Techniklexikon

Wasserkreislauf

Umwelt- und Geophysik, hydrologischer Kreislauf, globaler biogeochemischer Stoffkreislauf, der alle Wasserreservoire auf der Erde miteinander verbindet; hierbei sind die wichtigsten Reservoire die Atmosphäre, die Ozeane (sie enthalten ca. 97% des im Kreislauf vorhandenen Wassers), die Kryosphäre (ca. 2% des Wassers im Kreislauf) und die Limnosphäre (Süsswasserreservoire). Entscheidend für den Kreislauf von Wasser zwischen den einzelnen Reservoiren sind die physikalischen Prozesse Verdunstung (Evaporation, Transpiration, Sublimation), Niederschlag (Regen, Schnee, Hagel, Graupel, Tau, Reif, Nebel) und Transport von Dampf, Flüssigwasser und Eis (Gletscherfliessen) innerhalb einzelner Reservoire. Die Austauschzeiten zwischen den einzelnen Wasserreservoiren können zwischen Tagen (die mittlere Aufenthaltsdauer von Wasserdampf in der Atmosphäre beträgt ca. 10 Tage), mehreren tausend Jahren (Zirkulation von Wasser im Ozean) und mehreren hunderttausend Jahren (Gletscher, polare Eisbohrkerne) liegen. Der Wasserkreislauf ist eine entscheidende Komponente des Klimasystems der Erde, da er Wasser von den Ozeanen auf die Landoberflächen verteilt, Leben in ariden Gebieten ermöglicht und durch den Transport von latenter Wärme Energie aus tropischen Gegenden in gemässigte und polare Klimazonen weiterleitet. Die Erforschung des Wasserkreislaufs ist ein Teilgebiet der Hydrologie. Ausser direkten Beobachtungen des Wasserkreislaufs (Niederschlagsmessungen, Satellitenbeobachtungen, Fernerkundung) ermöglicht Wasser in Form von Klimaarchiven (Sedimentkerne, Grundwasser, Eisbohrkerne) die Rekonstruktion des Wasserkreislaufs während verschiedener Klimaperioden (Paläoklimatologie). Hierbei verhilft v.a. die Isotopenhydrologie zu einer Rekonstruktion von wichtigen Klimaparametern (Temperatur, Niederschlagsmenge, relative Luftfeuchtigkeit), welche den Wasserkreislauf beeinflussen. Im atmosphärischen Wasserkreislauf spielen Wolken eine besondere Rolle, da sie sowohl am horizontalen Transport von Wasserdampf als auch an der Niederschlagsbildung (als Regentröpfchen und/oder Schneekristalle) beteiligt sind. Der Anteil von Wasserdampf in der Atmosphäre liefert einen wesentlichen Beitrag zum natürlichen Treibhauseffekt; die Rolle der Wolken ist hierbei allerdings noch ungeklärt, da sie sowohl solare Strahlung abschirmen (Kühlungseffekt) als auch langwellige Strahlung vom Erdboden reflektieren (Erwärmungseffekt).

Wasserkreislauf: Schematische Skizze des hydrologischen Kreislaufs auf der Erde.