pod 50 mm za rok). Rozdíl mezi srážkami a výparem způsobuje, že nad jednou částí oceánů převyšují srážky nad výparem a vody tam přibývá, nad jinými naopak převyšuje výpar nad srážkami a vody tam ubývá. Tento rozdíl je plynule vyrovnáván mořskými proudy, které každoročně přenášejí asi 22 mil. km3 vody. Hydrologický cyklus v povodí Oběh vody popisujeme i pro konkrétní povodí. K tomu nám slouží rovnice hydrologické bilance: HZ = HE + Ho +- R HZ = výška srážek HE = výška evapotranspirace Ho = výška odtoku R = změna zásob vody povodí Můžeme použít pro hydrologicky uzavřené povodí pro libovolné časové období. Hydrologický rok= začíná 1. listopadu a končí 31. října. Procesy podílející se na HB povodí • Na hydrologický cyklus v povodí mají vliv následující fyzickogeografičtí činitelé: A. poloha povodí • geografická poloha – začlenění podle zonální pásmovitosti, výškové stupňovitosti, orografického celku atd., • hydrologická poloha – postavení polohy povodí vůči ostatním vodním útvarům (př. hustá říční síť, výskyt jezerních plošin, nebo bezodtokých oblastí aj.), B. klimatické poměry • makroklimatické (podnebné pásmo – časové rozložení srážek během roku, zásoba sněhu, chod teploty atd.) … • až mikroklimatické charakteristiky (návětrný a závětrný efekt, teplotní inverze) C. vegetační pokryv • typ vegetace ovlivňuje intercepci. • hodnotí se podle propustnosti korunového patra, stékání po kmeni a celkové intercepci (př. listnaté dřeviny mají vyšší hodnoty propustnosti koruny a stékání po kmeni než jehličnany). D. půdní vlastnosti • Různé půdní druhy a půdní typy vykazují odlišné hodnoty průniku vody (př. nejmenší výška kapilár je v písečné půdě – 50 až 110 cm, největší pak v jilovitohlinité půdě – 200 až 230 cm). • Pro vyjádření hydrologické bilance v daném povodí se využívá počítačových hydrologických modelů.