2.1 水圏における水の貯蔵
水圏には海、氷冠、湖、川など主に水でできた地球上の部分が含まれます。 図2.1に水圏のさまざまな部分を示します。 海は青く、雪や氷は南極の氷冠やキリマンジャロなどの高い山で白くなっています。 (黄色や茶色の部分は砂漠で、植物は灰緑色に見えます）
水は太陽と重力によって連続したサイクルで、地球の上、上、中を移動しています。 これは、水循環または水文循環として知られており（図2.2の青い矢印で示す）、液体、固体（氷と雪）、気体（水蒸気）の水が関与しています。 水は循環の中でさまざまな経路をたどりますが、水循環に含まれる水の総量はほぼ一定に保たれます。
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気水：大気からの凝縮によって得られた淡水で、地表水（川や淡水湖）および地下水として蓄積されます。
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塩水：海や多くの湖の海水です。
火山噴火によって地球内部からの少量のマグマ水が循環に加えられる。 一方、堆積物の孔の中に閉じ込められた水、地層水は、少なくとも短期的には、水循環から隔離されている。 これは、もともと堆積物が形成されるときに閉じ込められた水であるか、あるいは、後から岩石に浸透した水であるかのどちらかである。 地層水は通常、塩分を含んでいますが、これは主に、ほとんどの堆積物が海洋であり、堆積物に閉じ込められた水が海水であろうためです。
水圏のすべての部分が水を一時的に貯蔵し、貯水池と呼ばれています。 例えば、大気は貯水池であり、13×1015kgの水を含んでいる。
問題3
図2に示した水圏のさまざまな貯水池の間で水が移動する主な方法は何ですか？
答え
蒸発と蒸散、降水、陸からの流出、海への地下水の流れ。
水は異なる貯水池に異なる時間存在する。 水がある貯水池にとどまってから別の貯水池に移動するまでの平均時間を、その貯水池の滞留時間と呼びます（表2.1）。 水圏の貯水池は、同じ速度で空になり、補充される。滞留時間は、貯水池の体積に対する補充速度から算出される。 貯水池との間で水が移動する方法はいくつか考えられます（図2.2）。
例えば、河川からの重要な移動が流出のみであると仮定した場合の滞留時間：
表2.貯水池への水の移動と貯水池からの水の移動（図2.2）。1 水循環における水の滞留時間
| Reservoir | Percentage of total water | Residence time |
|---|---|---|
| ocean | 95.1.9 | 約4000年 |
| 氷冠 | 3.0年。0年 | 約800年 |
| 地下水 | 1.0 | 数週間～1万年以上 |
| 湖 | 0.025 | 数年 |
| 土壌水分 | 0.005 | 数週間～1年 |
| 大気 | 0.001 | 約11日 |
| 水 | 0.008 約1週間～1年000 07 | 数週間 |
滞留時間は、水循環に限らずあらゆる循環過程に適用できる概念である。 図2.2は、循環の移動がバランスしていることを示している。特に、蒸発と蒸散によって大気中に失われる水と、降水によって戻される水がバランスしているのである。 滞留時間は、水圏の貯水池の水がどれだけ早く更新されるかを示すものである。 最も短い滞留時間は11日で、大気中の水蒸気である。水蒸気は、海や陸からの蒸発によって継続的に更新され、降水によって失われる。 これが水循環の速いサブサイクルである。
極地の氷冠には大量の淡水が閉じ込められていますが（表2.1）、これらは人口の中心地やそれを必要とする乾燥した国々から遠く離れています。
海や氷冠のほかに、最も大量の水が地下にあり、地表下の多孔質な岩石に蓄えられています。 浅い地下水は循環の動きがかなり速く、淡水なので水資源として利用できます。 しかし、地下水全体に占める割合はごくわずかで、滞留期間も数週間から数年と比較的短い。 深さ数百メートル以下の地下水は、循環の速度が遅く、滞留時間も1万年と非常に長い（表2.1）。
世界の湖は大量の水を含んでおり（表2.1）、極地の氷冠よりもアクセスしやすくなっています。 しかし、その半分以上は塩水湖であり（図2.3）、淡水湖の水の8割は、北米の五大湖（32×1015kg）やアジアのバイカル湖（22×1015kg）など、40の大きな湖にしか存在していない。 水資源として非常に有用なのが河川である。 貯水量は少ないが（表2.1）、滞留時間が数週間と短く、水の更新が早い。
地下や氷冠、湖や川にある水は水循環の中で全体の約4%を形成するが、より深い地下水や氷冠、塩分の多い湖は今のところ水源として使えないため、水資源として使える水の量はずっと少なく、全体の約1%に過ぎない。 この水は非常に偏在しており、世界各地で大規模な水不足や渇水が発生していることを聞けば、そのことが理解できるだろう。 水の利用可能性と分布の問題をより詳しく理解するために、ここでは水圏の貯水池の間で水を移動させる水循環のプロセスについて見ていきましょう
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