Jak se voda dostane do atmosféry

03.11.2025

Z pohledu člověka i ostatní přírody je hydrologický cyklus, česky koloběh vody, jedním z nejdůležitějších fyzikálních procesů probíhajících na Zemi. Jedná se o zdaleka největší látkový cyklus na povrchu naší planety, při kterém dochází k přesunu přibližně 500 tisíc kilometrů krychlových vody ročně.

Motorem koloběhu je Slunce, které dodává energii nutnou k vypařování vody. Hnací silou tohoto jevu je dopadající sluneční záření, které zahřívá povrch Země a způsobuje výpar vody.

Díky teplu se voda odpařuje ze zemského povrchu a povrchu světového oceánu a dostává se ve formě vodní páry do vzduchu. Vzdušné proudy (vítr) pak roznáší vlhký vzduch nad pevninu.

Teplý vzduch obecně stoupá nahoru. Po dosažení chladnějších částí atmosféry, kde je i nižší tlak a nižší schopnost udržet vodu ve formě páry, se z něj pára vysráží ve formě malých kapiček, které dohromady tvoří oblaka.

Vzniklá vodní pára stoupá do vyšších vrstev atmosféry, kde dochází k jejímu ochlazení a opětovné kondenzaci do kapalného skupenství. Při tom se uvolňuje skupenské teplo, které je z velké části vyzářeno zpět do vesmíru ve formě infračerveného záření.

Čtěte také: Komunální odpad: platba

V případě vodního cyklu nejde jen o přesun vody, zcela zásadní jsou energetické dopady tohoto procesu. Voda je velmi specifická kapalina a má několik výjimečných vlastností. Mezi ně patří velmi vysoká měrná tepelná kapacita a velké skupenské teplo tání a vypařování.

Při ohřevu a vypařování vody dochází tedy ke spotřebě tepla, přicházejícího zejména jako krátkovlnné záření ze Slunce na Zemi. Rozdíly v množství přicházející energie mohou být značné a je to právě voda a její cykly, které pomáhají stabilizovat místní klima a zabraňují teplotním extrémům.

Koloběh vody

Tradičně rozlišujeme mezi velkým a malým koloběhem vody. Při velkém hydrologickém cyklu dochází k přenosu vody z oceánů na pevninu a následně k jejímu návratu zpět do oceánů prostřednictvím povrchového i podzemního odtoku.

Malý vodní cyklus pozitivně působí v krajině s dostatkem vody a vegetace a působí přímo na lokální klima. Přes den se zvolna zvedá vodní pára, která vystupuje vzhůru (evapotranspirace), díky slunečnímu záření, z vodních ploch, vegetace či půdy, na což se spotřebuje část sluneční energie. Dojde k poklesu tlaku a v noci, s poklesem teplot, vodní pára kondenzuje v podobě mlhy, rosy či mrholení.

Skutečný pohyb vody je však mnohem složitější a rozmanitější. Déšť (nebo voda z tajícího sněhu) se vsakováním dostává pod povrch, kde zůstává např. ve formě půdní vlhkosti nebo se shromažďuje hlouběji, uvnitř propustných hornin ve spojitých vodních tělesech, kterým se říká zvodeň (anglicky aquifer).

Čtěte také: Zákazy a omezení po celém světě

Hladina podzemní vody je rozhraní mezi nenasycenou zónou, kde prostor mezi částečkami je vyplněn vzduchem, a nasycenou zónou, kde podzemní voda vyplňuje prostory mezi jednotlivými částečkami hornin (štěrku, písku, pískovce) - tzv. průlinová voda -, nebo vyplňuje pukliny (puklinová voda).

To, co se nevsákne, odtéká po povrchu, případně se opět odpařuje a zase vypadává v podobě srážek. Zdrojem pramenů je tedy srážková voda, která se vsakuje a doplňuje zásoby podzemní vody ve zvodních.

V praxi rozlišujeme mělké a hluboké zvodně. Mělké zvodně se nacházejí v hloubkách několik metrů až desítek metrů pod povrchem. Jsou charakteristické intenzivní výměnou vody - srážková voda se zde dostává poměrně rychle a i poměrně rychle se pohybuje v horninovém prostředí.

Do hlubších zvodní se srážková voda dostává mnohem pomaleji a i celkově pomalejší pohyb vody způsobuje její větší obohacení o minerální látky. V závislosti na hydrogeologickém prostředí může být i více zvodní - můžete si to představit jako jednotlivá patra podzemní vody, která jsou od sebe oddělena horninami, které jsou špatně propustné (tzv. izolátory).

