دورة المياه في الطبيعة ودورها في الحفاظ على البيئة

ما هي دورة المياه في الطبيعة؟

غالبًا ما يتم تدريس دورة المياه كدورة دائرية بسيطة من التبخر والتكثيف والترسيب، على الرغم من أن هذا يمكن أن يكون نموذجًا مفيدًا إلا أن الواقع أكثر تعقيدًا، تعتبر مسارات وتأثيرات المياه عبر النظم البيئية للأرض معقدة للغاية وغير مفهومة تمامًا، ولهذا تسعى (NOAA) جاهدة لتوسيع فهم دورة المياه على المستويات العالمية إلى المحلية لتحسين قدرتنا على التنبؤ بالطقس والمناخ وموارد المياه وصحة النظام البيئي.
إذن كيف تعمل هذه الدورة؟ عندما تشرق الشمس يتبخر الماء من المحيط أو البحيرة بسبب حرارة الشمس وعندما يتبخر يتحول إلى بخار ماء ويصعد إلى الغلاف الجوي، يجتمع بخار الماء هذا مع بخار الماء الآخر ويتحول إلى سحابة وعندما تصبح الغيوم كثيفة فإنها تُسقط المياه مرة أخرى إلى الأرض في شكل من أشكال هطول الأمطار، مثل المطر أو الثلج أو البَرد أو الصقيع، عندما تسقط المياه مرة أخرى إلى الأرض تجد طريقها على سطح الأرض إلى البِرك والجداول والأنهار.
تعد المياه من أكثر الموارد قيمة في العالم والتي تزداد صعوبة العثور عليها في جودة صالحة للشرب، تخضع كل المياه في العالم لما يعرف بدورة المياه أو الدورة الهيدرولوجية أو دورة H2O وهي العملية التي يتحرك بها الماء حول العالم.

مراحل مختلفة من حالات دورة المياه في الطبيعة:

يمر الماء بثلاث حالات مختلفة في دورة الماء حيث يمكن أن يكون سائلًا (ماء) أو غازًا (بخار ماء) أو صلبًا (جليد)، هذه الحالات الثلاث قابلة للتبديل، حيث يمكن أن يتجمد الماء إلى جليد أو يتبخر إلى بخار الماء ويمكن أن يتكثف بخار الماء مثل الماء ويمكن أن يذوب الجليد في الماء، وفيما يلي بعض مراحل دورة المياه:

التبخر كمرحلة من مراحل دورة المياه في الطبيعة:

يوجد الماء في البحيرات والمحيطات والمستنقعات والتربة، وكذلك في جميع الكائنات الحية والنباتات، عندما يتم تطبيق الحرارة من الشمس من خلال المجهود أو بالوسائل الاصطناعية تصبح جزيئات الماء متحمسة وتنتشر، يُطلق على فقدان الكثافة اسم “التبخر” وهو يرى الماء يرتفع إلى الهواء مكونًا غيومًا من بخار الماء، عادة يحدث تبخر الماء عندما يصل الماء إلى نقطة الغليان حوالي مائة درجة مئوية.
ومع ذلك في الأماكن التي يكون فيها ضغط الهواء والرطوبة أقل هناك حاجة إلى طاقة حرارية أقل بكثير لتبخر الماء بسبب وجود ضغط أقل يربط جزيئات الماء معًا، الماء الذي يتبخر من المحيطات ليس مالحًا لأن الملح كثيف وثقيل جدًا بحيث لا يرتفع مع بخار الماء وهذا هو السبب في أن مياه الأنهار والبحيرات ليست مالحة.
يمكن للثلج والجليد أن يتحولوا إلى بخار ماء دون أن يتحولوا أولاً إلى ماء وتسمى هذه العملية “التسامي” وهي ناتجة عن انخفاض الرطوبة والرياح الجافة، يحدث هذا عادة عند قمم الجبال أو الأماكن المرتفعة الأخرى حيث أن ضغط الهواء المنخفض يعني أن هناك حاجة إلى طاقة أقل لتصعيد الجليد إلى بخار الماء، تحتوي بعض أعلى القمم على وجه الأرض مثل جبل إيفرست على جميع المكونات الضرورية للتسامي وهي: ضوء الشمس القوي ودرجات الحرارة المنخفضة وضغط الهواء المنخفض والرياح القوية والرطوبة المنخفضة، إذا سبق لك أن رأيت ثلجًا جافًا به ضباب ينفجر فهذا مثال على التسامي أثناء العمل.
عندما يتبخر الماء من أوراق النبات تُعرف العملية باسم “التبخر” وتنتج هذه العملية نسبة كبيرة من الماء في الغلاف الجوي بسبب المساحات الكبيرة التي تغطيها النباتات والأشجار في جميع أنحاء الكوكب، في حين أن حوالي تسعين في المائة من بخار الماء في العالم يأتي من البحيرات والمحيطات والجداول فإن العشرة في المائة المتبقية تتكون من الحياة النباتية المختلفة حول العالم.

