المحيط المائي

الغلاف المائي ( من اليونانية القديمة ὕδωρ ( húdōr ) بمعنى " ماء " و σφαῖρα ( sphaîra ) بمعنى " كرة " ) ^{[ 1 ] [ 2 ]} هو المسطح المائي الموجود على سطح الكوكب أو الكويكب أو القمر الطبيعي ، وتحته وفوقه . على الرغم من أن الغلاف المائي للأرض موجود منذ حوالي 4 مليارات سنة، ^{[ 3 ] [ 4 ]} إلا أنه لا يزال يتغير شكله. ويعود ذلك إلى تمدد قاع المحيط وانجراف القارات ، مما يُعيد ترتيب اليابسة والمحيطات. ^{[ 5 ]}  

تشير التقديرات إلى وجود 1.386 مليار كيلومتر مكعب (333 مليون ميل مكعب) من الماء على سطح الأرض. ^{[ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]} ويشمل ذلك الماء في حالاته الغازية والسائلة والمتجمدة، مثل رطوبة التربة والمياه الجوفية والتربة الصقيعية في قشرة الأرض (حتى عمق 2  كيلومتر)؛ والمحيطات والبحار والبحيرات والأنهار والجداول والأراضي الرطبة والأنهار الجليدية والغطاء الجليدي والثلجي على سطح الأرض؛ والبخار والقطرات والبلورات في الهواء؛ وجزء من النباتات والحيوانات والكائنات وحيدة الخلية الحية في الغلاف الحيوي. وتشكل المياه المالحة 97.5% من هذه الكمية، بينما لا تشكل المياه العذبة سوى 2.5%. ومن هذه المياه العذبة، يوجد 68.9% منها على شكل جليد وغطاء ثلجي دائم في القطب الشمالي والقطب الجنوبي والأنهار الجليدية الجبلية ؛ و30.8% على شكل مياه جوفية عذبة. و 0.3% فقط من المياه العذبة على الأرض موجودة في البحيرات والخزانات وأنظمة الأنهار التي يسهل الوصول إليها. ^{[ 9 ]}

تبلغ الكتلة الإجمالية للغلاف المائي للأرض حوالي 1.4 × 10¹⁸ ^طن ، أي ما يعادل 0.023% من كتلة الأرض الإجمالية. وفي أي لحظة، يوجد حوالي 2 × 10¹³ ^طن من هذه الكتلة على شكل بخار ماء في الغلاف الجوي للأرض (للعلم، يزن المتر المكعب الواحد من الماء طنًا واحدًا). ​​ويغطي المحيط ما يقارب 71% من سطح الأرض، أي مساحة تبلغ حوالي 361 مليون كيلومتر مربع (139.5 مليون ميل مربع) . ويبلغ متوسط ​​ملوحة محيطات الأرض حوالي 35  غرامًا من الملح لكل كيلوغرام من مياه البحر (3.5%). ^{[ 10 ]}

وفقًا لقاموس ميريام ويبستر، تم إدخال كلمة hydrosphere إلى اللغة الإنجليزية في عام 1887، وهي ترجمة للمصطلح الألماني hydrosphäre ، الذي قدمه إدوارد سويس . ^{[ 11 ]}

تشير دورة الماء إلى انتقال الماء من حالة أو خزان إلى آخر. تشمل الخزانات رطوبة الغلاف الجوي (الثلج والمطر والغيوم)، والجداول، والمحيطات، والأنهار، والبحيرات، والمياه الجوفية ، والخزانات الجوفية ، والغطاءات الجليدية القطبية ، والتربة المشبعة بالماء. تتسبب الطاقة الشمسية ، على شكل حرارة وضوء ( إشعاع شمسي )، والجاذبية في انتقال الماء من حالة إلى أخرى على مدى فترات تتراوح من ساعات إلى آلاف السنين. يأتي معظم التبخر من المحيطات ويعود إلى الأرض على شكل ثلج أو مطر. ^{[ 12 ] : 27} يشير التسامي إلى التبخر من الثلج والجليد. يشير النتح إلى خروج الماء عبر المسام الدقيقة أو الثغور في الأشجار. يُستخدم مصطلح "التبخر النتحي" من قبل علماء الهيدرولوجيا للإشارة إلى العمليات الثلاث مجتمعة: النتح، والتسامي، والتبخر. ^{[ 12 ]}

