Круговорот воды в ГО: океаническое и атмосферные звенья. Мировой водный баланс

Атмосферный круговорот. Основа существования атмосферного круговорота – разница в давлении. Формируются стационарные центры действия атмосферы. Северное полушарие: азорский максимум, сибирский максимум, исландский минимум, гавайский максимум, алеутский минимум, арктический максимум, канадский максимум. Южное полушарие: южно-атлантический максимум, южно-индийский максимум, южно-тихоокеанский максимум, антарктический максимум, антарктический максимум. Эти максимумы и минимумы являются стационарными постоянными.

Ветер – горизонтальное перемещение воздуха из области высокого давления в область низкого.

Атмосферный глобальный круговорот представлен следующими системами движения воздуха:1)турбулентное движение (восходящие и нисходящие токи воздуха), 2)вихри (циклоны и антициклоны), 3)меридиональный и широтный перенос, 4)ветры: господствующие, местные, циклональная и антициклональная деятельность.

Шулейкин предложил применять географические тепловые машины (ГТМ). ГТМ I рода – система переноса экватор – полюсы. С ней связаны наиболее крупномасштабные переносы движения в атмосфере.

ГТМ II рода – система суша – океан. Холодильник и нагреватель меняются в зависимости от сезона года. Зимой нагреватель – океан, летом – суша.

ГТМ III рода – циклонические и антициклональные кольца океанической циркуляции.

ГТМ IV рода – система, в которой происходит вертикальный перенос теплоты в атмосфере от земной поверхности (турбулентные движения).

ГТМ V рода – тропический ураган.

ГТМ VI рода – синоптические вихри, которые развиваются в океане на границах течений.

Для океанического звена круговорота наиболее характерно испарение воды, в процессе которого непрерывно восстанавливается содержание водяного пара в атмосфере. Достаточно сказать, что более 86% влаги поступает в атмосферу за счет испарения с поверхности океана и менее 14% – за счет испарения с суши. Расход воды на испарение распределяется неравномерно по акватории океана. Это можно хорошо видеть по разности между испарением и осадками. В экваториальной зоне расход воды на испарение из-за большой облачности меньше годовой суммы осадков. В умеренных широтах испаряется воды также меньше, чем выпадает осадков, но основная причина здесь другая – недостаток тепла. В тропической и субтропической зонах с поверхности океана испаряется влаги больше, чем выпадает. Происходит это потому, что в зоне пассатов облачность бывает реже, тепла здесь много, а осадков выпадает относительно меньше.

Мировой водный баланс. Водный баланс – это количественное выражение круговорота воды в атмосфере, гидросфере, на Земле в целом или отдельных её районах. Для балансовой оценки возобновимых в процессе круговорота воды водных ресурсов крупных территорий и прогноза изменений водного баланса используются уравнения R = U + S; W = P - S = E + U; P = U + S + E, где U - подземный сток в реки из зоны активного водообмена земной коры; S - поверхностный (паводочный) сток; W - валовое увлажнение территории (в общем виде - ресурсы почвенной влаги); R - речной сток; R - атмосферные осадки; Е – испарение. Основными составляющими водного баланса являются осадки и испарение. Речной сток при этом составляет 10% притока. В Тихом и Северном Ледовитом океанах приток пресных вод за счет осадков и речного стока превышает испарение. В результате образуется «излишек» вод, которые стекают в Атлантический и Индийский океаны. В круговороте ежегодно участвует в среднем около 520000 км², или около 0,03% общего объема воды. Отсюда следует, что воды обновляются примерно за 3000 лет. Из этого становится ясно, почему такую остроту приобретает в настоящее время проблема охраны вод Мирового океана.

 

 

Билет 46. Атмосферная циркуляция: госпдствующие ветра, центры действия атмосферы, местная циркуляция.

