Hidrosfer

Hidrosfer, Dünya üzerindeki sıvı, katı ve gaz formundaki tüm suları; okyanuslar, denizler, göller, nehirler, akarsular, yeraltı suları, buzullar, buz örtüleri ve atmosferik nemi kapsar. Dünya yüzeyinin yaklaşık %71’ini kaplar ve bu alanın büyük çoğunluğunu okyanuslar oluşturur; okyanuslar gezegenin toplam su hacminin yaklaşık %96,5’ini barındırır.^[1]^[2]

Hidrosferin toplam hacmi yaklaşık 1,386 milyar kilometre küptür (332,5 milyon mil küp). Bunun sadece %2,5’i tatlı sudur ve ağırlıklı olarak buzullar ve kutup buz örtülerinde buz (%68,7) olarak depolanırken, geri kalanı yeraltı suları, yüzey suları ve toprak nemi olarak bulunur.^[3] Bu dağılım, hidrosferin tuzlu sular tarafından domine edildiğini vurgular; tuzlu sular küresel okyanus akıntılarını yönlendirir ve ısı taşınımı yoluyla iklim modellerini etkiler.^[1] Hidrosfer; suyu havaya buharlaştırarak, yağmur veya kar olarak yağdırarak ve karasal ve sucul ekosistemler için hayati önem taşıyan besin döngüsünü sağlayarak hidrolojik döngü aracılığıyla atmosfer, litosfer ve biyosfer ile dinamik bir etkileşim halindedir.^[4]^[5] Geniş kapsamına rağmen, erişilebilir tatlı su sınırlıdır ve bu durum insan yerleşimini, tarımı ve kaynak yönetimini şekillendirir.^[6]

Tanım ve Bileşim

Tanım

Hidrosfer, Dünya yüzeyinin üzerinde, altında ve üstünde bulunan; sıvı, katı ve gaz hallerindeki tüm suyu kapsar. Buna okyanuslar, denizler, göller, nehirler, yeraltı suları, buzullar, buz tabakaları ve atmosferik su buharı dahildir.^[7]^[8] Terim, Dünya sisteminin su bileşenini; litosfer (katı Dünya), atmosfer (gaz tabakası) ve biyosferden (yaşam kuşakları) ayırır, ancak bu katmanlar dinamik bir etkileşim içindedir.^[4]

Dünya’nın hidrosferi toplamda yaklaşık 1,386 milyar kilometre küp (332,5 milyon mil küp) sudan oluşur; okyanuslar bu hacmin %96,5’ini oluşturur ve gezegen yüzeyinin yaklaşık %71’ini kaplar.^[1] Tatlı su kabaca %2,5 oranındadır ve ağırlıklı olarak kutup bölgeleri ve buzullarda buz (%68,7) olarak depolanırken, erişilebilir yüzey ve yeraltı tatlı suları toplam hidrosferin %1’inden azdır.^[1] Bu dağılım, hidrosferin iklimi düzenleme ve yaşamı desteklemedeki rolünü vurgularken, suyun büyük bir kısmı tuzludur ve doğrudan insan kullanımı için erişilebilir değildir.^[2]

Temel Bileşenler

Hidrosfer, sıvı, katı ve buhar fazları dahil olmak üzere Dünya üzerindeki tüm suyu kapsar ve toplam hacminin 1,332 milyar mil küp (5,55 milyar kilometre küp) olduğu tahmin edilmektedir.^[1] Temel bileşenleri tuzluluk, konum ve duruma göre ayrılır: Hacimce baskın olan okyanuslardaki tuzlu su; buz, yeraltı suyu ve yüzey kütlelerinde depolanan tatlı su ve atmosferdeki eser miktardaki su buharı.^[9] Okyanuslar, küresel suyun yaklaşık %96,5’ini barındıran en büyük rezervuardır ve esas olarak Dünya yüzey alanının yaklaşık %71’ini kaplayan tuzlu sıvı halindedir.^[3] Ortalama derinliği 3,7 kilometre olan bu okyanusal bileşen, ısı taşınımı ve buharlaşma yoluyla küresel iklim düzenlemesini yönlendirir.^[2]

Tatlı su, hidrosferin toplam hacminin kabaca %2,5’ini oluşturur ve büyük bir kısmı acil insan kullanımı için erişilemez durumdadır.^[1] Bu tatlı suyun yaklaşık %68,7’si, kriyosferik alt kümeyi oluşturan ve deniz seviyeleri ile albedo etkilerini etkileyen, başta Antarktika ve Grönland olmak üzere buzullarda ve buz örtülerinde hapsolmuştur.^[9] Yeraltı suyu, tatlı suyun yaklaşık %30,1’ini oluşturur ve kıtaların altındaki akiferlerde depolanır; sızma yoluyla yenilenir ancak birçok bölgede yeniden beslenmeyi aşan çekim oranları nedeniyle tükenmeye maruz kalır.^[9] Göller, nehirler ve bataklıkları içeren yüzey tatlı suları, toplam tatlı suyun %0,3’ünden (veya tüm hidrosferin yaklaşık %0,007’sinden) azını oluşturmasına rağmen, ekosistemler ve insan tedariki için kritik roller üstlenir.^[9] Toplam suyun %0,001’i gibi çok küçük bir kısmını oluşturan atmosferik su buharı, nem ve bulutlar olarak bulunur, yağışı kolaylaştırır ancak sistem içinde hızla döner.^[4] Organizmalardaki toprak nemi ve biyolojik su, bağımsız rezervuarlardan ziyade karasal ve biyotik süreçlere entegre edilmiş ihmal edilebilir oranları temsil eder.^[7] Bu bileşenler dinamik bir etkileşim halindedir; okyanusal buharlaşma atmosferik ve karasal tatlı suları besler ve hidrosferin birleşik ancak bölümlere ayrılmış doğasını vurgular.^[1]

Küresel Su Dağılımı

Okyanus Suyu

Okyanus suyu, Dünya’nın toplam su hacminin yaklaşık %97’sini oluşturur ve bu da kabaca 1,338 milyar kilometre küpe tekabül eder.^[10]^[11] Bu devasa rezervuar, hidrosfere hakimdir ve tuzluluğu kilogram deniz suyu başına ortalama 35 gram çözünmüş tuz (ağırlıkça %3,5) içerir; bu tuzlar, milyarlarca yıl boyunca jeolojik ayrışma, volkanik gaz çıkışı ve hidrotermal aktiviteden kaynaklanan klorür ve sodyum iyonlarından oluşur.^[12]^[11] Açık okyanus suyundaki ana iyon oranlarının tekdüzeliği, sabit oranlar yasası olarak bilinir ve buharlaşma, yağış, nehir girişleri ve buz oluşumu nedeniyle yerel varyasyonlar oluşsa da, küresel karışım süreçleriyle korunan uzun vadeli kimyasal dengeyi yansıtır.^[13]

