2.1 Lagring af vand i hydrosfæren

Hydrosfæren omfatter de dele af Jorden, der hovedsageligt består af vand, såsom oceaner, iskapper, søer og floder. Forskellige dele af hydrosfæren kan ses i figur 2.1. Havene er blå; sne og is er hvide i iskapperne i Antarktis og på høje bjerge som Kilimanjarobjerget. (De gule og brune områder er ørkener, og vegetationen fremstår grågrøn.)

Figur 2.1 Et billede af Jorden fra Apollo 17 i 1972. De blå områder er oceaner, de hvide hvirvler er skyer, og det ensartet hvide område er den antarktiske iskappe.

Vand bevæger sig over, på og gennem Jorden i en kontinuerlig cyklus drevet af Solen og tyngdekraften. Det er kendt som vandkredsløbet eller det hydrologiske kredsløb (vist med de blå pile i figur 2.2) og omfatter vand som væske, fast stof (is og sne) og gas (vanddamp). Vand kan tage mange forskellige veje gennem kredsløbet, men den samlede mængde vand i vandkredsløbet forbliver stort set konstant. Der er to hovedtyper af vand i kredsløbet:

1. meteorvand, som er ferskvand, der stammer fra atmosfæren ved kondensation, og som ophobes som overfladevand (floder og ferskvandssøer) og underjordisk vand;

2. saltvand, havvandet i havene og mange søer.

Figur 2.2 Vandets, eller hydrologiens, kredsløb. Vand bevæger sig (blå pile) mellem reservoirer (kasser) i hydrosfæren.

Små mængder magmatisk vand fra Jordens indre føjes til kredsløbet ved vulkanudbrud. På den anden side er vand, der er fanget i sedimentets porer, dannelsesvand, i det mindste på kort sigt isoleret fra vandkredsløbet. Det kan enten være vand, der oprindeligt blev fanget i sedimenterne under deres dannelse, eller vand, der senere er trængt ind i klipperne. Formationsvand er normalt saltvand, hovedsagelig fordi de fleste sedimenter er marine, og det vand, der er fanget i sedimenterne, vil være havvand.

Alle dele af hydrosfæren lagrer vand midlertidigt og kaldes reservoirer. Disse naturlige reservoirer i hydrosfæren skal ikke forveksles med de af mennesker byggede reservoirer, der bruges til at lagre vand på land: Atmosfæren er f.eks. et reservoir, der indeholder 13 × 1015 kg vand. Studiet af vandets bevægelser på og under jorden og af vandets fysik og kemi kaldes hydrologi.

Spørgsmål 3

Hvilke er de vigtigste måder, hvorpå vand overføres mellem de forskellige reservoirer i hydrosfæren, der er vist i figur 2.2?

Svar

Dampning og transpiration, nedbør, afstrømning fra land og underjordisk strøm af vand til havet.

Vand opholder sig i forskellige tidsrum i de forskellige reservoirer. Den gennemsnitlige tid, som vandet opholder sig i et reservoir, inden det flyttes til et andet, kaldes opholdstiden for det pågældende reservoir (tabel 2.1). Et reservoir i hydrosfæren tømmes og genopfyldes med samme hastighed, og opholdstiden beregnes ud fra genopfyldningshastigheden i forhold til reservoirets volumen. Der kan være flere måder, hvorpå vand overføres til og fra et reservoir (figur 2.2).

For eksempel er opholdstiden for floder, idet det antages, at den eneste væsentlige overførsel fra floder sker ved afstrømning:

Residenstid er et begreb, der kan anvendes på enhver cyklisk proces, ikke kun på vandets cyklus. Figur 2.2 viser, at kredsløbets overførsler er i balance: især vand, der tabes til atmosfæren ved fordampning og transpiration, opvejes af vand, der returneres ved nedbør. Opholdstiden giver en indikation af, hvor hurtigt vandet i et reservoir i hydrosfæren kan fornyes. Den korteste opholdstid, 11 dage, gælder for vanddamp i atmosfæren, som hele tiden fornyes ved fordampning fra havene og landjorden og tabes ved nedbør. Der er tale om en hurtig undercyklus i vandkredsløbet. Delkredsløb, der involverer havene, iskapperne og det underjordiske vand, er meget langsommere (tabel 2.1).

Der er store mængder ferskvand indespærret i de polære iskapper (tabel 2.1), men de ligger langt fra befolkningscentrene og de tørre lande, der har brug for det. Det er ikke økonomisk rentabelt at transportere dette vand i øjeblikket, men det kan det blive det i fremtiden.

Ud over havene og iskapperne findes den største mængde vand i undergrunden, som er lagret i porøse bjergarter under jordens overflade. Det lavvandede underjordiske vand bevæger sig ret hurtigt gennem kredsløbet og er ferskvand, så det kan bruges til vandressourcer. Men det udgør kun en lille del af det samlede underjordiske vand, og dets opholdstid er relativt kort, fra et par uger til et par år. Underjordisk vand under et par hundrede meters dybde bevæger sig langsommere gennem kredsløbet, og opholdstiden er meget længere, op til 10.000 år (tabel 2.1). Meget af dette vand er saltholdigt, enten fordi det har haft tid til at opløse salte fra klipperne, eller fordi det stammer fra havvand.

Verdens søer indeholder store vandmængder (tabel 2.1) og er mere tilgængelige end polariskapperne. Over halvdelen af disse søer er imidlertid saltholdige (figur 2.3), og 80 % af vandet i ferskvandssøerne findes kun i 40 store søer, herunder de store søer i Nordamerika (32 × 1015 kg) og Bajkalsøen i Asien (22 × 1015 kg). Floder er meget nyttige for vandressourcerne. Selv om de lagrer meget lidt vand (tabel 2.1), fornyes vandet i dem hurtigt – det har en opholdstid på kun få uger.

Figur 2.3 Det Døde Hav, i Mellemøsten. Denne sø indeholder store mængder vand, men er endnu mere salt end havvand, så det er ikke praktisk muligt at bruge den som vandressource.

Vandet, der findes i undergrunden og i iskapperne, søer og floder, udgør ca. 4 % af det samlede vandkredsløb; men da det dybere underjordiske vand, iskapperne og de saltholdige søer ikke kan bruges som vandkilder i øjeblikket, er den mængde vand, der kan bruges til vandressourcer, meget mindre, nemlig kun ca. 1 % af det samlede vandkredsløb. Dette vand er meget ujævnt fordelt, hvilket kan mærkes, når vi hører om den omfattende vandmangel og tørke i mange dele af verden. For at forstå problemerne med tilgængelighed og fordeling af vand mere detaljeret skal vi nu se på de processer i vandkredsløbet, der overfører vand mellem hydrosfærens reservoirer.