وصف مارك دي فيلييرز الغلاف المائي بأنه نظام مغلق يوجد فيه الماء. الغلاف المائي معقد، متشابك، مترابط، شامل، مستقر، ويبدو أنه "مصمم خصيصًا لتنظيم الحياة". ^{[ 12 ] : 26} وادعى دي فيلييرز أنه "على الأرض، من شبه المؤكد أن الكمية الإجمالية للماء لم تتغير منذ العصور الجيولوجية: ما كان لدينا آنذاك لا يزال لدينا. يمكن أن يتلوث الماء، ويُساء استخدامه، ولكنه لا يُخلق ولا يُفنى، بل ينتقل فقط. لا يوجد دليل على أن بخار الماء يتسرب إلى الفضاء". ^{[ 12 ] : 26}

يبلغ معدل دوران المياه على سطح الأرض سنويًا 577,000 كيلومتر ^مكعب . تشمل هذه الكمية المياه المتبخرة من سطح المحيطات (502,800 كيلومتر ^مكعب ) ومن اليابسة (74,200 كيلومتر ^مكعب ). ويتساقط نفس المقدار من المياه على شكل هطول جوي، حيث يبلغ 458,000 كيلومتر ^مكعب على المحيطات و119,000 كيلومتر ^مكعب على اليابسة. ويمثل الفرق بين الهطول والتبخر من سطح اليابسة (119,000 - 74,200 = 44,800 كيلومتر ^مكعب /سنة) إجمالي جريان أنهار الأرض (42,700 كيلومتر ^مكعب /سنة) وجريان المياه الجوفية المباشر إلى المحيطات (2100 كيلومتر ^مكعب /سنة). وتُعد هذه المصادر الرئيسية للمياه العذبة التي تدعم الاحتياجات الأساسية للحياة والأنشطة الاقتصادية للإنسان. ^{[ 9 ]}

الماء ضرورة أساسية للحياة. ولأن ثلثي سطح الأرض مغطى بالماء، تُسمى الأرض أيضًا بالكوكب الأزرق والكوكب المائي. ^{[ ملاحظات 1 ]} يلعب الغلاف المائي دورًا هامًا في وجود الغلاف الجوي بشكله الحالي. وتُعد المحيطات عنصرًا أساسيًا في هذا السياق. عندما تشكلت الأرض، كان لها غلاف جوي رقيق جدًا غني بالهيدروجين والهيليوم، مشابه للغلاف الجوي الحالي لعطارد. لاحقًا، انطلق غازا الهيدروجين والهيليوم من الغلاف الجوي. وشكّلت الغازات وبخار الماء المنبعثة مع برودة الأرض غلافها الجوي الحالي. كما دخلت غازات وبخار ماء أخرى من البراكين إلى الغلاف الجوي. ومع برودة الأرض، تكثف بخار الماء في الغلاف الجوي وسقط على شكل مطر. واستمرت برودة الغلاف الجوي مع ذوبان ثاني أكسيد الكربون في مياه الأمطار، مما أدى بدوره إلى تكثف بخار الماء وسقوطه على شكل مطر. ملأت مياه الأمطار هذه المنخفضات على سطح الأرض وشكّلت المحيطات. يُقدّر أن هذا حدث قبل حوالي 4000 مليون سنة. بدأت أشكال الحياة الأولى في المحيطات، ولم تكن هذه الكائنات تتنفس الأكسجين. لاحقًا، مع تطور البكتيريا الزرقاء ، بدأت عملية تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى غذاء وأكسجين. ونتيجة لذلك، يتميز الغلاف الجوي للأرض بتركيبة مختلفة تمامًا عن أغلفة الكواكب الأخرى، مما سمح بتطور الحياة على الأرض .

