HIDROLÓGIA: TÖRTÉNELEM, A TANULMÁNY ÉS A KUTATÁS TÁRGYA - TUDOMÁNY - 2025

A hidrológia a tudomány, amely a víz minden aspektusával foglalkozik, beleértve a bolygón való eloszlását és hidrológiai ciklusát. Ezenkívül foglalkozik a víznek a környezettel és az élőlényekkel való kapcsolatával is.

Az első utalások a víz viselkedésének vizsgálatára az ókori Görögországban és a Római Birodalomban nyúlnak vissza. A Szajna (Párizs) áramlásának Pierre Perrault és Edme Mariotte (1640) által végzett méréseit a tudományos hidrológia kezdetének tekintik.

Hidrometeorológiai állomás a Serra da Bocaina Nemzeti Parkban, Brazília. Forrás: Halley Pacheco de Oliveira, a Wikimedia Commonsból.

Ezt követően a terepi mérések folytatódtak és egyre pontosabb mérőeszközöket fejlesztettek ki. A hidrológia jelenleg kutatásait elsősorban a szimulációs modellek alkalmazására alapozza.

A legújabb tanulmányok között kiemelkedik a gleccsereknek a globális felmelegedés miatti visszavonulásának értékelése. Chilében a Maipo-medence jeges felszíne 25% -kal visszahúzódott. Az andoki gleccserek esetében csökkentésük a Csendes-óceán felmelegedésével függ össze.

Történelem

Ősi civilizációk

A víz fontosságának az élet szempontjából az emberiség kezdete óta megfigyelés tárgya a viselkedésének vizsgálata.

A hidrológiai ciklust különféle görög filozófusok, például Platón, Arisztotelész és Homer elemezték. Rómában Seneca és Plinius aggódtak a víz viselkedésének megértésében.

Az ősi bölcsek által feltett hipotéziseket azonban ma tévesnek tekintik. A római Marco Vitruvius volt az első, aki jelezte, hogy a talajba beszivárogtatott víz esőből és hóból származik.

Ezen túlmenően ebben az időben nagy mennyiségű gyakorlati hidraulikai ismeretet fejlesztettek ki, amelyek lehetővé tették nagy munkák, például Róma vízvezetékeinek vagy az öntözőcsatornáknak a felépítését Kínában.

reneszánsz

A reneszánsz idején olyan szerzők, mint Leonardo da Vinci és Bernard Palissy, jelentős mértékben hozzájárultak a hidrológiához; Meg tudták vizsgálni a hidrológiai ciklust az esővíz beszivárgásának és a forrásokon keresztüli visszatérésének függvényében.

XVII. Század

Úgy gondolják, hogy ebben az időszakban a hidrológia tudományként született. Megkezdték a helyszíni méréseket, különösen Pierre Perrault és Edmé Mariotte által a Szajna folyóján (Franciaország) végzett méréseket.

Edmond Halley. Forrás: Ismeretlen, a Wikimedia Commons segítségével

Edmond Halley által a Földközi-tengeren végzett munka szintén kiemelkedik. A szerzőnek sikerült megállapítania a párolgás, a csapadék és az áramlás közötti kapcsolatot.

XVIII. Század

A hidrológia jelentős előrelépéseket tett ebben a században. Számos kísérletet végeztünk, amelyek lehetővé tették néhány hidrológiai alapelv meghatározását.

Kiemelhetjük Bernoulli tételét, amely szerint a vízfolyásban a nyomás növekszik, ha a sebesség csökken. Más kutatók is hozzájárultak a víz fizikai tulajdonságaihoz.

Mindezek a kísérletek képezik a kvantitatív hidrológiai vizsgálatok elméleti alapját.

Században

Kísérleti tudományként a hidrológia erősebbé válik. Fontos előrelépés történt a geológiai hidrológia és a felszíni vizek mérése területén.

Ebben az időszakban fejlesztették ki a hidrológiai vizsgálatokhoz alkalmazott fontos képleteket: kiemelkedik a kapilláris áramlás Hagen-Pouiseuille egyenlete és a Dupuit-Thiem kút formula (1860).

A hidrometria (a mozgó folyadékok áramlását, erőjét és sebességét mérő tudományág) megalapozza az alapot. Kidolgozták az áramlásmérés képleteit és különféle terepi mérési eszközöket.

Másrészt, Miller 1849-ben megállapította, hogy közvetlen kapcsolat áll fenn a csapadék mennyisége és a magasság között.

20. és 21. század

A 20. század első felében a kvantitatív hidrológia empirikus tudományág maradt. A század közepén elkezdték az elméleti modellek fejlesztését a pontosabb becslések készítése érdekében.

1922-ben megalakult a Tudományos Hidrológia Nemzetközi Szövetsége (IAHS). Az IAHS a hidrológusokat világszerte a mai napig csoportosítja.

Fontos hozzájárulást nyújt a kúthidraulika és a víz beszivárgásának elméleteihez. Hasonlóképpen, a statisztikákat használják a hidrológiai vizsgálatokban is.

1944-ben Bernard megalapozta a hidometeorológia alapjait, megemlítve a meteorológiai jelenségeknek a vízkörben betöltött szerepét.

Jelenleg a különféle tanulmányi területeik hidrológusai összetett matematikai modelleket dolgoznak ki. A javasolt szimulációk révén előre jelezhető a víz viselkedése különböző körülmények között.

Ezek a szimulációs modellek nagyon hasznosak a nagy hidraulikus munkák tervezésében. Ezenkívül hatékonyabban és ésszerűbben lehet felhasználni a bolygó vízkészleteit.

