Waterkringloop

Die waterkringloop

Die waterkringloop, ook bekend as die hidrologiese siklus of H₂O-siklus, beskryf die voortdurende beweging van water op, oor en onder die oppervlak van die Aarde. Hoewel die balans van water op die langerduur redelik konstant bly, beweeg indiwiduele watermolekules voortdurend in en uit die atmosfeer. Die water beweeg van een reservoir (opgaarplek) na 'n ander, byvoorbeeld van 'n rivier na die oseaan, of van die oseaan na die atmosfeer deur die prosesse van evaporasie, kondensasie, presipitasie, infiltrasie, afloop en ondergrondse vloei. In die proses gaan die water deur verskillende fases: van vloeistof (vloeiende water), vastestof (ys) en gas (waterdamp).

Tydens die waterkringloop word energie uitgeruil, wat tot temperatuurskommelinge lei. As water verdamp absorbeer dit energie en koel die omgewing af. As dit kondenseer word die energie weer vrygestel, wat die omgewing verhit. Hierdie uitruiling van hitte beïnvloed die klimaat. Water word ook gesuiwer as dit van een reservoir na 'n ander oorgedra word, dit vul die voorraad varswater aan en versprei minerale oor die planeet. Tydens die proses word die geologiese eienskappe van die planeet ook verander, omdat dit erosie en sedimentasie veroorsaak. Water is ook absoluut noodsaaklik vir die instandhouding van lewe en ekosisteme.

Beskrywing

Die Son, wat die waterkringloop aandryf, verhit die water in oseane en seë. Die water verdamp dan tot waterdamp in die lug (evaporasie). Ys en sneeu kan ook direk na waterdamp sublimeer. Evapotranspirasie is die transpirasie van water uit plante asook verdamping uit die grond.

Stygende lugstrome neem die damp op in die atmosfeer waar koeler temperature veroorsaak dat dit in wolke saampak. Lugstrome skuif die waterdamp reg oor die planeet, wolkdeeltjies bots, groei, en val vanuit die boonste atmosferiese lae as neerslag na die aarde terug. Van die neerslag val as sneeu, hael of ysreën wat as ys en gletsers kan akkumuleer, en vir duisende jare as bevrore water gestoor word. Die meeste water val egter as reën terug na die oseane of die grond, waar die water oor die oppervlak as afloopwater vloei.

'n Gedeelte van die afloopwater vloei in riviere in, waarna dit deur die stroom na damme en uiteindelik na die oseane meegesleur word. Al die afloop vloei egter nie in riviere in nie, maar baie daarvan syfer in die grond binne (infiltrasie). Van die water infiltreer die dieptes van die Aarde sodat die akwifer (waterdraende gesteentes) aangevul en varswater vir lang periodes geberg word. Van die infiltreerde water bly egter vlak en kan na die oppervlak en ander waterliggame terugsypel. Van die grondwater kan ook as varswater-bronne na die oppervlak terugvloei. Met verloop van tyd beland al die water egter weer in die see, en begin die siklus van voor af.

Neerslag

Neerslag vind in verskillende vorme plaas, soos reën, sneeu en hael. Wanneer oorversadigde lug afkoel, kom dit ook voor as mis en ryp. Dou is die gevolg van kondensasie op die grond en op plante. Die totale neerslag in verskillende wêrelddele wissel baie.

Cherrapunji in Indië kry 10 800 mm per jaar (die hoogste, in 1860-1861, was 26 461 mm), terwyl Swakopmund 20 mm per jaar kry. Die gemiddelde reënval in Gauteng is 500 mm, die berge in die Hoëveld kry 2 100 mm en Namibië kry net 100 mm per jaar. Jonkershoek, naby Stellenbosch, het die hoogste gemiddelde in Suid-Afrika: 3 539 mm. Sekere dele in Chili se reënval is minder as 5 mm per jaar. In Pirados (Chili) het dit in 1936 vir die eerste keer na 91 jaar gereën.

In Suid-Afrika kry ongeveer 80 % van die land minder as 600 mm per jaar. Reënvalsyfers kan net bepaal word as die neerslag gereeld gemeet word. Hiervoor word reënmeters asook outomaties registrerende reënmeters vir moeilik bekombare gebiede gebruik. Die lyne van gelyke neerslag wat op weerkaarte geteken word, word isohiëte genoem.

Oppervlakwater

Oppervlakwater is die water wat na neerslae (reën, sneeu, ensovoorts) bogronds terugvloei see toe. Ongeveer 97,25 % van die aarde se vry water is sout. Van die oorblywende 2,75 % is sowat ʼn driekwart in ys en gletsers vasgevang. Die oorblywende hoeveelheid oppervlakwater is dus baie klein, maar speel 'n belangrike rol in die waterkringloop.

Die hoeveelheid oppervlakwater wat see toe vloei, hang af van die hoeveelheid en intensiteit van die neerslag, die aard van die grond (byvoorbeeld klei of sand), die helling van die grond, die digtheid van die plantegroei, ensovoorts. Die maksimum-, minimum- en gemiddelde vloei van riviere word gemeet om te bepaal hoeveel water 'n rivier dwarsdeur die jaar kan voorsien en om te verseker dat damme groot genoeg gebou word. Hoe meer sytakke 'n rivier het, hoe vinniger neem die vloei toe na ʼn reënbui omdat die opvanggebied soveel groter is.

