HYDROLOGI: HISTORIE, GJENSTAND FOR STUDIER OG FORSKNING - VITENSKAP

Den hydrologiske er vitenskapen som avtaler med studiet av vann i alle dens aspekter, herunder dens fordeling på planeten og dens kretsløp. Den tar også opp forholdet mellom vann og miljøet og levende vesener.

De første referansene til studien av vanns oppførsel stammer fra det gamle Hellas og Romerriket. Målingene av strømmen av Seinen (Paris) gjort av Pierre Perrault og Edme Mariotte (1640) regnes som begynnelsen på vitenskapelig hydrologi.

Hydrometeorologisk stasjon i Serra da Bocaina nasjonalpark, Brasil. Kilde: Halley Pacheco de Oliveira, fra Wikimedia Commons.

Deretter fortsatte feltmålingene og stadig mer nøyaktige måleinstrumenter ble utviklet. Hydrology baserer sin forskning hovedsakelig på anvendelse av simuleringsmodeller.

Blant de nyeste studiene utmerker evalueringen av isbreenes tilbaketrekning på grunn av global oppvarming. I Chile har den islagte overflaten av Maipo-bassenget trukket seg tilbake med 25%. For Andesbreer er reduksjonen deres relatert til oppvarmingen av Stillehavet.

Historie

Gamle sivilisasjoner

På grunn av vannets betydning for livet, har studiet av atferden vært gjenstand for observasjon siden begynnelsen av menneskeheten.

Den hydrologiske syklusen ble analysert av forskjellige greske filosofer som Platon, Aristoteles og Homer. Mens i Roma var Seneca og Plinius opptatt av å forstå oppførselen til vann.

Imidlertid anses hypotesene som er fremmet av disse gamle vismennene i dag. Romeren Marco Vitruvius var den første som tydet på at vannet infiltrert i bakken kom fra regn og snø.

I tillegg ble det på dette tidspunktet utviklet en stor mengde praktisk hydraulisk kunnskap som tillot bygging av store arbeider som akveduktene i Roma eller vanningskanalene i Kina.

renessanse

Under renessansen ga forfattere som Leonardo da Vinci og Bernard Palissy viktige bidrag til hydrologien; De var i stand til å studere den hydrologiske syklusen i forhold til infiltrasjon av regnvann og dets retur gjennom fjærene.

XVII århundre

Det anses at hydrologi som vitenskap ble født i denne perioden. Feltmålinger ble startet, spesielt de som ble utført av Pierre Perrault og Edmé Mariotte i Seine River (Frankrike).

Edmond Halley. Kilde: Ukjent, via Wikimedia Commons

Arbeidet som Edmond Halley har gjort i Middelhavet skiller seg også ut. Forfatteren lyktes i å etablere forholdet mellom fordampning, nedbør og flyt.

Århundre XVIII

Hydrologi gjorde viktige fremskritt i dette århundret. Det ble utført mange eksperimenter som gjorde det mulig å etablere noen hydrologiske prinsipper.

Vi kan fremheve Bernoullis teorem, som sier at i en vannstrøm øker trykket når hastigheten synker. Andre forskere ga relevante bidrag i forhold til de fysiske egenskapene til vann.

Alle disse eksperimentene utgjør det teoretiske grunnlaget for utvikling av kvantitative hydrologiske studier.

XIX århundre

Hydrologi blir sterkere som eksperimentell vitenskap. Viktige fremskritt ble gjort innen geologisk hydrologi og måling av overflatevann.

I denne perioden ble viktige formler anvendt på hydrologiske studier utviklet. Hagen-Pouiseuille-ligningen for kapillærstrømning og Dupuit-Thiem-brønnformelen (1860) skiller seg ut.

Hydrometri (disiplin som måler strømning, kraft og hastighet på bevegelige væsker) legger grunnlaget. Formler for strømningsmåling ble utviklet og forskjellige feltmålingsinstrumenter ble designet.

På den annen side fant Miller i 1849 at det er en direkte sammenheng mellom nedbørsmengden og høyden.

20. og 21. århundre

I løpet av den første delen av 1900-tallet forble kvantitativ hydrologi en empirisk disiplin. I midten av århundret begynte teoretiske modeller å bli utviklet for å gjøre mer nøyaktige estimater.

I 1922 ble International Association for Scientific Hydrology (IAHS) opprettet. IAHS grupperer hydrologer over hele verden til i dag.

Viktige bidrag er gitt i brønnhydraulikk og vanninfiltrasjonsteorier. På samme måte brukes statistikk i hydrologiske studier.

I 1944 la Bernard grunnlaget for hydrometeorologi ved å synliggjøre rollen til meteorologiske fenomener i vannsyklusen.

For tiden har hydrologer innen sine forskjellige studieretninger utviklet komplekse matematiske modeller. Gjennom de foreslåtte simuleringene er det mulig å forutsi atferden til vann under forskjellige forhold.

