Im Rahmen der Vorlesung „Einführung in die Grundwasserhydrologie“ wird diese Hauarbeit mit dem Ziel einer kompakten Darstellung des Elements Wasser sowie dessen Eigenschaften im globalen Wasserkreislauf verfasst.
Grundsätzlich wird die Hydrologie als „die Wissenschaft, die sich mit dem Wasser über, auf und unter der Landoberfläche der Erde, seinen Erscheinungsformen, der räumlichen und zeitlichen Verteilung, seinen biologischen, chemischen und physikalischen Eigenschaften und seinen Wechselbeziehungen mit der Umwelt befasst“ (STRIGEL et al. 2010, S. 7) definiert. Das Wissen über das Molekül Wasser ist als Voraussetzung für das Verstehen der Vorgänge und Prozesse im Wasserkreislauf notwendig. Somit wird das Element Wasser, deren Struktur und Eigenschaften in dieser Ausarbeitung erörtert. Ebenso werden die Phasenübergänge explizit erläutert, die für den globalen und lokalen Wasserkreislauf elementar sind.
Nach STRIGEL et al. (2010, S. 9) werden die Wasserkreisläufe als das Studienobjekt der Hydrologie bezeichnet. Im nächsten Abschnitt wird die Zirkulation anhand einer Abbildung verdeutlich. Besondere Betrachtung erhält die Verdunstung im Wasserkreislauf, da der Wasserdampf im Zusammenhang mit Effekten wie globalen Luftströmungen für das Verständis des Wasserkreislaufes von Bedeutung ist.
Des Weiteren wird der Prozess der Evapotranspriration erörtert, der ebenso wie die Niederschlagsbildung und Niederschlagsvariabilität gesondert betrachtet wird. Diese individuelle Schwerpunktsetzung bündelt elementare Einflussfaktoren durch die Vertiefung einzelner Prozesse.
Anschließend wird die Abflussbildung und Abflusskonzentration erörtert, die den Einfluss des Menschen durch Verdichtung oder weiteren anthropogenen Einflüssen exemplarisch darstellt. Im nächsten Abschnitt wird an die anthropogenen Einflüsse angeknüpft und globale Problematiken werden beschrieben. Insbesondere die Wasserknappheit von Süßwasser stellt einer der wichtigsten zukünftigen zu lösenden Probleme dar. Hierzu lässt sich das Beispiel Aralsee als Paradebeispiel der Veränderungen durch die Übernutzung des Menschen nennen.
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung
2. Das Element Wasser
2.1 Das Molekül Wasser
2.2 Eigenschaften des Wassers
2.3 Phasenübergänge und Energie
3. Der Wasserkreislauf
3.1 Die Zirkulation im Wasserkreislauf
3.2 Verdunstung im Wasserkreislauf
3.3 Der Niederschlag
3.4 Abflussbildung und Abflusskonzentration
4. Probleme der Wasserknappheit
5. Fazit
6. Literatur
Zielsetzung & Themen
Die vorliegende Arbeit verfolgt das Ziel, eine kompakte Darstellung des Elements Wasser sowie dessen Eigenschaften im globalen Wasserkreislauf zu geben, um ein grundlegendes Verständnis hydrologischer Prozesse zu ermöglichen.
- Struktur und physikalisch-chemische Eigenschaften des Wassermoleküls
- Mechanismen des globalen Wasserkreislaufs und seine energetischen Prozesse
- Phasenübergänge von Wasser und deren Bedeutung für die Atmosphäre
- Anthropogene Einflüsse auf den Wasserkreislauf und die daraus resultierende globale Wasserknappheit
Auszug aus dem Buch
2.1 Das Molekül Wasser
Wasser ist der gebräuchliche Name für eine Wasserstoff Sauerstoff Verbindung (H2O). Die kleinsten Materiebausteine mit den typischen chemischen Eigenschaften eines chemischen Elements sind die sogenannten Atome. In einem Gramm Wasser sind demnach circa 100.000.000.000.000.000.000.000 Wassermoleküle (vgl. MCKNIGHT et al. 2009, S. 184). Die Atome wiederum setzen sich aus den Elementarteilchen zusammen. Des Weiteren setzt sich der Atomkern aus positiven Protonen und neutralen Neutronen zusammen, die wiederrum von einer „Wolke“ negativ geladenen Elektronen umgeben sind (vgl. ebd.).
