Глава 3 круговорот воды в природе и водные ресурсы земли

Важнейшей особенностью природных условий Земли яв­ляется круговорот воды. Он осуществляет в глобальном, региональном и местном масштабе обмен веществом и энергией, служит основой единства природы, обеспе­чивает возобновление части природных ресурсов и игра­ет решающую экологическую роль. Движение воды на пла­нете сопровождается переносом растворенных и взве­шенных веществ, теплоты, кинетической энергии. Вода — причина процессов выветривания, основа денудационных и эрозионно-аккумулятивных процессов. Вполне справед­ливыми поэтому выглядят слова, приписываемые Лео­нардо да Винчи: «Вода — это движущая сила природы».

1. Вода на земном шаре

Распределение суши и воды на земном шаре. Площадь поверхно­сти Земли 510 млн км². Из этой площади водами Мирового океана покрыто 361 млн км² (71 %), а площадь суши составляет 149 млн км². В Северном полушарии соотношение воды и суши 61:39, в Южном 81:19. Таким образом, более ²/з поверхности нашей планеты по­крыто водной оболочкой, состоящей из океанов и морей; причем особенно существенно вода преобладает над сушей в Южном по­лушарии.

Общая площадь водных объектов на поверхности суши (ледни­ков, озер, водохранилищ, рек, болот) составляет 21,5 млн км², или 14,4% площади суши (табл. 3.1). Если не учитывать ледники, то на остальные водные объекты суши останется всего 5,2 млн км² (3,5 % площади суши).

Таким образом, общая площадь водных объектов на поверхно­сти Земли составляет: 361 млн км² (океаны и моря)+ 21,5 млн км² (водные объекты суши, включая ледники) = 382,5 млн км², т. е. 75 % или ³/₄ поверхности планеты.

Количество воды на земном шаре. Общий объем воды в водных объектах на земном шаре около 1390 млн км³, при этом на долю Мирового океана приходится 96,4% (см. табл. 3.1). Из водных

Виды природных вод	Площадь		Объем, тыс. км3	Доля в мировых запасах, %		Средний период условного возобновле­ния запасов воды
	млн км2	% пло­щади суши		от общих запасов воды	от запасов пресных вод
	Вода	на поверхности литосферы
Мировой океан	361	—	1 338 000	96,4	—	2650 лет
Ледники и постоян­
ный снежный покров	16,25	10,9	25 780	1,86	70,2	9700 лет
Озера	2,1	1,4	176	0,013	—	17 лет
в том числе пресные	1,2	0,8	91	0,007	0,25	—
Водохранилища	0,4	0,3	6	0,0004	0,016	52 дня
Вода в реках	—	—	2	0,0002	0,005	19 дней
Вода в болотах	2,7	1,8	И	0,0008	0,03	5 лет
	Вода	в верхней части литосферы
Подземные воды	__	—	23 400	1,68	—	1400 лет
в том числе пресные	__	—	10 530	0,76	28,7
Подземные льды зо­
ны многолетнемерз­
лых пород	2,1	14	300	0,022	0,82	10 000 лет
	Вода	в атмосфере и в организмах
Вода в атмосфере	—	—	13	0,001	0,04	8 дней
Вода в организмах	—	—	1	0,0001	0,003	Несколько
						часов
		Общие	запасы воды
Общие запасы воды	—	—	1 388 000	100		—
в том числе пресной	—	—	36 730	2,65	100	—

Примечание. По данным монографии «Мировой водный баланс и водные ресурсы Зем­ли» (1974) с некоторыми округлениями и уточнениями, в частности, по Атласу снежно-ледовых ресурсов мира (1997). О периоде условного возобновления запасов воды см. разд. 3.4.

объектов суши наибольшее количество воды содержат ледники —

8. млн км³ (1,86 % всех вод на Земле). Из этого количества воды на долю ледников Антарктиды, Гренландии и островов Арктики приходится соответственно 89,8; 9,7 и 0,3 %. На горные ледники остается всего 0,2 %.

Большие сложности представляет оценка содержания воды в зем­ной коре (литосфере). Часть подземных вод, представленная капил­лярными и гравитационными водами, находящаяся на глубинах с абсолютными отметками под поверхностью суши до минус 2000 м и участвующая в круговороте воды в природе, должна быть отне­сена к гидросфере. Она оценивается гидрологами в 23,4 млн км³, или 1,68% общего объема вод на Земле (см. табл. 3.1) Некоторые исследователи приводят несколько большие величины: М. И. Льво­вич — 60 млн км³, А. Ф. Макаренко — 86,4 млн км³. К водам, на­ходящимся в литосфере, относят также подземные льды зоны много-

летней («вечной») мерзлоты объемом 300 тыс. км³ (0,022 % объема всех вод) (см. табл. 3.1).

