" " De hydrologische cyclus houdt de zoetwatervoorziening van de aarde in beweging. Hoe dingen werken
Water -- We drinken het, wij baden erin, en we spelen erin. Water geeft ons leven, maar te veel of te weinig kan ook het leven wegnemen. Het is de meest voorkomende stof op aarde, maar veel te vaak is er geen druppel te drinken. De buitengewone eigenschappen van water geven leven aan deze planeet, die anders onvruchtbaar en levenloos zouden zijn. Bijvoorbeeld, water zet uit als het bevriest, minder dicht worden. Als ijs niet op water zou drijven, onze planeet zou er vandaag heel anders uitzien. IJs zou naar de bodem van meren en rivieren zinken, waar de zon het in de lente niet zou kunnen smelten, een noodzakelijk proces voor het maken van wolken en regen, die de stroom van de cyclus voortzetten. Dit zou elk jaar gebeuren totdat, eventueel, er was niets meer over dan ijs en een onbewoonbare woestenij.
Water bestaat in drie toestanden:vast, vloeistof en gas - die de aarde vormen waterkringloop , beter bekend als de waterkringloop. In deze cyclus, zoet water komt naar de aarde als regen, natte sneeuw, sneeuw en hagel, dag en nacht neerstorten over oceanen en land. Het water dat het land raakt, stroomt weg in grotere wateren, zoals meren en rivieren, of het sijpelt ondergronds en wordt grondwater, het voeden van onze gewassen in het proces. Als de zon weer schijnt, het verwarmt het water en maakt damp, die oprijst en verdicht tot wolken, die verzamelen, zwaar worden van het water en als regen terugvallen op de aarde.
Deze cyclus is doorgegaan sinds de wereld begon en heeft het leven op aarde mogelijk gemaakt. In feite, er is niet meer en niet minder water in de wereld van vandaag dan er was toen de dinosauriërs er waren. Zie de waterkringloop van de aarde als de ultieme recyclingmethode. Geen wonder dat hydrologen er zo door gefascineerd zijn.
Ga naar de volgende pagina om te lezen over de verschillende takken van wetenschap die hydrologen gebruiken om de watercyclus van de aarde te bestuderen.
Voel je je een beetje uitgedroogd?
Terwijl ongeveer 70 procent van het aardoppervlak bedekt is met water, 97 procent van het water is zout oceaanwater, die ongeschikt is voor menselijke consumptie. Van de 3 procent dat zoet water is, 2 procent is ingevroren in gletsjers, waardoor slechts 1 procent van 's werelds watervoorraad geschikt is om te drinken. Denk daar maar eens aan als je de volgende keer een hele lange douche neemt.
Inhoud Hydrologen
Beheer van watervoorziening en vervuiling
Overstromingsbeheer
Kaarten en hulpmiddelen
Hydrologen " " Leonard Malczynski, een hydroloog, software engineer en econoom bij Sandia National Laboratories, maakt modellen met behulp van systeemdynamiek om waterplanners te helpen voorspellen hoe verschillende factoren het gebruik door consumenten kunnen veranderen. Andy Nelson/The Christian Science Monitor/Getty Images
Hydrologie is de studie van de stroming van water door de hydrologische cyclus, en Hydrologen zijn de mensen die het onderzoek doen. Hoewel de meeste mensen niet veel aan water denken, hydrologen onderzoeken elk aspect ervan -- waar het vandaan komt en in welke hoeveelheden, waar het heen gaat, hoe het daar komt en wat ermee gebeurt in het proces.
Om dit te doen, ze gebruiken veel wiskunde en een aantal echt coole gadgets, en soms worden ze zelfs een beetje nat. De resultaten zijn verbluffend. Hydrologen helpen ontwerpers en ingenieurs bij het bouwen van dammen en dijken om steden te beschermen tegen overstromingen, spoor vervuiling op en vind nieuwe waterbronnen -- ze helpen zelfs bij het opsporen van water
in de ruimte.
