HYDROLOGIE: GESCHICHTE, STUDIEN- UND FORSCHUNGSGEGENSTAND - WISSENSCHAFT - 2024

Die Hydrologie ist die Wissenschaft, die sich mit der Untersuchung von Wasser in all seinen Aspekten befasst, einschließlich seiner Verteilung auf dem Planeten und seines Wasserkreislaufs. Es befasst sich auch mit der Beziehung von Wasser zur Umwelt und zu Lebewesen.

Die ersten Hinweise auf die Untersuchung des Verhaltens von Wasser stammen aus dem antiken Griechenland und dem Römischen Reich. Die von Pierre Perrault und Edme Mariotte (1640) durchgeführten Messungen des Flusses der Seine (Paris) gelten als Beginn der wissenschaftlichen Hydrologie.

Hydrometeorologische Station im Nationalpark Serra da Bocaina, Brasilien. Quelle: Halley Pacheco de Oliveira, aus Wikimedia Commons.

Anschließend wurden die Feldmessungen fortgesetzt und immer genauere Messinstrumente entwickelt. Die Hydrologie stützt ihre Forschung derzeit hauptsächlich auf die Anwendung von Simulationsmodellen.

Unter den jüngsten Studien ist die Bewertung des Rückzugs von Gletschern aufgrund der globalen Erwärmung hervorzuheben. In Chile hat sich die Gletscheroberfläche des Maipo-Beckens um 25% zurückgezogen. Bei den Andengletschern hängt ihre Verringerung mit der Erwärmung des Pazifischen Ozeans zusammen.

Geschichte

Alte Zivilisationen

Aufgrund der Bedeutung von Wasser für das Leben war die Untersuchung seines Verhaltens seit Beginn der Menschheit Gegenstand der Beobachtung.

Der Wasserkreislauf wurde von verschiedenen griechischen Philosophen wie Platon, Aristoteles und Homer analysiert. Während ihres Aufenthalts in Rom waren Seneca und Plinius besorgt, das Verhalten von Wasser zu verstehen.

Die Hypothesen dieser alten Weisen gelten heute jedoch als falsch. Der Römer Marco Vitruvius war der erste, der darauf hinwies, dass das in den Boden eingedrungene Wasser von Regen und Schnee stammte.

Darüber hinaus wurde zu dieser Zeit eine große Menge praktischer hydraulischer Kenntnisse entwickelt, die den Bau großer Werke wie der Aquädukte in Rom oder der Bewässerungskanäle in China ermöglichten.

Renaissance

Während der Renaissance leisteten Autoren wie Leonardo da Vinci und Bernard Palissy wichtige Beiträge zur Hydrologie; Sie konnten den Wasserkreislauf in Bezug auf die Infiltration von Regenwasser und dessen Rückführung durch die Quellen untersuchen.

XVII Jahrhundert

Es wird angenommen, dass in dieser Zeit die Hydrologie als Wissenschaft geboren wurde. Es wurden Feldmessungen gestartet, insbesondere von Pierre Perrault und Edmé Mariotte in der Seine (Frankreich).

Edmond Halley. Quelle: Unbekannt, über Wikimedia Commons

Hervorzuheben ist auch die Arbeit von Edmond Halley im Mittelmeer. Dem Autor ist es gelungen, die Beziehung zwischen Verdunstung, Niederschlag und Strömung herzustellen.

Jahrhundert XVIII

Die Hydrologie machte in diesem Jahrhundert wichtige Fortschritte. Es wurden zahlreiche Experimente durchgeführt, die es ermöglichten, einige hydrologische Prinzipien zu etablieren.

Wir können den Satz von Bernoulli hervorheben, der besagt, dass in einem Wasserstrom der Druck zunimmt, wenn die Geschwindigkeit abnimmt. Andere Forscher leisteten relevante Beiträge in Bezug auf die physikalischen Eigenschaften von Wasser.

Alle diese Experimente bilden die theoretische Grundlage für die Entwicklung quantitativer hydrologischer Studien.

XIX Jahrhundert

Die Hydrologie wird als experimentelle Wissenschaft stärker. Auf dem Gebiet der geologischen Hydrologie und bei der Messung von Oberflächengewässern wurden wichtige Fortschritte erzielt.

In dieser Zeit wurden wichtige Formeln für hydrologische Studien entwickelt. Die Hagen-Pouiseuille-Gleichung des Kapillarflusses und die Dupuit-Thiem-Well-Formel (1860) sind herausragend.

Die Hydrometrie (Disziplin, die den Fluss, die Kraft und die Geschwindigkeit von sich bewegenden Flüssigkeiten misst) legt den Grundstein. Es wurden Formeln für die Durchflussmessung entwickelt und verschiedene Feldmessinstrumente entworfen.

Andererseits stellte Miller 1849 fest, dass ein direkter Zusammenhang zwischen der Niederschlagsmenge und der Höhe besteht.

20. und 21. Jahrhundert

In der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts blieb die quantitative Hydrologie eine empirische Disziplin. Mitte des Jahrhunderts wurden theoretische Modelle entwickelt, um genauere Schätzungen vorzunehmen.

