Гидросфера Земли

Рассматриваются закономерности формирования и колебаний вод гидросферы Земли как единой самоорганизующейся системы, содержащей воду во всех трех агрегатных состояниях и состоящей из четырех резервуаров (океан, атмосфера, криосфера, литосфера).
Большое внимание уделено описанию физических процессов, происходящих внутри каждого резервуара, а также процессам влагообмена между ними, совокупность которых формирует глобальный круговорот влаги. Обсуждаются современные и палеоклиматические изменения глобального водного баланса и запасов вод в отдельных резервуарах и факторы, их обусловливающие.
Книга предназначена для студентов и аспирантов факультетов экологии и физики окружающей среды, а также может быть полезна для студентов географических и гидрометеорологических специальностей и специалистов, связанных с изучением и охраной природных вод.

Regularities of forming and fluctuating of the Earth's hydrosphere water are considered as the unit self-organized system which contains water in all three states and consists of four reservoirs (ocean, atmosphere, cryosphere, lythosphere).
Great attention is paid to both phycical processes description of each reservoir and the processes of their moisture interchange and their unit forms the global moisture cycle.
There are discussed as the up-to-date and paleoclimatic changes of global water balance and water storage in some reservoirs as the factors of their existing.
This book is intended for students of ecology and environmental physics departments, also it can be useful for students of hydrometeorological and geographical specialities, graduate students of the above mentioned specialities and for specialists, whose activity is related with study and protection of the Water Environment.

Содержание
Предисловие
Введение
1. Понятие о гидросфере
2. Резервуарная модель гидросферы
3. Иерархическая классификация вод гидросферы
Глава 1. Общие сведения о водах гидросферы
1.1. Воды Мирового океана
1.1.1. Морфометрическая характеристика и деление Мирового океана
1.1.2. Гидрофизическая характеристика Мирового океана
1.1.3. Характеристика рельефа дна Мирового океана
1.1.4. Мировой океан как единая экологическая система
1.2. Воды криосферы
1.3. Воды суши
1.4. Влага атмосферы
1.5. Естественные и антропогенные факторы формирования вод гидросферы
1.5.1. Климатообразующие факторы
1.5.2. Зональность и природные зоны Земли
1.5.3. Антропогенные факторы
Глава 2. Физико-химические свойства и состав природных вод
2.1. Вода как химическое соединение
2.1.1. Молекулярное строение воды
2.1.2. Химические свойства воды
2.1.3. Соленость и химический состав вод океана
2.1.4. Особенности химического состава вод суши
2.2. Физические свойства природных вод
2.2.1. Агрегатные состояния воды и фазовые переходы
2.2.2. Основные физические характеристики воды
2.2.3. Уравнение состояния морской воды
2.2.4. Основные тепловые характеристики воды
2.2.5. Некоторые другие физические свойства воды
2.2.6. Аномалии физических свойств воды
2.3. Оптические свойства природных вод
2.3.1. Факторы формирования оптических свойств воды
2.3.2. Характеристики оптических свойств воды
2.3.3. Цвет и прозрачность морской воды
2.4. Акустические свойства вод океана
2.4.1. Распространение звука в морской воде
2.4.2. Характеристики акустических свойств воды
2.4.3. Особенности распределения скорости звука в океанах
Глава 3. Атмосферный влагообмен
3.1. Уравнение водного баланса атмосферы
3.2. Горизонтальный перенос водяного пара
3.3. Формирование источников и стоков атмосферной влаги
3.4. Общие сведения о влагообороте в атмосфере
3.4.1. Основы полуэмпирической теории влагооборота
3.4.2. Влагооборот над континентами
3.4.3. Влагооборот над океаном
3.5. Уравнение связи между водными балансами атмосферы и поверхности суши
3.6. Особенности атмосферного влагообмена в полярных областях
3.6.1. Влагообмен в северной полярной области
3.6.2. Влагообмен в южной полярной области
Глава 4. Испарение
