Ôn TN12-Vòng tuần hoàn nước

Vòng tuần hoàn nước.
A) Vòng tuần hoàn nước:
là sự tồn tại và vận động của nước trên mặt đất, trong lòng đất và trong bầu khí quyển của Trái Đất. Nước
trái đất luôn vận động và chuyển từ trạng thái này sang trạng thái khác, từ thể lỏng sang thể hơi rồi thể rắn
và ngược lại. Vòng tuần hoàn nước đã và đang diễn ra từ hàng tỉ năm và tất cả cuộc sống trên Trái Đất
đều phụ thuộc vào nó, Trái Đất chắc hẳn sẽ là một nơi không thể sống được nếu không có nước.

B) Sơ lược:
Vòng tuần nước không có điểm bắt đầu nhưng chúng ta có thể bắt đầu từ các đại dương. Mặt Trời điều
khiển vòng tuần hoàn nước bằng việc làm nóng nước trên những đại dương, làm bốc hơi nước vào trong
không khí. Những dòng khí bốc lên đem theo hơi nước vào trong khí quyển, gặp nơi có nhiệt độ thấp hơn
hơi nước bị ngưng tụ thành những đám mây. Những dòng không khí di chuyển những đám mây khắp toàn
cầu, những phân tử mây va chạm vào nhau, kết hợp với nhau, gia tăng kích cỡ và rơi xuống thành giáng
thủy (mưa). Giáng thuỷ dưới dạng tuyết được tích lại thành những núi tuyết và băng hà có thể giữ nước
đóng băng hàng nghìn năm. Trong những vùng khí hậu ấm áp hơn, khi mùa xuân đến, tuyết tan và chảy
thành dòng trên mặt đất, đôi khi tạo thành lũ. Phần lớn lượng giáng thuỷ rơi trên các đại dương; hoặc rơi
trên mặt đất và nhờ trọng lực trở thành dòng chảy mặt. Một phần dòng chảy mặt chảy vào trong sông theo
những thung lũng sông trong khu vực, với dòng chảy chính trong sông chảy ra đại dương. Dòng chảy mặt,
và nước thấm được tích luỹ và được trữ trong những hồ nước ngọt. Mặc dù vậy, không phải tất cả dòng
chảy mặt đều chảy vào các sông. Một lượng lớn nước thấm xuống dưới đất. Một lượng nhỏ nước được
giữ lại ở lớp đất sát mặt và được thấm ngược trở lại vào nước mặt (và đại đương) dưới dạng dòng chảy
ngầm. Một phần nước ngầm chảy ra thành các dòng suối nước ngọt. Nước ngầm tầng nông được rễ cây
hấp thụ rồi thoát hơi qua lá cây. Một lượng nước tiếp tục thấm vào lớp đất dưới sâu hơn và bổ sung cho
tầng nước ngầm sâu để tái tạo nước ngầm (đá sát mặt bảo hoà), nơi mà một lượng nước ngọt khổng lồ
được trữ lại trong một thời gian dài. Tuy nhiên, lượng nước này vẫn luân chuyển theo thời gian, có thể
quay trở lại đại dương, nơi mà vòng tuần hoàn nước “kết thúc”... và lại bắt đầu.
C) Thành phần:
Cục Địa chất Hoa Kỳ đã định nghĩa 15 thành phần của vòng tuần hoàn nước như sau:
1) Nước đại dương:
Phân bổ nước trên Trái Đất
Một lượng nước khổng lồ được trữ trong các đại dương trong một thời gian dài hơn là được luân chuyển

qua vòng tuần hoàn nước. Ước tính có khoảng 1.338.000.000 km3 nước được trữ trong đại dương, chiếm
khoảng 96,5%, và đại dương cũng cung cấp khoảng 90% lượng nước bốc hơi vào trong vòng tuần hoàn
nước.