1922 wurde die Internationale Vereinigung für Wissenschaftliche Hydrologie (IAHS) gegründet. Die IAHS gruppiert Hydrologen weltweit bis heute.

Wichtige Beiträge werden in den Theorien zur Brunnenhydraulik und Wasserinfiltration geleistet. Ebenso werden Statistiken in hydrologischen Studien verwendet.

1944 legte Bernard den Grundstein für die Hydrometeorologie, indem er die Rolle meteorologischer Phänomene im Wasserkreislauf hervorhob.

Derzeit haben Hydrologen in ihren verschiedenen Studienbereichen komplexe mathematische Modelle entwickelt. Durch die vorgeschlagenen Simulationen ist es möglich, das Verhalten von Wasser unter verschiedenen Bedingungen vorherzusagen.

Diese Simulationsmodelle sind sehr nützlich bei der Planung großer Hydraulikarbeiten. Darüber hinaus ist es möglich, die Wasserressourcen des Planeten effizienter und rationaler zu nutzen.

Forschungsbereich

Der Begriff Hydrologie stammt aus dem griechischen Hydros (Wasser) und Logo (Wissenschaft), was Wissenschaft des Wassers bedeutet. Daher ist die Hydrologie die Wissenschaft, die für die Untersuchung des Wassers verantwortlich ist, einschließlich seiner Zirkulations- und Verteilungsmuster auf dem Planeten.

Wasser ist ein wesentliches Element für die Entwicklung des Lebens auf dem Planeten. 70% der Erde sind mit Wasser bedeckt, von denen 97% salzig sind und die Weltmeere ausmachen. Die restlichen 3% sind Süßwasser, und das meiste davon wird an den Polen und Gletschern der Welt eingefroren, was es zu einer knappen Ressource macht.

Im Bereich der Hydrologie werden die chemischen und physikalischen Eigenschaften von Wasser, seine Beziehung zur Umwelt und seine Beziehung zu Lebewesen bewertet.

Die Hydrologie als Wissenschaft hat einen komplexen Charakter, weshalb ihre Untersuchung in verschiedene Bereiche unterteilt wurde. Diese Unterteilung betrachtet verschiedene Aspekte, die sich auf einige Phasen des Wasserkreislaufs konzentrieren: die Dynamik der Ozeane (Ozeanographie), der Seen (Limnologie) und der Flüsse (Potamologie), Oberflächengewässer, Hydrometeorologie, Hydrogeologie ( Grundwasser) und Kryologie (festes Wasser).

Quelccaya-Gletscher (Peru). Quelle: Edubucher, aus Wikimedia Commons

Aktuelle Forschungsbeispiele

Die hydrologische Forschung der letzten Jahre konzentrierte sich hauptsächlich auf die Anwendung von Simulationsmodellen, geologischen 3D-Modellen und künstlichen neuronalen Netzen.

Oberflächenwasserhydrologie

Auf dem Gebiet der Oberflächenwasserhydrologie werden künstliche neuronale Netzwerkmodelle angewendet, mit denen die Dynamik hydrographischer Becken untersucht werden kann. Daher wird das SIATL-Projekt (Watershed Water Flow Simulator) weltweit für das Management von Wassereinzugsgebieten eingesetzt.

Es wurden auch Computerprogramme wie WEAP (Water Evaluation and Planning) entwickelt, die in Schweden entwickelt und kostenlos als umfassendes Instrument zur Planung des Managements von Wasserressourcen angeboten werden.

Hydrogeologie

In diesem Bereich wurden geologische 3D-Modelle entwickelt, mit denen dreidimensionale Karten der unterirdischen Wasserreserven erstellt werden können.

In einer Studie, die von Gámez und Mitarbeitern im Delta des Llobregat (Spanien) durchgeführt wurde, konnten die vorliegenden Grundwasserleiter lokalisiert werden. Auf diese Weise wurden die Wasserquellen dieses wichtigen Beckens, das die Stadt Barcelona versorgt, registriert.

Kryologie

Die Kryologie ist ein Gebiet, das in den letzten Jahren einen großen Aufschwung erlebt hat, hauptsächlich aufgrund der Untersuchung von Gletschern. In diesem Sinne wurde beobachtet, dass die Gletscher der Welt ernsthaft von der globalen Erwärmung betroffen sind.

Daher werden Simulationsmodelle entwickelt, um das zukünftige Verlustverhalten von Gletschern abzuschätzen.

Castillo bewertete 2015 die Gletscher des Maipo-Beckens und stellte fest, dass sich die Gletscheroberfläche um 127,9 km ^{2 zurückgezogen hat} , ein Rückzug, der in den letzten 30 Jahren stattgefunden hat und 25% der ursprünglichen Oberfläche des Gletschers entspricht.

In den Anden führten Bijeesh-Kozhikkodan et al. (2016) in den Jahren 1975 bis 2015 eine Bewertung der Gletscheroberfläche durch. Sie stellten fest, dass diese gefrorenen Wassermassen in diesem Zeitraum signifikant zurückgingen.

Die Hauptverringerung der Andengletscheroberfläche wurde zwischen 1975 und 1997 beobachtet und fiel mit der Erwärmung des Pazifischen Ozeans zusammen.

Verweise

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