EAU OU CYCLE HYDROLOGIQUE: ÉTAPES ET IMPORTANCE - ENVIRONNEMENT - 2025

Le cycle de l' eau ou cycle hydrologique est la circulation de l'eau sur Terre changeant entre les états liquide, gazeux et solide. Dans ce mouvement circulatoire, l'eau transite entre l'hydrosphère, l'atmosphère, la lithosphère et la cryosphère.

Ce processus est fondamental pour la vie sur terre car un grand pourcentage de cellules est constitué d'eau. Chez l'homme, 60% du corps est constitué d'eau, atteignant 70% dans le cerveau et 90% dans les poumons.

Le cycle de l'eau englobe toute la masse d'eau planétaire, à la fois de surface et souterraine, dans les rivières, les océans, l'air et les êtres vivants. Les propriétés les plus importantes de l'eau pour le cycle hydrologique sont son point d'ébullition et son point de congélation.

Le point d'ébullition ou la température à laquelle il passe du liquide au gaz est de 100 ºC au niveau de la mer (diminue avec la hauteur). Alors que le point de congélation ou la température à laquelle l'eau passe d'un état liquide à un état solide est de 0 ºC.

Une autre propriété remarquable est son caractère de solvant universel, car c'est le liquide qui dissout le plus de substances (ions polaires et molécules). L'eau, qui est composée de deux atomes d'hydrogène et un d'oxygène, a un pôle positif (hydrogènes) et un pôle négatif (oxygène).

Dans le cycle de l'eau, cet élément passe par six étapes: évaporation et transpiration, condensation, précipitation, ruissellement, infiltration et circulation. L'énergie qui anime le cycle de l'eau est l'énergie solaire, et une autre force fondamentale est la gravité, qui permet la précipitation, le ruissellement et l'infiltration.

Étapes du cycle de l'eau

Cycle de l'eau. Source: Malama Les étapes du cycle de l'eau ne sont pas strictement séquentielles, c'est-à-dire que toutes les molécules d'eau ne les traversent pas nécessairement toutes à chaque tour du cycle. La combinaison de toutes les étapes forme un flux ou cycle fermé qui comprend l'évaporation de l'eau et sa circulation atmosphérique.

Plus tard, l'eau se condense et précipite, circule dans les rivières ou s'accumule dans les lacs et les océans, où une nouvelle évaporation se produit. Une autre partie coule du sol, une partie s'évapore et une autre s'infiltre, s'accumule ou circule sous terre.

En moyenne, tous les 8 jours, toute l'eau atmosphérique est renouvelée et tous les 16 à 180 jours l'eau des rivières est renouvelée. En revanche, l'eau d'un lac ou d'un glacier reste jusqu'à 100 ans ou plus.

1- Évaporation et transpiration

L'évaporation est la transformation de l'eau d'un état liquide à un état gazeux en augmentant sa température. Cette augmentation de température est le produit d'un échauffement provoqué par le rayonnement solaire, principalement ultraviolet.

De même, la chaleur rayonnée (rayonnement infrarouge) par la terre et les objets qui se trouvent à sa surface, contribue au réchauffement de l'eau.

L'eau s'évapore lorsqu'elle atteint 100 ° C ou moins selon la pression atmosphérique. Cette gazéification de l'eau consiste en ce que les molécules d'eau sont chargées d'énergie cinétique, augmentant leur mouvement et dilatant l'eau.

Au fur et à mesure que les molécules se séparent, l'eau perd la cohérence qui lui est assignée par sa propriété liquide et la tension superficielle est rompue. Étant plus légère, l'eau transformée en gaz monte dans l'atmosphère sous forme de vapeur d'eau.

Température, humidité relative et vent

Dans presque tous les cas, l'eau des océans, des rivières et du sol n'atteint pas 100 ºC, mais une évaporation se produit, car dans une couche d'eau il y a des molécules qui chauffent plus que d'autres et rompent la tension superficielle, s'évaporant.

Si l'air est très sec (faible humidité relative), les molécules d'eau qui parviennent à rompre la tension superficielle auront tendance à passer plus facilement dans l'air. Si, au contraire, il y a du vent, cela entraînera la couche de vapeur d'eau qui s'accumule sur l'eau.

Le taux d'évaporation le plus élevé se produit dans les océans, où le taux d'évaporation est sept fois celui de la surface de la terre.

Évaporation édaphique

De l'eau qui s'infiltre dans le sol, une partie atteint la couche souterraine (zone saturée). Tandis qu'une autre partie s'échauffe lors de son passage à travers la zone non saturée et s'évapore en retournant à la surface.

Transpiration

Les plantes ont besoin d'eau pour leurs processus métaboliques, qu'elles tirent du sol dans la plupart des cas. Ils le font à travers leurs racines et lorsqu'ils atteignent les feuilles, et une partie est utilisée pour le processus de photosynthèse.

Cependant, environ 95% de l'eau absorbée par les plantes est rejetée dans l'environnement sous forme de vapeur d'eau lors de la transpiration. La vapeur d'eau est libérée par les stomates de l'épiderme foliaire.