Trong những thời kỳ khí hậu lạnh hơn nhiều đỉnh núi băng và những dòng sông băng được hình thành,
một lượng nước trái đất khá lớn được tích lại dưới dạng băng làm giảm bớt lượng nước trong những thành
phần khác của vòng tuần hoàn nước. Điều này thì ngược lại trong thời kỳ ấm. Cuối thời kỳ băng hà những
sông băng bao phủ 1/3 bề mặt trái đất, và mực nước các đại dương thì thấp hơn ngày nay khoảng 122 m
(400 feet). Cách đây khoảng 3 triệu năm, khi trái đất ấm hơn, mực nước của các đại dương có thể đã cao
hơn hiện nay khoảng 50 m (165 feet).
Có những dòng chảy trong đại dương di chuyển một khối lượng lớn nước khắp thế giới. Những sự di
chuyển này có ảnh hưởng lớn đến vòng tuần hoàn nước và khí hậu. Dòng Gulf Stream được biết đến
nhiều như là một dòng biển nóng trong vùng Đại Tây Dương, vận chuyển nước từ vùng Vịnh Mexico
ngang qua Đại Tây Dương hướng đến nước Anh. Với tốc độ 60 dặm (97 km) một ngày, dòng Gulf Stream
đem theo một lượng nước nhiều bằng 100 lần tất cả các sông trên trái đất. Xuất phát từ những vùng khí
hậu ấm, dòng Gulf mang theo nước ấm hơn đến Bắc Đại Tây Dương, làm ảnh hưởng đến khí hậu của một
vài vùng, như phía tây nước Anh.
2) Bốc hơi:
Bốc hơi nước là một quá trình nước chuyển từ thể lỏng sang thể hơi hoặc khí. Bốc hơi nước là đoạn
đường đầu tiên trong vòng tuần hoàn mà nước chuyển từ thể lỏng thành hơi nước trong khí quyển. Nhiều
nghiên cứu cho thấy rằng các đại dương, biển, hồ và sông cung cấp gần 90% độ ẩm của khí quyển qua bốc
hơi, với 10% còn lại do thoát hơi của cây.
Nhiệt (năng lượng) là nhân tố cần thiết cho bốc hơi xuất hiện. Năng lượng được sử dụng để bẻ gãy những
liên kết giữa các phân tử nước, nó là nguyên nhân tại sao nước có thể dễ dàng bốc hơi tại điểm sôi (212°F,
100°C) nhưng bốc hơi rất chậm tại điểm đóng băng. Khi độ ẩm tương đối không khí đạt 100%, tức là ở
trạng thái bão hoà hơi nước, bốc hơi không thể tiếp tục diễn ra. Quá trình bốc hơi nước tiêu thụ nhiệt năng
từ môi trường, đó là nguyên nhân tại sao nước bốc hơi từ da làm bạn mát.
Bốc hơi nước từ các đại dương là cách chính để nước được luân chuyển vào trong khí quyển. Diện tích rất
lớn của các đại dương (trên 70% diện tích bề mặt của Trái Đất được bao phủ bởi các đại dương) cung cấp
những cơ hội lớn cho quá trình bốc hơi diễn ra. Trên phạm vi toàn cầu lượng nước bốc hơi cũng bằng với
lượng giáng thủy. Mặc dù vậy, tỉ lệ giữa lượng nước bốc hơi và lượng giáng thuỷ biến đổi theo vùng địa

lý. Thông thường trên các đại dương lượng bốc hơi nhiều hơn lượng giáng thủy, trong khi đó trên mặt đất,
lượng giáng thủy vượt quá lượng bốc hơi. Phần lớn lượng nước bốc hơi từ các đại dương rơi ngay trên đại
dương qua quá trình giáng thrủy. Chỉ khoảng 10% của nước bốc hơi từ các đại dương được vận chuyển
vào đất liền và rơi xuống thành giáng thuỷ. Khi bốc hơi, một phân tử nước tồn tại trong khí quyển khoảng
10 ngày.