Каждому участку планеты присущи определённые преобладающие ветры.
Господствующие ветры связаны с основными процессами циркуляции атмосферы. В районе экватора, где солнечное тепло наиболее интенсивно, горячий воздух поднимается вверх, создавая область пониженного давления — экваториальную зону затишья. Поднимающийся воздух охлаждается и переносится севернее и южнее, прежде чем опуститься обратно к поверхности в субтропиках (30° ю. и с. ш.). В этих местах образуются области высокого давления — конские широты.

Отсюда воздух устремляется обратно в направлении зоны затишья, образуя две зоны пассатов. Непрерывное движение воздуха от экватора до конских широт называется ячейкой Гадлея. За пределами тропиков основными господствующими ветрами являются западные ветры умеренных широт. Они формируются за счёт воздуха, движущегося из конских широт в направлении полюсов. Эти тёплые ветры, в конце концов, встречаются с восточными полярными ветрами вдоль границы, называемой полярным фронтом. Вдоль него устанавливается циклон (область низкого давления) с прохладной, неустойчивой погодой.

ЦЕНТРЫ ДЕЙСТВИЯ АТМОСФЕРЫ - обширные области атмосферы с преобладанием антициклонов или циклонов. Проявляются на картах среднего многолетнего атмосферного давления в виде участков с повышенным или пониженным давлением воздуха; определяют преобладающее направление ветров в системе общей циркуляции атмосферы. Различают сезонные и постоянные центры действия атмосферы. Постоянные центры действия атмосферы: экваториальная полоса пониженного давления, субтропические полосы повышенного давления Сев. и Южного полушарий, области пониженного давления над океанами в высоких широтах умеренных поясов, области повышенного давления над сушей Арктики и Антарктидой. Сезонные центры действия атмосферы: Зимой над континентальными районами обнаруживаются антициклоны, которые летом сменяются депрессиями:
• Алеутский зимний минимум в северной части Тихого океана,
• Исландский зимний минимум в северной части Атлантического океана.
Эти депрессии очень глубоки и обширны зимой и практически исчезают летом. Некоторые авторы относят их к перманентным (постоянным) центрам.
• Сибирский (азиатский) зимний максимум с центром над Монгольским плато,
• Канадский зимний максимум,
• Азиатский летний минимум (южно-азиатская, cредне-азиатская летняя депрессия) с центром над Афганистаном.

 

Местная циркуляция. Атмосферная циркуляция над сравнительно небольшой площадью земной поверхности, обусловленная особенностями этой площади: наличием на ней резкого разрыва в температурных условиях, особой орографической обстановкой и пр. Примеры М. Ц.: бризы, горно-долинные ветры.

 

Билет 47. Биологический круговорот в ГО.

Пищевая цепь начинается с фотосинтеза. Условия фотосинтеза: энергия, вода, угл. Газ, солнечная энергия, свет, растения. Цепочка в гео: дуценты (автотрофы)- консументы (з порядка: 1)травоядные; 2)плотоядные; 3)всеядные) (гетеротрофы) – редуценты (сапрофиты) – микроорганизмы, которые разлагают мертвое на органику. Биокруговороты выражаются через баланс органического вещества: биомасса (характеристика живого вещества), опад, годовая продукция, фитомасса больше зоомассы (на океане наоборот). Интенсивность и скорость биокруговорота зависит от термических условий и влагообеспечения и соответствует зональности биомасс. Во влажных экваториальных лесах- высокий круговорот, тундра- самый медленный биокруговорот. Биологический круговорот состоит в превращении растениями неорганических веществ в органические, которые после отмирания биомассы снова превращаются в неорганические.

Билет 48. Биогеохимические круговороты: круговорот углерода.

Биогеохимические круговороты- это перенос химических веществ, осуществленных в биотической и абиотической среде.