Omdat water overal is en zo cruciaal is voor bijna alles wat we doen, hydrologen omvatten bijna elke tak van wetenschap, van natuurkunde en geologie tot astronomie en ecologie. Er zijn zoveel manieren om de wateren van de aarde te bestuderen; hier zijn er maar een paar.
Ruimtelijke hydrologie is de studie van de beweging van de wateren van de aarde door de hydrologische cyclus met behulp van een ruimtelijke database die is ontwikkeld in een geografisch informatiesysteem (GIS). Dit betekent dat ze de variërende ruimte die het land is, proberen te verbinden met de variërende tijd en stroming die het water is
[bron:Purdue University].
Hydrogeologie , of grondwater hydrologie , volgt de waterstroom door de bodem en in ondergrondse systemen. Hydrogeologen helpen bij het vinden van ondergrondse waterbronnen (aquifers) die we kunnen aanboren voor drinkwater. Zij bewaken deze, evenals de stroom van water naar ondergrondse locaties om te bepalen hoeveel er wordt afgevoerd. Ook zoeken ze uit hoe water door de bodem stroomt. Dit klinkt misschien saai, maar als u een boer bent die de juiste hoeveelheid bodemvocht nodig heeft om uw gewassen te laten groeien, het is essentiële informatie. Hydrogeologen helpen met irrigatiepraktijken en houden toezicht op de vervuiling die door de bodem in onze bronnen sijpelt.
Vadose zone hydrologie is een subset van hydrogeologie die zich richt op de laag aarde direct boven een watervoerende laag, de vadose-zone genoemd. Deze zone is belangrijk omdat deze fungeert als een laatste filter en beluchtingsapparaat voordat regen grondwater wordt, die soms via putten rechtstreeks uit de grond wordt gehaald en zonder zuiveringsmethoden wordt gebruikt. Als de vadose-zone ongezond is, dat geldt ook voor veel van ons drinkwater.
Hydraulica heeft niets te maken met je auto echt coole trucs laten doen (nou ja, het doet, alleen niet in deze context). Dit is de studie van de fysieke stroming van water. Hydrauliekprofessionals gebruiken wiskundige modellering om de waterstroom van de ene bron naar de andere te volgen. Het belangrijkste doel hiervan is om niet het water te volgen, maar de verontreinigingen erin. Bijvoorbeeld, als een fabriek industrieel afval in een rivier dumpt, het zal stroomafwaarts stromen en uiteindelijk in de oceaan terechtkomen. Wie weet waar het zal eindigen? De mensen die hydrauliek studeren, doen dat.
Hydrometeorologie , ook gekend als hydroklimatologie , gebruikt meteorologische instrumenten om te berekenen hoeveel regen er zal vallen en in welke specifieke gebieden. Dit is om vele redenen handig - niet alleen zodat u weet wanneer u uw paraplu moet meenemen als u het huis verlaat. Hydrometeorologie kan helpen bepalen hoeveel water een gebied in een bepaald jaar zal bereiken. Dit helpt bij het bouwen van overstromingsbeheersystemen en
Irrigatie systemen.
In een vorm van wetenschap die bekend staat als dendrohydrologie , dendrohydrologen gebruik boomringen om historische regen- en droogteomstandigheden te helpen bepalen, stroom stroom, afvoer, en nog veel meer. Het kennen van deze informatie kan regio's zonder betrouwbare historische gegevens helpen de hydrologische toekomst te voorspellen.
Als de watervoorraad van de wereld vandaag dezelfde hoeveelheid water bevat als in het begin, hoe is het dan mogelijk om water te verspillen? Komt het niet gewoon terug? Waarom vechten mensen om water? Ontdek het op de
volgende bladzijde.