4.1. Факторы формирования процесса испарения
4.2. Методы расчета испарения с поверхности океана
4.3. Пространственное распределение испарения с поверхности океанов
4.4. Методы расчета испарения с поверхности суши
4.4.1. Инструментальные методы определения испарения
4.4.2. Расчетные методы определения испарения
4.4.3. Особенности пространственного распределения суммарного испарения на суше
4.5. Испаряемость и увлажнение поверхности суши
4.5.1. Методы оценки испаряемости
4.5.2. Межширотная изменчивость испаряемости и увлажнения поверхности суши
Глава 5. Атмосферные осадки
5.1. Классификация осадков и их образование
5.2. Осадкоформирующие факторы
5.3. Методы определения осадков над сушей и океаном
5.4. Особенности распределения осадков над океаном
5.5. Особенности распределения осадков на континентах
5.5.1. Закономерности выпадения осадков
5.5.2. Пространственное распределение осадков
5.6. Сезонный снежный покров
5.6.1. Формирование и разрушение снежного покрова
5.6.2. Распределение снежного покрова на земном шаре
5.7. Химический состав атмосферных осадков
Глава 6. Современное оледенение
6.1. Общие сведения о природных льдах
6.2. Строение ледниковых покровов Антарктиды и Гренландии
6.3. Гидрологический режим ледниковых покровов
6.4. Айсберговый сток
6.5. Горные ледники и их особенности
6.5.1. Образование горных ледников
6.5.2. Распределение ледников на континентах и их типы
6.6. Аккумуляция и абляция льда в горных ледниках
6.6.1. Баланс массы ледников
6.6.2. Динамика ледников
6.7. Льды зоны многолетнемерзлых пород
6.7.1. Многолетнемерзлые породы и их распространение
6.7.2. Подземные льды зоны многолетнемерзлых пород
6.7.3. Наледи и особенности их образования
Глава 7. Физические процессы в океане
7.1. Перемешивание вод океана
7.1.1. Понятие о стратификации и вертикальной устойчивости
7.1.2. Общие сведения о конвективном перемешивании
7.1.3. Общие сведения о турбулентном перемешивании
7.2. Вертикальная структура и водные массы океана
7.2.1. Особенности вертикальной структуры параметров состояния
7.2.2. Понятие о водных массах. Т,S -анализ водных масс
7.2.3. Механизмы формирования и эволюции водных масс
7.3. Ветровое волнение
7.3.1. Классификация волн и их основные элементы
7.3.2. Возникновение и развитие ветровых волн. Волнообразующис факторы
7.3.3. Характеристика ветрового волнения в Мировом океане
7.4. Приливы
7.4.1. Основные элементы и неравенства приливов
7.4.2. Понятие о приливообразующих силах
7.4.3. Особенности статической и динамической теорий приливов
7.4.4. Классификация и характеристика приливов в Мировом океане
7.5. Колебания уровня океанов и морей
7.5.1. Понятие о среднем уровне. Причины колебаний уровня
7.5.2. Кратковременные колебания уровня
7.5.3. Сезонные изменения уровня
7.5.4. Долгопериодные изменения уровня
7.6. Течения
7.6.1. Классификация течений и силы, их вызывающие
7.6.2. Понятие о теории дрейфовых течений Экмана
7.6.3. Динамический метод расчета течений
7.7. Циркуляция вод океана
7.7.1. Основные циркуляционные системы
7.7.2. Краткая характеристика течений Мирового океана
7.7.3. Вихри в океане
Глава 8. Взаимодействие океана и атмосферы
8.1. Классификация процессов взаимодействия океана и атмосферы
8.2. Тепловой баланс океана и системы океан-атмосфера
8.2.1. Уравнение теплового баланса и его анализ
8.2.2. Методы определения компонентов теплового баланса
8.3. Влагообмен в системе океан-атмосфера
8.3.1. Эффективное испарение
8.3.2. Водный баланс и водообмен океанов
8.3.3. Солеобмен. Взаимосвязь водного и солевого балансов океана
8.3.4. Водный баланс Северного Ледовитого океана
8.4. Динамическое взаимодействие океана и атмосферы
8.5. Газообмен в системе океан-атмосфера
8.6. Морские льды как продукт взаимодействия океана и атмосферы
8.6.1. Классификация льдов
8.6.2. Основные физические и механические свойства морского льда
8.6.3. Нарастание и таяние морского льда
8.6.4. Баланс массы морских льдов
8.6.5. Распределение льдов в Мировом океане
8.7. Автоколебания в системе океан-лед-атмосфера