أثر النشاط البشري على دورة المياه. فالبنية التحتية، كالسدود، لها تأثير مباشر وواضح على دورة المياه من خلال حجب مسارات المياه وتغييرها. وقد أدى التلوث البشري إلى تغيير الدورات البيوجيوكيميائية لبعض الأنظمة المائية، كما أدى تغير المناخ إلى تغييرات كبيرة في أنماط الطقس. ^{[ 13 ]} وقد ازداد سحب المياه بشكل كبير بسبب الزراعة والاستخدام الحكومي والمنزلي والبنية التحتية. ^{[ 14 ]}

بحسب إيغور أ. شيكلومانوف ، يستغرق الأمر 2500 عامًا لإعادة شحن وتجديد مياه المحيطات بالكامل، و10000 عام للتربة الصقيعية والجليد، و1500 عام للمياه الجوفية العميقة والأنهار الجليدية الجبلية، و17 عامًا في البحيرات، و16 يومًا في الأنهار. ^{[ 9 ]}

يُعرَّف توافر المياه النوعي بأنه كمية المياه العذبة المتبقية (بعد الاستخدام) للفرد. ^{[ 9 ]} تتوزع موارد المياه العذبة بشكل غير متساوٍ مكانيًا وزمنيًا، وقد تتحول من فيضانات إلى نقص حاد في المياه في غضون أشهر في المنطقة نفسها. في عام 1998، كان 76% من إجمالي سكان العالم يعانون من توافر مياه نوعي أقل من 5000 متر ^مكعب سنويًا للفرد. وبحلول عام 1998، كان 35% من سكان العالم يعانون من "نقص حاد أو كارثي في ​​إمدادات المياه"، وتوقع شيكلومانوف أن يتفاقم الوضع في القرن الحادي والعشرين، حيث "سيعيش معظم سكان الأرض في ظل ظروف نقص حاد أو كارثي في ​​إمدادات المياه" بحلول عام 2025. لا تتجاوز نسبة المياه العذبة في الغلاف المائي 2.5%، ولا يُتاح للاستخدام سوى 0.25% منها.

تُخلّف أنشطة الإنسان المعاصر آثارًا وخيمة على الغلاف المائي. فعلى سبيل المثال، يؤثر تحويل المياه والتنمية البشرية والتلوث على الغلاف المائي والعمليات الطبيعية فيه. ويسحب البشر المياه من طبقات المياه الجوفية ويحوّلون مجاري الأنهار بمعدل غير مسبوق. وتُستخدم طبقة أوغالالا المائية في الزراعة بالولايات المتحدة؛ وإذا جفّت هذه الطبقة، فستختفي أغذية وألياف بقيمة تزيد عن 20 مليار دولار من الأسواق العالمية. ^{[ 15 ]} وتُستنزف طبقة المياه الجوفية بوتيرة أسرع بكثير من معدل تجددها، ما سيؤدي في نهاية المطاف إلى جفافها. إضافةً إلى ذلك، فإن ثلث الأنهار فقط يجري بحرية بسبب الاستخدام المكثف للسدود والجسور والطاقة الكهرومائية وتدهور الموائل. ^{[ 16 ]} كما تسبب الاستخدام المفرط للمياه في جفاف الجداول المتقطعة، وهو أمر خطير لأنها بالغة الأهمية لتنقية المياه والحفاظ على الموائل. ^{[ 17 ]} تشمل الطرق الأخرى التي يؤثر بها البشر على الغلاف المائي التخثث ، والأمطار الحمضية ، وتحمض المحيطات . كما يعتمد البشر على صحة الغلاف المائي، إذ يُستخدم في إمدادات المياه، والملاحة، وصيد الأسماك، والزراعة، والطاقة، والترفيه. ^{[ 18 ]}

• المياه الجوفية - هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية (USGS) - مؤرشفة بتاريخ 9 مايو 2008 على موقع Wayback Machine