8. Veden kiertokulku

Maapallon vesivarat

Maa­pal­loa kut­su­taan si­ni­sek­si pla­nee­tak­si, kos­ka sen pin­nas­ta yli 70 % on ve­den, lä­hin­nä val­ta­mer­ten pei­tos­sa. Vesi­va­rois­ta 97 % on­kin suo­lai­se­na ve­te­nä val­ta­me­ris­sä ja vain 3 % on ma­ke­aa eli suo­la­ton­ta vet­tä. Val­ta­mer­ten ve­den suo­la on pe­räi­sin vir­taa­van ve­den maa- ja kal­li­o­pe­räs­tä liuot­ta­mis­ta mi­ne­raa­leis­ta. Me­ris­tä on ker­rot­tu tar­kem­min lu­vus­sa 10.

Kak­si kol­mas­osaa ma­ke­as­ta ve­des­tä on va­ras­toi­tu­nee­na pää­a­si­as­sa An­tark­tik­sen ja Grön­lan­nin jää­ti­köi­hin ja noin yksi kol­mas­osa on maa­ker­ros­tu­mien si­säl­lä si­jait­se­vaa poh­ja­vet­tä. Pin­ta­ve­sien eli jo­kien, jär­vien ja soi­den osuu­dek­si jää vain 0,3 % ma­ke­as­ta ve­des­tä eli 0,0001 % maa­pal­lon kai­kes­ta ve­des­tä. Kos­ka suo­lai­nen vesi ja jää­ti­köt ovat hy­vin vai­ke­as­ti hyö­dyn­net­tä­vis­sä, vain noin yksi pro­sent­ti maa­il­man vesi­va­rois­ta on ih­mi­sel­le käyt­tö­kel­poi­ses­sa muo­dos­sa.

Vaik­ka ma­ke­aa vet­tä on vä­hän, au­rin­gon sä­tei­lys­tä ener­gi­an­sa saa­van ve­den kier­to­ku­lun an­si­os­ta se on uu­siu­tu­va luon­non­vara. Maa­pal­lon vesi­va­rat ovat jat­ku­vas­sa liik­kees­sä mer­ten, ilma­ke­hän ja man­te­rei­den ve­sis­tö­jen vä­lil­lä. Myös maa­pe­rän poh­ja­vesi ja jää­ti­köi­den vesi uu­siu­tuu hi­taas­ti, mut­ta niis­sä vesi voi va­ras­toi­tua tu­han­sia vuo­sia. An­tark­tik­sel­ta on löy­det­ty jopa 800 000 vuot­ta van­haa jää­tä ja sy­väl­lä maas­sa si­jait­se­vat poh­ja­ve­det voi­vat olla jopa yli 10 000 vuot­ta van­ho­ja. Jär­vis­sä sama vesi sen si­jaan vii­pyy kes­ki­mää­rin joi­ta­kin kym­me­niä vuo­sia ja jois­sa vain muu­ta­mia kuu­kau­sia.

Veden kiertokulku alkaa haihtumisesta

Ve­den kier­to­kul­kua yllä­pi­tää au­rin­gon sä­tei­lyn läm­pö­e­ner­gia. Se haih­dut­taa val­ta­me­ris­tä ja man­te­rei­den pin­ta­ve­sis­tä nes­te­mäis­tä vet­tä ala­ilma­ke­hään kaa­su­mai­seen olo­muo­toon eli vesi­höy­ryk­si. Ve­den olo­muo­don muu­tos nes­tees­tä kaa­suk­si si­too pal­jon ener­gi­aa, mut­ta on­nek­si sitä tu­lee jat­ku­vas­ti run­saas­ti li­sää au­rin­gon sä­tei­ly­nä.

Vesi­höy­ry on ke­vyt­tä ja au­rin­gon läm­pö­sä­tei­lyn ke­vy­ek­si läm­mit­tä­män nou­se­van il­man mu­ka­na se ko­ho­aa tropossfäärin eli ala­ilma­ke­hän ylä­o­siin. Voi­daan aja­tel­la, että au­rin­gon sä­tei­ly­e­ner­gia nos­taa vet­tä ilma­ke­häs­sä usei­den kilo­met­rien kor­keu­teen ku­ten his­si.

