Veden kiertokulku

Vesikehän vesi muodostaa varastoja, jossa se viipyy eri mittaisia aikoja. Niitä ovat esimerkiksi meri, järvet, pohjavesi, lumi ja jäätiköt. Myös Maan kuoressa ja sen alaisessa vaipassa on merkittävä määrä vettä.^[6][5]

Veden kiertokulku voi olla paikallinen eli lyhyt kierto. Silloin vesi palaa melko pian sateena takaisin. Se voi olla myös pitkä kierto, kun vesi palaa useiden varastojen kautta takaisin. Veden varastot saavat alituiseen täydennystä lähinnä ilmakehän kautta sadantana. Maahan pudonnut vesi siirtyy pintavaluntana vesistöihin, jotka palauttavat vedet nopeasti meriin. Osa vedestä imeytyy maahan, josta osa virtaa maavetenä vesistöihin ja osa vajoaa pohjavedeksi. Noin kuudesosa sadannasta palautuu haihtumalla takaisin ilmakehään ja sataa uudelleen muualla. Sadanta voi päätyä maahan lumena, jossa vesi säilyy kevääseen asti kiinteässä muodossa. Lumisateet jäätiköille viivästyttävät kiertoa vuosikymmenien tai jopa satojen tuhansien vuosien verran.^[6]

Mannerlaattojen liike kuljettaa alityöntövyöhykkeissä merivettä vaippaan, josta se vapautuu paljon myöhemmin tulivuorien purkauksissa vesihöyrynä.^[7][3]

Vesikehän vesi on suolaista merissä, osassa pohjavesiä ja suolajärvissä, jotka muodostavat yhteensä 97,4 % kaikesta vedestä. Makeaa vettä esiintyy jäätiköissä, vuorten huipuilla, lumessa, roudassa, maan kosteudessa, pohjavedessä, soilla ja kosteikoilla, järvissä, lammissa, virtavesissä ja ilmakehässä. Niiden yhteismäärä on vain 2,6 % vesikehän vedestä.^[3][5]

Vettä oli merissä 1 360 000 000 km³, lumena ja jäänä 29 000 000 km³, joissa, jotka virtasivat maalta mereen, 30 000 km³ ja ilmakehässä 13 000 km³. Vedestä 97,2 % oli meressä, 2 % lumena ja jäänä pääosin napa-alueilla sekä loput makeana vetenä joissa, järvissä, virroissa ja pohjavedessä. Vesi peitti 70 % maapallon pinta-alasta. Meriin satoi 320 000 km³ vettä vuodessa. Merestä haihtui 350 000 km³ vettä vuodessa, josta määrästä 30 000 km³ vettä kulkeutui vuodessa mannerten ylle. Maasta haihtui 76 000 km³ vettä vuodessa. Maahan satoi 106 000 km³ vettä vuodessa.^[8]

Veden kiertokulussa voidaan havaita neljä pääprosessia ^[1][3][6]:

• Haihdunta on veden höyrystyminen tai haihtuminen eli sen siirtyminen maan, veden tai kasvillisuuden pinnoilta ilmakehään. Elottomilta pinnoilta tapahtuva haihtuminen tai sublimaatio on evaporaatiota ja kasvillisuuden pinnalta tapahtuva haihtuminen on transpiraatiota. Evapotranspiraatioksi kutsutaan haihdunnan, sublimaation ja transpiraation yhteismäärää.

• Sadanta on ilmakehässä pilviksi tiivistynyttä vesihöyryä tai härmistynyttä lunta, joka putoaa satamalla maan pinnalle, vesistöihin tai mereen. Sitä osaa, joka sadannassa päätyy kasvillisuuden pinnalle ja imeytyy siihen, kutsutaan interseptioksi. Osa ilmankosteudesta ei muutu sateeksi tai sumuksi, mutta se voi silti tiivistyä tai härmistyä kasvien ja elottoman aineen pinnalle (kaste ja huurre).

• Infiltraatio eli imeytyminen kuvaa pintaveden siirtymistä maaperään. Maahan imeytyneen veden tunkeutumista pohjavedeksi kutsutaan suodannaksi.

• Valunta on maan pinnalla tai maassa tapahtuvien virtauksien kautta poistuva vesimäärä alueen pinta-alaa ja aikayksikköä kohden. Valunta tapahtuu pohjaveden pohjavesivaluntana tai purojen ja jokien pintavaluntana. Veden kuljetusta purojen ja jokien uomassa kutsutaan virtaamaksi.