Grondwater

Grondwater kan vars, sout of brak wees. Sout grondwater kom voor in laagliggende gebiede naby die see wat deur seewater oorstroom word. Sommige minerale los op in water wat in die grand insyfer Wanneer die opgeloste minerale kalsiumsulfaat (gips) of kalsiumkarbonaat (kalksteen) is, word van brak of harde water gepraat. In sommige besproeiingsgebiede word die grondwater brak omdat soute in die grond agterbly wanneer die water verdamp.

Groot plantasies in die Midde-Ooste het op die manier al waardeloos geword. Die hoeveelheid water wat in die grond insypel, hang af van die aard van die helling van die grondoppervlak, die intensiteit van die neerslag en die vogtigheid wat reeds in die grond aanwesig is. Sandgrond absorbeer water vinnig maar kleigrond is geneig om te swel en ondeurdringbaar te word. Gebiede met 'n gesonde, digte plantbedekking hou die water langer vas, maar in kaal, oorbeweide gebiede vloei die water vinnig weg na riviere en spruite.

Die water wat in grand insypel, beweeg afwaarts totdat dit ondeurdringbare rotslae bereik. Dit beweeg dan horisontaal deur splete en holtes, soms honderde kilometers ver, tot dit weer by die oppervlak uitsyfer. Partykeer word dit in ondergrondse damme vasgekeer. In ʼn droë land soos Suid-Afrika is hierdie damme en ander ondergrondse water van groot belang, soos bewys word deur die duisende boorgate en windpompe in die land. In hoogs deurlaatbare gesteentes soos dolomiet, kalksteen en gruislae kan die water vinnig beweeg.

Dit is egter baie moeilik om die hoeveelheid en die beweging van grondwater te bepaal. Soms word kleurstowwe, sekere soute of radioaktiewe isotope gebruik om die vloei van grondwater te volg. Die studie van grondwater word hidrologie genoem. Kennis van die kosbare natuurlike hulpbron is noodsaaklik in 'n droë land soos Suid-Afrika. As te veel van die water te vinnig uitgepomp word en op 'n verkwistende wyse vir besproeiing gebruik word, kan groot gebiede onproduktief word, soos reeds in die VSA gebeur het. Die opgaar van grondwater is ʼn stadige proses wat eeue lank kan duur.

Prosesse

Gemiddelde retensie per reservoir

Reservoir	Gemiddelde tyd wat water hier deurbring
Antarktika	20 000 jare
Oseane	3 200 jare
Gletsers	20 tot 100 jare
Seisoenale sneeukappe	2 tot 6 maande
Vogtigheid in grond	1 tot 2 maande
Grondwater: vlak	100 tot 200 jare
Grondwater: diep	10 000 jare
Mere	50 tot 100 jare
Riviere	2 tot 6 maande
Atmosfeer	9 dae

Evaporasie

Evaporasie is omskakeling van water (vloeistof) na waterdamp (gas) deur die proses van verdamping. Water op die oppervlak van die Aarde, in riviere, mere, damme en oseane word deur die Son verhit. Dit veroorsaak dat die water as 'n gas in die atmosfeer opgeneem word. Stygende lugstrome neem dan die damp in die atmosfeer op.

Evapotranspirasie

Evapotranspirasie is die transpirasie van water uit plante asook verdamping van water uit die grond.

Sublimasie

Sublimasie is die direkte omskakeling van 'n vastestof na 'n gas. In die geval word ys of sneeu ('n vastestof) direk na waterdamp ('n gas) omgeskakel. Die vloeistof-fase word dus oorgeslaan en die ys verdamp voor dit kan smelt.

Kondensasie

Kondensasie is die teenoorgestelde van evaporasie, waar die waterdamp (gas) na druppels water (vloeistof) omgesit word.

Presipitasie

Presipitasie is die neerslag van waterdruppels as reën, sneeu, hael of ysreën vanuit die atmosfeer, terug na die aarde.

Infiltrasie

Infiltrasie in die proses waardeur oppervakwater in die aardkors invloei om die voorraad ondergrondse water aan te vul. Van die water vul die akwifer (waterdraende gesteentes) aan, ander vloei egter na die oppervlak terug as varswaterbronne. Van die water kan ook in mere of selfs die see binnesypel.

Afloop

Afloop is die water wat op die oppervlak van die aarde in klein stroompies begin saamvloei en later by 'n rivier of sytak van 'n rivier aansluit. Die rivier vloei al sterker namate meer sytakke daarby aansluit, totdat dit eindelik in die see uitmond.

Omvang van die waterkringloop

Jaarliks verdamp daar ongeveer 480 000 km³ water op Aarde. Dit is 'n laag van ongeveer 94 cm oor die hele aarde versprei. Daar val natuurlik ewe veel neerslag.

Daar is wel verskille tussen neerslag en verdamping wanneer mens slegs die land of slegs die see beskou. Op land val daar jaarliks ongeveer 110 000 km³ neerslag, waarvan ongeveer 75 000 km³ verdamp en 35 000 km³ deur riviere na die see stroom. Daarvan kom byna 20% vanaf 'n enkele rivier, die Amesonerivier. Op see val ongeveer 370 000 km³ neerslag per jaar, terwyl daar ongeveer 405 000 km³ verdamp.

Die hitte wat nodig is om al die water te laat verdamp bedra ongeveer 20% van die hitte wat die aarde van die Son ontvang. As die waterdamp kondenseer word hierdie latente warmte weer aan die atmosfeer teruggegee. Deur die meganisme vind daar 'n belangrike hitte-transport binne die atmosfeer plaas. Die waterdamp wat in die waterkringloop opgeneem is, is die belangrikste broeikasgas wat in die Aarde se atmosfeer voorkom.

Bronne

• Wêreldspektrum, 1982, ISBN 0908409702, volume 29, bl. 76 - 78