Veden tiivistyminen pilviksi tai sumuksi

Ku­ten lu­vus­sa 3 opit­tiin, tro­po­sfää­rin läm­pö­tila las­kee me­ren­pin­nan ta­sol­ta ylös­päin siir­ryt­tä­es­sä. Kun täy­sin nä­ky­mä­tön kaa­su­mai­nen vesi eli vesi­höy­ry ko­ho­aa il­man mu­ka­na ylös­päin, se siis al­kaa jääh­tyä. Kos­ka il­mas­sa voi olla vet­tä kaa­su­mai­ses­sa olo­muo­dos­sa sitä vä­hem­män, mitä vii­le­äm­pää se on, al­kaa vesi­höy­ry tii­vis­tyä pie­nen pie­nik­si pil­vi­pi­sa­roik­si nous­tu­aan riit­tä­vän kor­ke­al­le. Tii­vis­ty­mi­nen al­kaa yleen­sä ta­pah­tua il­mas­sa ole­vien pien­ten pöly­hiuk­kas­ten ym­pä­ril­le. Täl­löin nä­ky­mä­tön vesi­kaa­su eli vesi­höy­ry muut­tuu nä­ky­väk­si pil­vek­si. Käy­tän­nös­sä pil­vien syn­ty­mis­kor­keus riip­puu il­man si­säl­tä­män ve­den mää­räs­tä sekä ilma­ke­hän läm­pö­ti­las­ta eri kor­keuk­sil­la.

Jos­kus il­man jääh­ty­es­sä no­pe­as­ti maan pin­nan lä­hel­lä, tii­vis­ty­mis­tä ta­pah­tuu siel­lä­kin ja pil­vi ulot­tuu maa­han asti. Sil­loin pil­veä kut­su­taan sumu­pil­vek­si tai su­muk­si. Su­mu­ja syn­tyy maan­pin­nan lä­hei­syy­teen, kun riit­tä­väs­ti kos­teut­ta eli vet­tä si­säl­tä­vä ilma jääh­tyy no­pe­as­ti. Täl­lai­nen ti­lan­ne val­lit­see esi­mer­kik­si sil­loin, kun maan­pin­ta jääh­tyy no­pe­as­ti sel­ke­ä­nä il­ta­na sä­teil­len läm­pöä ava­ruu­teen tai kun ve­sis­tös­tä haih­tuu pal­jon vesi­höy­ryä. Su­mun­kin syn­tyyn vaa­di­taan aina sel­lai­set läm­pö- ja kos­teus­olo­suh­teet, että il­man kaa­su­mai­nen vesi al­kaa tii­vis­tyä pie­nen pie­nik­si pi­sa­roik­si eli on saa­vu­tet­tu 100 % suh­teel­li­nen kos­teus.

Lisä­tie­toa eri­lai­sis­ta pil­vis­tä ja su­muis­ta saat Ilma­tie­teen lai­tok­sen net­ti­sivuilta.

Tarkempaa tietoa: Absoluuttinen ja suhteellinen kosteus

Il­man ve­den­si­to­mis­ky­kyä eri läm­pö­ti­lois­sa voi­daan ha­vain­nol­lis­taa ab­so­luut­ti­sen ja suh­teel­li­sen kos­teu­den kä­sit­teil­lä.

Ab­so­luut­ti­nen kos­teus ker­too, kuin­ka mon­ta gram­maa kaa­su­mais­ta vet­tä on kuu­ti­o­met­ris­sä il­maa eli sen yk­sik­kö on g/m³ .

Suh­teel­li­nen kos­teus taas ker­too pro­sent­tei­na, kuin­ka suu­ren osuu­den tie­tyn läm­pöi­sen il­man mak­si­maa­li­ses­ta vesi­mää­räs­tä ilma si­säl­tää.

Jos esi­mer­kik­si 20 ^oC läm­pöi­sen il­man suh­teel­li­nen kos­teus on 70 %, sii­hen mah­tui­si vie­lä 30 % li­sää kaa­su­mais­ta vet­tä en­nen kuin vesi sa­mas­sa läm­pö­ti­las­sa al­kai­si tii­vis­tyä pie­nik­si pi­sa­roik­si eli su­muk­si. Mi­kä­li sama ilma jääh­tyi­si riit­tä­väs­ti, sen suh­teel­li­nen kos­teus nou­si­si 100 pro­sent­tiin ja vesi al­kai­si tii­vis­tyä pi­sa­roik­si, vaik­ka ve­den ab­so­luut­ti­nen mää­rä ei li­sään­tyi­si­kään. Tä­män läm­pö­ti­las­ta riip­pu­vai­sen tii­vis­ty­mis­il­mi­ön voi käy­tän­nös­sä ha­vai­ta esi­mer­kik­si pie­nis­tä vesi­pi­sa­rois­ta kyl­män ik­ku­na­la­sin pin­nal­la tai pääs­tet­tä­es­sä kuu­maa ja kos­te­aa il­maa sau­nas­ta ulos pak­ka­seen.