Глава 9. Подземные воды
9.1. Происхождение подземных вод и строение подземной гидросферы
9.1.1. Происхождение подземных вод
9.1.2. Физико-химические свойства подземных вод
9.1.3. Условия залегания подземных вод в земной коре
9.1.4. Распределение подземных вод на континентах
9.2. Динамика подземных вод
9.2.1. Подземный сток
9.2.2. Взаимодействие подземных и поверхностных вод
Глава 10. Реки
10.1. Речные системы и гидрографическая сеть
10.1.1. Формирование и строение гидрографической сети
10.1.2. Речные бассейны
10.1.3. Физико-географические условия и морфометрические характеристики речных систем и их частей
10.2. Речной сток
10.2.1. Измерение речного стока и его основные характеристики
10.2.2. Водный баланс и формирование речного стока
10.2.3. Виды питания рек и их водный режим
10.2.4. Норма стока
10.2.5. Экстремумы речного стока
10.3. Движение воды в речных системах
10.3.1. Движение воды в речных бассейнах
10.3.2. Движение речного потока и русловые процессы
10.4. Сток наносов
10.4.1. Условия формирования стока наносов
10.4.2. Виды речных наносов
10.4.3. Сток растворенных веществ и химический состав речных вод
10.5. Термический и ледовый режим рек
10.5.1. Термический режим и тепловой сток рек
10.5.2. Ледовый режим рек
Глава 11. Взаимодействие океана и вод литосферы
11.1. Классификация процессов взаимодействия морских и речных вод
11.2. Формирование и строение устьевых областей
11.3. Гидрологический режим устьевых областей
11.3.1. Движение и трансформация речных вод
11.3.2. Проникновение морских вод в устьевую область
11.4. Жидкий и твердый сток в Мировой океан
11.4.1. Приток речных вод и их изменчивость
11.4.2. Приток подземных вод
11.4.3. Сток наносов
Глава 12. Озера и водохранилища
12.1. Озерные котловины и озерные системы
12.1.1. Условия формирования котловин
12.1.2. Строение озерных систем
12.1.3. Морфометрические и физико-географические характеристики озерных систем
12.2. Гидрологический режим озер и водохранилищ
12.2.1. Водный баланс и его структура
12.2.2. Внешний водообмен водоемов
12.2.3. Уровенный режим озер и водохранилищ
12.3. Термический режим озер и водохранилищ
12.3.1. Тепловой баланс водоемов
12.3.2. Годовой термический цикл
12.3.3. Ледяной покров
12.4. Динамические процессы в водоемах
12.4.1. Виды движений воды и причины, их вызывающие
12.4.2. Колебательные движения
12.4.3. Поступательные движения
12.5. Химические и физические особенности вод водоемов
12.5.1. Химический состав вод озер и водохранилищ
12.5.2. Трофический статус водоемов
12.5.3. Соленые и соляные озера
12.5.4. Физические свойства вод озер и водохранилищ
12.6. Донные отложения и заиление водоемов
12.6.1. Происхождение, состав и распределение донных отложений
12.6.2. Заиление озер и водохранилищ
Глава 13. Болота и заболоченные земли
13.1. Образование и развитие болот
13.1.1. Общие закономерности заболачивания земель
13.1.2. Морфологические особенности строения и растительность болот
13.1.3. Фазы и стадии развития болотных массивов
13.2. Гидрологический режим болот
13.2.1. Источники питания и водный баланс болотных массивов
13.2.2. Вода в болотных массивах и ее динамика
Глава 14. Глобальный водный баланс и его изменения
14.1. Глобальные оценки водного баланса и их точность
14.2. Уровень Мирового океана как интефальный индикатор глобального водообмена
14.3. Изменения запасов воды в отдельных резервуарах
14.4. Палеоклиматические колебания уровня и характеристик водного баланса
14.4.1. Факторы формирования сверхвековых колебаний уровня
14.4.2. Изменения уровня в геологическом прошлом
14.5. Водные ресурсы континентов и их изменчивость в четвертичный период
14.5.1. Ледниковые эпохи и особенности перераспределения вод гидросферы
14.5.2. Особенности состояния гидросферы в гтределах материков в голоцене
14.6. Колебания уровня Каспийского моря
14.6.1. Уровень Каспийского моря как интегральный индикатор влагообмена в системе океан-атмосфера-суша
14.6.2. Проблема прогноза уровня моря
14.7. Проблема Аральского моря
Литература