3) Nước khí quyển:
Mặc dù khí quyển không là kho chứa khổng lồ của nước, nhưng nó là một “siêu xa lộ” để luân chuyển
nước khắp toàn cầu. Trong khí quyển luôn luôn có nước: những đám mây là một dạng nhìn thấy được của
nước khí quyển, nhưng thậm chí trong không khí trong cũng chứa đựng nước - những phần tử nước này
quá nhỏ để có thể nhìn thấy được. Thể tích nước trong khí quyển tại bất kỳ thời điểm nào vào khoảng
12.900 km3. Nếu tất cả lượng nước khí quyển rơi xuống cùng một lúc, nó có thể bao phủ khắp bề mặt trái
đất với độ dày 2,5 cm.
Sự ngưng tụ hơi nước là quá trình hơi nước trong không khí được chuyển sang thể nước lỏng. Ngưng tụ
hơi nước rất quan trọng đối với chu trình tuần hoàn nước bởi vì nó hình thành nên các đám mây. Những
đám mây này có thể tạo ra mưa, nó là cách chính để nước quay trở lại trái đất. Ngưng tụ hơi nước là quá
trình ngược với bốc hơi nước.
Sự ngưng tụ hơi nước cũng là nguyên nhân của hiện tượng sương, hoặc nước trên mắt kính khi ta đi từ
một phòng lạnh đi ra ngoài trong một ngày nóng, ẩm ướt, còn trong một ngày lạnh nước có thể nhỏ giọt
bên ngoài cốc uống nước hay có nước ở phía bên trong cửa sổ.
4) Sự ngưng tụ hơi nước:
Thậm chí trên những bầu trời trong xanh không một gợn mây, thì nước vẫn tồn tại dưới hình thức hơi
nước và những giọt nước li ti không thể nhìn thấy được. Những phân tử nước kết hợp với những phân tử
nhỏ bé của bụi, muối, khói trong khí quyển để hình thành nên các hạt nhân mây (giọt mây nhỏ, đám mây
nhỏ), nó gia tăng khối lượng và phát triển thành những đám mây. Khi những giọt nước kết hợp với nhau,
gia tăng về kích thước, những đám mây có thể phát triển và mưa có thể xãy ra.
Các đám mây hình thành trong khí quyển do không khí chứa hơi nước bốc lên cao và lạnh đi. Phần quan
trọng của quá trình này là không khí sát mặt đất ấm lên do bức xạ mặt trời. Nguyên nhân lớp khí quyển
phía bên trên mặt đất lạnh đi là do áp lực không khí. Không khí có trọng lượng và tại mực nước biển trọng
lượng của một cột không khí nén xuống trên đầu bạn khoảng 32 kg trên mỗi inch vuông, áp lực này, được
gọi là khí áp, nó là kết quả của mật độ không khí trong cột không khí phía trên. Càng lên cao càng ít

không khí phía bên trên, và vì thế càng ít áp lực. Khí áp thấp hơn và mật độ không khí giảm theo độ cao.
Điều này làm cho không khí trở nên lạnh hơn.
5) Giáng thủy:

Lượng giáng thủy trung bình hàng năm theo mm và inch trên thế giới. Vùng màu xanh nhạt là sa mạc.
Giáng thủy là nước thoát ra khỏi những đám mây dưới các dạng mưa, mưa tuyết, mưa đá, tuyết. Nó là
cách chính để nước khí quyển quay trở lại Trái Đất. Phần lớn lượng giáng thuỷ là mưa. Các hạt mưa hình
thành như thế nào?
