Page 14 - israel water resources

‫פרק ‪ :1‬המים בטבע — הקדמה ‪7‬‬

‫באזור קו המשווה נעשית באמצעות ספיגת אנרגיה בערך השווה‬ ‫נחזור ונחשב את זמן השהייה של המים ברכיבי‬
‫לחום הכמוס במים‪ ,‬היינו כ־‪ 580‬קלוריות לגר׳ מים (בלי שינוי‬ ‫ההידרוספרה‪ .‬נבדוק תחילה את המים באטמוספרה‪ :‬כמות‬
‫הטמפרטורה אלא רק בשינוי מצב הצבירה)‪ .‬אדי המים מוסעים‬ ‫הגשם היורדת על פני כל שטח כדור הארץ בשנה אחת היא‬
‫צפונה ודרומה‪ ,‬וכשהם מתעבים חזרה לטיפות מים (ויורדים‬ ‫כ־‪ 500,000‬ק״מ מעוקבים (‪ 385,000‬ק״מ מעוקבים מים יורדים‬
‫גשמים)‪ ,‬משתחררת האנרגיה שהייתה כמוסה באדים אל‬ ‫על האוקיינוסים ועוד ‪ 111,000‬ק״מ מעוקבים על היבשות) ונפח‬
‫האדים באטמוספרה בכל רגע הוא ‪ 13,000‬ק״מ מעוקבים (טבלה‬
‫הסביבה‪.‬‬ ‫‪ .)1.1‬לפיכך זמן השהייה הוא ‪ 13/500‬שנה‪ ,‬דהיינו כמעט ‪10‬‬
‫העברת החום הנוצר בפנים כדור הארץ‪ ,‬בגלל‬ ‫ימים‪ .‬ניתן להסתכל על מספרים אלו מנקודת מבט נוספת‪ :‬כמות‬
‫התפרקויות רדיואקטיביות‪ ,‬החוצה אל פני השטח קשורה אף‬ ‫הגשמים השנתית גדולה פי ‪ 40‬לערך מכמות המים הנמצאת‬
‫היא למחזור המים בטבע (באופן חלקי בלבד‪ ,‬שהרי הפעילות‬ ‫באטמוספרה בנקודת זמן מסוימת‪ .‬כלומר בשנה אחת הלחות‬
‫הוולקנית היא המנגנון העיקרי)‪ .‬מי הגשמים הקרים מחלחלים‬
‫למעמקים‪ ,‬קולטים חום מהסלעים החמים‪ ,‬עולים אל פני השטח‬ ‫שבאטמוספרה התמלאה (וגם התרוקנה) ‪ 40‬פעמים לערך‪.‬‬
‫ונובעים כמעיינות חמים‪ .‬אף בתהליך זה כמות האנרגיה המוסעת‬ ‫דוגמה הפוכה‪ ,‬מה הוא זמן השהייה הממוצע של מים‬
‫עם המים נקבעת לפי ערך קיבול החום שלהם‪ ,‬וכשנוצר קיטור‬ ‫באוקיינוסים? נפח המים באוקיינוסים הוא ‪ 1,320‬מיליון ק״מ‬
‫מעוקבים‪ ,‬ובכל שנה עוזבים את האוקיינוסים באידוי ‪0.425‬‬
‫(למשל בגייזרים)‪ ,‬יש להתחשב אף בערך החום הכמוס במים‪.‬‬ ‫מיליון ק״מ מעוקבים מים (כמות זהה גם נכנסת לאוקיינוס מדי‬
‫מחזור המים בטבע מסייע אפוא לפיזור האנרגיה שמייצרים‬ ‫שנה מגשמים ומזרימה מהיבשות)‪ .‬לפיכך יש צורך ביותר מ־‪3,000‬‬
‫שני המנועים (קרינת השמש והתפרקויות רדיואקטיביות) על‬ ‫שנה כדי לרוקן (או למלא) פעם אחת את האוקיינוסים‪ .‬במילים‬