Tanulmányi terület

A hidrológia kifejezés a görög hidroszból (víz) és logóból (tudomány) származik, ami a víztudományt jelenti. Ezért a hidrológia a tudomány, amely felelős a víz tanulmányozásáért, beleértve annak keringési és eloszlási mintáit a bolygón.

A víz nélkülözhetetlen eleme az élet fejlődésének a bolygón. A Föld 70% -át víz borítja, amelynek 97% -a sós és a világ óceánjait alkotja. A fennmaradó 3% édesvíz, amelynek nagy része a világoszlopokon és gleccsereknél fagyos, így szűkös erőforrást jelent.

A hidrológián belül a víz kémiai és fizikai tulajdonságait, a környezettel való kapcsolatát és az élőlényekkel való kapcsolatát értékelik.

A hidrológia mint tudomány komplex természetű, ezért tanulmányát különféle területeken osztottuk fel. Ez a felosztás különféle szempontokat vet át, amelyek a hidrológiai ciklus egyes szakaszaira összpontosítanak: az óceánok (oceanográfia), a tavak (limnológia) és a folyók (potamológia), a felszíni vizek, a hidometeorológia, a hidrogeológia (talajvíz) és kriológia (szilárd víz).

Quelccaya gleccser (Peru). Forrás: Edubucher, a Wikimedia Commonsból

Legfrissebb kutatási példák

Az elmúlt évek hidrológiai kutatása elsősorban a szimulációs modellek, a 3D geológiai modellek és a mesterséges idegi hálózatok alkalmazására összpontosított.

Felszíni víz hidrológiája

A felszíni vizek hidrológiájában mesterséges neurális hálózati modelleket alkalmaznak a vízrajzi medencék dinamikájának tanulmányozására. Így a SIATL (Watershed Water Flow Simulator) projektet világszerte használják a vízgyűjtő-gazdálkodáshoz.

Olyan számítógépes programokat is kifejlesztettek, mint például a Svédországban kifejlesztett és a vízkészletek gazdálkodásának átfogó eszközként ingyenesen kínált WEAP (Water Assessment and Planning).

Hidrogeológiai

Ezen a területen 3D geológiai modelleket dolgoztak ki, amelyek lehetővé teszik a felszín alatti vízkészletek háromdimenziós térképeinek elkészítését.

A Gámez és munkatársai által a Llobregat folyó deltájában (Spanyolország) végzett tanulmányban a jelenlévő víztartó rétegek elhelyezkedhetnek. Ilyen módon nyilvántartásba vették ennek a fontos medencenek a vízforrásait, amely Barcelona városát látja el.

Cryology

A krológia egy olyan terület, amely az utóbbi években nagy fellendülést mutatott, elsősorban a gleccserek tanulmányozásának köszönhetően. Ebben az értelemben megfigyelték, hogy a globális felmelegedés súlyosan érinti a világ gleccsereit.

Ezért szimulációs modelleket készítenek a gleccserek jövőbeni veszteség viselkedésének becslésére.

Castillo 2015-ben értékelte a Maipo-medence gleccsereit, és megállapította, hogy a jégfelület 127,9 km ^2-en visszahúzódott. Ez a visszaesés az elmúlt 30 évben történt, és a gleccser kezdeti felületének 25% -ának felel meg.

Az Andokban Bijeesh-Kozhikkodan és társai (2016) elvégezték a gleccser felületének értékelését az 1975-2015 közötti időszakban. Megállapították, hogy ebben az időszakban ezek a fagyasztott víz tömegek jelentősen csökkentek.

Az Andok jégfelületének fő csökkenését 1975 és 1997 között figyelték meg, a Csendes-óceán felmelegedésével egy időben.

Irodalom

1. Az ASCE mesterséges ideghálózatok hidrológiai alkalmazásával foglalkozó munkacsoportja (2000) Mesterséges neurális hálózatok hidrológiában. I: Előzetes fogalmak. Journal of Hydrologic Engineering 5: 115–123.
2. Campos DF (1998) A hidrológiai ciklus folyamata. Harmadik újranyomás. San Luis Potosí Autonóm Egyetem, Mérnöki Kar. Szerkesztői Universitaria Potosina. San Luis Potosí, Mexikó. 540 pp.
3. Bijeesh-Kozhikkodan V, SF Ruiz-Pereira, W Shanshan, P Teixeira-Valente, AE Bica-Grondona, AC Becerra Rondón, IC Rekowsky, S Florêncio de Souza, N Bianchini, U Franz-Bremer, J Cardia-Simões. (2016). A glaciális visszavonulás összehasonlító elemzése a trópusi Andokban, távoli érzékeléssel, Investig. Földrajzi. Chile, 51: 3-36.
4. Castillo Y (2015) A Maipo folyó medencéjének jéghidrológiájának jellemzése egy fizikailag alapú, félig elosztott glacio-hidrológiai modell megvalósításával. Gépésztudományi diplomamunka, megemlítve a vízkészleteket és a környezetet. University of de Chile, Fizikai és Matematikai Tudományok Kar, Építőmérnöki Tanszék.
5. Koren V, S Reed, M Smith, Z Zhang és DJ Seo (2004) Az Egyesült Államok Nemzeti Időjárási Szolgálatának hidrológiai laboratóriumi kutatási modellező rendszere (HL-RMS). Journal of Hydrology 291: 297-318.
6. Földalatti hidrológiai csoport (GHS), CSIC - Spanyolország. https://h2ogeo.upc.edu/es/ felülvizsgálva, 2019. január 27.