Kara Yüzeyine Yakın Suların İncelenmesi

Hidroloji, suyun kara yüzeyine yağış olarak gelmesinden, ya buharlaşma ya da terleme yoluyla atmosfere geri dönmesi ya da denize yüzey ve yeraltı akışı yoluyla karadan nihai kaybına kadar olan su döngüsünün bu kısmını ele alır. Bu nedenle, öncelikle kara yüzeyine yakın sularla ilgilidir. Daha özel bir yapıya sahip çeşitli bileşen disiplinlerini içerir. Hidrolik, sıvı haldeki suyun mekaniği ve dinamiğiyle ilgilenir. Hidrografi, Dünya yüzeyindeki su kütlelerinin (okyanuslar dahil), özellikle navigasyon haritalarına yönelik bir açıklama ve haritalandırılmasıdır. Hidrometri, yüzey suyu, özellikle yağış ve akarsu akışının ölçümlerini içerir. Hidrometeoroloji, atmosferin alt sınır tabakasındaki suya odaklanır. Yeraltı suyu hidrolojisi ve hidrojeolojisi, doymuş bölgedeki yer altı suyu ile ilgilidir, toprak suyu fiziği ise doymamış bölgedeki yer altı sularının incelenmesini içerir. Mühendislik hidrolojisi, suyun akışını ve kullanımını kontrol eden insan yapımı yapıların tasarımıyla ilgilenir.

Tüm hidrolojik bilimlerin temelinde, kütlenin korunması açısından kara yüzeyinin bir alanı için su döngüsünün bir ifadesi olan su dengesi kavramı yatmaktadır. Basit bir biçimde su dengesi şu şekilde ifade edilebilir: S = P – Q – E – G,

burada S, belirli bir süre boyunca bölgedeki su depolamasının değişimi, P, o zaman periyodu boyunca yağış girdisi, Q, alandan akıntı deşarjı, E, alandan atmosfere buharlaşma ve terlemenin toplamı ve G, yüzey altı çıkışıdır. Hidrolojik çalışmaların çoğu, su dengesi denkleminin bir veya daha fazla terimini değerlendirmekle ilgilidir. İncelenen bir alanın sınırları boyunca suyun hareketini ölçmedeki zorluklardan dolayı, su dengesi denklemi en kolay şekilde bir akarsu kanalı üzerindeki belirli bir ölçüm noktasına drene olan bir alana uygulanır. Bu alan, havza (veya bazen Amerika Birleşik Devletleri’nde bir su havzası) olarak adlandırılır. Bitişik havzaları ayıran çizgi, topografik bölünme veya basitçe bölünme olarak bilinir. Aşağıdaki bölümler, havza su dengesinin farklı unsurlarının çalışmasını ve bunların farklı iklim rejimleri altında zaman içinde havzaların tepkisini nasıl etkilediğini açıklamaktadır.

Havza su dengesinin değerlendirilmesi

Yağış

Yağış, havanın su buharına göre doygun hale geldiği sıcaklık olan çiğlenme noktasına kadar soğutulurken atmosferdeki suyun yoğunlaşmasından kaynaklanır. Soğutma işlemi genellikle, konveksiyon, dağ sıraları üzerindeki orografik etkiler veya farklı karakteristiklere sahip hava kütlelerinin sınırlarında önden etkiler gibi bir dizi nedenden kaynaklanabilen havanın yükselmesiyle başlatılır. Atmosferdeki yoğunlaşma, damlacık oluşumunu başlatmak için yoğunlaşma çekirdeklerinin varlığını gerektirir. Yoğuşma suyunun bir kısmı, yerel sıcaklıklara bağlı olarak yağmur veya kar olarak bırakılmadan önce bulut olarak önemli mesafeler taşınabilir. Çiy veya sis şeklindeki bir miktar yağış, kara yüzeyinde veya yakınında yoğunlaşmadan kaynaklanır. Amerika Birleşik Devletleri’nin kuzeybatı kıyısı gibi bazı bölgelerde, çiy ve sis damlaması su dengesine önemli ölçüde katkıda bulunabilir. Dolu oluşumu, birbirini takip eden yükselme dönemlerinden kaynaklanan bir dizi yoğunlaşma ve donma olaylarını gerektirir. Dolu taşları genellikle sonuç olarak eşmerkezli buz halkalarından oluşan bir desen gösterir.

Doğrudan çökelme ölçümleri, çeşitli ölçülerle yapılır; bunların tümü, sızan suyu bir miktar saklama kabına yönlendiren bir tür huni içerir. Depolama göstergeleri sadece düşen yağış miktarını saklar ve biriken su genellikle günlük, haftalık veya aylık olarak ölçülür. Kayıt göstergeleri yağış oranlarının belirlenmesine izin verir.

Yağış hacimleri genellikle derinlik birimlerine (birim alan başına hacim) dönüştürülür. Farklı yağmur ölçerlerinden elde edilen ölçümler, değişen maruz kalma, rüzgar ve sıçrama etkileri nedeniyle doğrudan karşılaştırılamaz. En doğru gösterge türü, göstergenin deliğinin zemin yüzeyi ile aynı seviyeye yerleştirildiği ve bir sıçrama önleyici ızgara ile çevrili olduğu yer seviyesi ölçerdir. Özellikle şiddetli rüzgarların maruz kaldığı bölgelerde, orifis yerden yukarı kaldırıldıkça yağmur ölçer yakalama miktarı azalır. Bununla birlikte, önemli kar yağışı alan bölgelerde, yağmur ölçeri, ağzı kar yüzeyinden uzak olacak şekilde yükseltmek gerekebilir. Rüzgar etkilerini dengelemek amacıyla gösterge açıklığı için çeşitli kalkanlar denenmiştir. Rüzgar etkileri karda yağmurdan daha büyüktür ve küçük damlalarda veya hafif yağışlarda büyük damlalara göre daha fazladır.