‫פני כל כדור הארץ‪ .‬פיזור האנרגיה באמצעות המים יעיל ביותר‪,‬‬ ‫אחרות‪ ,‬מולקולת מים ממוצעת שוהה באוקיינוסים כ־‪3,000‬‬
‫מכיוון שלמים יש יכולת לקלוט ולשחרר חום בכמויות עצומות‪,‬‬ ‫שנים‪ .‬באופן דומה ניתן לחשב ולהיווכח שזמן השהייה הממוצע‬
‫שהרי קיבול החום של המים גבוה פי ארבעה לערך מקיבול החום‬ ‫של מים בנהרות הוא עשרה ימים‪ ,‬באגמים מתוקים הוא כעשר‬
‫של הסלעים‪ .‬במילים אחרות‪ ,‬קליטת חום רב על ידי המים תעלה‬ ‫שנים‪ ,‬במי התהום הרדודים הוא כ־‪ 100‬שנים ובמי תהום עמוקים‬
‫את הטמפרטורה של המים במידה קטנה בהשוואה לחומרים‬
‫אחרים המצויים בטבע‪ .‬זאת ועוד‪ ,‬שינוי מצב הצבירה של המים‬ ‫כ־‪ 10,000‬שנים‪.‬‬
‫מלווה בקיבול חום בכמות עצומה ללא שינוי הטמפרטורה‪ .‬אגב‪,‬‬ ‫חשיבות רבה נודעת למשך זמן השהייה בהקשר של‬
‫תהליכי המלחה וזיהום‪ .‬זמן שהייה קצר מאפשר להחליף‬
‫משום כך גם קירור תחנות כוח בעולם נעשה באמצעות מים‪.‬‬ ‫מים נקיים במים מזוהמים בזמן קצר‪ ,‬וכן להפך‪ ,‬להחליף מים‬
‫מזוהמים במים נקיים בזמן קצר‪ .‬מי נהר‪ ,‬לדוגמה‪ ,‬יכולים להזדהם‬
‫‪ 1.2‬משאב במחסור‬ ‫במשך ימים בודדים ועד עשרות ימים‪ ,‬אך משהסתיימה כניסת‬
‫המזהמים‪ ,‬ישתקם הנהר במהירות דומה על ידי החלפת מימיו‪.‬‬
‫העולם צמא למים‪ :‬המים אומנם מצויים בשפע על פני כדור‬ ‫לעומת זאת‪ ,‬מי התהום מזדהמים באיטיות (במשך מאות שנים‪,‬‬
‫אלפי שנים ולפעמים אף רבבות שנים) ולכן צריך גם זמן רב כדי‬
‫הארץ‪ ,‬אולם לדאבוננו מרביתם אינם ראויים לשימוש האדם‪ .‬מי‬
‫האוקיינוסים (‪ 97.2%‬מכלל המים בעולם) מלוחים מדי‪ ,‬הקרחונים‬ ‫לשקמם‪.‬‬
‫(‪ )2.15%‬קפואים‪ ,‬את אדי המים שבאטמוספרה (‪ )0.001%‬ואת‬
‫רטיבות המים בקרקע (‪ )0.005%‬אי־אפשר להפיק‪ ,‬ויתר מקורות‬ ‫הסעת אנרגיה באמצעות המים‪ :‬התהליכים הדינמיים בכדור‬
‫המים המתוקים והזמינים זוהמו או הומלחו באתרים רבים‪.‬‬
‫המים הראויים לשימוש האדם הם אפוא רק מי אגמים ונהרות‬ ‫הארץ מופעלים באמצעות שני ״מנועים״ המייצרים אנרגיית חום‬
‫ומי תהום שלא הומלחו ולא זוהמו (;‪Press and Siever, 1986‬‬ ‫באופן תמידי‪ .‬המנוע החיצוני הוא קרינת השמש והמנוע הפנימי‬
‫‪ .)Oki and Kanae, 2006‬מתברר שהמים הראויים לשימוש הם‬ ‫הוא ההתפרקות הרדיואקטיבית בפנים כדור הארץ‪ .‬מחזור המים‬