Půda a voda

Ve chvíli kdy zasáknutá voda nasytí půdní profil, dochází k podpovrchovému odtoku z území, ale také k zasakování části této vody do hlubších horizontů podzemních vod, kde se může zadržet ve zvodních i po velmi dlouhou dobu.

Čtěte také: Získávání zvířat pro zoo

Půdní voda je hlavním zdrojem vody pro růst rostlin, a tedy i pro zemědělskou produkci, a její dostatek ve vegetačním období na jaře a létě významně ovlivňuje velikost úrody. Doba, po kterou se voda udrží v půdě, závisí mimo jiné na množství organické hmoty, kterou půda obsahuje.

Struktura půdy a její další vlastnosti ovlivňují pohyb vody a její zadržování. Každá složka neuctivého hospodaření přispívá k horším půdním vlastnostem a její neschopnosti vázat vodu.

Mezi další negativní vlivy patří eroze půdy, která způsobuje vznik krusty na povrchu. To zapříčiňuje zrychlení odtoku srážkových vod. I půda sama je jako propojený organismus.

Vliv lidské činnosti

Žijeme na území, které je zcela produktem naší činnosti, a neporušená původní přírodní krajina se u nás prakticky nevyskytuje. Nejdříve jsme potřebovali splavnit velké řeky, tak jsme od poloviny 19. století začali narovnávat a opevňovat jejich koryta.

Postupem času jsme takto upravili i menší vodní toky v zemědělské krajině, a dokonce i v lesích. Důsledkem je zkrácení našich řek řádově o tisíce a tisíce kilometrů, což samozřejmě zvětšilo jejich spád a tím se urychlil odtok vody.

Podstatně horším důsledkem této činnosti je, že opevněním koryt došlo k odpojení říčních niv. Po druhé světové válce po únorovém puči jsme po vzoru Sovětského svazu kolektivizovali zemědělství a při tom rozorali meze a scelili pole do velkých lánů.

Současné průmyslové zemědělství ještě dále zhoršuje schopnost krajiny zadržet vodu. Zejména používáním těžké techniky, která hutní spodní vrstvy půdy, se zmenšuje schopnost půdy zasakovat vodu do hlubších vrstev.

Masivní používání průmyslových hnojiv a chemických postřiků pro dosažení velkých hektarových výnosů snižuje obsah organických látek v půdě. Podíl organické hmoty v půdě zásadním způsobem ovlivňuje její schopnost pojmout vodu.

Pěstování nevhodných širokořádkových plodin, jako je například kukuřice, bez podsevu, a tudíž na obnažené půdě, pak na velkých lánech vytváří podmínky pro rychlý povrchový odtok způsobující vodní erozi.

Změna klimatu

Větší množství zachycené energie ze Slunce, které je větší díky většímu obsahu oxidu uhličitého (CO2) v atmosféře , pochopitelně ovlivňuje i hydrologický cyklus. Klimatický systém planety je velmi složitý nelineární systém a je obtížné jednoduše popsat změny, ke kterým dochází.

Velmi zjednodušeně řečeno, v teplejším světě dochází k častějším výskytům extrémních projevů počasí. Je více bouří a hurikánů a jsou silnější. Častěji se vyskytují velké srážkové události způsobující rozsáhlé povodně a na druhé straně suchá období jsou delší a postihují celé regiony.

Konkrétně na našem území je potřeba se připravit na oba extrémy, a to jak na častější výskyt povodní, přívalových i regionálních, tak na delší období sucha doprovázené vlnami veder.

Voda a oceány

Hlavními příčinami změny teploty mořské vody a vzniku vertikálních teplotních gradientů je pohlcování slunečního záření, konvektivní přenos tepla pod hladinou a kondenzace vodní páry na hladině.

Přínos energie určující ohřívání mořského povrchu se uskutečňuje hlavně pohlcováním přímého a rozptýleného slunečního záření (radiace), konvektivním přenosem tepla z atmosféry a kondenzací vodní páry na hladině.

Ochlazování mořské vody na povrchu nastává vyzařováním z hladiny, konvektivním přenosem tepla do atmosféry a výparem. Sluneční záření je pohlcováno z největší části ve vrstvě vody do l m.