Hydrologie in het leger Hydrologen doen niet alleen dingen als het beheersen van overstromingen en watervervuiling. NASA heeft een hydrologisch programma dat de oceanen vanuit de ruimte in kaart brengt. Andere programma's in de VS stellen hydrologische rapporten op over de gevolgen voor de watervoorziening van een gebied als in de regio een massavernietigingswapen zou worden gebruikt. Deze rapporten kunnen worden gebruikt om de gevolgen van een aanval op te helderen, of, anderzijds, ze kunnen een manier aangeven om de watervoorziening van een land weg te nemen [bron:Global Security].
Watervoorzieningscontrole en vervuilingscontrole " " Hydrologen zoeken voortdurend naar manieren om waterzuiveringsinstallaties te verbeteren. Flip Chalfant/Getty Images
Hoewel de aarde nog steeds dezelfde hoeveelheid water heeft als altijd, de vraag naar water is groter dan ooit. De bevolking blijft groeien, en iedereen moet worden gevoed en gekleed met materialen die met water moeten worden gekweekt. Dezelfde mensen moeten in huizen van staal wonen, timmerhout, of andere verschillende bouwmaterialen -- nogmaals, deze materialen hebben een grote hoeveelheid water nodig om te produceren of te groeien. Natuurlijk, mensen moeten ook baden en hun kleren wassen en naar de badkamer gaan … dit alles
neemt water.
Wil je de echte kicker weten? Water valt niet gelijkmatig over de hele aarde. Op één plaats kan te veel regen vallen, overstromingen en verwoestingen veroorzaken, terwijl een ander misschien heel weinig krijgt, droogte veroorzaken. Zodra het water door de afvoer loopt, het duurt even voordat het weer is verwerkt tot iets dat weer kan worden gebruikt. Als er niet genoeg regenval is voor uw gebied en de bevolking te veel water gebruikt, de reserveniveaus dalen sneller dan ze kunnen worden aangevuld.
Hydrologen zijn voortdurend op zoek naar manieren om meer water te vinden om aan de huidige vraag te voldoen. Waterzuiveringsinstallaties nemen het water dat voor afval is gebruikt, weer om in vers, lokaal water dat weer kan worden geconsumeerd. Hydrologen zoeken niet alleen naar manieren om deze voorzieningen te verbeteren, ze proberen ook nieuwe ondergrondse waterbronnen te vinden en, misschien nog belangrijker, uitzoeken hoe deze voorraden in stand kunnen worden gehouden met de steeds groter wordende dreiging van vervuiling.
Vervuiling is industrieel afval, uitstoot van auto's, afvoer van pesticiden en dierlijk afval van boerderijen, en extra voedingsstoffen in de bodem die voor onbalans zorgen. Deze kunnen in meren terechtkomen, rivieren en beken; in het grondwater sijpelen; of verzamelen in de lucht en terugvallen op de grond als zure regen. Het in kaart brengen van de loop van deze verontreinigingen door middel van omgevingshydraulica is een manier waarop hydrologen helpen bij het lokaliseren en reinigen
verontreinigende stoffen op.
" " Don Moseley, Directeur van experimentele projecten voor Wal-Mart, pronkt met het absorberende asfalt op de parkeerplaats van een nieuwe, meer milieuvriendelijke experimentele Wal-Mart Super Store in Aurora, Kolonel Thomas Cooper/Getty Images
Een andere manier is door middel van innovaties zoals doorlatende bestratingsmaterialen. Als er regen valt, het bevat soms verontreinigende stoffen. Op plaatsen met veel mensen, zoals de meeste steden, er is ook vaak veel beton. Dit wast alle verontreinigende stoffen op de weg uit en brengt ze in het dichtstbijzijnde riool, afvoersysteem of rivier, die overloopt van water en nergens anders heen kan. Beton is ondoordringbaar - het laat geen water door in de grond. Dit vormt een probleem, omdat het uitfilteren van de verontreinigende stoffen met stenen en zand het eerste natuurlijke waterfiltratiesysteem voor ons grondwater is.