Okyanus suyunun kimyasal bileşimi, çözünmüş tuzların %99’undan fazlasını oluşturan altı ana iyon tarafından domine edilir: klorür (Cl⁻), sodyum (Na⁺), sülfat (SO₄²⁻), magnezyum (Mg²⁺), kalsiyum (Ca²⁺) ve potasyum (K⁺).^[14] Ortalama tuzluluktaki (35 pratik tuzluluk birimi) konsantrasyonlar; kilogram başına yaklaşık 19,4 gram klorür, 10,8 gram sodyum, 2,7 gram sülfat, 1,3 gram magnezyum, 0,4 gram kalsiyum ve 0,4 gram potasyum içerir.^[15]

İyon	Formül	Konsantrasyon (g/kg, S=35’te)
Klorür	Cl⁻	19,4
Sodyum	Na⁺	10,8
Sülfat	SO₄²⁻	2,7
Magnezyum	Mg²⁺	1,3
Kalsiyum	Ca²⁺	0,4
Potasyum	K⁺	0,4

Okyanus suyu sıcaklığı güçlü bir dikey katmanlaşma gösterir: yüzey suları, güneş ışınımı, rüzgar karışımı ve atmosferle ısı alışverişi nedeniyle kutup bölgelerinde -2°C’den ekvatoral bölgelerde 30°C’nin üzerine kadar değişir.^[16] Termoklinin altında (tipik olarak 100-200 metre derinlik), sıcaklıklar okyanus hacminin yaklaşık %90’ını oluşturan çoğu derin okyanus hacminde 0-4°C arasında sabitlenir; bu durum, minimum jeotermal ısınmayı ve yüzey değişkenliğinden izolasyonu yansıtır.^[17] Bu termal profil, yoğunluk gradyanlarını, termohalin dolaşımını ve küresel iklim düzenlemesini etkiler; daha yoğun olan soğuk, tuzlu su kutup bölgelerinde batarak meridyenel devridaimi sürdürür.^[17]

Tatlı Su Depolama

Tatlı su, Dünya’nın toplam su hacminin yaklaşık %2,5’ini oluşturur ve bu da tahminen 1,386 milyar kilometre küptür.^[1] Bu, kabaca 35 milyon kilometre küp tatlı suya eşdeğerdir ve büyük çoğunluğu uzak veya yüzey altı rezervuarlarda bulunması nedeniyle doğrudan insan kullanımı için erişilemez durumdadır.^[18] Depolama esas olarak buzullarda ve buz örtülerinde, yeraltı sularında ve yüzey suyu kütlelerinde gerçekleşir. Bu durum, kutup ve yüksek rakımlı bölgelerde yağışın buharlaşmayı aşması veya geçirgen yüzey altı katmanlarına sızma sonucu uzun vadeli birikimi yansıtır.

Buzullar ve buz tabakaları, küresel tatlı suyun yaklaşık %68,7’sini veya yaklaşık 24 milyon kilometre küpünü elinde tutarak en büyük paya sahiptir; bu hacim Antarktika (bu hacmin %60’ından fazlası) ve Grönland’da yoğunlaşmıştır.^[19] ^[20] Binlerce yıllık kar sıkışmasıyla oluşan bu donmuş rezervuarlar, kritik uzun vadeli depolama görevi görür ancak yıllık sıvı tatlı su mevcudiyetine minimum katkıda bulunur, suyu esas olarak mevsimsel erime veya buzdağı kopması yoluyla serbest bırakır. Yeraltı suyu %30,1’lik paya sahiptir ve sığ serbest katmanlardan derin basınçlı sistemlere kadar değişen akiferlerde depolanır; toplam hacmi 23 milyon kilometre küpü aşsa da çoğu acı sudur veya çıkarılması için çok derindedir.^[9] ^[20]

Göller, nehirler ve sulak alanlar dahil olmak üzere yüzey suyu rezervuarları, tatlı suyun %1’inden azını temsil eder; göller yaklaşık %0,9 (yaklaşık 91.000 kilometre küp) ve nehirler sadece %0,0001 (yaklaşık 2.120 kilometre küp) tutar.^[9] Toprak nemi ve atmosferik su buharı, tatlı suyun sırasıyla kabaca %0,05 ve %0,04’ünü oluşturarak ihmal edilebilir oranlardadır ve hidrolojik döngüde daha çok geçici depolar olarak işlev görür.^[21] Bu dağılım, depolama ve kullanılabilirlik arasındaki dengesizliği vurgular; çünkü tatlı suyun yalnızca yaklaşık %0,3’ü —esas olarak göller ve nehirlerde— önemli teknolojik müdahale olmaksızın ekosistemler ve insan ihtiyaçları için kolayca erişilebilir durumdadır.^[22]

Rezervuar	Tatlı Su Yüzdesi	Yaklaşık Hacim (km³)
Buzullar ve Buz Örtüleri	%68,7	24.000.000
Yeraltı Suyu	%30,1	10.530.000
Göller	%0,9	91.000
Toprak Nemi	%0,05	16.500
Atmosfer	%0,04	12.900
Nehirler	%0,0001	2.120
Diğer (bataklıklar, biyota)	<%0,01	<3.500

Bu tablo, hacimsel tahminlere dayalı birincil tatlı su depolama bölümlerini özetlemektedir; yüzdeler, tuzlu yeraltı suyu hariç toplam tatlı su içindir.^[9] ^[21] Kesin rakamlardaki farklılıklar, derin akiferler ve buz hacimleri için uzaktan algılama sınırlamaları gibi ölçüm zorluklarından kaynaklanmaktadır, ancak USGS değerlendirmeleri uydu verileri, hidrolojik modelleme ve saha araştırmalarından elde edilen en tutarlı ampirik temel çizgiyi sağlamaktadır.^[19]

Diğer Rezervuarlar

Yeraltı suyu, yaklaşık 23,4 milyon kilometre küp su depolayarak diğer hidrosferik rezervuarlar arasında baskın bileşeni temsil eder; bu, Dünya’nın toplam tatlı suyunun yaklaşık %30,1’ini ve gezegendeki tüm suyun %0,76’sını oluşturur.^[9] Bu geniş yeraltı rezervi, sığ akiferler (yağış sızması yoluyla insan zaman ölçeklerinde yenilenebilir) ve daha derin formasyonlar arasında dağılmıştır; kabaca %95’i yüzeyin 1 kilometre altındadır ve bu durum çoğunu erişilemez veya yüksek enerji maliyetiyle çıkarılabilir kılar.^[9] Tarımsal sulama ve kentsel talep tarafından yönlendirilen küresel yeraltı suyu tükenmesi 20. yüzyılın ortalarından bu yana hızlanmıştır; NASA’nın GRACE misyonundan elde edilen uydu gravimetri verileri, 2010’lar itibarıyla High Plains Akiferi ve İndo-Ganj Havzası gibi bölgelerde yıllık 200 km³’ü aşan net kayıplar olduğunu göstermektedir.

Atmosfer, herhangi bir zamanda kabaca 12.900 kilometre küp su buharı ve sıvı damlacık içeren geçici bir rezervuar görevi görür; bu, toplam küresel su hacminin yaklaşık %0,001’ine eşdeğerdir.^[9] Bu gaz ve yoğunlaşmış su, Clausius-Clapeyron ilişkisi ile tanımlanan sıcaklığa bağlı doygunluk buhar basıncından etkilenerek ortalama 8-10 günlük kalış süreleriyle hidrolojik döngüde hızlı akışları kolaylaştırır. Atmosferik su içeriğindeki değişimler doğrudan küresel ortalama yüzey sıcaklığı ile ilişkilidir ve ısınma koşulları altında yağış aşırılıklarının şiddetlenmesine katkıda bulunur; yeniden analiz veri setleri 1979’dan bu yana su tutma kapasitesinde santigrat derece başına %7’lik bir artış göstermektedir.

Akiferlerin üzerindeki doymamış bölgeye gömülü olan toprak nemi, tahmini 16.500 kilometre küp su tutar; bu, toplam suyun %0,005’inden azını oluşturmasına rağmen karasal ekosistemler ve kısa vadeli hidrolojik tamponlama için kritiktir.^[9] Bu rezervuar mevsimsel ve bölgesel olarak değişir, küresel ortalamalar yaklaşık 0,03-0,04 metre eşdeğer derinliktedir ve evapotranspirasyon ve sızma oranlarıyla modüle edilir; SMAP gibi misyonlardan elde edilen uzaktan algılama verileri, kök bölgelerinde kayıpların 100 mm’yi aştığı 2012-2016 Kaliforniya olayı gibi kuraklıklar sırasında açıkları ortaya koymaktadır.^[9]

Başta bitkiler, hayvanlar ve mikroplar olmak üzere yaşayan organizmalar içindeki biyolojik su, yaklaşık 1.120 kilometre küp veya toplam suyun %0,0001’i ile ihmal edilebilir bir fraksiyon oluşturur; diğer bölmelere kıyasla çok küçüktür ancak metabolik süreçler için esastır.^[9] Bitki örtüsünde bu, özsuyu ve hücresel sıvıları içerir; ormanlar karasal biyolojik suyun %60’ına kadarını tutar; biyokütle envanterlerine göre ormansızlaşma gibi insan faaliyetleri bu rezervuarı tropikal bölgelerde son yüzyılda tahmini %10-20 oranında azaltmıştır.^[9]

Rezervuar	Hacim (milyon km³)	Toplam Suyun Yüzdesi	Tatlı Suyun Yüzdesi
Yeraltı Suyu	23,4	%0,76	%30,1
Atmosfer	0,0129	%0,001	~%1,7
Toprak Nemi	0,0165	<%0,001	~%0,02
Biyosfer	0,00112	<%0,001	~%0,001

Hidrolojik Dinamikler

Su Döngüsünün Temel Süreçleri

Su döngüsü veya hidrolojik döngü, güneş enerjisi ve yerçekimi ile güçlenen, suyun Dünya yüzeyinde, üzerinde ve altında sürekli hareketini tanımlar.^[23] Temel süreçler; suyu rezervuarlar ve faz durumları arasında transfer eden buharlaşma, terleme, yoğunlaşma, yağış, sızma ve yüzey akışını içerir.^[23] Küresel olarak bu akışlar, toplam buharlaşma ve yağış için yılda yaklaşık 577.000 km³’te dengelenir.^[24]

Buharlaşma, güneş radyasyonundan ısı emilimiyle gerçekleşen, sıvı suyun buhara faz geçişidir ve esas olarak okyanuslar (502.800 km³/yıl) ve kara yüzeyleri (74.200 km³/yıl) üzerinde meydana gelir.^[24] Bu süreç atmosfere nem katar, oranlar sıcaklık, nem ve rüzgara göre değişir; örneğin, açık su kütleleri, azalan sınır tabakası direnci nedeniyle bitki örtülü topraklardan daha hızlı buharlaşır.^[25]

Evapotranspirasyonun bir alt kümesi olan terleme, kökler tarafından alındıktan sonra bitki stomalarından su buharı salınımını içerir; küresel olarak yılda yaklaşık 44.000 km³ katkıda bulunur ve karadan gelen atmosferik suyun kabaca %10’unu oluşturur.^[24] Bitki sıcaklığını düzenler ve stoma iletkenliği, toprak nemi mevcudiyeti ve atmosferik talep tarafından etkilenir; ormanlar kurak ekosistemlerden daha fazla terleme yapar.^[23]

Yoğunlaşma, hava soğudukça su buharını sıvı damlacıklara dönüştürür, tipik olarak yükseklerde doygunluğa ulaşıldığında bulut ve sis oluşturur; bu durum gizli ısıyı serbest bırakarak atmosferik sirkülasyonu besler.^[23] Çiy noktası sıcaklığı yoğunlaşma başlangıcını belirler; küresel bulut örtüsü ortalama %68’dir ve yağış başlangıcını kolaylaştırır.^[26]

Yağış, yoğunlaşmış suyu yağmur, kar, sulu kar veya dolu olarak Dünya’ya geri döndürür; dünya genelinde toplam 577.000 km³/yıl olup, bunun 458.000 km³’ü okyanuslar ve 119.000 km³’ü karalar üzerinedir.^[24] Birleşme ve Bergeron etkisi gibi süreçler damlacık büyümesini yönetir; tropikal bölgeler konvektif yükselme nedeniyle kutup bölgelerinden 10 kata kadar daha fazla yağış alır.^[27]

Yağıştan gelen yüzey suyu ya toprak gözeneklerine sızarak akiferleri besler (geçirgenlik ve doygunluğa bağlı olarak) ya da yerçekimi etkisiyle akarsular yoluyla okyanuslara akan yüzey akışı (karadan 44.800 km³/yıl) oluşturur.^[24]^[23] mm/saat cinsinden ölçülen sızma oranları, sıkışma veya donma ile azalırken, yüzey akışı geçirimsiz kentsel veya doymuş arazilerde baskındır ve suyu okyanuslara geri döndürerek döngüyü kapatır.^[23] Bu süreçler hidrolojik dengeyi korur, ancak topografya ve iklimden kaynaklanan bölgesel dengesizlikler ortaya çıkar.^[28]

