Wasserkreislauf (einfach)

Unter dem Begriff Wasserkreislauf versteht man den Weg des Wassers durch die verschiedenen Komponenten des Klimasystems, Hydrosphäre, Atmosphäre, Cryosphäre, Biosphäre und Lithosphäre. Bei einem solchen Kreislauf geht im Prinzip dabei kein Wasser verloren. Verfolgt man ein Wassermolekül auf seinem Weg, verbleibt es aber unterschiedlich lange in jedem Bereich. Während es nur wenige Tage in der Atmosphäre verbleibt, bis es meist als Niederschlag wieder auf die Erde zurück fällt, kann das Molekül dagegen etwa 10000 Jahre im Ozean oder dem Grönländischen Eisschild verbleiben. Man spricht hier von unterschiedlichen Zeitkonstanten. Wie lange sich ein Molekül in einer Komponente des Klimasystems aufhält, hängt davon ab, wie groß der Transport von dieser in die anderen Komponenten ist und davon, wieviel Wasser in der jeweiligen Komponente vorhanden ist. Zur Veranschaulichung möge man sich eine Badewanne vorstellen, bei der man den Stöpsel zieht. Befindet sich viel Wasser in der Wanne, dauert es auch länger, bis das Wasser abgelaufen ist. Ist zudem der Abfluss verstopft (also der Transport gering), dauert es noch länger. Da es genau genommen mehrere Möglichkeiten gibt, welchen Weg ein Molekül einschlagen wird, handelt es sich nicht um einen einzigen Kreislauf.

Einfaches Beispiel des Wasserkreislaufs

Ein Beispiel: Die Einstrahlung der Sonne erwärmt das Wasser an der Oberfläche der Ozeane. Durch die Verdunstung gelangen Wassermoleküle in die Atmosphäre und werden durch Luftwirbel verschiedenster Größe in der unteren Atmosphäre verteilt. In der Atmosphäre wird es nach oben hin jedoch immer kälter und es kann sich daher nicht so viel Wasserdampf halten (siehe auch Niederschlag). Wenn der Wasserdampf daher zu flüssigem Wasser oder zu Eiskristallen kondensiert, entstehen Wolken. Das kann zum Beispiel durch die Bildung eines Tiefdruckgebiets, erzwingenes Aufsteigen an Bergen oder Aufsteigen aufgrund von Überhitzung am Boden (Konvektion) geschehen. Fällt der Niederschlag zurück in den Ozean, ist der Kreislauf bereits geschlossen. Fällt er auf festes Land (" Lithosphäre") kann es entweder unterirdisch (im so genannten Grundwasser) oder in Flüssen zurück ins Meer fließen. Es kann aber auch als Schnee auf einen Eisschild fallen, dort zu Eis gepresst werden und erst nach vielen tausend Jahren als Teil eines abbrechenden Eisstücks zurück in den Ozean gelangen. Natürlich kann ein einzelnes Molekül auch in chemischen Reaktionen verbraucht werden, zum Beispiel wenn eine Pflanze es aufnimmt und durch Photosynthese in seine Zellstruktur einbaut. Es handelt sich dann aber nicht mehr um ein Wassermolekül, daher wird eine solche Umwandlung oft nicht als Teil eines Kreislaufs gesehen. Man spricht in diesem Zusammenhang von Quellen und Senken. Dies sind Prozesse, die die untersuchte Eigenschaft (hier: das Wassermolekül) vernichten oder erzeugen. Ein weiteres Beispiel ist der Kohlenstoffkreislauf, wo Kohlenstoff in Form von CO₂ aus der Atmosphäre entfernt wird und in Pflanzen als Bestandteil von Zellulose und anderen Verbindungen gebunden ist, bis er wieder freigesetzt wird (siehe auch Kohlenstoffkreislauf.