Meskipun keseimbangan air di bumi tetap konstan dari waktu ke waktu, molekul air bisa datang dan pergi, dan keluar dari atmosfer. Air bergerak dari satu tempat ke tempat yang lain, seperti dari sungai ke laut, atau dari laut ke atmosfer, oleh proses fisik penguapan, kondensasi, presipitasi, infiltrasi, limpasan, dan aliran bawah permukaan. Dengan demikian, air berjalan melalui fase yang berbeda: cair, padat, dan gas.
Siklus hidrologi melibatkan pertukaran energi panas, yang menyebabkan perubahan suhu. Misalnya, dalam proses penguapan, air mengambil energi dari sekitarnya dan mendinginkan lingkungan. Sebaliknya, dalam proses kondensasi, air melepaskan energi dengan lingkungannya, pemanasan lingkungan. Siklus air secara signifikan berperan dalam pemeliharaan kehidupan dan ekosistem di Bumi. Bahkan saat air dalam reservoir masing-masing memainkan peran penting, siklus air membawa signifikansi ditambahkan ke dalam keberadaan air di planet kita. Dengan mentransfer air dari satu reservoir ke yang lain, siklus air memurnikan air, mengisi ulang tanah dengan air tawar, dan mengangkut mineral ke berbagai bagian dunia. Hal ini juga terlibat dalam membentuk kembali fitur geologi bumi, melalui proses seperti erosi dan sedimentasi. Selain itu, sebagai siklus air juga melibatkan pertukaran panas, hal itu berpengaruh pada kondisi iklim di bumi.
Sebelum kita menginjak pada proses siklus hidrologi, mari kita pelajari istilah-istilah berikut ini :
Presipitasi
Uap air yang jatuh ke permukaan bumi. Sebagian besar presipitasi terjadi sebagai hujan, tetapi di samping itu, presipitasi juga menjadi salju, hujan es (hail), kabut menetes (fog drip), graupel, dan hujan es (sleet). Sekitar 505.000 km3 (121.000 cu mil) air jatuh sebagai presipitasi setiap tahunnya, 398.000 km3 (95.000 cu mi) dari terjadi di atas lautan.
Canopy intersepsi
Pengendapan yang dicegat oleh dedaunan tanaman dan akhirnya menguap kembali ke atmosfer daripada jatuh ke tanah.
Pencairan salju
Limpasan yang dihasilkan oleh salju mencair.
Limpasan (runoff)
Berbagai cara dengan mana air bergerak di seluruh negeri. Ini mencakup baik limpasan permukaan (surface runoff) dan limpasan saluran (channel runoff). Karena mengalir, air dapat merembes ke dalam tanah, menguap ke udara, menjadi disimpan di danau atau waduk, atau diekstraksi untuk keperluan manusia pertanian atau lainnya.
Infiltrasi
Aliran air dari permukaan tanah ke dalam tanah. Setelah disusupi, air menjadi kelembaban tanah (soil moisture) atau air tanah (groundwater).
Arus Bawah Permukaan
Aliran air bawah tanah, di zona Vadose dan akuifer. Air bawah permukaan dapat kembali ke permukaan (misalnya sebagai pegas atau dipompa) atau akhirnya meresap ke dalam lautan. Air kembali ke permukaan tanah pada elevasi lebih rendah dari tempat itu disusupi, di bawah tekanan gaya gravitasi atau gravitasi diinduksi. Tanah cenderung bergerak lambat, dan diisi kembali perlahan-lahan, sehingga dapat tetap dalam akuifer selama ribuan tahun.
Penguapan
Transformasi air dari cair ke fase gas ketika bergerak dari tanah atau badan air ke atmosfer atasnya. Sumber energi untuk penguapan terutama radiasi matahari. Penguapan banyak yang implisit meliputi transpirasi dari tanaman, meskipun bersama-sama mereka secara khusus disebut sebagai evapotranspirasi. Jumlah evapotranspirasi tahunan total sekitar 505.000 km3 (121.000 cu mi) volume air, 434.000 km3 (104.000 cu mi) yang menguap dari lautan.
Sublimasi
Perubahan wujud secara langsung dari air padat (salju atau es) untuk uap air.
