Водный баланс Земли

Наглядное представление о величине водных ресурсов и отдельных компонентов круговорота воды дает табл. 1 в Приложении. Водный баланс Земли в целом (т. е. океанов и суши), или мировой водный баланс, в среднем за многолетний период чрезвычайно прост; он состоит всего из двух статей: приходной и расходной. Испарение с океана и суши (расходная часть баланса) в точности равно осадкам, выпадающим на поверхность океана и суши (приходная часть баланса). Всего с поверхности земного шара в среднем за год испаряется и возвращается обратно в виде осадков слой воды^* высотой немногим более 1 м (1 м 13 см).

^* (В гидрологии принято выражать в виде слоя воды (в миллиметрах высоты), равномерно распределенного по площади, не только величину осадков, но и два других основных элемента водного баланса - испарение и речной сток.)

Водный баланс Мирового океана и суши, взятых в отдельности, несколько сложнее, в него входят уже не две, а три статьи: добавляется речной сток с поверхности суши в океан. Дело в том, что часть влаги, испарившейся с поверхности океана, уносится на сушу и там выпадает в виде осадков, стекающих затем по речным руслам обратно в океан. Таким образом, общее количество осадков, выпадающих на поверхность океана, всегда меньше общего количества испарившейся с него воды. С океана испаряется в среднем за год слой воды высотой 1400 мм, т. е. почти полтора метра, а осадков выпадает 1270 мм. Разницу балансирует речной сток в океан.

На суше наблюдается обратная картина: количество осадков здесь больше, чем количество испарившейся воды, а разницу покрывает тот же речной сток.

В океан стекает 38% выпавших осадков (коэффициент стока всей суши равен 0,38).

Коэффициент стока показывает, какая часть осадков стекает по рекам, другими словами, какая часть осадков образует речной сток. Чтобы вычислить коэффициент стока, следует разделить величину стока на величину выпавших на данном водосборе осадков.

В результате можно написать следующие два уравнения водного баланса:

первое - для океана: "Испарение с поверхности океана равно осадкам, выпадающим на его поверхность, плюс сток рек, впадающих в океан",

второе - для суши: "Осадки, выпадающие на поверхность суши, равны испарению с поверхности суши плюс сток рек в океан",

Для оценки водных ресурсов практическое значение имеет второе уравнение, его можно использовать для расчета водообеспеченности отдельных районов, расчета речного стока и для других целей.

Уравнение водного баланса в таком простом (трехчленном) виде справедливо только для многолетнего периода и только для всей суши в целом или для ее значительных частей (отдельных материков, крупных по площади стран и речных бассейнов и т. п.). Если надо подсчитать водный баланс за короткий промежуток времени для небольшой территории, уравнение водного баланса усложняется, в него приходится вводить новые члены.

Приходная часть баланса, кроме главной составляющей - осадков, включает еще конденсацию атмосферной влаги на поверхности земли (иней, изморозь, роса и т. п.), горизонтальный перенос снега из соседних районов и его отложение, приток поверхностных и подземных вод из смежных территорий.

При расчете баланса для достаточно большой территории все перечисленные дополнительные статьи прихода настолько незначительны по сравнению с основной статьей прихода - осадками, что ими можно пренебречь. То же самое относится и к дополнительной (второстепенной) статье расхода - оттоку поверхностных и подземных вод за пределы территории, для которой определяется баланс.

При подсчете водного баланса за сравнительно короткий промежуток времени (месяц, сезон) для небольшой территории может оказаться, что приходная часть больше расходной или наоборот, т. е. баланс нарушен, не сходится. Это возможно, например, в том случае, если за дождливый период выпадет больше осадков, чем успеет стечь и испариться, или, наоборот, если во время продолжительной засухи с поверхности бассейна поступившая ранее влага будет только испаряться и стекать, не получая пополнения. В холодных районах зимой баланс также нарушается, если выпадает большое количество снега, который не будет таять и стекать до весны, и приходная часть водного баланса оказывается больше расходной. Поэтому в таких случаях вводят еще один член, характеризующий величину прибыли или убыли влаги (в почве, речных руслах, озерах, болотах и т. п.) за данный период в изучаемом районе, и записывают уравнение так: "Осадки равны стоку плюс испарение плюс-минус изменение запасов влаги в бассейне".

За многолетний период средние запасы влаги в пределах данной территории, колеблясь в отдельные годы около некоторого среднего положения, фактически остаются постоянными, поэтому при составлении водного баланса за многолетний период изменениями запаса влаги можно пренебречь.