Een antwoord op dit probleem kan doorlatend beton zijn. Dit oppervlak laat water door, een beetje zoals aarde. Het ontlast de rioleringen in stedelijke gebieden waar al het water en afval moet worden afgevoerd tijdens een grote regenbui. Het helpt ook bij de bestrijding van overstromingen en de bestrijding van vervuiling. De kosten, echter, zijn soms onbetaalbaar hoog. Straten afgraven en het beton vervangen is geen sinecure. De beste manier om het proces van permeabele planning te starten, is door te beginnen tijdens de planningsfase van een project.
Dit is slechts een van de vele manieren waarop hydrologen werken om ons grondwater veilig te houden. Andere hydrologen onderzoeken vervuilingsniveaus in sneeuw, bodem en zelfs gletsjers.
Op de volgende pagina, ontdek hoe hydrologen kunnen voorspellen, en soms zelfs voorkomen, overstromingen.
Overstromingsbeheer " " Een bedrijf wordt omringd door overstromingswater van de rivier de Mississippi in Foley, Mo. Joe Raedle/Getty Images
Iedereen die ooit een overstroming heeft meegemaakt of iemand kent die dat heeft meegemaakt, begrijpt dat overstromingen een serieuze zaak zijn. Ze kunnen hele gemeenschappen uitschakelen en honderden jaren geschiedenis in slechts enkele seconden ongedaan maken.
Sommige overstromingen kunnen plotseling komen - deze worden plotselinge overstromingen of kritieke overstromingen . Soms hoeft het zelfs niet ergens in de buurt te regenen om een plotselinge overstroming te veroorzaken. Plotselinge overstromingen kunnen optreden wanneer er stroomopwaarts hevige regen valt en het water stroomafwaarts stroomt, meer vaart krijgen als het voorbijgaat. Een ander type kritieke overstroming vindt plaats wanneer een soort van overstromingsretentieapparaat, als een dam of dijk, breekt en het water stroomt naar buiten.
Niet-kritieke overstromingen zijn overstromingen die langzaam gebeuren, over een relatief lange periode. Deze treden op als het dagenlang hevig regent, en rivieren, meren en beken zwellen buiten hun normale grenzen. Laat je niet misleiden door de naam -- niet-kritieke overstromingen kunnen net zo verwoestend zijn als plotselinge overstromingen als ze er niet op zijn voorbereid, en ze kunnen ook leiden tot kritieke overstromingen.
Hydrologen werken voortdurend aan het voorkomen en verminderen van de ernst van overstromingen. Hydroklimatologen gebruik regenvalgegevens en meteorologische technologie om de maximale regenval voor een gebied te helpen bepalen. Vervolgens proberen ze te bepalen wanneer er overstromingen kunnen optreden en hoeveel regen er nodig is om een gebied onder water te zetten.
Met deze informatie, hydrologen werken samen met organisaties, zoals het Federal Emergency Management Agency (FEMA) van de Verenigde Staten, helpen bij het plannen van stadsontwikkeling en noodhulp. Dit is gebaseerd op het idee dat eens in de honderd jaar een grote overstroming plaatsvindt. Het doel van een hydroloog is om erachter te komen wat de ergste overstromingsmogelijkheden zijn voor een periode van honderd jaar en om die mogelijkheid te ontwerpen om de schade en de kosten van wederopbouw te minimaliseren. Soms, als de kosten om een overstromingsapparaat te bouwen tot honderd jaar overstromingssterkte veel hoger zijn dan de kosten van wederopbouw, ingenieurs zullen bouwen voor de mogelijkheid van een overstroming van 25 of 30 jaar - de ergst mogelijke overstroming die elke 25 tot 30 jaar kan gebeuren. Dit gebeurt meestal in afgelegen gebieden, zoals parken of bossen, waar niet veel mensen zijn die dat zouden kunnen
worden beïnvloed.