2- Condensation

C'est le passage d'un gaz à l'état liquide, qui se produit sur une surface en raison de la diminution de la température. Lorsque la température baisse, les molécules d'eau diminuent leur énergie cinétique et se lient davantage les unes aux autres pour se condenser.

Gouttes d'eau dues à la condensation. Source: Nicole López Ce procédé nécessite qu'il y ait des particules auxquelles adhère l'eau et la température de ces particules doit être inférieure à la température de saturation de l'eau. Dans ces conditions, le point de rosée ou température de rosée est atteint, c'est-à-dire la température à laquelle l'eau se condense.

Formation de nuages

Formation de nuages Source: Arun Kulshreshtha L'air monte lorsqu'il est chauffé et dans ce processus, il emporte la vapeur d'eau qui est produite en raison de l'évaporation à la surface de la terre. Lorsqu'il monte, sa température baisse jusqu'à atteindre le point de rosée et se condense.

Ainsi se forment de petites gouttes d'eau qui atteignent entre 0,004 et 0,1 mm de diamètre, qui sont portées par le vent et finissent par se heurter. L'accumulation de ces points de condensation forme des nuages ​​qui, lorsqu'ils atteignent leur saturation en eau, génèrent des précipitations.

Gel

Si la température est très basse, du givre est généré, c'est-à-dire une couche d'écailles ou d'aiguilles dans de petits morceaux de glace. Ceci est produit par dépôt direct de vapeur d'eau sur une surface et non par précipitation.

3- Précipitations

Pluie précipitante. Source: Cassini83 Les précipitations sont la chute d'eau condensée sous forme liquide ou solide de l'atmosphère à la surface de la Terre. Au fur et à mesure que l'eau condensée s'accumule dans l'atmosphère sous forme de nuages, son poids augmente, jusqu'à ce qu'elle ne puisse pas éviter la force de gravité.

Pluie

La pluie est la précipitation d'eau à l'état liquide, étant très importante car elle distribue de l'eau douce à la surface de la terre. 91% de l'eau qui précipite retourne directement dans les océans, 9% va dans les masses continentales pour alimenter les bassins retournant à l'océan.

Nevada

Si la température dans les couches supérieures de l'atmosphère est suffisamment basse, l'eau condensée se cristallise en flocons de neige. Au fur et à mesure qu'ils grossissent et s'accumulent, ils finissent par précipiter par la force de gravité et provoquer des chutes de neige.

Saluer

Ce sont des pierres de glace de 5 et 50 millimètres de diamètre voire plus, qui se forment autour de particules de matière en suspension. Lorsque la glace accumulée autour de la particule atteint un poids suffisant, elle précipite.

4- Ruissellement

L'eau qui précipite peut tomber directement sur une masse d'eau (étang, rivière, lac ou océan) ou sur le sol. De même, les plans d'eau peuvent déborder, c'est-à-dire qu'une partie de l'eau contenue s'échappe des limites de confinement.

Ce processus par lequel un flux d'eau est généré à la suite du débordement d'un conteneur ou d'un canal est appelé ruissellement. Ceci est généré lorsque la quantité d'eau qui précipite ou déborde du récipient est supérieure à la capacité d'infiltration du sol.

5- Infiltration

L'infiltration est le processus par lequel l'eau pénètre dans le sol à travers ses pores et ses fissures. Le taux d'infiltration ou la quantité d'eau qui parvient à pénétrer dans le sol en un temps donné dépend de divers facteurs.

Par exemple, dans un sol sableux avec des particules grossières qui laissent des pores plus grands les uns dans les autres, l'infiltration sera plus importante. Alors que dans un sol argileux, qui a des particules plus fines, l'infiltration est moindre.

Couches de sol

Les sols sont constitués de différents horizons ou couches disposés les uns sur les autres, chacun avec ses propres caractéristiques. Il existe des sols dont l'horizon de surface ou l'horizon A est hautement perméable, tandis que certains des horizons inférieurs le sont moins.

Si l'eau infiltrée rencontre une couche imperméable, elle s'y accumule ou circule horizontalement. Cela forme les plans d'eau souterrains ou les aquifères, qui sont d'une grande importance en tant qu'approvisionnement en eau douce.

On estime que la quantité d’eau souterraine dans le monde est 20 fois supérieure à celle des eaux de surface sur Terre. Cette masse d'eau est ce qui maintient le débit de base des rivières et fournit de l'eau aux plantes.

Ressorts

L'eau accumulée dans le sous-sol peut trouver des voies vers l'extérieur et former des sources. En d'autres termes, une source naturelle d'eau qui jaillit de la terre formant des étangs ou des rivières.

6- Circulation

Une grande partie de l'eau est contenue dans les océans, les lacs et les réservoirs souterrains, ou gelée aux pôles ou dans les hautes montagnes. Cependant, une partie importante est en circulation permanente, donnant une dynamique au cycle de l'eau.

Les courants d'air

Les différences de températures entre les points de l'atmosphère terrestre génèrent des déplacements de masses d'air. Ces déplacements provoquent à leur tour des différences de pression atmosphérique et des vents sont produits qui transportent la vapeur d'eau.