Content
Preface
Introduction
1. "Hydrosphere's definition
2. Hydrosphere's reserve model
3. General classification of Hydrosphere's water
Chapter 1. The common knowledge about hydrosphere water
1.1. The World Ocean water
1.1.1. Morfometric characteristic and the World Ocean's division
1.1.2. Hydrophysial characteristic of the World Ocean
1.1.3. Relief characteristic of the World Ocean's floor
1.1.4. The World Ocean as the sole ecological system
1.2. Cryosphere water
1.3. Land water
1.4. Atmospheric moisture
1.5. Natural and anthropogenic factors of hydrosphere water formation..
1.5.1. Climate's forming factors
1.5.2. Zoning and natural Earth's zones
1.5.3. Anthropogenic factors
Chapter 2. Physic-chemical properties and composition of natural water
2.1. Water as a chemical composition
2.1.1. Molecular composition of water
2.1.2. Chemical water properties
2.1.3. Salinity and chemical composition of ocean water
2.1.4. Peculiarities of chemical composition of land water
2.2. Physical properties of natural waters
2.2.1. Aggregate states of water and phase transitions
2.2.2. Main physic characteristics of water
2.2.3. Equation of sea water condition
2.2.4. Main heat characteristics of water
2.2.5. Some other physical properties of water
2.2.6. Anomalies of water physical properties
2.3. Optical properties of natural water
2.3.1 Factors of formation of optical water property
2.3.2. Characteristics of optical properties
2.3.3. Colour and transparency of natural water
2.4. Acoustical properties of ocean water
2.4.1. Sound spreading in sea water
2.4.2. Characteristics of acoustical properties
2.4.3. Peculiarities of spreading sound rate in the oceans
Chapter 3. Atmospheric moisture exchange
3.1. The equation of the atmosphere water balance
3.2. Horizontal water vapour transfer
3.3. Formation of the atmosphere's sources and run-offs
3.4. Common knowledge about the atmosphere's moisture circulation..
3.4.1. The basis of half-empirical theory of moisture circulation..
3.4.2. Moisture circulation over the continents
3.4.3. Moisture circulation over the ocean
3.5. Connection equation of atmospheric water balances and land surface
3.6. Peculiarities of the atmospheric moisture exchange in the polar areas
3.6.1. Moisture exchange in the Northern Polar Region
3.6.2. Moisture exchange in the Southern Polar Region
Chapter 4. Evaporation
4.1. Factors of formation of evaporation process
4.2. Calculation methods of evaporation from the ocean surface
4.3. Spatial evaporation distribution over the ocean surface
4.4. Calculation methods of evaporation from land surface
4.4.1. Instrumental methods for evaporation determination
4.4.2. Calculation methods for evaporation determination
4.4.3. Peculiarities of evaporation distribution over the continents.
4.5. Evaporating and moisturing of land surface
4.5.1. Assessment methods of evaporating
4.5.2. Interlatitude variability of evaporating and moisturing
Chapter 5. Atmospheric precipitation
5.1. Classification of precipitation and its formation
5.2. Precipitation forming factors
5.3. Methods for precipitation definition over land and ocean
5.4. Peculiarities of precipitation distribution over the ocean
5.5. Peculiarities of precipitation distribution over the continents
5.5.1. Regularities of precipitation falling
5.5.2. Spatial distribution of precipitation
5.6. Seasonal snow sheet
5.6.1. Formation and destruction of snow sheet
5.6.2. Snow sheet distribution on the globe
5.7. Chemical composition of the atmospheric precipitation
Chapter 6. Modern glacialization