Những đám mây trên bầu trời chứa hơi nước và những hạt nhân mây nhỏ, các hạt nhân mây này quá nhỏ
để có thể rơi xuống thành mưa, nhưng nó cũng đủ lớn để hình thành nên các đám mây có thể nhìn thấy
được. Nước vẫn tiếp tục bốc hơi và ngưng tụ hơi nước trong bầu trời. Nếu nhìn gần một đám mây, ta có
thể nhìn thấy những phần đang biến mất (đang bốc hơi) trong khi những phần khác đang phát triển (ngưng
tụ). Phần lớn lượng nước được ngưng tụ trong các đám mây không rơi xuống thành giáng thuỷ. Vì để
giáng thuỷ xảy ra, trước tiên những giọt nước nhỏ phải được ngưng tụ. Những phân tử nước có thể kết
hợp với nhau thành những giọt nước lớn hơn và đủ nặng để rơi thành mưa. Cần tới hàng triệu hạt mây để
hình thành chỉ một hạt mưa nhỏ.
Lượng giáng thủy phân bố không đều trên thế giới, trong một nước hoặc thậm chí trong một thành phố. Ví
dụ, tại Atlanta, Georgia, Mỹ, một trận mưa giông mùa hè có thể sản sinh ra một lớp nước mưa dày 2,5 cm
hoặc nhiều hơn trên một con đường, trong khi đó ở một vùng khác cách đó vài km thì vẫn khô ráo.
Nhưng, tổng lượng mưa một tháng tại Georgia thường nhiều hơn tổng lượng mưa năm tại Las Vegas,
Nevada. Kỷ lục thế giới về lượng mưa năm trung bình thuộc về Đỉnh Waialeale, Hawaii với lượng mưa
trung bình là 1.140 cm. Đặc biệt, tại Arica là 1.630 cm trong mười hai tháng (nghĩa là gần 5 cm mỗi
ngày). Tương phản với lượng nước mưa dồi dào tại Arica, ở Chile đã từng không có mưa trong 14 năm.
6) Nước băng và tuyết:
Nước được giử lâu dài trong băng, tuyết, và các sông băng là một thành phần của vòng tuần hoàn nước
toàn cầu. Vùng Nam cực chiếm 90% tổng lượng băng của trái đất, các đỉnh núi băng ở Greenland chiếm
10% tổng lượng băng toàn cầu. Băng và sông băng đến và đi
Trên phạm vi toàn cầu, khí hậu luôn luôn thay đổi một cách chậm chạp mà con người khó nhận biết. Đã
từng có những thời kỳ ấm thuộc kỷ khủng long cách đây 100 triệu năm, và những thời kỳ lạnh, như kỷ
băng hà cuối cùng cách đây 20.000 năm. Trong kỷ băng hà cuối cùng này nhiều nơi của bắc bán cầu bị

bao phủ trong băng và những dòng sông băng. Gần hết Canada, nhiều vùng phía Bắc Châu Á và Châu Âu,
một vài vùng ở nước Mỹ cũng bị những dòng sông băng bao phủ. Bản đồ thế giới trình bày những vùng
sông băng tồn tại cách đây 20.000 năm
Một vài sự thật về các dòng sông băng và những đỉnh núi băng
• Băng hà bao phủ 10 - 11% lục địa trái đất
• Nếu tất cả băng hà tan chảy ngày nay, mực nước biển sẽ tăng lên khoảng 70 m (nguồn: Trung tâm
Tư liệu Băng và Tuyết Quốc gia)
• Trong kỷ băng hà cuối cùng, mực nước biển thấp hơn ngày nay khoảng 122 m, và những dòng
sông băng bao phủ gần 1/3 lục địa trái đất.
• Trong thời kỳ ấm cuối cùng, cách đây 125.000 năm, mực nước biển cao hơn ngày nay khoảng 5,5
m. Khoảng 3 triệu năm trước đây nước biển có thể đã cao đến hơn 50,3 m.
7) Dòng chảy tuyết tan:
Trên toàn bộ thế giới dòng chảy tuyết là phần chính của sự luân chuyển nước toàn cầu. Trong thời kỳ mùa
xuân ở những vùng khí hậu lạnh hơn, nhiều dòng chảy mặt và dòng chảy sông ngòi xuất phát từ tuyết và
băng. Bên cạnh việc gây ra lũ lụt, tuyết tan nhanh có thể gây ra sạt lở đất và dòng chảy bùn đá.