Das Element des Sauerstoffs besteht aus acht Protonen und acht Elektronen, wobei bei den meisten Sauerstoffatomen noch acht Neutronen hinzukommen. Hierbei kann die Zahl der Neutronen bis zu zehn betragen (vgl. ebd.). Nun können sich zwei oder mehr Atome durch chemische Bindungen zu einem Aggregat zusammenschließen, was als Molekül bezeichnet wird.
Bei Wassermolekülen sind zwei Wasserstoffatome (H) durch kovalente Bindungen (= Elektronenpaarbindungen) an das einzelne Sauerstoffatom (O) gebunden. Ebenfalles zentral zum Verstehen der Eigenschaften von Wasser sind die Ladungen der Teilchen. So ist das Sauerstoffatom negativ polarisiert und die beiden Wasserstoffatome positiv polarisiert.
Zusammenfassung der Kapitel
1. Einleitung: Diese Einleitung führt in die Zielsetzung ein, eine kompakte Darstellung des Elements Wasser und dessen Rolle im globalen Wasserkreislauf zu liefern.
2. Das Element Wasser: Das Kapitel erläutert die chemische Struktur des Wassermoleküls, seine physikalischen Eigenschaften sowie die energetischen Aspekte der verschiedenen Phasenübergänge.
3. Der Wasserkreislauf: Hier werden die Zirkulationsmechanismen, der Verdunstungsprozess, die Niederschlagsbildung sowie die Abflussbildung ausführlich behandelt.
4. Probleme der Wasserknappheit: Dieser Abschnitt beschreibt globale Problematiken der Wasserversorgung und verdeutlicht die Auswirkungen anthropogener Eingriffe anhand von Beispielen wie dem Aralsee.
5. Fazit: Das Fazit fasst die wesentlichen Erkenntnisse über die physikalischen Grundlagen und die hydrologischen Prozesse zusammen.
6. Literatur: Dieses Kapitel listet die verwendeten Quellen und wissenschaftlichen Publikationen zur Erstellung der Arbeit auf.
Schlüsselwörter
Wasser, Wasserkreislauf, Hydrologie, Wassermolekül, Phasenübergänge, Verdunstung, Niederschlag, Abflussbildung, Wasserknappheit, Anthropogene Einflüsse, Evapotranspiration, Kohäsion, Grundwasserneubildung, Infiltration, Süßwasser.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit behandelt das Element Wasser als Grundlage hydrologischer Prozesse, seine chemische Struktur und seine Rolle innerhalb des globalen Wasserkreislaufs.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Die Schwerpunkte liegen auf der Molekülstruktur des Wassers, den physikalischen Phasenübergängen, den Prozessen des Wasserkreislaufs sowie den Auswirkungen der Wasserknappheit durch menschliches Handeln.
Welches Ziel verfolgt die Arbeit?
Ziel ist eine kompakte, wissenschaftlich fundierte Darstellung der Eigenschaften des Wassers und der dynamischen Vorgänge im globalen Kreislauf.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Die Arbeit basiert auf einer Literaturanalyse hydrologischer Fachliteratur, um die physikalischen Zusammenhänge theoretisch fundiert zu erörtern.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in die Untersuchung des Wassermoleküls, die physikalischen Abläufe wie Verdunstung und Niederschlag, sowie die kritische Betrachtung anthropogener Probleme wie der Wasserverknappung.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Wesentliche Begriffe sind Wasserkreislauf, Hydrologie, Phasenübergänge, Evapotranspiration, Infiltration und anthropogene Einflüsse.
Warum ist das Verständnis von Phasenübergängen für den Wasserkreislauf so wichtig?
Phasenübergänge wie Verdunstung und Kondensation sind eng mit dem Energiehaushalt der Atmosphäre verknüpft und bilden die Antriebskraft für den Transport von Wassermengen.
Welche Bedeutung hat das Beispiel Aralsee in diesem Kontext?
Der Aralsee dient als Paradebeispiel für die verheerenden Folgen der menschlichen Übernutzung von Wasserressourcen und die daraus resultierende ökologische Instabilität.
- Arbeit zitieren
- David Hanio (Autor:in), 2014, Das Element Wasser und sein Kreislauf. Grundlagen der Hydrologie, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/280725