6.1. General characteristics of natural ices
6.2. Construction of ice sheets of Greenland and Antarctic
6.3. Hydrological regime of ice sheets
6.4. Iceberg run-off
6.5. Mountain glaciers and peculiarities of their extension
6.5.1. Mountain glacier formation
6.5.2. Ice extension on the continents and their types
6.6. Accumulation and ablation of ice of mountain glaciers
6.6.1. Mass balance of glaciers
6.6.2. Dynamics of glaciers
6.7. Ice of permafrost rock zones
6.7.1. Permafrost rocks and their distribution
6.7.2. Underground ice
6.7.3. Icing and peculiarities of its formation
Chapter 7. Physical processes in the ocean
7.1. Mixing of ocean water
7.1.1. The notion of stratification and vertical stability
7.1.2. General information about convective mixing
7.1.3. General information about turbulent mixing
7.2. Vertical structure and ocean water masses
7.2.1. Peculiarities of vertical structure of the state parameters
7.2.2. The notion of water masses. r,S-analysis of water masses
7.2.3. The mechanisms of water masses' formation and evolution ..
7.3. Wind-induced waving
7.3.1. Wave classifications and their common elements
7.3.2. Emerging and developing of wind-induced waves. Wave-forming factors
7.3.3. Characteristics of wind-induced waving of the World Ocean .
7.4. Tides
7.4.1. General elements and inequalities of tides
7.4.2. Notion of tide-forming power
7.4.3. Peculiarities of statical and dynamical theory of tides
7.4.4. Classification and characteristic of the World Ocean's tides
7.5. Level fluctuating of oceans and seas
7.5.1. The notion of middle level. Thecauseof level fluctuating
7.5.2. Short-term level fluctuations
7.5.3. Seasonal level variations
7.5.4. Long-term level variations
7.6. Ocean currents
7.6.1. Classification of currents and powers causing them
7.6.2. The notion of Eckman's theory of drifting currents
7.6.3. Dynamic method of calculating currents
7.7. Circulation of ocean water
7.7.1. General circulation systems
7.7.2. Short characteristic of the World Ocean's currents
7.7.3. Eddies in the ocean
Chapter 8. Interaction of ocean and atmosphere
8.1. Classification of interaction processes of ocean and atmosphere
8.2. Heat balance of ocean and Ocean-Atmospthere system
8.2.1. Equation of heat balance and its analysis
8.2.2. Methods of heat balance component definition
8.3. Moisture exchange in the Ocean-Atmospthere system
8.3.1. Effective evaporation
8.3.2. Water balance and water-exchange of oceans
8.3.3. Salt exchange. Interconnection of water and salt balances
8.3.4. Water balance of the Arctic Ocean
8.4. Dynamic interaction of ocean and atmosphere
8.5. Gas exchange in the Ocean-Atmosphere system
8.6. Sea ice as a product of ocean and atmosphere's interaction
8.6.1. Ice classification
8.6.2. General physical and mechanical properties of sea ice
8.6.3. Accumulation and melting of sea ice
8.6.4. Mass balance of sea ices
8.6.5. Ice extension in the World Ocean
8.7. Autofluctuation in the Ocean-Ice-Atmosphere system
Chapter 9. Underground waters
9.1. Origin of underground water and structure of underground hydrosphere
9.1.1. Origin of underground water
9.1.2. Physic-chemical properties of underground water
9.1.3. Conditions of underground water's position in the Earth's crust
9.1.4. Extension of underground water on the continents
9.2. Underground waters' dynamics
9.2.1. Underground run-off
9.2.2. Interconnection of underground and surface water
Chapter 10. Rivers
10.1. River systems and hydrogeographycal network
