Hidrologiese siklus ’n komplekse proses

BAIE idees wat histories moeilik was om te verklaar bly vandag steeds moeilik om te verstaan en te onderrig, terwyl baie konsepte wat vandag moeilik verstaan word, dikwels ingewikkelde historiese wortels het.

As u wonder waar hierdie onderwyswysheid by grondwater inpas, is dit juis omdat die hidrologiese siklus, wat die proses is wat die kringloop van water binne die hidrosfeer omskryf, een van die konsepte is wat val binne die raamwerk van moeilik-verstaan, en boonop met ingewikkelde historiese wortels!

Die hidrologiese siklus behels die voortdurende uitruiling van water in die hidrosfeer. Hierdie siklus sluit ondergrondse water in die onversadigde en versadigde sones in (litosfeer), die water in vloeibare en bevrore vorm op die aardoppervlak, die water in diere en plante (biosfeer), en water in die vorm van waterdamp, wolke asook neerslag in die atmosfeer.

Alhoewel die hidrosfeer alle water insluit, bestaan dit hoofsaaklik uit die oseane, wat sowat 70.8 % van die aarde se oppervlak bedek. Hierdie sikliese beweging van water binne die hidrosfeer is ‘n sleutelproses wat ook die klimaat, die biosfeer en die koolstofsiklus beïnvloed.

Tradisioneel is die beginpunt van die hidrologiese siklus die oseane. Soos in die illustrasie gesien kan word, sluit die hidrologiese siklus onder andere die volgende prosesse in: verdamping op land en see, evapotranspirasie en sublimasie op land, sirkulasie, kondensasie en die vorming van neerslag of presipitasie binne die atmosfeer, en die komplekse verdeling van neerslag in oppervlak- en grondwater vloei.

Die berging van water in mere en ander depressies, asook dit wat teruggehou word deur onderskepping deur plante, vorm ook deel van die siklus. Behalwe water en klassieke dinamika, sluit die hidrologiese siklus boonop ook nog termodinamika, meteorologie, chemie, geologie, hidrologie, oseanologie en kosmologie in.

Ek glo u begin nou ’n idee kry van die moeilikheidsgraad om hierdie proses te verstaan! Die ontwikkeling van die hidrologiese siklus het eers in die 16de eeu werklik momentum gekry toe die Fransman Bernard Palissy (1510 – 1590) ’n geïntegreerde teorie en wetenskaplike verklaring vir die hidrologiese siklus gepubliseer het.

Sy teorie het die integrasie van verskeie begrippe behels: behoud – dat watermolekules van fase verander, maar steeds water bly; belangrikheid – die evaluering en prioritisering van die relatiewe bydraes van die verskeie terme tot die hele proses; tyd – feitlik al die prosesse betrokke is onstabiel, en kan óf vinnig óf stadig verander. Kwantifisering van enige onstabiele proses vereis noukeurige en langdurige metings en waarnemings, sowel as die akkurate boekhouding en ontleding van die data wat ingesamel is. Voeg hierby al die historiese (wan)opvattings oor die oorsprong van grondwater, en dit is nie verrassend nie dat, alhoewel Pallisy se werk in der waarheid baie van die konseptuele struikelblokke uit die weg geruim het, en daaropvolgende eksperimente en navorsing gelei het tot ’n oorvloed inligting rakende die hidrologiese siklus, die ontwikkeling en ons verstaan daarvan steeds pynlik stadig was.

Alhoewel ons die hidrologiese siklus vandag redelik goed verstaan, stel dit in belangrike aspekte, soos byvoorbeeld aardverwarming en klimaatsverandering, steeds geweldige ui tdagings aan die wetenskaplike; ten minste op die vlakke van toepassing en voorspelling.

Selfs indien eenstemmigheid bereik kan word oor die basiese meganismes van globale klimaatsverandering, bly die gevolge van sodanige gebeurtenisse op die hidrologiese siklus veelbesproke en kontroversieel, en is daar inderdaad steeds vandag nog verskille onder die kenners.

Hoewel die belangrikheid en akkuraatheid van die hidrologiese siklus vir die leek mag lyk na ’n onbenullige saak, is dit van kritiese belang in die kwantifisering van die aarde se waterbalans. Die waterbalans word bereken deur die oënskynlik eenvoudige vergelyking Invloei = Uitvloei ± Verandering in berging.

Invloei is die totale toevoeging van water tot enige sisteem deur onder andere neerslag, grond– en oppervlakwatervloei uit aangrensende gebiede, terwyl uitvloei die totale verlies van water uit ’n sisteem is deur onder andere verdamping, trans pirasie en grond– en oppervlakwatervloei na aangrensende gebiede. Enige verskil in volume tussen invloei en uitvloei word geakkommodeer in die term “verandering in berging”.

Ek gebruik doelbewus die frase “oënskynlik eenvoudige vergelyking”, omdat grondwatervloei by uitstek moeilik is om te bereken, aangesien die akkuraatheid van die berekening afhang van ons kennis van die geologiese en geohidrologiese omgewings waarbinne dit plaasvind. Voldoende inligting om ons kennis te verbeter, veral rakende die geohidrologiese omgewings, ontbreek meeste van die tyd.
Om die nodige inligting in te samel om hierdie kennisgaping te oorbrug, is baie koste-intensief en meestal bly dit dus agterweë. Ons verbeter ons kennis van sisteme oor die algemeen deur ’n konseptuele model voortdurend aan te pas soos meer inligting deur middel van monitering beskikbaar word.

Akkurate waterbalanse, hetsy globaal of plaaslik, is onontbeerlik in die konteks van deeglike grondwaterbestuur en die volhoubare benutting daarvan. (Sien grafiek hiernaas) Ons sien dus dat nagenoeg 99.7% van alle water op aarde in die oseane en ysvelde voorkom (dus nie geredelik beskikbaar vir benutting nie), ongeveer 0.3% as “beskikbare” vars water voorkom (insluitend grondvog wat nie noodwendig onttrek kan word nie), en ’n baie klein persentasie (0.001%) kom as atmosferiese en biologiese water voor.

Grondwater dra dus ongeveer 95.3% by tot die totale “beskikbare” vars water! As daar nog enigeen is wat gewonder het oor die noodsaaklikheid en belangrikheid daarvan om ons grondwaterbronne beter te verstaan, bestuur en beskerm, glo ek dat hierdie enkele feit wat in die aarde se waterbalans vervat is, u tot ander insigte sal bring.

Kategorie: