Hydrologihistoria, studieobjekt och forskning

2824
Basil Manning
Hydrologihistoria, studieobjekt och forskning

De hydrologi Det är vetenskapen som ansvarar för studier av vatten i alla dess aspekter, inklusive dess fördelning på planeten och dess hydrologiska cykel. Den behandlar också förhållandet mellan vatten och miljön och levande varelser.

De första hänvisningarna till studien av vattnets beteende går tillbaka till det antika Grekland och det romerska riket. Mätningarna av flödet av Seinen (Paris) gjorda av Pierre Perrault och Edme Mariotte (1640) anses vara början på vetenskaplig hydrologi.

Hydrometeorologisk station i den Serra da Bocaina nationalparken, Brasilien. Källa: Halley Pacheco de Oliveira [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], från Wikimedia Commons.

Därefter fortsatte fältmätningarna och allt mer exakta mätinstrument utvecklades. För närvarande baserar hydrologin sin forskning främst på tillämpningen av simuleringsmodeller.

Bland de senaste studierna utmärker sig utvärderingen av glaciärernas tillbakadragande på grund av effekten av den globala uppvärmningen. I Chile har den glaciala ytan på Maipo-bassängen dragit sig tillbaka med 25%. När det gäller andinska glaciärer är deras minskning relaterad till uppvärmningen av Stilla havet.

Artikelindex

  • 1 Historia
    • 1.1 Forntida civilisationer
    • 1.2 Renässans
    • 1.3 1600-talet
    • 1.4 1700-talet
    • 1.5 1800-talet
    • 1.6 1900- och 21-talet
  • 2 Studieområde
  • 3 Exempel på ny forskning
    • 3.1 Ytvattens hydrologi
    • 3.2 Hydrogeologi
    • 3.3 Kryologi
  • 4 Referenser

Berättelse

Antika civilisationer

På grund av vattenets betydelse för livet har studien av dess beteende varit föremål för observation sedan mänsklighetens början.

Den hydrologiska cykeln analyserades av olika grekiska filosofer som Platon, Aristoteles och Homer. I Rom var Seneca och Plinius intresserade av att förstå vattnets beteende.

Men de hypoteser som dessa forntida visare har framfört anses vara felaktiga idag. Romaren Marcus Vitruvius var den första som angav att vattnet som infiltrerats i marken kom från regn och snö..

Dessutom utvecklades vid detta tillfälle en stor mängd praktisk hydraulisk kunskap, vilket möjliggjorde byggandet av stora verk som bland annat Roms akvedukter eller bevattningskanalerna i Kina..

Renässans

Under renässansen gjorde författare som Leonardo da Vinci och Bernard Palissy viktiga bidrag till hydrologin; lyckades studera den hydrologiska cykeln i förhållande till infiltrationen av regnvatten och dess återkomst genom källor.

XVII-talet

Det anses att hydrologi som vetenskap föddes under denna period. Fältmätningar startades, särskilt de som utfördes av Pierre Perrault och Edmé Mariotte i floden Seine (Frankrike).

Edmond Halley. Källa: Okänd [Public domain], via Wikimedia Commons

Också anmärkningsvärt är det arbete som Edmond Halley utfört i Medelhavet. Författaren lyckades fastställa förhållandet mellan avdunstning, nederbörd och flöde.

Århundrade XVIII

Hydrologi gjorde viktiga framsteg under detta århundrade. Många experiment utfördes som gjorde det möjligt att fastställa några hydrologiska principer.

Vi kan lyfta fram Bernoullis sats, som säger att trycket i en vattenström ökar när hastigheten minskar. Andra forskare gjorde relevanta bidrag i förhållande till vattnets fysiska egenskaper.

Alla dessa experiment utgör den teoretiska grunden för utvecklingen av kvantitativa hydrologiska studier..

XIX-talet

Hydrologi växer sig starkare som en experimentell vetenskap. Viktiga framsteg gjordes inom geologisk hydrologi och mätning av ytvatten.

Under denna period utvecklades viktiga formler för hydrologiska studier, Hagen-Pouiseuille-ekvationen av kapillärflöde och Dupuit-Thiem-brunnformeln (1860) sticker ut..

Hydrometri (disciplin som mäter flöde, kraft och hastighet för rörliga vätskor) ligger till grund. Formler för flödesmätning utvecklades och olika fältmätinstrument designades.

Å andra sidan fann Miller 1849 att det finns ett direkt samband mellan mängden nederbörd och höjden.

1900- och 21-talet

Under den första delen av 1900-talet förblev kvantitativ hydrologi en empirisk disciplin. I mitten av seklet började teoretiska modeller utvecklas för att göra mer exakta uppskattningar..

År 1922 skapades International Association for Scientific Hydrology (IAHS). IAHS grupperar hydrologer världen över fram till idag.

Viktiga bidrag görs i brunnhydraulik och vatteninfiltrationsteorier. På samma sätt används statistik i hydrologiska studier.

1944 lade Bernard grunden för hydrometeorologi genom att lyfta fram meteorologiska fenomenens roll i vattencykeln.

För närvarande har hydrologer inom olika studier utvecklat komplexa matematiska modeller. Genom de föreslagna simuleringarna är det möjligt att förutsäga vattnets beteende under olika förhållanden.

Dessa simuleringsmodeller är mycket användbara vid planering av stora hydrauliska arbeten. Dessutom är det möjligt att göra en mer effektiv och rationell användning av planetens vattenresurser.

Studieområde

Termen hydrologi kommer från grekiska hydros (vatten och logotyp (vetenskap), vilket betyder vetenskapen om vatten. Därför är hydrologi den vetenskap som är ansvarig för studier av vatten, inklusive dess cirkulations- och fördelningsmönster på planeten..

Vatten är ett viktigt element för utvecklingen av livet på planeten. 70% av jorden är täckt med vatten, varav 97% är salt och utgör världshaven. De återstående 3% är färskvatten, och det mesta är fryst vid världens poler och glaciärer, vilket gör det till en knapp resurs.

Inom hydrologi utvärderas de kemiska och fysiska egenskaperna hos vatten, dess förhållande till miljön och dess förhållande till levande varelser..

Hydrologi som vetenskap är komplex till sin natur, så dess studier har delats in i olika områden. Denna uppdelning behandlar olika aspekter som fokuserar på några av faserna i den hydrologiska cykeln: dynamiken i haven (oceanografi), sjöarna (limnologi) och floderna (potamologi), ytvatten, hydrometeorologi, hydrogeologi (grundvatten) och kryologi (fast vatten).

Quelccaya-glaciären (Peru). Källa: Edubucher [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], från Wikimedia Commons

Nya exempel på forskning

Forskning inom hydrologi under senare år har huvudsakligen fokuserat på tillämpningen av simuleringsmodeller, 3D-geologiska modeller och artificiella neurala nätverk.. 

Ytvattens hydrologi

Inom hydrologi för ytvatten används konstgjorda neurala nätverksmodeller för att studera dynamiken i hydrografiska bassänger. Således används SIATL-projektet (Watershed Water Flow Simulator) över hela världen för hantering av vattendrag.

Datorprogram som WEAP (Vattenutvärdering och planering), utvecklat i Sverige och erbjuds gratis som ett omfattande planeringsverktyg för vattenresurshantering.

Hydrogeologi

Inom detta område har 3D-geologiska modeller utformats som gör det möjligt att skapa tredimensionella kartor över underjordiska vattenreserver..

I en studie utförd av Gámez och medarbetare i deltaet i floden Llobregat (Spanien) kunde de nuvarande akvifererna lokaliseras. På detta sätt var det möjligt att registrera vattenkällorna i detta viktiga bassäng som levererar staden Barcelona.

Kryologi

Kryologi är ett område som har blivit mycket populärt de senaste åren, främst på grund av studier av glaciärer. I denna mening har det observerats att världens glaciärer påverkas allvarligt av den globala uppvärmningen.

Därför utformas simuleringsmodeller för att uppskatta glaciärers framtida förlustbeteende..

Castillo utvärderade 2015 glaciärerna i Maipo-bassängen och fann att glacialytan har dragit sig tillbaka 127,9 kmtvå, reträtt som har inträffat under de senaste 30 åren och motsvarar 25% av glacialens ursprungliga yta.

I Anderna gjorde Bijeesh-Kozhikkodan och kollaboratörer (2016) en utvärdering av glaciärernas yta under åren 1975 till 2015. De fann att det under denna period var en betydande minskning av dessa frysta vattenmassor..

Den huvudsakliga minskningen av den andinska glacialytan observerades mellan 1975 och 1997, sammanfallande med uppvärmningen av Stilla havet..

Referenser

  1. ASCE Task Committee on Application of Artificial Neural Networks in Hydrology (2000) Artificial Neural Networks in Hydrology. I: Preliminära begrepp. Journal of Hydrologic Engineering 5: 115-123.
  2. Campos DF (1998) Processer av den hydrologiska cykeln. Tredje omtrycket. Autonoma universitetet i San Luis Potosí, Tekniska fakulteten. Ledare Universitaria Potosina. San Luis Potosí, Mexiko. 540 s.
  3. Bijeesh-Kozhikkodan V, S F Ruiz-Pereira, W Shanshan, P Teixeira-Valente, A E Bica-Grondona, A C Becerra Rondón, I C Rekowsky, S Florêncio de Souza, N Bianchini, U Franz-Bremer, J Cardia-Simões. (2016). En jämförande analys av glacial reträtt i de tropiska Anderna med hjälp av fjärranalys Investig. Geogr. Chile, 51: 3-36.
  4. Castillo Y (2015) Karakterisering av den glaciala hydrologin i Maipo-flodbassängen genom implementering av en fysiskt baserad halvfördelad glacio-hydrologisk modell. Examensarbete inom teknikvetenskap, omnämnande i vattenresurser och miljö. Universidad de Chile, Fakulteten för fysikalisk och matematisk vetenskap, Institutionen för byggteknik.
  5. Koren V, S Reed, M Smith, Z Zhang och D-J Seo (2004) Hydrology laboratorium research modelleringssystem (HL-RMS) från US National Weather Service. Journal of Hydrology 291: 297-318.
  6. Underground Hydrology Group (GHS), CSIC - Spanien. https://h2ogeo.upc.edu/es/ Reviderad 27 januari 2019.

Ingen har kommenterat den här artikeln än.