Vannkretsen, eller den hydrologiske syklusen, refererer til den kontinuerlige sirkulasjonen av vann i jordens hydrokfære. Vann beveger seg inn i og fra de forskjellige reservoarene på, over og under jordens overflate, og forvandler i prosessen til sine forskjellige faser av fast (is), væske (vann) og gass (damp), med total masse av gjenværende vann er ganske konstant. De fysiske prosessene for fordamping, kondensering, sublimering, utfelling, transpirasjon og avløp er ansvarlige for å opprettholde vannsyklusen. Varmekraften utveksles også i løpet av syklusen, med denne butikken og utgivelsen av varme påvirker klimaet over hele verden. Vann syklusen er avgjørende for å opprettholde livet på jorden, da det etterfyller verdens ferskvannsressurser og moderate ekstremer i klimaet.
Fysiske prosesser involvert i vannsyklusen
Ulike fysiske prosesser virker i samordning for å holde vannsyklusen aktiv på alle tidspunkter. Fordampning innebærer fordampning av vann fra væskefasen, utløst av varmeenergikilden fra solstråling. Fordampning kan også utvides til å omfatte transpirasjon, en prosess med vanntap fra planters blader og svette, noe som er tilsvarende vanntap fra dyr under forhold med varmestress. 90% av atmosfærisk vann bidrar til ved fordamping, og 10% ved transpirasjon fra planter. Kondensasjon og adveksjon refererer til transformasjon av fordampede vanndamp i væskedråpedråper suspendert i luften som skyer eller tåke, og bevegelsene av slikt kondensert atmosfærisk vann mellom hav og land. Det kondenserte vannet når land og havflate ved nedbørsprosessen. Enkelte nedbør blir utsatt for baldakiner, hvor vegetasjon på land absorberer vannet før det når land. Vann som når landet blir utsatt for avrenning (eller smeltevann ved snø), og det beveger seg over landet mot havene i form av elver som drenerer inn i havet. I prosessen blir vannet også fordampet, siver underjordisk (i en prosess som kalles infiltrasjon der vann samles i jorda eller enda dypere i underjordiske akviferer) eller ekstraheres av planters rotsystemer eller andre midler. Undergrunnsflaten av vann forekommer under bakken, og selv dette kan ende opp i havene eller overflaten på land via fjærer. En liten mengde sublimering, som involverer direkte omdannelse av fast is til vanndamp, ses også i naturen.
Vannreservoarer og oppholdstider
Vannreservoarer representerer en region der en del av vannet som deltar i vannkredsløpet, er lagret i en viss tidsperiode. Havene er de største vannreservoarene på planeten, og lagrer nesten 97% av vannet i hydrokfæren, mens iskappene og isbreene lagrer ytterligere 2%. Underjordiske vannreservoarer, elver, innsjøer, dammer og bekker lagrer også små prosentandeler av det totale vannet i hydrokfæren, mens vanninnholdet i levende organismer representerer det minste av alle reservoarene. Et annet viktig begrep knyttet til vannsyklusen er "oppholdstid", som er representert ved følgende matematiske formel:
Oppholdstid = Volum av reservoar / (Ratenes vann legges til reservoaret eller forlater reservoaret)
Oppholdstiden representerer således den gjennomsnittlige tiden et vannmolekyl tilbringer i reservoaret, og kan uttrykkes enten positivt eller negativt avhengig av om reservoaret opplever netto tap eller nettovinst av vann. For eksempel kan grunnvannet oppholde seg i 10,000 år under jordens overflate før den forlater det underjordiske reservoaret, mens atmosfærisk vann eksisterer i maksimalt 10 dager i atmosfæren før det faller som regn eller snø.
Betydningen av vannsyklusen og virkningen av menneskelige aktiviteter
Globale klima påvirkes av, og er ekstremt følsomme for, endringer i vannsyklusens mønstre, da syklusen gir mulighet for veksling av varme og fuktighet mellom landmasser og vannkropper. Fordampning av vann fører til nedkjøling av miljøet, mens kondens oppvarmer miljøet ved å frigjøre varmeenergi. Jordens fysiske geografi er også sterkt påvirket av vannsyklusen, ettersom nedbrenningen av isbreer og avstrømning fra elver skiller ut daler, topper, kløfter, innsjøer og andre landformer sett på Jorden. Nylig har vannsyklusen på planeten intensivert, og fordampnings- og nedbørshastighetene har økt kraftig. Menneskelige aktiviteter, som damming av elver og bekker, utvinning av overflate og underjordisk vann til vanning og andre formål, og omfattende avskoging har negativt påvirket funksjonen til jordens vannkilde. Den globale oppvarmingen har ytterligere påvirket hydrokfæren ved å utløse smeltingen av polar iskapper, som nå mister mer vann ved fordamping, snøsmel og avløp enn de får vann ved nedbør. Dette truer med å øke havets vannstand og oversvømme kystbyene rundt om i verden.
