Влияние человека на гидрологический цикл

Мы располагаем множеством способов изменить гидрологический цикл, особенно сток воды. К ним относится разнообразная деятельность по землеустройству, строительству плотин через речные русла и по отведению воды или даже повороту течения рек вспять. Тип, степень и характер использования растительности и земли в том или ином речном бассейне можно приспособить, например, для того, чтобы вызвать большее просачивание воды в почву, задержать сток, замедлив таяние снега и льда, и увеличить тем самым общий сток. То, что в высокогорье снежные запасы создаются естественным путем, накапливаясь зимой и тая поздней весной и в начале лета, делает этот снег особенно важной формой осадков. Чтобы лучше использовать такой способ хранения запасов влаги, люди пытаются разными путями увеличить мощность снегового покрова. 

В шт. Вашингтон предпринимались попытки ускорить таяние ледника летом, чтобы увеличить сток тогда, когда особенно велика потребность в воде для орошения и производства электроэнергии. Среди множества планов снабжения водой засушливых областей земного шара предложен Проект водного и энергетического союза стран Северной Америки. В этом проекте рассматривается вопрос о том, как собрать воду, стекающую с гор западной Канады, и распределить ее между районами Канады, запада США и Мексики, где не хватает воды. 

Человек может влиять и на другие части гидрологического цикла. Водоемы можно опустошить или наполнить и хранить в них воду. Утечка из расположенных на поверхности водохранилищ может увеличить просачивание воды в грунт. Несколько таких водохранилищ построили намеренно, а ряд других с утечкой воды - неумышленно. Воздействуя на погоду, можно увеличить количество осадков, где и когда это требуется, и принять меры против наводнений. Можно использовать также атомную энергию для осуществления искусственного водного цикла с превращением соленой воды в пресную, что позволяет использовать морскую воду и большие запасы соленых подземных вод.

Климат

Атмосфера - это среда, в которой формируется как погода, так и климат. Погода представляет собой ежедневное и ежечасное сочетание метеорологических условий, в том числе температуры, атмосферного давления, ветра, влажности, облачности и осадков. Климат - это совокупность проявлений погоды во всех ее вариациях в течение продолжительных периодов времени. Его можно охарактеризовать посредством среднегодовых значений температуры, разности между экстремальными значениями температуры, влажности, облачности, количества осадков и распределения их по временам года, штормов и ветров. 

Различные климаты, встречающиеся на Земле, свидетельствуют о контролирующем влиянии нескольких климатических факторов: 1) географической широты, 2) поясов постоянного высокого и низкого давления, 3) господствующих ветров, 4) штормов и взаимодействующих воздушных масс, 5) распределения суши и акваторий, 6) расстояния до моря, 7) барьеров в виде горных цепей, 8) океанических течений, 9) высоты над уровнем моря. Различия в направлении и силе ветра, дожди, температура, снег и лед и другие особенности климата влияют на активность геологических процессов в разных климатических зонах. Кроме того, поскольку почвы, растительность и сток воды в реках определяются главным образом климатическими условиями, многие геологические процессы - особенно выветривание минералов и горных пород и эрозия суши, обусловленная работой ветра, воды и льда, - сильно различаются в зависимости от климата. 

Точно так же, как и сегодня, господствующие ветры влияли на геологические процессы в прошлом. Они влияли на циркуляцию вод в древних морях и, следовательно, на направление переноса мелководных морских осадков. Господствующие западные ветры все так же несли эоловый песок к востоку, где из него образовались мощные толщи песчаников, особенно в шт. Юта. 

В субтропическом поясе постоянного высокого давления, где опускающийся воздух нагревается и, значит, становится сухим, расположены семь огромных пустынь: Сахара в Африке, Тар на западе Индии, Калахари на юге и юго-западе Африки, Аравийская пустыня, пустыня Виктория в Австралии, Атакама в Южной Америке и Сонора на юго-западе США и северо-западе Мексики. Существованию пустынь Калахари и Атакама, кроме того, способствуют холодные океанические течения, направленные от берега. Широко распространенные пустынные отложения соли и гипса, обнаруженные в настоящее время на территории шт. Нью-Йорк, Мичиган, Канзас и даже в канадской провинции Саскачеван, заставляют предположить, что эти породы образовались в поясах высокого атмосферного давления, которые в геологическом прошлом смещались по широте в результате спрединга океанического дна и дрейфа континентов. Благодаря разнообразному влиянию климатических условий на почвы, растительность, водные ресурсы, земледелие, промышленность, жилищное строительство, на здоровье людей и удобства жизни климатом в значительной степени определяется то, как человечество использует землю в разных частях планеты. 

Классификация климатов 

Тропические климаты: Тропические джунгли в экваториальном поясе низкого давления - Конго, бассейн Амазонки Тропическая саванна (с влажным и сухим сезонами) в пассатных широтах, которые несколько сдвигаются в зависимости от времени года,- Бирма, африканский вельд, Судан.