Disse simuleringsmodellene er veldig nyttige i planleggingen av store hydrauliske arbeider. Videre er det mulig å utnytte planetens vannressurser mer effektiv og rasjonell.

Fagfelt

Begrepet hydrologi kommer fra gresk hydros (vann) og logo (vitenskap), som betyr vitenskapen om vann. Derfor er hydrologi vitenskapen som er ansvarlig for studiet av vann, inkludert mønstrene for sirkulasjon og distribusjon på planeten.

Vann er et essensielt element for utviklingen av livet på planeten. 70% av jorden er dekket med vann, hvorav 97% er salt og utgjør verdens hav. De resterende 3% er ferskvann, og det meste er frosset ved verdens poler og breer, noe som gjør det til en knapp ressurs.

Innenfor hydrologien vurderes de kjemiske og fysiske egenskapene til vann, dets forhold til miljøet og dets forhold til levende vesener.

Hydrologi som vitenskap har en sammensatt karakter, så studien har blitt delt inn i forskjellige felt. Denne inndelingen overveier ulike aspekter som fokuserer på noen av fasene i den hydrologiske syklusen: dynamikken i havene (oseanografi), innsjøer (limnologi) og elver (potamologi), overflatevann, hydrometeorologi, hydrogeologi ( grunnvann) og kryologi (fast vann).

Quelccaya Glacier (Peru). Kilde: Edubucher, fra Wikimedia Commons

Nyere forskningseksempler

Hydrologiforskning de siste årene har hovedsakelig fokusert på anvendelse av simuleringsmodeller, geologiske 3D-modeller og kunstige nevrale nettverk.

Overflatevannhydrologi

Innen overflatevannhydrologi brukes kunstige nevrale nettverksmodeller for å studere dynamikken i hydrografiske bassenger. Dermed blir SIATL (Watershed Water Flow Simulator) -prosjektet brukt over hele verden for vannskehåndtering.

Dataprogrammer som WEAP (Water Evaluation and Planning), utviklet i Sverige og tilbudt gratis som et omfattende verktøy for planlegging av forvaltningen av vannressurser, er også utviklet.

hydrogeologi

På dette feltet er det utviklet geologiske 3D-modeller som gjør det mulig å lage tredimensjonale kart over underjordiske vannreserver.

I en studie utført av Gámez og samarbeidspartnere i deltaet i elven Llobregat (Spania), kunne akvifrene som er til stede være lokalisert. På denne måten ble vannkildene til dette viktige bassenget som forsyner byen Barcelona, registrert.

Cryology

Kryologi er et felt som har tatt en stor boom de siste årene, hovedsakelig på grunn av studiet av isbreer. I denne forstand er det blitt observert at verdens breer blir alvorlig berørt av global oppvarming.

Derfor utformes simuleringsmodeller for å estimere isbreenes fremtidige tapatferd.

Castillo evaluerte i 2015 isbreene i Maipo-bassenget og fant at isbreene hadde trukket seg tilbake 127,9 km ² , et tilfluktssted som har skjedd de siste 30 årene og tilsvarer 25% av isbreenes opprinnelige overflate.

I Andesfjellene gjennomførte Bijeesh-Kozhikkodan og samarbeidspartnere (2016) en evaluering av breens overflate i årene 1975 til 2015. De fant ut at det i denne perioden var en betydelig reduksjon i disse frosne vannmassene.

Hovedreduksjonen av den iseanske isflaten ble observert mellom 1975 og 1997, sammenfallende med oppvarmingen av Stillehavet.

referanser

ASCE Task Committee on Application of Artificial Neural Networks in Hydrology (2000) Kunstige Neural Networks in Hydrology. I: Foreløpige konsepter. Journal of Hydrologic Engineering 5: 115–123.
Campos DF (1998) Prosesser av den hydrologiske syklusen. Tredje opptrykk. Autonome universitetet i San Luis Potosí, fakultet for ingeniørvitenskap. Redaksjonell Universitaria Potosina. San Luis Potosí, Mexico. 540 s.
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). En komparativ analyse av istid i isfjellene ved hjelp av fjernmåling Investig. Geogr. Chile, 51: 3-36.
Castillo Y (2015) Karakterisering av isbre-hydrologien i bassenget Maipo ved implementering av en fysisk basert halvdistribert glacio-hydrological modell. Masteroppgave i ingeniørvitenskap, omtale i vannressurser og miljø. Universidad de Chile, Fakultet for fysiske og matematiske fag, Institutt for sivilingeniør.
Koren V, S Reed, M Smith, Z Zhang og DJ Seo (2004) Hydrology laboratory research modelleringssystem (HL-RMS) fra US National Weather Service. Journal of Hydrology 291: 297-318.
Underground Hydrology Group (GHS), CSIC - Spania. https://h2ogeo.upc.edu/es/ Revidert 27. januar 2019.

HYDROLOGI: HISTORIE, GJENSTAND FOR STUDIER OG FORSKNING - VITENSKAP - 2026