Инфильтрация относится к процессу, при котором осадки или вода впитываются в подповерхностные почвы, поглощаются почвой и проникают глубже через поры и трещины в скалы. Основная часть воды, собранной из талого снега и дождя, в конечном итоге инфильтруется.
Где именно он находится в земле?
Вода часто впитывается почвой и может оставаться там некоторое время, пока не испарится. В районе с обильной растительностью инфильтрованная вода может быть поглощена корнем растения и позже транспирирована. Обычно инфильтрация происходит в верхних слоях почвы, но иногда она может продолжаться и глубже.
Инфильтрация обычно происходит в верхней части поверхности земли, но может также распространяться вниз к уровню грунтовых вод. Скорость, с которой вода поглощается, зависит от типа почвы, уровня предварительного насыщения, рельефа местности и количества растительности на участке.
Хорошая почва имеет непрерывные поры и хорошо развитую структуру, которые легко пропускают талую воду и дождевые осадки. Это усиливает процесс круговорота воды . Давайте погрузимся в процесс круговорота воды и узнаем, как инфильтрация делает его полным.
Процессы круговорота воды
Процесс круговорота воды включает в себя 6 стадий. Это испарение, транспирация, конденсация, осаждение, перехват и инфильтрация, которая является предметом данной статьи.
1. Испарение
Это процесс, в котором вода переходит из жидкой формы в пар. Испарение требует значительного количества энергии. Эта энергия преобразуется в скрытую теплоту, которая является теплом, необходимым для превращения жидкости в пар без какого-либо изменения температуры.
Когда молекулы жидкости сталкиваются, они передают энергию между собой в зависимости от того, как они сталкиваются. Поглотив достаточно энергии, поверхностная молекула преодолевает давление пара и выходит в атмосферу в виде газа, готового к охлаждению.
Исследования показали, что моря, озера, реки и океаны обеспечивают около 90 процентов пара в атмосфере за счет испарения. Остальное обеспечивается транспирацией растений. Итак, давайте посмотрим, что подразумевает транспирация.
2. Транспирация
Это предполагает перемещение влаги через зеленые растения от их корней к небольшим отверстиям под листьями, где она превращается в пар, а затем выбрасывается в атмосферу.
Транспирация по сути представляет собой процесс гуттации, то есть выделение воды в жидкой форме из неповрежденного листа или стебля растения, главным образом через водные устьица.
Скорость транспирации меняется в зависимости от климатических условий, таких как влажность, температура, осадки, интенсивность солнечного света и ветер. Скорость выше в засушливые периоды и может привести к потере воды в верхней зоне почвы.
Но куда девается пар, собранный в атмосфере? Вот тут-то и происходит конденсация.
3. Конденсация
Пар в атмосфере переходит из газообразного состояния в жидкое в процессе, называемом конденсацией. Это явление в основном происходит, когда теплый пар сталкивается с холодной поверхностью. Затем он преобразует пар в капли воды.
Конденсация необходима для круговорота воды, поскольку она помогает формировать облака, используя водяной пар в воздухе. Это изменение состояния происходит из-за движения молекул воды.
Во время этого явления молекулы воды систематически выстраиваются, позволяя теплу выделяться в атмосферу. Затем происходит охлаждение. Обычно это происходит, когда теплый воздух в атмосфере поднимается и охлаждается.
Важно отметить, что конденсация происходит только тогда, когда атмосфера полностью насыщена. Обычно это происходит вокруг дыма, частиц пыли или микроскопических бактерий. Давайте быстро рассмотрим, что происходит после охлаждения.
4. Осадки
Это процесс, который происходит, когда все и любые частицы воды падают из атмосферы на землю. Он происходит в двух подпроцессах – коалесценция и кристаллизация льда.
Процесс коалесценции
Этот процесс происходит, когда две или более капель, частиц или пузырьков сливаются в ходе контакта, образуя одну каплю, частицу или пузырь. Когда капли становятся достаточно большими, чтобы воздушные потоки могли их поддерживать, они начинают выпадать в виде дождя.
Процесс кристаллизации льда
Этот процесс происходит, когда лед развивается в образовании облаков или холодных облаков в атмосфере, где температура замерзает. Когда кристаллы приближаются к близлежащим каплям воды, некоторые капли испаряются и конденсируются на этих кристаллах.
Кристаллы вырастают до большего размера и выпадают в виде ледяных крупинок или снега. Когда они падают через воздух на более низких высотах, они иногда тают и превращаются в капли дождя.
Осажденная вода может выпадать на землю или в водоем, а затем рассеиваться несколькими способами. Вода может прилипать к предметам на планете, переноситься по суше в водные каналы или просачиваться в почву.
Также, осажденная вода может быть перехвачена растениями. Что означает перехват?
5. Перехват
Растения часто изменяют распределение и интенсивность осадков, выпадающих через их листья и древесные части. Наиболее распространенным эффектом, который растения оказывают на выпадение осадков, является перехват.
Технически улавливание можно описать как захват выпадающих осадков растительным покровом и их возврат в воздух посредством сублимации и испарения.
Количество осадков, которое может быть задержано, зависит от типа листа, скорости ветра, температуры, структуры листового полога, влажности и доступной радиации.
Однако осадки, которые не перехватываются, могут быть результатом следующих процессов: Капельный полог, стеблеток и сквозной пад. Давайте подробно рассмотрим каждый процесс:
Капельница навеса
Это вызвано растениями с архитектурой, которая направляет снег или дождь по краям полога растений. Капельница полога обычна для хвойной растительности.
Стемфлоу
Система Stemflow направляет осадки вниз к ветвям и стеблю растения. Перенаправление приводит к тому, что поверхность земли стебля растения получает дополнительную влагу. Количество stemflow контролируется архитектурой ветвей и стебля, а также формой листьев.
Сквозной водопад
В этом процессе осадки проходят через полог растения. Это контролируется такими элементами, как тип осадков , продолжительность осадков, интенсивность осадков и плотность стебля и листьев растения.
6. Проникновение
Все осадки выпадают на землю, а часть воды просачивается. Как мы уже упоминали, просачивание подразумевает перемещение осадков в почву. Когда поверхность почвы насыщена, происходит сток.
Стоит отметить, что сток воды обычно более интенсивен в полузасушливых районах. Почва в этих районах запеклась, что затрудняет просачивание воды в землю.
Отвлечемся от процессов круговорота воды и рассмотрим, почему инфильтрация так важна.
Почему инфильтрация важна?
Почва — это резервуар, в котором хранится вода для роста растения. Вода в нем пополняется путем инфильтрации. Скорость инфильтрации может быть ограничена плохим управлением почвой. Почва в плохом состоянии не позволяет воде проникать в нее, и она стекает вниз по склону в виде стока.
Длительный сток может привести к плохому хранению воды в почве для роста растений. Это также может привести к эрозии почвы , которая уносит осадки, органические вещества и питательные вещества из почвы в ручьи, озера и реки.
Сток с соседних склонов также может замочить почву в низинах или создать запруженные участки, тем самым убивая растения на возвышенностях. Испарение в запруженных участках может снизить количество воды для овощей.