‫כ־‪ 0.25%‬מכלל המים שעל פני כדור הארץ‪ .‬עוד מתברר שמכלל‬ ‫בטבע הוא חלק מרכזי בתהליכי העברת החום של שני המנועים‪,‬‬
‫המים הראויים לשימוש האדם‪ ,‬מי התהום הם יותר מ־‪,97%‬‬
‫והיתר הם מי אגמים ונהרות‪ .‬לפיכך סביר היה להניח שמי התהום‬ ‫כפי שמפורט להלן‪.‬‬
‫הם הרכיב הגדול באספקת צורכי האדם בהשוואה למים העיליים‬ ‫עוצמתה של קרינת השמש על פני כדור הארץ אינה‬
‫(‪ ,)Ambroggi, 1977‬אך בפועל אין הדבר כך‪ ,‬מכיוון שהמים‬ ‫אחידה‪ .‬הקרינה גבוהה יחסית באזור קו המשווה‪ ,‬ולכן אזור זה‬
‫יתחמם בהתמדה; הקרינה נמוכה בקווי רוחב צפוניים ודרומיים‪,‬‬
‫העיליים מתחדשים בקצב גבוה יותר‪ ,‬כמו שיובהר להלן‪.‬‬ ‫ולכן אזורים אלו עשויים להתקרר באופן תמידי‪ .‬המים בולמים‬
‫המשאבים הטבעיים הקיימים בעולם נחלקים לשני סוגים‪:‬‬ ‫את שני התהליכים על ידי העברת עודף החום המצטבר באזור קו‬
‫משאבים ״מתחדשים״ ומשאבים ש״אינם מתחדשים״‪ .‬החמצן‪,‬‬ ‫המשווה לכיוון הקטבים‪ .‬האנרגיה מועברת בשני מסלולים‪ :‬זרמי‬
‫לדוגמה‪ ,‬הוא משאב מתחדש‪ .‬אף על פי שיצורים חיים צורכים‬ ‫מים באוקיינוסים וזרמי אוויר באטמוספרה‪ .‬אנרגיית השמש‬
‫אותו בתהליך הנשימה‪ ,‬הוא מתחדש בהתמדה בתהליך ההטמעה‬ ‫נספגת במי האוקיינוסים בהתאם לערך קיבול החום של המים‪,‬‬
‫(הפוטוסינתזה)‪ .‬לעומתו‪ ,‬הנפט (כמו גם מחצבים אחרים) הוא‬ ‫היינו ‪ 1‬קלוריה לגר׳ מעלה (כלומר העלאת הטמפרטורה של גרם‬
‫משאב שאינו מתחדש בהשוואה לקצב הצריכה שלו‪ ,‬ולכן הוא‬ ‫מים אחד במעלת צלסיוס אחת נעשית באמצעות אנרגיה של‬
‫עתיד להיגמר בתוך עשרות או מאות שנים‪ .‬למזלנו‪ ,‬המים הם‬ ‫קלוריה אחת)‪ .‬אנרגיית השמש נספגת במי האוקיינוסים באזור‬
‫משאב מתחדש‪ ,‬מכיוון שמחזור המים בטבע הוא תהליך תמידי‪.‬‬ ‫קו המשווה והאוקיינוסים מתחממים‪ ,‬ולאחר זרימת המים‬
‫ראוי אפוא שפוטנציאל המים הזמין לשימוש האדם יחושב לפי‬ ‫צפונה ודרומה משתחררת האנרגיה אל הסביבה תוך כדי קירור‬
‫המים‪ .‬בו בזמן מועברת אנרגיה נוספת מאזור קו המשווה צפונה‬
‫ודרומה דרך האטמוספרה‪ .‬העברה זו נעשית על ידי שינוי מצב‬
‫הצבירה של המים‪ .‬התאדות מי האוקיינוסים אל האטמוספרה‬