Penjelasan Siklus hidrologi

Siklus hidrologi adalah sistem kontinyu di mana air bersirkulasi melalui vegetasi, di atmosfer, di dalam tanah, di darat, dan di air permukaan seperti sungai dan lautan. Matahari dan gaya gravitasi memberikan energi untuk mendorong siklus yang menyediakan air murni bersih, di permukaan bumi.

Advertisement

Jumlah total air di bumi adalah diperkirakan 1,36 miliar kilometer kubik. Air ini, 97,2 persen ditemukan di lautan bumi. Topi es dan gletser mengandung 2,15 persen air bumi.

Sisanya, 0,65 persen, dibagi di antara sungai-sungai (0,0001 persen), air tawar dan danau garam (0.017 persen), air tanah (0,61 persen), kelembaban tanah (0,005 persen), atmosfer (0,001 persen), dan biosfer dan air tanah di bawah 4.000 meter (0,0169 persen). Sedangkan persentase air tampaknya kecil untuk penampungan air tersebut, total volume air yang terkandung dalam masing-masing sangat besar.

Penguapan (evaporasi)

Penguapan adalah proses dimana cairan atau padat berubah menjadi gas. Panas menyebabkan molekul air menjadi semakin bersemangat dan bergerak lebih cepat, yang akan melemahkan kekuatan kimia yang mengikat mereka bersama-sama.

Akhirnya, dengan naiknya suhu, molekul air bergerak dari permukaan laut ke udara di atasnya. Tingkat penguapan dipengaruhi oleh radiasi, temperatur, kelembaban, dan kecepatan angin.

Setiap tahun sekitar 320.000 kilometer kubik air menguap dari lautan ini. Diperkirakan bahwa tambahan 60.000 kilometer kubik air menguap dari sungai, dan danau atau terjadi oleh tanaman setiap tahun. Sebanyak sekitar 380.000 kilometer kubik air evapotranspirasi dari permukaan bumi setiap tahun.

Advertisement

Kondensasi dan Pengendapan

Angin dapat mengangkut udara sarat kelembaban dalam jarak yang cukup jauh. Jumlah udara yang mengandung uap air dapat terus tergantung pada suhu: Semakin tinggi suhu, semakin banyak uap air dapat teruskan.

Saat udara naik dan mengalami pendinginan pada ketinggian yang lebih tinggi, uap di dalamnya mengembun membentuk tetesan air. Kondensasi dibantu oleh debu kecil dan partikel lain di atmosfer. Saat tetesan bertabrakan dan menyatu, hujan mulai terbentuk, dan curah hujan dimulai.

Kebanyakan curah hujan adalah hasil dari tiga faktor penyebab: curah hujan frontal, atau pencabutan massa udara di atas cuaca bergerak; curah hujan konveksional terkait dengan pemanasan yang tidak merata permukaan bumi, menyebabkan massa udara hangat akan naik; dan curah hujan orografis, yang dihasilkan dari massa udara yang bergerak dipaksa untuk bergerak ke atas melalui pegunungan, dan mengalami pendinginan udara saat naik.

Setiap tahun, sekitar 284.000 kilometer kubik curah hujan jatuh pada lautan di dunia. Air ini telah menyelesaikan siklus dan siap untuk memulai siklus baru. Sekitar 96.000 kilometer kubik curah hujan jatuh pada permukaan tanah setiap tahun. Curah hujan ini mengikuti sejumlah jalur yang berbeda dalam siklus hidrologi.

Diperkirakan 60.000 kilometer kubik menguap dari permukaan danau atau sungai atau terjadi langsung kembali ke atmosfer. Sisanya, sekitar 36.000 kilometer kubik, dicegat oleh struktur manusia atau vegetasi, infiltrat tanah atau batuan dasar, atau menjadi limpasan permukaan.

Intersepsi (penangkapan)

Di kota-kota, jumlah air yang tertahan oleh struktur manusia mungkin mendekati 100 persen. Namun, banyak air perkotaan dikumpulkan dalam saluran air kotor atau saluran air yang mengarah ke sistem drainase permukaan atau tersebar di permukaan tanah untuk menyusup lapisan tanah.

Kehilangan intersepsi dari vegetasi tergantung pada kapasitas intersepsi (kemampuan vegetasi untuk mengumpulkan dan mempertahankan curah hujan yang jatuh), kecepatan angin (semakin tinggi kecepatan angin, semakin besar tingkat penguapan), dan durasi hujan (kehilangan intersepsi akan berkurang dengan durasi hujan, kanopi vegetatif akan menjadi jenuh dengan air setelah jangka waktu tertentu).