Enerjetik ve Akışlar

Hidrosferin enerjetiği öncelikle güneş radyasyonunun emilimi ve yeniden dağıtımı ile yönetilir; gizli ısı akışları, buharlaşma ve yoğunlaşma gibi faz değişiklikleri yoluyla su ve enerji döngülerini birbirine bağlamada merkezi bir rol oynar.^[29] Atmosferdeki yoğunlaşma sırasında salınan gizli ısı, atmosferik sirkülasyon için önemli bir enerji kaynağı sağlar, hava modellerini sürdürür ve yüzeydeki ışınımsal dengesizlikleri telafi eder.^[30] Küresel olarak, okyanus yüzeyi yaklaşık 93 W/m²’lik ortalama bir gizli ısı akışı yaşar; bu, hidrolojik döngüyü yönlendiren buharlaşmanın enerji eşdeğerini temsil eder.^[31] Bu akış, yoğun güneş ısınması ve nem giderimini artıran ticaret rüzgarları nedeniyle subtropikal bölgelerde daha yüksek değerlerle mekansal olarak değişir.^[32]

Okyanus veya kara yüzeyleri ile atmosfer arasındaki doğrudan iletim ve konveksiyonu içeren duyulur ısı akışları, daha küçük ama önemli bir bileşen oluşturur ve okyanuslar üzerinde tipik olarak yıllık 0 ila 25 W/m² arasında değişir.^[32] Gizli ısı ile birlikte bu türbülanslı akışlar, gelen kısa dalga radyasyonu eksi giden uzun dalga ve yansıyan enerjiyi dengeleyerek, son yıllarda gözlemlenen okyanus ısı alımıyla tutarlı olarak yaklaşık 3,4 W/m²’lik (okyanusa doğru pozitif) bir küresel okyanus net yüzey ısı akışı dengesizliği ile sonuçlanır.^[33] Okyanus sirkülasyonu, ısıyı kutuplara taşıyarak bu enerjetikleri daha da modüle eder; örneğin, Atlantik’te 25°N’deki meridyenel ısı taşınımının kuzeye doğru 1,2 × 10¹⁵ W olduğu tahmin edilmektedir.^[34] Bu tür taşınımlar ekvatoral ısı fazlalığını ve kutup açıklarını hafifleterek küresel iklim istikrarını etkiler.^[35]

Su kütlesi akışları bu enerji alışverişlerini destekler; küresel okyanusal buharlaşmanın yağışı yılda yaklaşık 413.000 km³ civarında dengelediği tahmin edilmektedir, ancak kesin bölümleme, buharlaşma oranlarını buharlaşma gizli ısısı (yaklaşık 2,5 × 10⁶ J/kg) yoluyla gizli ısıya bağlayan yeniden analiz ürünlerine dayanır.^[36] Rüzgar modelleri ve deniz yüzeyi sıcaklıkları tarafından yönlendirilen bu akışlardaki değişimler bölgesel enerjetikleri güçlendirir; örneğin, ısınan okyanuslarda artan buharlaşma, atmosfere gizli ısı ihracatını artırarak yağış aşırılıklarını potansiyel olarak yoğunlaştırır.^[37] Duyulur ısı ayarlamaları, küresel ısınma altında gizli ısı kaynaklı yağış değişikliklerinin bir kısmını dengelediği model simülasyonlarında görüldüğü gibi, yüzey ısınmasını hidrolojik tepkilere daha da bağlar.^[38] Bu dinamikler, okyanus ısı içeriği olarak biriken antropojenik zorlamalara kadar izlenebilen dengesizliklerle birlikte, hidrosferin Dünya’nın enerji bütçesinin kilit bir düzenleyicisi olarak rolünü vurgulamaktadır.^[39]

Jeolojik Kökenler ve Evrim

İlksel Oluşum

Hidrosferin ilksel oluşumu, yaklaşık 4,6 ila 4,0 milyar yıl önce Hadean Dönemi’nde, uçucu madde açısından zengin gezegenimsi yapıların silikatlar ve metallerin yanı sıra suyu da proto-gezegene dahil etmesiyle Dünya’nın toplanma evresinde meydana geldi.^[40] Bu süreç, sadece toplanma sonrası kuyruklu yıldız teslimatına dayanmak yerine, güneş nebulasındaki H₂O’nun yoğunlaşması ve ardından hidratlı mineraller ve buz içeren karbonlu kondrit benzeri cisimlerin çarpması yoluyla Dünya’nın su envanterinin önemli bir kısmını sağlamış olabilir.^[41] Manto kaynaklı kayaların izotopik analizi, yaklaşık 1,56 × 10⁻⁴’lük bir döteryum-hidrojen (D/H) oranını ortaya koymaktadır; bu oran iç güneş sistemi materyallerininkiyle eşleşmekte ve 4,3 milyar yıl öncesine kadar derin mantoda korunan düşük D/H’li su kanıtlarıyla birlikte, protosolar nebuladan veya ilkel asteroitlerden miras alındığını göstermektedir.^[42]^[43]

Toplanmanın ardından, çarpışmalardan, yerçekimi enerjisinden ve radyoaktif bozunumdan kaynaklanan ısı nedeniyle Dünya yüzeyi küresel bir magma okyanusu halindeydi; bu durum uçucuları ayrıştırdı ve hidrojeni çekirdeğe bölerken suyu mantoda ve atmosferde tuttu.^[40] Ay’ı oluşturan çarpışmadan sonraki yaklaşık 10 milyon yıl boyunca gezegen soğurken, manto kristalleşmesi gaz çıkışını (degassing) tetikledi ve yoğun bir buhar atmosferi oluşturmak üzere su buharı saldı; bu buhar, yüzey sıcaklıkları 373 K’in altına düştüğünde, muhtemelen 4,4 milyar yıl öncesine kadar sıvı okyanuslara dönüştü.^[44] Avustralya’daki Jack Hills’ten elde edilen ve 4,404 ± 0,008 milyar yıla tarihlenen kırıntılı zirkonlar, yüzeyde veya yakınında sıvı su ile etkileşime tutarlı oksijen izotop imzaları (δ¹⁸O ≈ 5,5–7,5‰) içermekte ve sonraki bombardımanlara rağmen erken hidrosferik stabiliteyi göstermektedir. Bu kanıt, daha sonraki dış kaynaklı takviyeyi gerektiren kurumuş bir erken Dünya modellerine meydan okumaktadır; çünkü mantoda başlangıçta kütlece %0,1-0,5 su mevcutsa, sadece içsel gaz çıkışı yaklaşık 1,4 × 10²¹ kg’lık modern okyanus hacmini açıklayabilir.^[40]

İçsel ve dışsal kaynakların göreceli katkıları üzerine tartışmalar devam etmektedir; kuyruklu yıldız D/H oranları genellikle Dünya’nınkinin 2-5 katını aşmaktadır (örneğin, 67P/Churyumov-Gerasimenko 5,3 × 10⁻⁴ değerindedir), bu da sınırlı kuyruklu yıldız girdisi (toplam suyun %10’undan az) anlamına gelirken, karbonlu kondritler daha yakın bir izotopik eşleşme sağlamaktadır.^[45]^[46] Oxford araştırmacılarının 2025 bulguları da dahil olmak üzere son analizler, soy gaz ve izotopik vekillerdeki tutarsızlıkları vurgulayarak baskın asteroit teslimat modellerini daha da sorgulamakta ve suyun erken dönemde toplandığı ve magma okyanusu fazı sırasında uzaya uçucu kaybının ortasında hidrosfer-atmosfer sisteminden geçtiği bir senaryoyu desteklemektedir.^[47] Yaklaşık 4,1-3,8 milyar yıl önceki Geç Dönem Ağır Bombardımanı (Late Heavy Bombardment), muhtemelen mevcut okyanusları geçici olarak buharlaştırdı ancak ilksel hidrosferi yok etmedi, çünkü çarpışmaları takiben hızlı yeniden yoğunlaşma gerçekleşti ve sistemin temel uçucu bütçesi korundu.^[44] Genel olarak, stokastik geç çarpışmalardan ziyade nebular kimya ve gezegensel farklılaşmaya dayanan nedensel mekanizmalar, hidrosferin Arkean sınırına kadar kararlı, okyanus egemen bir rezervuar olarak kurulmasını en iyi şekilde açıklamaktadır.^[40]

Uzun Vadeli Değişiklikler

Milyarlarca yılı kapsayan jeolojik zaman ölçekleri boyunca hidrosfer, okyanuslar için tahminen 1,4 × 10²¹ kg olan ve yüzey rezervuarları ile manto arasında yitim (subduction) ve volkanizma yoluyla su alışverişiyle yönlendirilen dalgalanmalarla birlikte, nispeten kararlı bir toplam yüzey suyu hacmi sergilemiştir.^[48] Bu uzun vadeli döngü, hidratlı okyanusal kabuğun yitiminin suyu mantoya yaklaşık 1,83 × 10¹⁵ g yıl⁻¹ oranlarında aktardığı, magmatik gaz çıkışının ise bir kısmını geri döndürdüğü ve milyar yıllık periyotlar boyunca mantoya 3-4,5 × 10¹⁴ g yıl⁻¹ net gaz girişiyle sonuçlanan dinamik bir dengeyi korur.^[48] Manto şu anda 0,56-1,3 okyanus hacmine eşdeğer su depolamakta, viskoziteyi ve konveksiyonu etkilemekte ancak Arkean döneminden bu yana yüzey envanterlerini büyük ölçüde değiştirmemektedir.^[48]^[49]

Hadean ve erken Arkean döneminde (4,6-2,6 Ga), soğuyan magma okyanusundan toplanma sonrası gaz çıkışı, Ay’ı oluşturan çarpışmadan kabaca 100 milyon yıl sonra ilkel okyanusları hızla oluşturdu; bu durum antik zirkonlardaki su imzalarıyla kanıtlanmıştır.^[49] Yüksek manto sıcaklıkları (gümümüzden 200-250°C daha sıcak) ve “yumuşak kapak” veya tüy tektoniği altındaki sınırlı yitim benzeri süreçler, önemli ölçüde manto dehidrasyonuna yol açtı ve potansiyel olarak Arkean’ın büyük bölümünde küresel okyanus kapsamına ve minimum açıkta kalan kıtalara sahip bir “su dünyası” yarattı.^[49] Yaklaşık 2,5-3 Ga civarında modern tarzda levha tektoniğine geçiş, gaz girişi ve çıkışını daha etkili bir şekilde dengeleyerek derin su geri dönüşümünü geliştirdi ve hidrosferi stabilize etti; ancak manto hidrasyonu o zamanlar daha düşükse erken yüzey suyu hacimleri mevcut seviyeleri aşmış olabilir.^[49]^[50]

Mezoyik dönemden (~200 Ma sonrası) bu yana, yoğunlaşan levha tektoniği mantoya net su transferini yönlendirdi; gaz giriş oranları (~3 × 10¹¹ kg yıl⁻¹), gaz çıkışını (~0,4–1,2 × 10¹¹ kg yıl⁻¹) aşarak son 200 milyon yılda okyanus hacminde kademeli bir azalmaya ve deniz seviyesinde 130 metreye kadar düşüşe katkıda bulundu.^[49] Bu seküler eğilim, net su kaybından ziyade deniz tabanı yayılması ve yitim nedeniyle okyanus havzası hacmindeki değişikliklerden kaynaklanan daha büyük genlikli deniz seviyesi değişimleriyle (Jura’dan beri ~200 m) bir arada var olur.^[49]^[51] Fanerozoyik deniz seviyesi kararlılığı <200 m aralığında kalarak küresel su döngüsünün büyük tükenmelere karşı tamponlayıcı rolünü vurgulamaktadır ve toplam gezegensel su envanterinde önemli bir net kayıp veya kazanç kanıtı yoktur.^[48] Bu alışverişler kıtasal yüzey yüksekliğini ve yaşanabilirliği şekillendirdi; modeller ~%0,2’nin altındaki su kütlesi fraksiyonlarının aktif tektonik altında açıkta kalan karaları sürdürdüğünü göstermektedir.^[48]

Sistem Etkileşimleri

Atmosferik Bağlaşım (Kuplaj)

Hidrosfer ve atmosfer arasındaki bağlaşım (coupling), ağırlıklı olarak su yüzeylerinden buharlaşma ve bitki örtüsü kaplı karalardan terleme yoluyla su buharının atmosfere transferi ve ardından yoğunlaşma ve yağış yoluyla suyun hidrosferik rezervuarlara geri dönmesiyle gerçekleşir. Küresel olarak, okyanuslardan yıllık buharlaşma yaklaşık 450.000 kilometre küp iken, göller ve topraklar dahil olmak üzere kıtasal yüzeylerden 71.000 kilometre küp daha buharlaşır.^[52] Bu akışlar, eşdeğer küresel yağışla dengelenerek atmosferde Dünya yüzeyi üzerinde 25 milimetre derinliğinde bir katmana eşdeğer olan kabaca 12.900 kilometre küplük kararlı durum su kütlesini korur.^[53] Su buharının atmosferik kalış süresi ortalama 9,2 gündür ve bu durum adveksiyon ve yağış verimliliği tarafından yönlendirilen hızlı döngüyü yansıtır.^[54]

Buharlaşma, hidrosferik yüzeylerden gizli ısıyı çeker —okyanuslar üzerinde ortalama yaklaşık 80 watt/metrekare— üst okyanus katmanlarını soğutur ve yükseklerdeki yoğunlaşma sırasında enerji salınımı yoluyla atmosferik sirkülasyonu besler.^[55] Bu süreç tropikal konveksiyonu ve orta enlem fırtınalarını güçlendirir; yoğunlaşma ısısı kasırgalardaki enerjinin %70’ine kadar katkıda bulunur. Yağış tercihen suyu okyanuslara geri döndürür (toplamın yaklaşık %78’i), termohalin sirkülasyonunu etkileyen tuzluluk gradyanlarını sürdürürken, kıtasal yağış nehir akışını ve yeraltı suyu beslenmesini destekler. Uydu ölçümleriyle gözlemlenen bu akışlardaki değişimler, artan deniz yüzeyi sıcaklıklarına rağmen rüzgar durgunluğuna bağlı okyanus buharlaşmasında yıllar arası düşüşler göstermekte ve bölgesel nem mevcudiyetini değiştirmektedir.^[56]

Hidrosfer kaynaklı su buharı, hacimce karbondioksitten daha etkili bir şekilde uzun dalga radyasyonu emip yeniden yayarak birincil sera gazı olarak atmosferik termodinamiğe hakimdir. Hacimce %0’a yakın ile %4 arasında değişen konsantrasyonu, Clausius-Clapeyron ilişkisi yoluyla sıcaklığa tepki verir ve atmosferik ısınmanın her Santigrat derecesi için yaklaşık %7 artarak pozitif geri besleme döngüsünde ışınımsal zorlamayı güçlendirir. Bu bağlaşım, atmosferin toplam sera etkisinin %50’sinden fazlasını oluşturan hidrosfer kaynaklı buhar ile küresel enerji dengesini modüle eder. Yeniden analizlerden elde edilen ampirik veriler, azalan kara yağış verimliliği gibi buharlaşma-yağış paritesindeki bozulmaların subtropikal bölgelerde kuraklık risklerini yoğunlaştırdığını doğrulamaktadır.^[57]^[58]

Litosferik Değişimler

Hidrosfer ve litosfer arasındaki değişimler, esas olarak yüzey ve yüzey altı sularının kaya ve toprak matrislerine sızmasını içerir; burada fiziksel erozyonu, kimyasal çözünmeyi ve yeraltı suyu depolamasını yönlendirirler. Yağış ve nehir akışları akiferlere süzülür; küresel tahminler kıtasal kabuğun üst 2 kilometresindeki yeraltı suyunun yaklaşık 22,6 milyon kilometre küp olduğunu ve yüzey tatlı suyuna kıyasla benzer ölçekte ancak daha yavaş dönüşüm oranlarına sahip büyük bir rezervuarı temsil ettiğini göstermektedir. 2 ila 10 kilometre arasındaki daha derin kabuksal yeraltı suyu, 20 milyon kilometre küp veya daha fazla bir hacim ekleyerek, sığ akiferlerin litosferik su depolamasına hakim olduğu yönündeki önceki varsayımlara meydan okur. Bu değişimler, suyun karbonatlar ve silikatlar gibi mineralleri çözerek kalsiyum, magnezyum ve bikarbonat gibi iyonları nehirler yoluyla okyanuslara nihai dönüş için çözeltiye salmasıyla çözünen madde taşınımını düzenler.

Kimyasal ayrışma, genellikle çözünmüş CO₂ ile asitleşen hidrosferik suların litosferdeki mineral parçalanmasını hızlandırdığı önemli bir iki yönlü akış oluşturur; küresel silikat ayrışma oranlarının yılda 1,9 ila 4,6 × 10¹³ mol silikon olduğu tahmin edilmektedir. Bu süreç jeolojik zaman ölçeklerinde atmosferik CO₂ tüketerek ikincil mineraller ve topraklar oluştururken, derin ayrışmadan kaynaklanan toprak koruması, ayrışmamış yüzeylere kıyasla genel kimyasal akışları yaklaşık %44 azaltır. Karstik arazilerde, kireçtaşının su kaynaklı çözünmesi yılda kilometrekare başına 4 ila 24 tonluk ayrışma oranları sağlayabilir, gözenekliliği ve yeraltı suyu akışını artırır ancak aynı zamanda obruk oluşumu yoluyla peyzaj evrimine katkıda bulunur. Tektonik sınırlardaki hidrotermal etkileşimler, dolaşan suların okyanusal kabuktan metalleri süzmesiyle ısı ve uçucuları daha da değiştirerek okyanus ortası sırt bazaltlarını ve yitim zonu akışkanlarını etkiler.

Fiziksel değişimler, hidrosferik ajanların nehirler yoluyla kıyı havuzlarına yıllık tahmini 15 ila 20 milyar ton tortu taşıyarak litosferi şekillendirdiği akarsu ve buzul erozyonu yoluyla kendini gösterir. Deşarj değişkenliği ile modüle edilen nehir aşındırma oranları, tektonik olarak aktif havzalarda yılda 1 milimetreyi aşabilir ve erozyonu litosferik yükselme ve izostatik toparlanmaya bağlar. Bu süreçler regolit ve anakayayı yeniden dağıtır; kimyasal ön koşullandırma genellikle nemli ortamlarda anakaya erozyonunu tek başına hidrolik makaslamadan daha fazla kontrol eder. Geri beslemeler arasında, bazı ılıman bölgelerde yıllık deşarjın %50’sine kadar çıkarak nehirlerdeki taban akışını (baseflow) sürdüren akifer beslenmesi ve deltaik tortularda oksidatif ayrışma ile mobilize olan arsenik gibi litosferik çözünenlerden kaynaklanan kirlenme riskleri yer alır. Genel olarak bu etkileşimler, uzun vadeli karbon ve besin döngülerini etkilerken Dünya kabuğunun geçirgenliğini korur.

