De grote waterkringloop


Als we de cyclus beschouwen die water doorloopt maken we daarin onderscheid tussen twee kringlopen; de grote waterkringloop en de kleine waterkringloop, ofwel de drink- en afvalwaterketen. In deze module staat de kleine waterkringloop centraal, maar in deze paragraaf zal een korte opfrissing van de kennis gegeven worden over de grote waterkringloop omdat deze de bron van de kleine waterkringloop vormt. In figuur 1 is de grote waterkringloop grafisch weergegeven. Water uit de oceaan verdampt onder invloed van de warmte van de zon en stijgt op in de atmosfeer.


Figuur 1. De grote waterkringloop (bron: Wikimedia Commons)

Al stijgend, komt de waterdamp terecht in steeds koudere luchtlagen (tussen de -10 en 20 °C). Koude lucht kan minder waterdamp bevatten dan warme lucht waardoor er verzadiging optreedt. Door de afkoeling en de verzadiging wordt het dauwpunt bereikt; er ontstaan waterdruppeltjes die zo klein zijn dat ze in de lucht blijven zweven. Deze kleine waterdruppeltjes gezamenlijk vormen de wolken. Onder invloed van de wind bewegen de wolken zich (onder meer) landinwaarts; afhankelijk van de luchttemperatuur bestaat de neerslag uit regen, hagel of sneeuw.

Neerslag kan op twee verschillende manieren ontstaan:
• Coalescentie (Wikipedia 2013gw). Bij temperaturen boven het vriespunt smelten de kleine waterdruppeltjes samen waarbij ze steeds groter worden. Ze hebben dan nog niet het punt bereikt waarop de zwaartekracht ze naar de aarde trekt maar worden dan wel beïnvloed door turbulentie in de lucht. Deze turbulentie zorgt er voor dat de druppeltjes tegen elkaar aan botsen (attritie) en daardoor nog groter worden. Op een zeker moment worden ze zo zwaar dat er neerslag ontstaat. Tijdens hun val botsen de druppeltjes ook tegen elkaar waardoor ze uiteindelijk een grootte krijgen van tussen de 0,5 en 6 mm. Niet alle druppels smelten overigens samen; tijdens de val verdampt een groot deel weer terug in de lucht.
• Kristallisatie. Bij temperaturen lager dan het vriespunt, ontstaan er ijskristallen en onderkoelde waterdruppeltjes in de wolk. De ijskristallen en waterdruppeltjes (verschillend verzadigingspunt) worden ook door attritie samengevoegd. De onderkoelde waterdruppels kristalliseren dan uit op het aanwezige ijskristalletje (dat als kiem dient voor het kristallisatieproces). De ijskristallen worden dan steeds groter en vallen op een zeker moment ook uit de wolk naar de aarde. Ze blijven intussen toenemen in grootte of smelten als de lagere luchtlagen te warm zijn.

Neerslag die op het land valt kan verschillende transportwegen volgen:
• Het water wordt opgenomen door de bodem en komt via het grondwater terug (met veel vertraging) in het oppervlaktewater en uiteindelijk in zee;
• Het water wordt niet opgenomen door de bodem en loopt via het oppervlaktewater terug naar de zee;
• Het water verdampt direct terug in de atmosfeer of wordt eerst opgenomen door planten en verdampt vervolgens via de bladeren terug de atmosfeer in;
• Het water wordt door de mens "gevangen" en komt in de kleine waterkringloop terecht.

Eenmaal weer in de oceaan aangeland, begint de grote waterkringloop weer van voor af aan. De jaarlijkse hoeveelheid neerslag die zo ontstaat, bedraagt ongeveer 480.000 km$^3$ water. Daarvan komt 110.000 km$^3$ terecht op het landoppervlak en 370.000 km$^3$ op zee. De warmte die nodig is voor deze verdamping, waarmee de grote waterkringloop wordt aangedreven, is circa 20% van alle warmte die de zon op aarde uitstraalt (Wikipedia 2013hw).

Bronnen

Wikipedia 2013gw, Wikipedia - Coalescentie, geraadpleegd op 22 oktober 2013
Wikipedia 2013hw, Wikipedia - Waterkringloop, geraadpleegd op 22 oktober 2013

Laatste wijziging: 03-02-2016
Creative Commons-Licentie
Deze publicatie valt onder een Creative Commons licentie. Zie hiervoor het colofon.