Adveksi
Gerakan air - dalam wujud padat, cair, atau uap - melalui atmosfer. Tanpa adveksi, air yang menguap dari lautan tidak bisa jatuh sebagai presipitasi di atas tanah.
Kondensasi
Transformasi uap air untuk tetesan air cair di udara, awan dan kabut adalah wujudnya.
Transpirasi
Pelepasan uap air dari tanaman dan tanah ke udara. Uap air adalah gas yang tidak dapat dilihat.
PROSES SIKLUS HIDROLOGI
Sama seperti proses fotosintesis pada siklus karbon, matahari juga berperan penting dalam siklus hidrologi. Matahari merupakan sumber energi yang mendorong siklus air, memanaskan air dalam samudra dan laut. Akibat pemanasan ini, air menguap sebagai uap air ke udara. 90 % air yang menguap berasal dari lautan. Es dan salju juga dapat menyublim dan langsung menjadi uap air. Selain itu semua, juga terjadi evapotranspirasi air terjadi dari tanaman dan menguap dari tanah yang menambah jumlah air yang memasuki atmosfer.
Setelah air tadi menjadi uap air, Arus udara naik mengambil uap air agar bergerak naik sampai ke atmosfir. Semakin tinggi suatu tempat, suhu udaranya akan semakin rendah. Nantinya suhu dingin di atmosfer menyebabkan uap air mengembun menjadi awan. Untuk kasus tertentu, uap air berkondensasi di permukaan bumi dan membentuk kabut.
Arus udara (angin) membawa uap air bergerak di seluruh dunia. Banyak proses meteorologi terjadi pada bagian ini. Partikel awan bertabrakan, tumbuh, dan air jatuh dari langit sebagai presipitasi. Beberapa presipitasi jatuh sebagai salju atau hail, sleet, dan dapat terakumulasi sebagai es dan gletser, yang dapat menyimpan air beku untuk ribuan tahun. Snowpack (salju padat) dapat mencair dan meleleh, dan air mencair mengalir di atas tanah sebagai snowmelt (salju yang mencair). Sebagian besar air jatuh ke permukaan dan kembali ke laut atau ke tanah sebagai hujan, dimana air mengalir di atas tanah sebagai limpasan permukaan.
Sebagian dari limpasan masuk sungai, got, kali, lembah, dan lain-lain. Semua aliran itu bergerak menuju lautan. sebagian limpasan menjadi air tanah disimpan sebagai air tawar di danau. Tidak semua limpasan mengalir ke sungai, banyak yang meresap ke dalam tanah sebagai infiltrasi. Infiltrat air jauh ke dalam tanah dan mengisi ulang akuifer, yang merupakan toko air tawar untuk jangka waktu yang lama. Sebagian infiltrasi tetap dekat dengan permukaan tanah dan bisa merembes kembali ke permukaan badan air (dan laut) sebagai debit air tanah. Beberapa tanah menemukan bukaan di permukaan tanah dan keluar sebagai mata air air tawar. Seiring waktu, air kembali ke laut, di mana siklus hidrologi kita mulai.
PERAN DALAM SIKLUS BIOGEOKIMIA
Selain siklus hidrologi adalah siklus biogeokimia sendiri, aliran air di atas dan di bawah bumi adalah komponen kunci dari perputaran siklus biogeokimia lainnya. Limpasan bertanggung jawab untuk hampir semua transportasi sedimen terkikis dan fosfor dari darat ke badan air. Salinitas lautan berasal dari erosi dan transportasi garam terlarut dari tanah. Eutrofikasi danau terutama disebabkan fosfor, diterapkan lebih untuk bidang pertanian di pupuk, dan kemudian diangkut sungai darat dan bawah. Limpasan dan aliran air tanah memainkan peran penting dalam pengangkutan nitrogen dari tanah ke badan air. Zona mati di outlet Sungai Mississippi merupakan konsekuensi dari nitrat dari pupuk terbawa bidang pertanian dan disalurkan ke sistem sungai ke Teluk Meksiko. Limpasan juga memainkan peran dalam siklus karbon, sekali lagi melalui pengangkutan batu terkikis dan tanah.