Biyosferik Bağımlılıklar

Biyosfer, karasal ve sucul ekosistemlerde biyokimyasal reaksiyonlar, besin taşıma ve habitat sağlama için birincil ortam olarak suya hizmet ettiği için temelden hidrosfere bağlıdır. Suyun polaritesi ve evrensel bir çözücü olma kapasitesi de dahil olmak üzere benzersiz özellikleri, tüm canlı organizmalardaki metabolik süreçler için kritik olan temel iyonların ve moleküllerin çözünmesini ve mobilizasyonunu sağlar. Canlı organizmalar tipik olarak kütlece %65-90 oranında sudan oluşur, bu da suyun yapısal ve işlevsel vazgeçilmezliğini vurgular.^[59]

Hidrosfer içindeki okyanuslar, nehirler ve göller gibi sucul ortamlar, yaşam için uygun Dünya yüzeyinin sadece bir kısmını kaplamasına rağmen bilinen türlerin yaklaşık %50’sini barındırarak geniş biyolojik çeşitliliği doğrudan destekler. Okyanus sularında asılı duran mikroskobik algler olan deniz fitoplanktonları, sucul besin ağlarının temelini oluşturur ve fotosentez yoluyla birincil üretimi yönlendirerek çözünmüş karbondioksit ve besinleri güneş enerjisi ve su kullanarak organik maddeye dönüştürür. Bu organizmalar, zooplanktonlardan büyük deniz omurgalılarına kadar daha yüksek trofik seviyeleri sürdürürken yan ürün olarak O₂ salarak küresel oksijen üretiminin kabaca %50’sini oluşturur.^[60]

Hidrolojik döngü, karada toprak nemi, bitki terlemesi ve ekosistem verimliliği için gerekli olan besinlerin ve tatlı suyun küresel dağılımını kolaylaştırarak biyosferik bağımlılıkları daha da güçlendirir. Hidrosferik rezervuarlardan gelen yağış ve yüzey akışı, yeraltı ve yüzey sularını yenileyerek bitki büyümesini ve mikrobiyal aktiviteyi destekleyen nitrojen ve fosfor gibi biyojeokimyasal döngüleri mümkün kılar. Su mevcudiyetindeki kuraklık gibi aksaklıklar, yağış değişkenliği ile karasal net birincil verimlilik arasındaki korelasyonlarla kanıtlandığı üzere, fotosentetik oranları ve biyokütle birikimini gözle görülür şekilde azaltır. Hidrosferik akışlar olmadan besin döngüsü durur, biyosferin karmaşık besin zincirlerini sürdürme ve karbon sekestrasyonu kapasitesini sınırlar.^[62]

İnsan Arayüzü (Etkileşimi)

Kaynak Çıkarımı ve Kullanımı

İnsanın hidrosferden çıkarımı, esas olarak nehirlerden, göllerden, rezervuarlardan ve akiferlerden yapılan ve son tahminlere göre yıllık toplam yaklaşık 4.000 kilometre küp olan tatlı su çekimlerini içerir.^[63] Tarım, küresel olarak bu hacmin yaklaşık %70’ini oluşturur ve esas olarak mahsul üretimini desteklemek için sulamada kullanılırken, endüstri imalat, soğutma ve işleme için kabaca %19’unu tüketir ve evsel kullanımlar hane halkı ve belediyeler için %11’i oluşturur.^[64] Bu rakamlar, ulusal raporları derleyen ve gelişmekte olan bölgelerde tarımın hakimiyetini vurgulayan FAO’nun AQUASTAT veritabanından türetilmiştir, ancak Avrupa’daki gibi yüksek gelirli ülkelerde endüstriyel paylar %50’yi aşmaktadır.^[65]

Yeraltı suyu çekimi, dünya çapındaki toplam tatlı su çekimlerinin yaklaşık %30’unu oluşturur ve bu da yılda kabaca 1.000 kilometre küpe denk gelir; bu da onu hacimce en çok çıkarılan doğal kaynak yapar. Orta Doğu, Kuzey Afrika ve Hindistan ile Amerika Birleşik Devletleri’nin bazı kısımları gibi kurak ve yarı kurak bölgelerde yeraltı suyu, sulama ihtiyaçlarının %50’sinden fazlasını karşılamaktadır ve kişi başına kullanım 1950’de 124 metreküpten 2021’de 152 metreküpe yükselmiştir.^[66] Barajlar ve kanallar yoluyla yüzey suyu saptırma, Nil ve Yangtze gibi nehir havzalarında baskındır ve büyük ölçekli tarımı mümkün kılar ancak yağışla mevsimsel olarak değişir.^[67]

Deniz suyu ve acı yeraltı suyunun tuzdan arındırılması (desalinasyon), 2025 yılına kadar günde yaklaşık 109 milyon metreküpe veya yıllık kabaca 40 kilometre küpe ulaşan küresel üretim kapasitesiyle tamamlayıcı bir kaynak sağlar; bu, toplam çekimlerin %1’inden azını temsil etse de su kıtlığı çeken ülkelerde kritiktir.^[68] Ters ozmoz teknolojisi, Körfez ülkeleri, İsrail ve Avustralya’da yoğunlaşan 21.000’den fazla tesise güç vererek baskın durumdadır; Suudi Arabistan gibi yerlerde belediye talebinin %90’ına kadarını karşılamaktadır.^[69] Tarihsel eğilimler, nüfus artışı ve tarımsal genişleme nedeniyle toplam çekimlerin 1960’ta 1.400 kilometre küpten 2000’de 4.000’in üzerine çıkarak üç katına çıktığını göstermektedir; projeksiyonlar verimlilik kazanımları arasında gelişmiş bölgelerde istikrar veya ılımlı artışlara işaret etse de, Asya ve Afrika’da artan talep 2050 yılına kadar toplamları %20-40 oranında artırabilir.^[70]^[67]

Değişiklikler ve Sonuçlar

Barajların ve rezervuarların inşası da dahil olmak üzere insan mühendisliği projeleri, nehir sistemlerini ve yüzey suyu depolamasını önemli ölçüde değiştirmiştir. Son envanterler itibarıyla, küresel olarak kümülatif depolama kapasitesi 6.000 kilometre küpü aşan yaklaşık 7.000 büyük baraj bulunmaktadır; bunlar taşkın kontrolü, sulama ve hidroelektrik imkanı sağlarken sucul habitatları parçalamakta ve doğal akış rejimlerini kesintiye uğratmaktadır.^[71] Bu yapılar tortuları memba tarafında hapsederek bazı nehirlerde mansap birikimini %99’a kadar azaltmakta, bu da deltaları, plajları ve kıyı sulak alanlarını aşındırırken kanal kazınmasını ve tortu dinamiklerine bağımlı türler için habitat kaybını teşvik etmektedir.^[72] ^[73]

Tarım, endüstri ve kentsel kullanım için yeraltı suyu çıkarımı, yaygın akifer tükenmesine yol açmıştır; 2000 ile 2022 yılları arasında izlenen küresel akifer sistemlerinin %71’inde seviyeler düşmüş ve bölgesel akiferlerin %30’unda son kırk yılda hızlanma kaydedilmiştir.^[74] ^[75] Yıllık küresel tükenme oranları 2010 itibarıyla yaklaşık 304 kilometre küpe ulaşmış, kütleyi on yıllar boyunca Dünya’nın dönüş eksenini santimetrelerce etkileyecek kadar yeniden dağıtmıştır.^[66] ^[76] Sonuçlar arasında arazi çökmesi (subsidans), tuzlu suyun tatlı su akiferlerine girişi, kuraklıkları şiddetlendiren nehir taban akışının azalması ve sulak alan bakımı gibi ekosistem hizmetlerinin azalması yer almaktadır.^[77]

