물순환 3D 지형 모형 · WaterCycle

지구상의 물

지구의 물은 대부분 바닷물로, 전체의 약 96.5%를 차지합니다. 육지의 빙하·지하수·호수·하천, 대기 중의 수증기, 생물체 안의 물을 모두 합쳐도 약 3.5%에 불과합니다.

담수는 약 2.5%뿐이며, 그중 70% 가까이는 극지방과 고산의 빙하입니다. 사람이 쉽게 이용할 수 있는 하천수, 담수호의 물, 얕은 지하수는 담수 전체의 0.3%도 되지 않습니다.

오른쪽의 수체를 클릭하면 지형 모형에 그 위치가 표시됩니다. 각 수체의 교체 주기를 비교해 보세요. 대기 중의 물은 약 8일 만에 바뀌지만, 지하수는 천 년 이상 걸립니다.

물의 세 가지 상태 변화

물은 고체(얼음, 눈), 액체(물), 기체(수증기) 사이에서 끊임없이 상태를 바꿉니다. 물순환은 이러한 상태 변화로 움직입니다.

바다와 호수 표면의 물은 태양 복사열을 흡수해 기화하여 수증기가 됩니다. 수증기가 상승해 냉각되면 액화하여 구름 속 작은 물방울이 되고, 더 차가운 높은 곳에서는 곧바로 승화(기체→고체)하여 얼음 결정이 됩니다. 겨울에는 산에 눈이 내려 쌓이고, 봄과 여름에는 쌓인 눈과 빙하가 융해되어 녹은 물이 하천으로 흘러듭니다.

여름 / 겨울을 바꿔 설선이 오르내리는 것을 보고, ‘지구 온난화’를 끌어 빙하와 적설의 변화를 관찰해 보세요.

해륙 간 순환

해륙 간 순환은 바다와 육지 사이에서 일어나는 가장 중요한 물순환입니다. 육지의 물을 끊임없이 보충하여 수자원이 재생되게 합니다.

① 증발 → ② 수증기 이동 → ③ 강수 → ④ 지표 유출 / ⑤ 침투 → ⑥ 지하 유출 → 바다

아래 단계를 하나씩 클릭하거나 단계별 시연을 눌러 자동으로 재생하세요. 침투와 지하 유출은 땅속에서 일어나므로 지형 모형 앞쪽 단면을 보세요. 빗물은 토양을 지나 지하수면에 이르고, 투수층을 따라 천천히 바다로 흘러갑니다.

물순환의 세 가지 유형

일어나는 공간 범위에 따라 물순환은 세 가지로 나뉘며, 지형 모형에서는 색으로 구분합니다.

해양 내 순환: 바닷물이 증발해 바다 위에서 응결한 뒤 다시 바다로 내립니다. 참여하는 물의 양이 가장 많습니다.

해륙 간 순환: 바다와 육지 사이의 순환으로, 육지의 물을 끊임없이 보충하고 새롭게 합니다.

육지 내 순환: 육지의 물이 증발과 식물의 증산으로 대기에 들어갔다가 다시 육지에 내립니다. 산 너머의 내륙 분지는 내륙 유역으로, 내륙 하천은 내륙 호수로 흘러들고 호수의 물은 증발로만 빠져나갑니다. 참여하는 물의 양이 가장 적습니다.

침투와 지표 유출

땅에 떨어진 빗물은 세 갈래로 갑니다. 식생에 차단되어 증발하거나, 토양으로 침투하거나, 지표 유출이 됩니다. 침투가 많을수록 지표 유출은 줄고 지하수 함양은 늘어납니다.

침투에 영향을 주는 주요 요인:

· 강우 강도: 비가 세찰수록 미처 스며들지 못하는 물이 많아진다· 경사: 경사가 급할수록 물이 빨리 흘러 침투가 줄어든다· 식생: 뿌리와 낙엽층이 토양을 푸석하게 해 침투가 늘어난다· 토양 질감: 모래는 공극이 커서 빨리 스며들고, 점토는 느리게 스며든다· 지면 포장: 콘크리트·아스팔트 포장은 물이 거의 통하지 않는다

매개변수를 조절한 뒤 폭우 내리기를 눌러 오른쪽의 배분 비율과 수문 곡선을 비교해 보세요.

물순환의 지리적 의의

물순환은 대기권, 수권, 암석권, 생물권을 하나로 연결합니다.

① 지구 전체 수량의 동적 평형을 유지한다: 바다에서 증발한 물은 강수와 유출을 거쳐 다시 바다로 돌아온다.

② 물질 이동과 에너지 교환: 하천은 토사와 용존 물질을 육지에서 바다로 운반한다. 수증기는 증발할 때 열을 흡수하고 응결할 때 열을 방출하여 저위도의 열을 고위도로 옮기고, 위도별 열수지의 불균형을 완화한다.

③ 지표 형태를 만든다: 흐르는 물은 상류에서 V자곡을 침식하고, 하류와 하구에서 충적 평야와 삼각주를 퇴적한다.

④ 수자원을 끊임없이 새롭게 한다: 사용된 담수는 물순환을 통해 보충된다.

도시화와 스펀지 시티

도시가 커지면 농경지와 녹지가 건물, 콘크리트, 아스팔트로 바뀝니다. 빗물의 침투가 줄고 지표 유출이 늘어나며, 배수관을 통해 빠르게 하천으로 흘러듭니다.

· 홍수 첨두 유량이 커지고 첨두 시간이 앞당겨져 도시 침수가 잦아진다· 지하수가 함양되지 않아 갈수기 하천 유량이 줄어든다· 증발과 증산이 줄어 도시가 더 덥고 건조해진다

스펀지 시티는 투수성 포장, 옥상 녹화, 저류형 녹지, 레인 가든을 이용해 도시가 스펀지처럼 물을 ‘흡수하고, 저장하고, 침투시키고, 정화’하며 필요할 때 저장한 물을 ‘방출’하게 합니다.

불투수율을 조절하고 스펀지 시티를 켠 뒤 폭우를 내려 수문 곡선을 비교해 보세요.

인간 활동의 영향

인간 활동이 물순환에 가장 크게 영향을 주는 과정은 지표 유출이며, 침투·증발·강수에도 영향을 줍니다.

· 댐 건설: 홍수를 가두었다가 갈수기에 방류하여 홍수 첨두를 낮추고 갈수를 보충한다. 저수면이 넓어져 증발도 늘어난다· 유역 변경 도수(중국의 남수북조 등): 지표 유출의 공간 분포를 바꾼다· 조림: 침투와 증산을 늘리고 지표 유출과 토양 침식을 줄인다· 지하수 과잉 양수: 지하수위 강하 원추(깔때기)를 만들어 지반 침하를, 해안 지역에서는 해수 침투를 일으킨다· 인공 강우: 구름에 촉매를 뿌려 수증기의 응결과 강수를 촉진한다

물수지

여러 해의 평균으로 보면 지구의 물수지는 균형을 이룹니다.

바다: 강수 + 바다로 유입되는 유출 = 증발육지: 강수 = 증발 + 유출

바다에서 증발하는 물은 바다에 내리는 물보다 많고, 그 차이는 수증기로 육지에 옮겨져 육지에서 바다로 흘러드는 유출량과 같습니다.

한 유역에서 일정 기간 동안:

P = E + R + ΔS

P는 강수, E는 증발(증산 포함), R은 유출, ΔS는 유역 저류량의 변화입니다. 여러 해 평균으로는 ΔS ≈ 0입니다. 내륙 유역은 유출이 빠져나가지 않으므로 강수가 결국 모두 증발합니다: P ≈ E.

형성 평가

지형 모형의 화살표가 알파벳으로 바뀌었습니다. 그림을 읽고 답하면 해설이 표시됩니다.

자유 탐구

모든 매개변수가 열려 있습니다. 여러 조건을 조합해 물순환의 각 과정이 어떻게 변하는지 관찰해 보세요.

· 강한 해풍 + 여름: 바람받이 사면에 폭우, 하천 수량 증가· 겨울: 산지에 눈이 쌓이고 하천은 지하수로 유지된다· 산림 훼손 + 높은 불투수율 + 폭우: 홍수 첨두가 급등한다· 지구 온난화: 설선이 올라가고 빙하가 후퇴한다