Hutan berdaun lebar mungkin menahan 15 sampai 25 persen dari curah hujan tahunan, dan rumput dapat menahan 15 sampai 20 persen dari curah hujan selama musim tanam.

Transpirasi

Tanaman terus mengeluarkan kelembaban tanah dan menyerahkannya ke atmosfer melalui proses yang disebut transpirasi. Embun ditarik ke dalam akar kecil tanaman melalui tekanan osmotik. Air bergerak melalui tanaman pada daun, di mana ini dilewatkan ke atmosfer melalui bukaan daun, atau stomata.

Tumbuhan ini menggunakan kurang dari 1 persen dari kelembaban tanah pada metabolisme; dengan demikian, transpirasi bertanggung jawab untuk sebagian besar kehilangan uap air dari tanah dalam siklus hidrologi. Sebagai contoh, sebuah pohon oak dapat terjadi 151.200 liter per tahun.

Arus darat dan Infiltrasi

Ketika jumlah curah hujan lebih besar dari kemampuan bumi untuk menyerapnya, kelebihan air mulai berjalan, sebuah proses yang disebut aliran darat. Aliran darat dimulai hanya jika tingkat curah hujan melebihi kapasitas infiltrasi tanah. Infiltrasi terjadi ketika air tenggelam ke permukaan tanah atau ke fraktur batuan; jumlahnya bervariasi sesuai dengan karakteristik tanah atau batuan dan sifat penutup vegetatif.
Tanah berpasir memiliki tungkat infiltrasi lebih tinggi dari tanah liat atau batu. Batuan berpori memiliki tingkat infiltrasi nol, dan semua curah hujan yang mencapai menjadi limpasan. Kehadiran vegetasi menghambat aliran permukaan dan meningkatkan potensi infiltrasi terjadi.

Infiltrasi air pada tanah atau batuan dengan dua gaya: gaya kapiler dan gaya gravitasi. Gaya kapiler adalah kecenderungan air di bawah permukaan untuk menuruni permukaan partikel tanah atau sedimen. Gaya kapiler bertanggung jawab atas kelembaban tanah beberapa inci di bawah permukaan tanah.

Air yang terus bergerak ke bawah di bawah gaya gravitasi melalui pori-pori, retakan, dan celah batuan sedimen atau akhirnya akan memasuki zona kejenuhan air. Ini sumber air bawah tanah yang disebut akuifer-batu atau lapisan tanah yang berpori dan permeabel cukup untuk menampung dan transportasi air. Bagian atas akuifer ini, atau zona jenuh, adalah muka air.

Air ini bergerak perlahan menuju titik di mana ia dibuang ke danau, mata air, atau sungai. Tanah yang menambah aliran sungai disebut aliran dasar. Aliran dasar sungai memungkinkan akan terus mengalir selama kekeringan dan musim dingin. Tanah dapat mengalir langsung ke lautan di sepanjang garis pantai.

Ketika kapasitas infiltrasi permukaan bumi terlampaui, aliran darat dimulai. Luas, lembaran tipis air beberapa tebal milimeter disebut sheet flow.
Setelah mengalir beberapa meter, sheet flow memecah menjadi benang arus yang mengalir dalam saluran kecil yang disebut parit. Beberapa parit yang menyatu menjadi selokan dan, akhirnya, ke sungai. Beberapa kehilangan penguapan terjadi dari permukaan sungai, tapi banyak air dikembalikan ke lautan, sehingga menyelesaikan siklus hidrologi.

Waktu Tinggal

Waktu tinggal mengacu pada berapa lama sebuah molekul air akan tetap berada di berbagai komponen siklus hidrologi. Rata-rata lama waktu yang molekul air tetap di atmosfer sekitar satu minggu. Dua minggu adalah waktu tinggal rata-rata untuk sebuah molekul air di sungai, dan sepuluh tahun di sebuah danau.

Ini akan mengambil empat ribu tahun untuk semua molekul air di lautan untuk didaur ulang. Tanah mungkin memerlukan beberapa minggu sampai ribuan tahun untuk bergerak melalui siklus. Periode waktu ini menunjukkan bahwa setiap molekul air telah didaur ulang jutaan kali.

Advertisement

Leave a Reply

Your email address will not be published.