Water helpt de fysieke samenstelling van de aarde te bepalen - niet in de laatste plaats omdat het meer dan 70 procent van het oppervlak van onze planeet beslaat - en is essentieel voor al haar levensvormen.
Water vormt immers het grootste deel van de massa van de meeste levende wezens – ongeveer 65 procent van de mensen bijvoorbeeld – en voorziet in de medium waardoor voedingsstoffen door het lichaam worden getransporteerd en waarin ze worden omgezet in energie of levensondersteunende biologische structuren.
De waterfiets, ook wel bekend als de waterkringloop, beschrijft de routes en processen waarmee deze kritieke stof tussen land, oceaan en atmosfeer reist. De oceanen en zeeën zijn goed voor ongeveer 97 procent van al het water op de planeet, voornamelijk gevoed door terrestrische afvoer en neerslag.
Verschillende belangrijke stappen in de watercyclus – verdamping, condensatie en neerslag – zorgen ervoor dat de verhoudingsgewijs schaarse hoeveelheid vocht in zoet water voortdurend wordt vernieuwd.
Definitie en overzicht van de watercyclus
De waterfiets kan worden gezien als de beweging van water in vaste, vloeibare en gasvormige toestand tussen verschillende mondiale reservoirs. Minder dan één procent van het water op aarde beweegt op elk moment actief door de watercyclus.
De meeste zijn tijdelijk opgesloten in 'opslag'. Dat verwijst naar water dat zich in diepe oceaanwateren bevindt, gletsjerijs, ondergronds aquifers en andere langetermijnreservoirs, die in sommige gevallen watermoleculen kunnen bevatten voor duizenden of tienduizenden jaar.
Slechts een klein deel van het water bestaat buiten het oceanische systeem, en ongeveer driekwart van dat zoete water is bevroren als gletsjers en ijskappen. Ongeveer een half procent van het zoete water op aarde vormt grondwater, dat is water in gesteentelagen. Slechts ongeveer een kwart procent van het zoetwater bevindt zich in meren, rivieren, de atmosfeer en organismen.
De atmosfeer vullen met water
Hoewel er een minuscuul bedrag wordt overgedragen door stormvloeden en zeespray, verdamping is de belangrijkste manier waarop oceaanwater naar het land wordt verplaatst om zoetwaterreservoirs aan te vullen. Verdamping is de omzetting van vloeibaar water in de gasvorm van waterdamp.
Omdat ze het grootste deel van het oppervlaktewater op de planeet uitmaken en omdat ze de warmere breedtegraden domineren waar hoge temperaturen zorgen voor hoge verdamping, oceanen dragen bij aan meer dan 80 procent van de totale verdamping van de aarde vochtigheid.
Het land is natuurlijk verantwoordelijk voor de rest van de waterdamp die aan de atmosfeer wordt toegevoegd: niet alleen via verdamping van oppervlaktewater, maar ook via transpiratie, de waterdamp die door planten wordt afgegeven. Transpiratie uit bossen kan de regenval vergroten door aanzienlijke hoeveelheden waterdamp aan de lokale atmosfeer te leveren. Dit is een voorbeeld - aangezien bomen een bepaald minimum aan neerslag nodig hebben om te groeien - van een positieve feedbacklus.
De voorwaarde verdamping vangt de gecombineerde effecten van verdamping en transpiratie. Veel kleinere hoeveelheden waterdamp worden ook bijgedragen door andere processen zoals de ademhaling van dieren en vulkanische uitbarstingen.
Van sfeer tot land
Water dat verdampt of in de atmosfeer terecht is gekomen, blijft daar over het algemeen niet lang hangen: vaak slechts uren of dagen. Maar het is onnodig om te zeggen dat zijn atmosferische verblijfplaats ongelooflijk belangrijk is vanuit het oogpunt van het bijtanken van het landgedeelte van de watercyclus.
Waterdamp condenseert tot vloeistofdruppels of sublimeert tot ijsdeeltjes om wolken te vormen wanneer de luchtmassa die het bevat voldoende afkoelt.
Dat kan gebeuren wanneer de luchtmassa stijgt: van het drijfvermogen gecreëerd door zonneverwarming (convectie), bijvoorbeeld, of wanneer het omhoog wordt geduwd door terrein of een andere luchtmassa (langs een frontale grens). Vochtige maritieme luchtmassa's beladen met vocht dat uit de oceanen is verdampt, bereiken het land door advectie, de horizontale beweging van lucht.
Water als neerslag
Wanneer de druppels en ijsdeeltjes in een wolk groot en zwaar genoeg worden, vallen ze als neerslag: regen, sneeuw, ijskoude regen, hagel, graupel, natte sneeuw en dergelijke. Dit zorgt voor een toevoer van water naar het aardse systeem.
Neerslag wordt zeer ongelijk rond het aardoppervlak afgeleverd, wat helpt bij het bepalen van de lay-out van verschillende ecosystemen: woestijnen en halfwoestijnen aan het einde van het vochtspectrum, regenwouden en moessonbossen aan de andere.
De atmosfeer hoeft zelfs geen neerslag te genereren om het land van water te voorzien. Bomen persen bijvoorbeeld vocht uit laaghangende of grondbehangende wolken door een oppervlak te bieden voor watercondensatie.
Dit mist druppelen kan aanzienlijke hoeveelheden vocht aan de bodem leveren. Lucht op grondniveau die 's nachts afkoelt, kan ook water condenseren op vegetatie en andere oppervlakken in de vorm van: dauw.
Meer feiten over de watercyclus: de routes en verblijfplaatsen van zoetwater
Water dat op het aardoppervlak valt, kan een willekeurig aantal verschillende routes nemen binnen de hydrologische cyclus. Veel wordt over het oppervlak gesluisd als afvloeiing via overlandstromen, kreken en rivieren om uiteindelijk de oceaan in te gaan.
Water dat zich in plassen op de grond verzamelt, in een meer of wetland reist of in een riviergeul reist, kan ook via verdamping rechtstreeks in de atmosfeer terugkeren. Waterkan sublimeren rechtstreeks van de bevroren vorm van sneeuw en ijs - gletsjers en snowpacks - ook in de gasvorm van waterdamp.
In plaats van terug te verdampen in de atmosfeer of als afvoer naar rioleringen te worden afgevoerd, kan water ook ondergronds sijpelen naar worden bodemvocht – waarvan een deel zich in de plantenwortels zal optrekken en later zal verdampen – of dieper het grondwater in gaan watervoerende lagen. Grondwater kan lange tijd in de rotsen blijven, maar kan ook in bronnen aan het aardoppervlak verschijnen en sijpelen om te worden verdampt of omgezet in afvoer.
Sneeuw die op een berg valt gletsjer of een poolijskap kan ondertussen in het ijs worden opgenomen voor een langere verblijfsduur. Eindelijk wordt wat zoet water natuurlijk of biologisch water door te worden opgenomen door planten, dieren en andere levende wezens.