 Sateen synty

Kuva 8.3. Sade al­kaa, kun pie­net pil­vi­pi­sa­rat ovat yh­ty­neet toi­siin­sa muo­dos­ta­en riit­tä­vän iso­ja vesi­pi­sa­roi­ta.

Kun pil­veen on tii­vis­ty­nyt riit­tä­väs­ti pie­niä pi­sa­roi­ta, ne al­ka­vat il­man liik­keen vuok­si tör­mäil­lä toi­siin­sa ja muo­dos­taa isom­pia sade­pi­sa­roi­ta. Kas­vet­tu­aan riit­tä­vän isoik­si sade­pi­sa­rat pu­to­a­vat maan veto­voi­man vai­ku­tuk­ses­ta sa­tee­na maan pin­nal­le tai me­reen.

Jos pil­ves­sä on riit­tä­vän kyl­mää, siel­lä syn­tyy pi­sa­roi­den si­jaan här­mis­ty­mäl­lä jää­ki­tei­tä, jot­ka pu­do­tes­saan voi­vat su­laa sade­pi­sa­roik­si tai tul­la lu­me­na maa­han asti. Pi­sa­roi­den riit­tä­vän suu­ri koko var­mis­taa myös sen, että ne ei­vät lä­hem­pä­nä maan­pin­taa läm­pi­mäm­mäs­sä il­mas­sa haih­du uu­del­leen vesi­höy­ryk­si.

Maan pin­nal­le osu­va vesi- tai lumi­sade tuot­taa kai­ken vesi­ke­hän ma­ke­an ve­den. Il­man sa­tei­ta ma­ke­an ve­den va­ras­tot ei­vät uu­siu­du eli kui­vil­la alu­eil­la poh­ja­ve­den pump­paa­mi­nen eh­dyt­tää vesi­va­ro­ja. Eri­lai­sia sade­tyyp­pe­jä kä­si­tel­lään seu­raa­vas­sa lu­vus­sa 9.

Veden maanpinnan suuntainen liike

Se osa sa­tees­ta, joka osuu man­te­reil­le, eri­tyi­ses­ti vuo­ris­toi­hin ja ylän­göil­le, toi­mii läh­tö­koh­ta­na ve­den no­pe­al­le pin­ta­va­lun­nal­le eli joil­le ja hi­taal­le poh­ja­va­lun­nal­le, eli poh­ja­ve­den vir­tauk­sel­le koh­ti mer­ta.

Kun jo­kien kul­jet­ta­ma vesi ke­rään­tyy ala­viin paik­koi­hin, muo­dos­tuu jär­viä. Haih­tu­mis­ta ta­kai­sin ilma­ke­hään ta­pah­tuu kai­kil­ta pin­noil­ta eli maan pin­nal­ta, kas­vil­li­suu­des­ta, jois­ta, jär­vis­tä sekä me­res­tä.

Suu­rin osa sekä haih­tu­mi­ses­ta että sa­teis­ta ta­pah­tuu val­ta­meri­a­lu­eil­la, mut­ta tuu­let kul­jet­ta­vat n. 10 % me­res­tä haih­tu­nees­ta ve­des­tä man­te­rei­den pääl­le muo­dos­ta­maan sade­pil­viä.

Kos­ka tuu­li syn­tyy au­rin­gon sä­tei­lyn ai­heut­ta­mien läm­pö­tila­e­ro­jen seu­rauk­se­na, myös tämä maan­pin­nan suun­tai­nen osa ve­den kier­to­kul­kua on au­rin­gon sä­tei­ly­e­ner­gi­an an­si­o­ta.

 Kaavioita

Kuva 8.4. Maa­pal­lon vesi­va­ro­jen ja­kau­tu­mi­nen suo­lai­seen ja ma­ke­aan ve­teen.

Kuva 8.5. Ve­den kier­to­ku­lun pää­piir­teet haih­tu­mi­ses­ta ta­kai­sin va­lun­taan me­reen.

Kuva 8.6. Ab­so­luut­ti­nen ja suh­teel­li­nen kos­teus.

Kuva 8.7. Läm­pö­ti­lan vai­ku­tus il­man ab­so­luut­ti­seen ja suh­teel­li­seen kos­teu­teen.

Kuva 8.1. Jää­ti­köis­sä on val­ta­osa maa­pal­lon ma­ke­as­ta ve­des­tä. Laak­so­jää­tik­kö Jostedal, Nor­ja.

Kuva 8.2. ”Au­rin­ko pais­taa ja vet­tä sa­taa, tai­taa tul­la kesä”

Ve­den pin­ta­vir­taus­ta: vesi­pu­tous Is­lan­nis­sa. © S.T.