Přenos tepla v oceánech probíhá ve směru horizontálním i vertikálním. V zásadě se přenáší teplo z nižších zeměpisných šířek, kde je ho přebytek, do oblastí vyšších zeměpisných šířek, kde je deficit tepla.

Na tepelné výměně se podílejí mořské proudy. Konvekční proudění souvisí se změnou hustoty vody podmíněnou teplotou a salinitou. Teplejší, ale slanější vody při klesání do hloubky přenášejí i teplo.

Chladnější vody také klesají do větších hloubek, ale pohybují se směrem do oblastí teplejších vod (z cirkumpolárních oblastí k rovníku). Tato konvekce podmíněná změnou salinity a teploty se označuje jako konvekce termohalinní a je předpokladem pro hlubinné proudění vodních mas.

Turbulence je vířivý pohyb vodních částic v podobě vírů, které vznikají i při nerovnoměrném horizontálním proudění. Ve vírech je svrchní, obvykle teplejší voda strhávána do hloubky, kde se mísí s chladnější vodou a zvyšuje její teplotu.

Změna teploty mořské vody s hloubkou je nejvýraznější v tropickém pásu a směrem k polárním oblastem se rozdíly zmenšují. V okolí rovníku se teplota povrchové vody pohybuje kolem 26-27 °C a po zhruba 100-300 metrech nastává do hloubky 1 000 m rychlý pokles teploty až na 4 °C, při dně hlubokomořských pánví je teplota pouze 2-3 °C. Tato skočná vrstva se označuje jako termoklina.

Největší vliv na hustotu mořské vody má její teplota. Pyknoklina zabraňuje intenzivnímu promíchávání vodních mas o rozdílné hustotě. Lze tedy říci, že odděluje povrchové vrstvy oceánu od spodních vrstev.

Pohyb vody v oceánech

Uskutečňuje-li se pohyb vodních částic v uzavřených dráhách, mluvíme o vlnění. Mezi pohyby ve vertikálním a horizontálním směru dále náleží mořské proudění, mořské proudy a mořské dmutí.

Mezi jednotlivými druhy pohybů oceánské vody nejsou příliš ostré hranice, protože samotné vlnění u pobřeží může dát vzniknout příbřežním proudům. Mezi stěžejní příčiny pohybu oceánských vod náleží astronomické a atmosférické vlivy, geodynamické vlnění je způsobeno zase sopečnou a zemětřesnou činností.

Vlnění představuje pohyb vodních částic po uzavřených kruhu blízkých drahách. Příčinou vzniku všech vln je uvolnění energie. V závislosti na jeho původu rozlišujeme vlnění eolické, vnitřní vlnění, stojaté vlnění, geodynamické vlnění a rázové vlnění.

Volné vlny vznikají v oblastech, kde se rychlost větru zpomalí na tolik, že je vlnění rychlejší než vítr. Jsou charakteristické zejména svou symetrií a stejnoměrností. Setkají-li se různá volná vlnění, dochází k jejich skládání, tedy interferenci vln.

Příčinou vzniku vnitřních vln je přítomnost rozhraní dvou vrstev vody o odlišných hustotách. Na jejich vzniku se může podílet také mořské dmutí či mořské proudy s vyšší hustotou.

Geodynamické vlnění vzniká jako následek uvolnění energie ze seismické činnosti vyvolané změnou topografie oceánského dna. Obecně jsou podle japonské terminologie označovány jako přístavní vlny - tsunami.

Existence oceánského (mořského) proudění ovlivňuje nejen některé chemické (salinitu), ale i fyzikální vlastnosti vody (teplotu), vlastnosti ovzduší nad hladinou i nad pobřežními částmi pevnin. Mají význam i pro plavbu, pro přenos sedimentů i odpadních produktů.

V systému mořského proudění můžeme napříč jednotlivými oceány najít v jeho povrchové složce proudění určité shody. Ty jsou dány poměrně stálým systémem všeobecné cirkulace atmosféry a jejich shodu můžeme se vzdušným prouděním potvrdit například existencí subtropických koloběhů, které se na severní polokouli pohybují ve směru hodinových ručiček a na jižní polokouli proti směru.

Směr proudů je ovlivněn nejen rozložením pevnin, ale i tvarem pobřeží, reliéfem mořského dna, ale také rotací Země.

Vlivem Coriolosovy síly se povrchová vrstva vody na severní polokouli pohybuje ve směru o 45° odkloněném doprava od směru vanoucího větru, na jižní polokouli pak doleva.