10.1.1. Formation and structure of hydrogeographical network.
10.1.2. River basins
10.1.3. Physic-geographycal conditions and morphometric characteristics of river basins and their parts
10.2. River run-off
10.2.1. Sounding of river run-off and its principal characteristics
10.2.2. Water balance and forming of river run-off
10.2.3. Species of rivers' nutrition and their water regime
10.2.4. Norms of river run-off
10.2.5. Extremums of river run-off
10.3. Water moving in the river systems
10.3.1. Water moving in the river basins
10.3.2. River flow moving and bed processes
10.4. Run-off of sediments
10.4.1. Conditions of run-off sediments formation
10.4.2. Species of river sediments
10.4.3. Run-off of the dissolved materials and chemical processes of river water
10.5. Thermal and glacial regime of rivers
10.5.1. Thermal regime and run-off
10.5.2. Ice regime of rivers
Chapter 11. Interaction of ocean and lithosphere waters
11.1. Classi fication of interaction processes between sea and river waters
11.2. Formation and structure of mouth areas
11.3. Hydrological regime of mouth areas
11.3.1. Moving and transformation of river water
11.3.2. Penetration of sea waters into mouth area
11.4. Liquid and solid inflow into the World Ocean
11.4.1. Inflow of river waters and their variability
11.4.2. Inflow of underground waters
11.4.3. Sediment run-off
Chapter 12. Lakes and reserves
12.1. Lake troughs and lake systems
12.1.1. Conditions of troughs formation
12.1.2. Structure of lake systems
12.1.3. Morphometric and physic-geographical characteristics of lake systems
12.2. Hydrological regime of lakes and reserves
12.2.1. Water balance and its structure
12.2.2. Exterior water exchange
12.2.3. Level regime
12.3. Thermal regime oflakes and reserves
12.3.1. Thermal balance
12.3.2. Annual thermal cycle
12.3.3. Ice sheet
12.4. Dynamical processes in the reserves
12.4.1. Species of water moving and reasons of their appearing.
12.4.2. Fluctuating moving
12.4.3. Progressive moving
12.5. Chemical and physical water peculiarities oflakes and reserves
12.5.1. Chemical water changes
12.5.2. Trophic state of reserves
12.5.3. Salted and salt-lakes
12.5.4. Physical properties of water
12.6. Bottom sediments and sliming of reserves
12.6.1. Origin, composition and distribution of bottom sediments. .
12.6.2. Sliming
Chapter 13. Moors and moored areas
13.1. Formation and spreading of moors
13.1.1. Common ways of areas' mooring
13.1.2. Morphological peculiarities of structure and moor vegetation
13.1.3. Phases and development stages of moor areas
13.2. Hydrological regime of moors
13.2.1. Nutritious sources and water balance
13.2.2. Water in the moor areas and its dynamics
Chapter 14. Global water balance and its changes
14.1. Global assessments of water balance and their exactness
14.2. The World Ocean level as an integral indicator of global water exchange
14.3. Water storage changes in some reserves
14.4. Paleoclimatic fluctuations of level and water balance characteristics
14.4.1. Factors offormation of super-century level fluctuations .
14.4.2. Level variations in the geological past
14.5. Water resources of continents and their variability in the quarter-nary period
14.5.1. Ice epochs and peculiarities of redestribution hydrosphere waters
14.5.2. Specialities of hydrosphere water stage in halosyn
14.6. Fluctuating of the Caspian Sea level
14.6.1. The Caspian Sea level as an integral indicator of moisture exchange in the Ocean-Atmosphere-Land system
14.6.2. The problem of sea level predicting
14.7. The Aral Sea problem
Literature