Để hiểu được dòng tuyết tan ảnh hưởng như thế nào đến dòng chảy sông ngòi có thể dựa vào biểu đồ
đường quá trình lưu lượng trung bình ngày trong 4 năm của sông North Fork American tại đập North Fork
ở California. Các đỉnh cao trong biểu đồ phần lớn là do dòng tuyết tan. So sánh các giá trị nhận thấy dòng
chảy ngày trung bình nhỏ nhất trong tháng 3/2000 là 1.200 feet khối trên giây, trong khi đó lưu lượng
trong tháng 8 là 55 - 75 feet khối trên giây.
Dòng chảy từ tuyết tan biến đổi theo mùa và theo năm. So sánh các đỉnh lũ giữa trận lũ lớn trong năm
2000 và trận lũ nhỏ hơn nhiều trong năm 2001, giống như có một trận hạn hán lớn ảnh hưởng đến
California trong năm 2001. Nhưng sự thiếu hụt nước là do nước được trữ trong băng vào mùa đông ảnh
hưởng đến tổng lượng nước các tháng còn lại của năm. Sự thiếu hụt nước cũng ảnh hưởng đến lượng
nước trong các hồ tại hạ lưu, và sự thiếu hụt nước ở các hồ lại ảnh hưởng đến lượng nước tưới và nước
cấp thành phố.
8) Dòng chảy mặt:
Nhiều người chỉ nghĩ đơn giản rằng mưa rơi, chảy tràn trên mặt đất (dòng chảy mặt) và chảy vào sông,
sau đó đổ ra các đại dương. Đó là sự đơn giản hoá, bởi vì các sông còn nhận và mất nước do thấm. Tuy
nhiên, lượng lớn nước trong sông là do dòng chảy trực tiếp trên mặt đất cung cấp và được định nghĩa là

dòng chảy mặt.
Thông thường, một phần nước mưa rơi thấm ngay vào đất, nhưng khi đất đạt tới trạng thái bão hoà hay
không thấm, thì bắt đầu chảy theo sườn dốc thành dòng chảy. Trong một trận mưa lớn, bạn có thể nhìn
thấy các dòng nước nhỏ chảy xuôi sườn dốc. Nước sẽ chảy theo những kênh trên mặt đất trước khi chảy
vào trong các sông lớn. Hình vẽ biểu diễn dòng chảy mặt (dòng chảy ra từ con đường) chảy vào một con
lạch nhỏ như thế nào. Trong trường hợp này dòng chảy mặt chảy trên những vùng đất trống và lắng đọng
bùn cát vào trong sông (không tốt cho chất lượng nước). Dòng chảy mặt chảy vào sông, lại bắt đầu hành
trình quay trở về đại dương.
Cũng giống như tất cả các thành phần khác trong vòng tuần hoàn nước, quan hệ giữa mưa và dòng chảy
cũng biến đổi theo thời gian và không gian. Những trận mưa tương tự nhau xuất hiện trong vùng rừng rậm
Amazon và trong vùng sa mạc tây bắc nước Mỹ sẽ sản sinh những dòng chảy mặt khác nhau. Dòng chảy
mặt bị chi phối bởi các nhân tố khí tượng địa vật lý và địa hình. Chỉ khoảng 1/3 lượng nước mưa rơi trên
bề mặt đất chảy vào sông suối và quay trở lại đại dương. 2/3 còn lại bị bốc thoát hơi hoặc thấm vào nước
ngầm. Con người thường sử dụng nước cho các mục đích khác nhau từ dòng chảy nước mặt.
9) Dòng chảy sông ngòi:
Cục Địa chất Mỹ định nghĩa “dòng chảy” là lượng nước chảy trong sông, suối, hoặc lạch nước.