Veden kiertokululla ei ole alkua tai loppua, vaan sen luonteeseen kuuluu loputon kierto. Sen kuvaus voidaan kuitenkin aloittaa sen suurimmasta veden varastosta eli merestä. Auringon säteilyssä on aallonpituuksia, jotka imeytyvät veteen ja lämmittävät sitä ^[9]. Osa energiasta aiheuttaa vedenpinnalla veden haihtumista, jolloin ilmankosteutta siirtyy ylöspäin kumpuavaan lämpimään ilmaan. Haihduntaa tapahtuu myös maalla, kun maahan satanut vesi kastelee maan ja imeytyy sen pintakerrokseen. Kastuneet pinnat kuivuvat haihduttaen veden takaisin ilmaan. Kasvillisuus imee maahan imeytynyttä vettä ja haihduttaa sitä ilmaan kasvinosiensa kautta. Myös lumi ja jäätikkö sublimoivat vettä ilmaan ^[10].^[11]

Ilman lämpötila laskee sen kohotessa korkeammalle ja lopulta ilmankosteus tiivistyy tiivistymisytimien ympärille pieniksi pisaroiksi ja niiden muodostamiksi suuriksi pilviksi. Maapallon ilmavirtaukset kuljettavat ilmankosteutta eri puolille maapalloa ja sen muuttuminen sateeksi riippuu paljolti ilmamassan reiteistä. Suurin osa sateista eli noin 75 % langeavat meriin (konvektiivinen sade). Maahan lankeava sade jakautuu epätasaisesti eri maanosien seutujen kesken. Ilmankosteus voi alkaa satamaan kohtaamiensa vuorten rinteille (ortografinen sade), mutta siitä aina riitä vuorten taakse, jonne muodostuu arideja alueita. Subtrooppisilla leveysasteilla sateet johtuvat lämpötilojen alhaisuudesta, joka takaa säännölliset rintamasateet sen alueille.^{[1][3][12][13]}

Osa vedestä sataa maahan lumena talvella maapallon pohjoisella pallonpuoliskolla ja kesällä sen eteläisellä pallonpuoliskolla. Maahan satanut lumi poistuu kierrosta yleensä muutamaksi kuukaudeksi, mutta suurille jäätiköille satanut lumi poistuu kierrosta pitkäksikin ajaksi. Suuriin jäätiköihin onkin varastoitunut 68,7 % kaikesta maailman makeasta vedestä.^[5]

Mantereille sataneesta vedestä osa päätyy pohjavedeksi, joka muodostaa 30,1 % kaikesta makeasta vedestä. Kasvillisuuden ja maaperän laatu vaikuttavat siihen, kuinka paljon tapahtuu pintavaluntaa ja kuinka paljon vajoaa alas pohjaveteen. Vajoamista edistää kasvillisuus, joka pitää juurillaan maan huokoisena. Osa vedestä tarttuu maa-ainekseen niin tiukasti, ettei kasvitkaan voi hyödyntää sitä. Loput vedestä imeytyy kasvillisuuden juuristoon tai vajoaa alemmaksi. Vajovesi virtaa maaperässä hitaasti maanpinnan suuntaisesti ja palautuu pintavesistöön. Loput vedestä vajoaa vieläkin alemmaksi pohjaveteen, josta veden palautuminen kiertoon kestää kauan. Nyrkkisääntönä on, että mitä syvemmälle maaperään ja kallioperään vesi joutuu, sitä kauemmin se siellä viipyy.^[1][5][10]

Sateesta noin 25 % sataa mantereelle, jossa osa jää pintavedeksi ja osa pohjavedeksi. Sadannasta noin 15 % haihtuu pian takaisin ilmakehään. Pintaveden käyttäytyminen riippuu paljoltikin maa- ja kallioperän muodoista, maaperästä ja kasvillisuuden laadusta. Pintavalunta kerääntyy maaston mataliin kohtiin, joissa pintavesi muodostaa vesistöjä. Vesistöjen valuma-alueita kiertää vedenjakajat, joiden laskukynnyksen ylittävät vedet päätyvät osaksi uomaverkoston meriin laskevia uomia.^[1]

Meren suolapitoisuus on noin 3,5 %. Suolat ovat alun perin liuenneet veteen maaperästä ja päätyneet meriin jokien tuomina. Kun merivedestä haihtuu kosteutta ilmakehään, jäävät suolat meriveteen ja ne ovat väkevöityneet siellä miljardien vuosien aikana.^[1]

• happamoituminen
• vesivoima

• Gleick, Peter H. (toim.): ”Shiklomanov, Igor: ”World fresh water resources””, Water in Crisis: A Guide to the World's Fresh Water Resources. New York: Oxford University Press, 1993. ISBN 9780195076288 linkki Shiklomanovin tekstiin (PDF). (englanniksi)^{[vanhentunut linkki]}
• Water Science School: The Water Cycle for Adults and Advanced Students (Arkistoitu – Internet Archive), USGS (englanniksi)
• Leppäranta, Matti & Virta, Juhani & Huttula, Timo: Hydrologian perusteet. Helsingin yliopisto, 2017. Teoksen verkkoversio.

• Water Cycle, NASA

•   Kuvia tai muita tiedostoja aiheesta veden kiertokulku Wikimedia Commonsissa