التكثيف كمرحلة من مراحل دورة المياه في الطبيعة:

يبرد بخار الماء الذي صعد إلى السماء بشكل ملحوظ عندما يتلامس مع الهواء البارد الموجود في الأعلى حيث يصبح البخار سحابة يتم دفعها حول العالم عن طريق تحريك التيارات الهوائية والرياح، إذا تم تبريد بخار الماء إلى أي درجة فوق الصفر مئوية فسوف يتكثف مثل الماء، بشكل أساسي سيبدأ بخار الماء بالتكثف على سطح جزيئات الغبار والأوساخ الدقيقة التي تتصاعد مع البخار أثناء عملية التبخر. 
ستبدأ هذه القطرات الصغيرة في السقوط في بعضها البعض والاندماج مما ينتج عنه قطرة أكبر، عندما تكون القطرة كبيرة بما يكفي ستسحبها الجاذبية لأسفل بمعدل يتجاوز التيار الصاعد في السحابة مما يؤدي إلى سقوط القطرة من السحابة على الأرض تحتها، تسمى هذه العملية “هطول الأمطار”.
إذا حدث التساقط في ظروف شديدة البرودة أو ذات ضغط هواء منخفض جدًا فإن قطرات الماء هذه يمكن أن تتبلور وتتجمد في كثير من الأحيان، ويتسبب هذا في سقوط الماء على شكل جليد صلب يُعرف بالبَرَد أو كالثلج، إذا كانت الظروف بين تلك المرتبطة بالثلج والمطر فسوف تسقط القطرات على شكل ثلج بارد ونصف ماء متجمد يشار إليه عادة باسم الصقيع.

الترسيب كمرحلة من مراحل دورة المياه في الطبيعة:

الماء الذي سقط كمطر يمتص في الأرض من خلال عملية تعرف باسم “التسرب”، يمكن للتربة والمواد المسامية الأخرى أن تمتص كميات كبيرة من الماء بهذه الطريقة، في حين أن الصخور والمواد الأخرى الأكثر صلابة ستحتفظ فقط بكمية صغيرة من الماء.
عندما تتسرب المياه إلى التربة فإنها ستتحرك في جميع الاتجاهات حتى تتسرب إلى الجداول القريبة أو تغرق أعمق في ما يعرف باسم “تخزين المياه الجوفية”، هذا هو المكان الذي تتجمع فيه المياه التي لا تتسرب أو تتبخر تحت الأرض وتشبع أصغر الزوايا والشقوق من الصخور والتربة تحت الأرض، تُعرف هذه التكوينات أيضًا باسم طبقات المياه الجوفية وهي تشرح سبب رطوبة الأرض تحت التربة العلوية في بعض الأحيان.
عندما يصبح الخزان الجوفي ممتلئًا جدًا يبدأ في التسرب إلى السطح مكونًا ما يُعرف عمومًا باسم (الربيع)، يمكن العثور عليها غالبًا في تشكيلات من الصخور المسامية أو الهشة والتي يمكن أن تتشقق بعد هطول الأمطار الحمضية قليلاً، إذا كان الماء موجودًا بالقرب من بركان أو أي مصدر للطاقة الحرارية الطبيعية فسوف يشكل ينبوعًا ساخنًا.

الجريان السطحي كمرحلة من مراحل دورة المياه في الطبيعة:

بعد سقوط المياه وتشبع التربة أو ذوبان الثلج يتبع الماء الجاذبية ويسقط على أي تلال أو جبال أو منحدرات أخرى لتكوين الأنهار أو الانضمام إليها وتُعرف هذه العملية باسم (الجريان السطحي) وهي الطريقة التي تستقر بها المياه في البحيرات وتعود إلى المحيط، يسقط الماء حسب ميل المكان الذي يسقط منه وعندما تلتقي عدة خيوط من الماء فإنها تشكل مجرى.
يُعرف هذا الاتجاه الذي يتحرك فيه الماء باسم (تدفق التيار) وهو أساسي لمفهوم التيارات داخل الأنهار والجداول وستجري هذه الجداول والأنهار في النهاية إما لتشكيل البحيرات أو إعادة الانضمام إلى المحيط اعتمادًا على قربها من المحيط، نظرًا لكمية المياه المخزنة في الثلج أو الجليد يمكن أن تؤدي الزيادة المفاجئة في الحرارة إلى حدوث فيضان بسبب ذوبان الماء فجأة وجريانه بمعدل ينذر بالخطر، هذا هو السبب في أن الفيضانات يمكن أن تحدث بسهولة خلال فصل الربيع الدافئ بعد شتاء شديد البرودة والقسوة.
عندما يتساقط ثلوج أكثر مما يتبخر أو يتصاعد فإن الجليد سوف يتراكم بكثافة ليشكل ما يعرف باسم القمم الجليدية، حيث تعتبر القمم الجليدية والأنهار الجليدية الموجودة في أبرد مناطق العالم أكبر مجموعات الجليد في العالم وبدأت تتقلص ببطء مع ارتفاع درجة حرارة المياه التي يجلسون فيها.