Некоторый объем воды находится в живых организмах биосфе­ры (растениях и животных). Считают, что масса живого вещества на Земле 1,4 • 10¹² т. Если принять, что содержание воды в живых организмах в среднем 80 %, то получим массу воды в организмах, равную 1,12 • 10¹² т, что и дает объем «биологической воды» немно­гим более 1 тыс. км³.

В атмосфере в среднем постоянно присутствует около 13 тыс. км³ влаги в виде водяного пара, капель воды, кристалликов льда. При этом 90 % воды находится в самом нижнем слое атмосферы — на высотах 0—5 км. Объем атмосферной влаги мог бы дать слой воды на поверхности Земли, равный всего 25 мм.

Важное значение имеет оценка количества на Земле пресной воды — наиболее ценных для человека природных ресурсов. Всего на планете 36,7 млн км³ пресных вод (2,65 % общего объема вод) (см. табл. 3.1). Главные аккумуляторы пресной воды — ледники, пресные подземные воды, подземные льды в зоне многолетней мерзлоты, пресные озера. Из общего количества пресных вод на Зем­ле на твердую фазу (лед) приходится 71 %, на жидкую фазу — 29 %.

Изменение количества воды на земном шаре. За большую часть истории Земли, по мнению геологов, в результате дегазации ман­тии выделялось в среднем не более 0,5—1 км³ воды в год. Пола­гают, что и в настоящее время из недр Земли поступает прибли­зительно столько же воды.

С метеоритами и космической пылью на Землю ежегодно по­падает в виде льда около 0,5 км³ воды, т. е. величина в сравнении с полным объемом вод на планете ничтожная. Приблизительно столько же воды рассеивается с Земли в космическое пространство.

Объемы потерь и дополнительного поступления воды, о кото­рых только что шла речь, весьма невелики, и поэтому можно счи­тать, что в течение достаточно длительного с геологической точки зрения периода времени (миллионы лет) количество воды на зем­ном шаре оставалось приблизительно неизменным.

Очевидно, однако, что с течением времени происходит перио­дическое перераспределение воды в самой гидросфере, причем главными элементами такой изменчивой системы оказываются Мировой океан и ледники. В межледниковые периоды ледники тают и увеличивают объем воды в Мировом океане, в ледниковые периоды происходит обратный процесс — влага в виде льда аккуму­лируется в ледниках, уменьшая объем Мирового океана. Ряд иссле­дователей полагают, что в ледниковые эпохи уровень Мирового океана может понизиться на 110—120 м ниже современного, а в меж- ледниковье — подняться на 10—15 м выше современного. Если бы растаяли все покровные ледники Земли, то уровень Мирового океана, по оценке В. М. Котлякова, поднялся бы по сравнению с совре­менным на 64 м. Это привело бы к затоплению огромных прибреж­ных территорий площадью около 12 млн км² (8 % поверхности суши).

За последние 18 тыс. лет уровень Мирового океана повысился не менее чем на 100 м, что соответствует приращению объема вод в Мировом океане на огромную величину — 37,5 млн км³, или

8. %. В последние 5—6 тыс. лет уровень Мирового океана в целом стабилизировался при небольшой тенденции к повышению. Стаби­лизировался в целом и объем воды в водных объектах суши. Одна­ко более детальные исследования свидетельствуют о том, что не­большое перераспределение воды между водными объектами разных типов все же происходит.

По данным Р. К. Клиге (1985), за 82 года (1894—1975) про­изошло некоторое перераспределение воды между сушей и Миро­вым океаном (табл. 3.2): объем воды в водоемах суши (в основном за счет ледников и подземных вод) уменьшился на 25,91 тыс. км³, а Мирового океана, наоборот, увеличился на эту же величину. Это должно было сопровождаться повышением уровня Мирового оке­ана с интенсивностью около 0,91 мм/год.

Таблица 3.2. Изменение запасов воды в различных частях гидросферы за 1894—1975 гг. (по Р. К. Клиге, 1985)

Часть гидросферы	Изменение запасов юды
	за весь период, тыс. км3	км3 в год
Озера	-2,71	-33
Подземные воды	-8,86	-108
Горные ледники	-1,89	-23
Ледники на Арктических островах	-0,492	-6
Ледники Гренландии	-3,03	-37
Ледники Антарктиды	-11,48	-140
Водохранилища	+2,54	+31
Суша в целом	-25,91	-316
Мировой океан	+25,91	+316

Более новые данные (Р. К. Клиге, 2000) указывают на то, что объем вод в Мировом океане в настоящее время увеличивается на 610 км³ в год, что должно давать прирост его уровня с интенсив­ностью 1,7 мм/год. Ускорение повышения уровня Мирового океана подтверждается данными наблюдений (см. разд. 3.2).