Endüstriyel atıklar, tarımsal akış ve arıtılmamış kanalizasyondan kaynaklanan kirlilik, yüzey ve yeraltı sularına besin maddeleri, ağır metaller ve patojenler sokarak hidrosfer genelinde su kalitesini düşürmektedir.^[77] Gübrelerden gelen aşırı azot ve fosfor ötrofikasyonu tetikleyerek oksijeni tüketen ve hipoksik bölgeler oluşturan alg patlamalarına neden olur; bu durum dünya çapında 400’den fazla kıyı sisteminde gözlemlenmiş, balık popülasyonlarına ve biyoçeşitliliğe zarar vermiştir.^[78] Başta fosil yakıt yanmasından kaynaklanan atmosferik kükürt ve azot oksitlerden kaynaklanan asitlenme, yağış ve yüzey sularındaki pH’ı düşürerek kimyasal değişikliklere duyarlı sucul organizmaları strese sokar.^[77] Bu değişiklikler topluca hidrosferin yaşamı ve insan ihtiyaçlarını destekleme kapasitesini azaltırken, azalan depolama ve arıtma fonksiyonları nedeniyle iklim değişkenliğine karşı savunmasızlığı artırır.^[79]

Tartışmalar ve Ampirik Değerlendirmeler

Yeraltı suyu kaynaklarına ilişkin ampirik değerlendirmeler, küresel çapta insan kaynaklı önemli bir tükenmeyi ortaya koymaktadır. NASA’nın GRACE ve GRACE-FO misyonlarından elde edilen uydu gözlemleri, dünyanın bölgesel akiferlerinin %30’undaki yeraltı suyu seviyelerinin son kırk yılda daha hızlı düştüğünü ve toplam tükenmenin yalnızca doğal beslenmeden beklenen oranları aştığını göstermektedir.^[74] Amerika Birleşik Devletleri’nde, sulama için sürekli pompalama, 1900’den 2008’e kadar High Plains ve Central Valley gibi büyük akiferlerde kümülatif yaklaşık 408 km³’lük yeraltı suyu kaybına yol açmıştır; bu ulusal toplamların neredeyse yarısını oluşturmakta ve birçok alanda devam eden çekim oranları iyileşmeyi geride bırakmaktadır.^[80] Son analizler bu eğilimleri tarımsal yoğunlaşmayla ilişkilendirirken, Dünya’nın kutupsal hareket kayması, akifer çekilmesinden kaynaklanan kütle yeniden dağılımının 1990’lardan bu yana küresel ortalama deniz seviyesi yükselmesine yaklaşık 0,8 mm katkıda bulunduğuna dair bağımsız jeofiziksel doğrulama sağlamaktadır.^[81]

2023 yılı yüzey suyu değerlendirmeleri, insan baskıları ve iklimsel değişkenliğin ortasında benzeri görülmemiş düşük seviyeleri vurgulamaktadır. Küresel nehir akışı, kilit havzalardaki azalan yağış ve sulama ve kentsel kullanım için yıllık 4.000 km³’ü aşan memba barajlaması ve çekimler tarafından güçlendirilen anomalilerle 33 yılı aşkın sürenin en düşük seviyelerine ulaşmıştır.^[82] Mevcut kaynaklara kıyasla karşılanmayan talep olarak tanımlanan temel küresel su açığı, yılda 458 km³ olarak gerçekleşmiş ve bol okyanusal hacimlere rağmen insan çıkarımının kurak bölgelerde kıtlığı yoğunlaştırdığı eşitsizlikleri yansıtmıştır.^[83] Bu metrikler, NASA’nın 20 yıllık gözlemsel veri setinin, insan faaliyetlerinin buharlaşma ve yağış modellerini değiştirdiğini, özellikle arazi kullanım değişiklikleri nedeniyle yüzey akışının %20’ye kadar azaldığı yarı kurak bölgelerde gösterdiği gibi, aşırı kullanım ile azalan hidrolojik tamponlama arasındaki nedensel bağlantıların altını çizmektedir.^[84]

Tartışmalar, hidrosferik değişikliklerin antropojenik zorlamaya karşı doğal değişkenliğe atfedilmesi üzerinde, özellikle deniz seviyesi dinamikleri ve su döngüsü yoğunlaşması konusunda yoğunlaşmaktadır. Gözlemsel gelgit göstergesi ve altimetre verileri, 1880’den bu yana 21-24 cm’lik küresel ortalama deniz seviyesi yükselmesini ve son zamanlarda yıllık ortalama 3,3 mm’yi doğrulamaktadır, ancak hızlanma iddiaları üzerindeki tartışma devam etmektedir; uydu kayıtları 1993 sonrası yıllık 4,6 mm’ye hafif bir artış gösterirken, daha uzun vadeli vekil (proxy) rekonstrüksiyonları mevcut oranların Orta Holosen değişkenliğini aşmayabileceğini göstermekte ve buzul sonrası toparlanma (post-glacial rebound) veya güneş etkilerini hesaba katmadan üstel antropojenik hakimiyet öngören modellere meydan okumaktadır.^[85] Güçlü insan nedenselliği savunucuları termal genleşme ve buzul erimesini öne sürerken, şüpheciler bölgesel çökmenin küresel sinyalleri karıştırması gibi ampirik tutarsızlıkların, belgelenmiş alarmist eğilimlere sahip kurumlardan alınan düzeltilmiş veri setlerine aşırı güveni vurguladığını savunmaktadır.^[86]

Su döngüsünün hızlanması konusunda konsensüs, ısınmanın buharlaşma oranlarını Santigrat derece başına %1-2 artırdığını ve 2023’ün düzensiz yağış dalgalanmalarıyla desteklendiği üzere “ıslak olanın daha ıslak, kurunun daha kuru” hale gelmesiyle aşırılıkları yoğunlaştırdığını savunmaktadır.^[87] Ancak tartışmalar ampirik büyüklüğü ve nedenselliği sorgulamakta; bazı analizler gözlemlenen yoğunlaşmanın sadece sera gazı zorlamasından ziyade El Niño-Güney Salınımı gibi doğal modlarla daha yakından uyumlu olduğunu ortaya koymakta ve tropiklerin bazı kısımlarındaki kararlı veya yavaşlayan döngüler gibi bölgesel karşı örnekler, politika odaklı anlatılara uymak için aşırılıkları genellikle olduğundan fazla tahmin eden küresel modellerdeki sınırlamaları ortaya çıkarmaktadır.^[88] Bu değerlendirmeler, IPCC gibi kuruluşlar tarafından hidrolojik tepkilerde tarihsel aşırı tahminler göz önüne alındığında, simüle edilmiş projeksiyonlar yerine düzeltilmemiş gözlemsel verilere duyulan ihtiyacı vurgulamaktadır.^[89]