Углерод. Основной источник углерода на поверхности Земли- это вулканическая деятельность (извержение вулканов, магма). Осуществляется З- мя путями: 1) Биологический круговорот. После гибели органики углерод освобождается с помощью редуцентов и вновь попадает в атмосферу. Это обращаемая часть круговорота (постоянна). 2) Биокруговорот. Часть углерода уходит в толщу земной коры вместе с отмершой органикой в литосфере в виде углей, нефти и т. п. Углерод при этом может высвобождаться и вновь принимать участие в круговороте лишь при сгорании полезных ископаемых кустобилитов. 3) В результате газового обмена между воздухом и водной средой углерод растворяется в воде, затем с участием кальция осаждается биогенным путем в виде карбонатных толщ. В этом случае углерод может высвобождаться только в процессе метаморфизации горных пород (глобальный литосферный круговорот). С высокой скоростью углерод циркулирует между различными неорганическими средствами и через посредство пищевых сетей внутри сообществ живых организмов (рис. 12.14).

Считается, что последние годы ветви полного круговорота углерода растягиваются на сотни млн. лет.

Билет 49. Круговороты Кислорода и азота в ГО.

Кислород. Заключается в образовании его при фотосинтезе отчасти посредственно при дегазации магмы, потреблении его гетеротрофами (консументы) и связывании при реакциях окисления. В первом варианте кислород в составе угл. Газа вновь участвуют в фотосинтезе. Во втором случае связывается в горных породах и вновь поступает в атмосферу при дегазации магмы. В круговороте кислорода отчетливо выражены активная геохимическая деятельность живого вещества, его первостепенная роль в этом процессе. Биогеохимический цикл кислорода является планетарным процессом, который связывает атмосферу и гидросферу с земной корой. Ключевые звенья этого круговорота: образование свободного кислорода при фотосинтезе в зеленых растениях, потребление его для осуществления дыхательных функций всеми живыми организмами, для реакции окисления органических остатков и неорганических веществ (например, сжигания топлива) и другие химические преобразования, ведущие к образованию таких окисленных соединений, как диоксид углерода и вода, и последующему вовлечению их в новый цикл фотосинтетических превращений. В наст. Вр., начиная с девона, существует динамическое равновесие между потребляемым и высвобождающимся кислородом.

Азот. Осуществляется с помощью азотфиксирующих бактерий и водорослей почвы, из которых поглощают азот сами растения. После гибели растений и животных связанный азот возвращается в почву. Оттуда азот либо вновь поступает в состав организма, либо в результате процессов нитрификации (образование нитратов) и денитрификации (свободный азот) снова оказывается в атмосфере в молекулярном виде. Азот имеет газо­образный резервный фонд, который находится в атмосфере. Между резервным и обменным фондами постоянно осуще­ствляется обмен элементов и обеспечивается непрерывная связь.

Из резервного фонда азот включается в обменный фонд тремя путями:

1. Атмосферная фиксация. Под действием атмосфер­ных электрических разрядов часть азота взаимодействует с кислородом с образованием оксида и диоксида азота, кото­рые растворяются в водяных парах и в виде азотистой и азот­ной кислот попадают в почву. В почве образуются нитра­ты, которые поглощаются растениями и включаются в био­логический круговорот.

2. Биологическая фиксация. В основном азот из резервно­го фонда вовлекается в обменный фонд азотфиксирующими бактериями, которые переводят его в доступные для расте­ний формы.

3. Промышленная фиксация. С наступлением промышлен­ной революции человек научился с помощью техники пре­вращать газообразный азот в минеральные азотные удобре­ния, которые после внесения в почву усваиваются растения­ми в аммиачной и нитратной форме.

 

Билет 50. Источники энергии в ГО.

Основные энергетические компоненты — гравитационная энергия, внутреннее тепло планеты, лучистая энергия Солнца и энергия космических лучей. При всей ограниченности набора компонентов сочетания их могут быть весьма многообразными; это зависит и от числа входящих в сочетание слагаемых и от их внутренних вариаций (поскольку каждый компонент — это тоже очень сложная природная совокупность), а главное — от характера их взаимодействия и взаимосвязей, т. е. от географической структур