Засушливые (аридные) климаты - потенциальное испарение превышает количество осадков Пустыни и степи низких широт в субтропических поясах высокого давления - Сахара, Аравийский полуостров, Австралия Пустыни и степи средних широт во внутренних частях материков или позади гор - Иран, Монголия, Большой Бассейн на юго-западе США.

Теплые (мезотермальные) климаты - умеренно жаркие Средиземноморский (субтропический с сухим летом) - Италия, Испания, Калифорния.  Влажный (гумидный) субтропический - юг Китая, юго-восточные районы США. Морской климат западных побережий с продолжительным дождливым периодом - Западная Европа, юго-восточные районы Аляски. 

Снежные (с низкими температурами) климаты - умеренно холодные Влажный (гумидный) континентальный в средних широтах с сильными ветрами - северные районы центральной части США, Центральная Европа, северные районы Китая. Субарктический климат высоких широт-северные районы Аляски, Канады и Сибири Полярные климаты Тундра - обрамление Северного Ледовитого океана Ледовые щиты-Антарктида, Гренландия 

Высокогорные климаты. Локальные климаты горных хребтов и плато, изменяющиеся в зависимости от высоты над уровнем моря и географической широты, - Анды, Гималаи, Скалистые горы, Тибет, Кения, Мексика.

Перенос ветром

Пылевые частицы обычно переносятся во взвешенном состоянии, тогда как песчаные зерна перемещаются по поверхности земли прыжками (сальтация) или путем перетекания (соскальзывания). Способность ветра к транспортировке частиц зависит от его скорости и степени турбулентности. Слабый ветер может переносить пыль во взвешенном состоянии, а легкий бриз перекатывает тонкий песок. Сильный бриз, дующий со скоростью 20 м/с, может перемещать зерна диаметром 1 мм и больше. Штормовые ветры и ураганы подымают взвешенный песок на высоту в сотни метров и перекатывают гальку размером до 5-7 см в диаметре. Таким образом, характер переносимого груза прямо зависит от скорости ветра.  

Сальтация. Переносимые ветром песчаные зерна перемещаются по поверхности земли, подпрыгивая под крутым углом на высоту от нескольких сантиметров до нескольких метров; ветер, скорость которого над поверхностью возрастает, заставляет их двигаться по искривленным траекториям, так что при падении они с силой приземляются под углом порядка 10-16°. Они не только рикошетируют при приземлении, но налетают также на другие зерна, что приводит к непрерывному продолжению сальтации по типу цепной реакции. В результате песок толчками, беспорядочно движется вперед. При сильном ветре высота движущегося облака песчаных зерен может достигать 2 м, но обычно она меньше 1 м.

Источники материала. Имеется несколько источников переносимого ветром материала. Основным из них служат, по-видимому, продукты разрушения горных пород, образующиеся при их дезинтеграции и абразии. Свой вклад вносят также речные осадки, ледниковые морены и песок побережий. Непосредственным источником часто являются осадки со дна высохших озер. Огромное количество легкого, угловатой формы обломочного материала, весьма подходящего для переноса ветром, поставляют вулканические извержения. Очень большое количество материала переносится во взвешенном состоянии во время пылевых бурь, как это доказывают упоминавшиеся выше измерения, проведенные в районе города Линкольн, шт. Небраска.  

Изменения в процессе переноса. Во время переноса ветром песчаные зерна претерпевают заметные изменения в дополнение к уже упомянутому раньше образованию у них матовой поверхности. Перекатываясь или подпрыгивая у поверхности земли, они подвергаются взаимному истиранию (корразии), в результате чего их размер уменьшается и форма, даже в случае очень маленьких зерен, становится более округлой. Благодаря повторяющемуся отсеиванию песок, кроме того, сортируется, так что большая часть перенесенного ветром материала оседает в виде однородной в гранулометрическом отношении массы. Пыль из нее удаляется, а крупные частицы остаются позади. 

В противоположность этому размер и угловая форма пылевых частиц, переносимых во Взвешенном состоянии, когда столкновения неэффективны, сохраняются неизмененными. 

Дальность переноса. Расстояния, на которые перемещаются переносимые ветром частицы, изменяются в очень широких пределах. Хорошо известен дальний разнос вулканической пыли вулканов Кракатау, Везувий, Катмай. Обычная пыль, поднимаемая пылевыми бурями, в течение нескольких дней может быть перенесена из Австралии в Новую Зеландию, из пустыни Гоби в Азии к кораблям у берегов Японии, из пустыни Сахары в Северную Европу, от юго-западных районов США к Атлантическому побережью. 

Песок, движущийся по земле, обычно преодолевает только несколько километров. Тем не менее во Франции песок заносится ветром в глубь суши на расстояние 8 км от берега, а в Сахаре мощные песчаные осадки лежат на известняковом плато на удалении 160 км от выходов тех песчаников, которые, вероятно, будучи дезинтегрированными, послужили источником материала. Очень тонкий песок, принесенный ветром из Сахары, обнаружен в глубоководных морских отложениях у Карибских островов на расстоянии более 4500 км.