Des masses d'air chaud s'élèvent de la surface de la terre vers les couches supérieures de l'atmosphère. De même, l'air se déplace horizontalement des zones à haute pression vers les zones à basse pression.

Courants marins

Dans les océans, l'eau est en mouvement circulatoire constant, formant des courants marins. Ceux-ci sont déterminés par les mouvements de rotation et de translation de la Terre.

Rivières

L'eau qui précipite sur les montagnes descend en raison de la gravité en suivant les courbes de niveau du terrain. Dans ce processus, un canal est formé par l'effet érosif de l'eau elle-même et il est canalisé à travers elle. De cette manière, des cours d'eau se forment qui peuvent être temporaires ou permanents.

Gel de l'eau

Une partie de l'eau qui précipite sur la terre ne circule pas, car elle est immobilisée sous forme de glace. Dans l'eau de mer, le point de congélation est inférieur à 0 ° C en raison de la teneur élevée en sels (généralement -2 ° C).

En revanche, s'il n'y a pas de particules auxquelles l'eau adhère, son point de congélation tombe à - 42 ºC.

Importance du cycle de l'eau

Fluide vital

Les êtres vivants ont besoin d'eau pour vivre, en fait les cellules vivantes sont constituées d'une forte proportion d'eau. L'eau, étant un solvant universel et capable de dissoudre une grande quantité de solutés, est essentielle dans les réactions biochimiques cellulaires.

Différentes phases de l'eau. Source: BE Le cycle de l'eau, par les précipitations et par les rivières, les lacs et les aquifères souterrains, fournit l'eau nécessaire à la vie. La production primaire par photosynthèse est le processus qui garantit la transformation de l'énergie solaire en énergie utile pour la vie.

La photosynthèse n'est pas possible sans eau, aussi bien dans le cas du plancton (organismes aquatiques) que dans les plantes terrestres.

Régulation de température

Les masses d'eau existant sur Terre, ainsi que leur circulation dans le cycle hydrologique, sont un régulateur thermique. La chaleur spécifique élevée de l'eau lui permet d'absorber progressivement la chaleur et de la libérer progressivement.

De même, les êtres vivants régulent leur chaleur corporelle en la transmettant à l'eau corporelle et en la perdant par transpiration.

Traitement de l'eau

Lorsque l'eau s'évapore, elle se libère des polluants et des sels dissous, donc lorsqu'elle précipite, c'est de l'eau fraîche et relativement pure. Cependant, il y a des gaz et des particules polluants dans l'atmosphère résultant des activités humaines qui peuvent affecter sa qualité.

Evénements climatiques

Le cycle de l'eau détermine ou contribue à l'existence d'une série de phénomènes climatiques tels que la pluie, les chutes de neige et les tempêtes de grêle. De la même manière, il détermine l'apparition du brouillard, les crues périodiques des rivières ou les variations de température à la surface de la terre.

Effets négatifs

Le cycle de l'eau a également certains effets négatifs pour l'homme, tels que le lessivage, l'érosion et les catastrophes socio-naturelles.

Lessivage

Il s'agit du lavage ou du traînage des nutriments présents dans le sol en raison de l'effet solvant de l'eau qui s'infiltre. Dans les sols agricoles à faible capacité de rétention des nutriments, ce phénomène provoque un appauvrissement des sols.

Érosion

Il s'agit de la perte d'usure du sol ou de la roche résultant de l'action mécanique du vent ou de l'eau. Les eaux de ruissellement ont un fort pouvoir érosif du sol et des roches, en fonction des caractéristiques structurelles et minéralogiques de ceux-ci.

Dans les sols nus avec des pentes raides situées dans des zones de fortes précipitations, l'érosion est élevée. La perte de sol due à cette cause a un impact économique important sur la production alimentaire.

Catastrophes socio-naturelles

Les pluies torrentielles, ainsi que les fortes chutes de neige et les fortes tempêtes de grêle peuvent avoir des effets négatifs majeurs sur les structures humaines et les communautés. De la même manière, le débordement des rivières et l'élévation du niveau de la mer génèrent des inondations dans les zones peuplées et les zones de culture.

L'être humain, par ses actions, modifie les cycles naturels et provoque des catastrophes telles que le réchauffement climatique ou la construction d'installations dans des zones à haut risque.

Références

1. Calow, P. (éd.) (1998). L'encyclopédie de l'écologie et de la gestion environnementale.
2. Margalef, R. (1974). Écologie. Éditions Omega.
3. Ordoñez-Gálvez, JJ (2011). Cycle hydrologique. Apprêt technique. Société géographique de Lima.
4. Sterling, TM et Hernández-Rios, I. (2019). Transpiration - Mouvement de l'eau à travers les plantes. Bibliothèque électronique des sciences des plantes et des sols. Imprimer la leçon.
5. Vera, C. et Camilloni, I. (s / f). Le cycle de l'eau. Explorer. Programme de formation multimédia. Ministère de l'éducation, des sciences et de la technologie.