Het werk van de hydrologen bepaalt waar en hoe niet alleen overstromingsvoorzieningen zoals dijken, dammen en duikers, maar ook waar hele steden en buurten moeten worden neergezet. Veiligheid is het belangrijkste. Succesvolle overstromingsbeheersing is niet altijd evident, maar mislukte pogingen zijn veel te voor de hand liggend.
Sommige hydrologen gaan naar de uiteinden van de aarde om het watersysteem te bestuderen - sommigen gaan zelfs verder. Ontdek op de volgende pagina hoe ver sommigen willen gaan.
Kaarten en hulpmiddelen " " Deze digitale kaart toont de kans op overstromingen in bepaalde delen van het Verenigd Koninkrijk. Norwich Union produceert overstromingskaarten met behulp van digitale technologie, waardoor het het risico van individuele huizen in de buurt van overstromingsgebieden kan beoordelen. Norwich Union/Getty Images
Water is overal, maar niet altijd bereikbaar. Hydrologen gebruiken modellen, kaarten en figuren om hen te helpen te onderscheiden waar het water is -- ondergrondse watervoerende lagen en afgelegen gletsjers zijn geen partij voor een goed geïnformeerde hydroloog.
Ruimtelijke hydrologen gebruik GIS (global interface systems) en GPS (global positioning systems) om hen te helpen de stroomstroom in kaart te brengen, vervuiling en verschillende milieuproblemen. Deze kunnen van alles lijken, van een lijngrafiek tot een driedimensionaal model op ware grootte van een rivier of ondergronds watersysteem. Deze hightech systemen maken gebruik van coördinaten, metingen en gegevens om gedetailleerde foto's van het gebied te genereren.
Hydrologen gaan vrij ver om informatie te krijgen over de beweging van water. Remote sensing-satellieten draaien in een baan om de aarde, foto's maken van de oceanen en wat er in gebeurt. De satellieten produceren topografische kaarten van de oceaan, die hydrologen helpen de oceanen en hun bewegingen als geheel te bestuderen. Er is zelfs een remote sensing tool voor koraalriffen. Riffen zijn een geweldige ecologische hulpbron, helpen om zuurstof te produceren en een ecologisch evenwicht voor de hele planeet te behouden. Weten waar deze riffen zijn en hoe ze te bestuderen is erg belangrijk.
" " Dit beeld van een NASA-satelliet toont de kustlijn van de Bahama's, Florida en Cuba. De oevers zijn ondiepe koraalriffen die het licht door de oceaan weerkaatsen, waardoor het een heldere blauwe kleur krijgt. Stocktrek-afbeeldingen/Getty Images
Parametrische hydrologie is een meer theoretische tak van hydrologie. Het maakt gebruik van computermodellering om verbanden te leggen tussen gebeurtenissen in de hydrologische cyclus. Vervolgens gebruikt het deze relaties om mogelijke nieuwe gebeurtenissen te genereren.
Algemeen, hydrologen vormen een grote en diverse groep. Ze zijn toegewijd aan het behoud van het water van de aarde met alle mogelijke middelen. Hydrologen helpen de mensheid in hun levensonderhoud te voorzien door te helpen bij het reguleren van overstromingen, vervuiling en riolering. Niet alleen dat, ze mogen een aantal echt fascinerende modellen maken. Hydrologie is een tak van wetenschap waar altijd vraag naar zal zijn, vooral nu onze bevolking blijft groeien en de vraag naar zoet water toeneemt.
Om meer te weten te komen over het water dat overal om ons heen is, volg de links op de volgende pagina. Zij zullen je meer informatie geven.
Water, Overal water geven? Wetenschappers hebben onlangs resten van water gevonden in vulkanisch glas verzameld van de maan, waardoor ze zich afvragen hoe de maan is ontstaan. Een oud idee was dat een schurkenplaneet, ongeveer zo groot als Mars, in de aarde geslagen, waardoor grote stukken van onze planeet afbreken. Deze stukken kwamen samen en vormden de maan, hoewel alle lichte atomen, zoals waterstof, niet konden overleven. Het vinden van water in de rotsen kan ertoe leiden dat de leeftijd en oorsprong van de maan in twijfel wordt getrokken [bron:National Geographic].
Veel meer informatie Gerelateerde HowStuffWorks-artikelen Hoe water werkt
Hoe de aarde werkt
Hoe waterkrachtcentrales werken
Hoe hydraulische machines werken
Hoe het Great Barrier Reef werkt
Hoe kaarten werken
Hoe overstromingen werken
Wat als de Hoover Dam brak?
Wat is een dijk?
Watervoorzieningsoplossingen
Hoe werkt een waterontharder?
Water opvangen en recyclen
Waarom kunnen we geen water maken?
Meer geweldige links US Geological Survey (USGS)
National Geographic
Hydrologie en watervoorraden - De universiteit van Arizona
DuikerBC
Voorspelling aarde van The Weather Channel
bronnen Toegang tot wetenschap. "Parametrische hydrologie." "Dendrohydrologie." (6 juli, 2008) http://www.accessscience.com/topic.aspx?searchStr=hydrology&term=Hydrology
Australische regering - Bureau of Meteorology. "Hydrometeorologie." 22 maart, 2000. (6 juli, 2008) http://www.bom.gov.au/hydro/has/hydrometeorology.shtml
Baird-software. "Modellering, GIS, Visualisatie." 2004. (10 juli, 2008) http://www.bairdsoftware.com/bairdsoftware/en_html/sda_gallery.html
Kust- en milieuhydraulisch laboratorium, "Watervoorraden." (3 juli, 2008) http://www.cehl.uno.edu/water.html
Duiker BC. "Het schatten van ontwerpoverstromingen voor boswegen in British Columbia." (6 juli, 2008) http://www.culvertbc.com/Text/tool_estimatingdesignfloods.html
Veldman, Gen. Kuring, Normandisch. Frans, Bryan. Stompf, Richard P. Robinson, Julie A. Groen, Edmund P. Noordeloos, Marco. "Remote Sensing van koraalriffen." Nasa. 4 december 2003. (8 juli, 2008) http://oceancolor.gsfc.nasa.gov/SeaWiFS/reefs/
Veldman, Gen. "De aarde vanuit de ruimte volgen met SeaWiFS:waarom de oceanen vanuit de ruimte bestuderen?" Nasa. (9 juli 2008) http://oceancolor.gsfc.nasa.gov/SeaWiFS/TEACHERS/sanctuary_2.html
Inleiding tot Hydrologie:Lectuurnota's Ruimtelijke Hydrologie. (8 juli, 2008) http://cobweb.ecn.purdue.edu/~abe526/resources1/maidment/gishyd.html
Keinath, Thomas M. "Water." World Book Encyclopedia 2007 editie. Vol. 21. Chicago:Wereldboek, inc, 2007.
likes, Gene E. "Watervervuiling." World Book Encyclopedia 2007 editie. Vol. 21. Chicago:Wereldboek, inc, 2007.
Minard, Anna. "Maanwater gevonden, roept vragen op over oorsprongstheorie." National Geographic. 9 juli 2008. (10 juli, 2008) http://news.nationalgeographic.com/news/2008/07/080709-moon-water.html
Purdue universiteit. "Hydrogeologie." 8 mei 1998. (6 juli, 2008) http://www.purdue.edu/envirosoft/groundwater/src/geo.htm#menu
De American Heritage Science Dictionary. "Vadose-zone." (3 juli, 2008)
De Universiteit van Arizona. "Vadose Zone Hydrologie." (6 juli, 2008) http://ag.arizona.edu/SWES/research/program8.htm
Jong, Samantha. "Mount Shasta-gletsjers groeien, ondanks opwarming." Voorspelling aarde. 9 juli 2008. (9 juli 2008) http://climate.weather.com/articles/glacier070908.html