La dinámica de la hidrosfera

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La dinámica de la hidrosfera

  1. 1. LA HIDROSFERA
  2. 2. 1. LA HIDROSFERA <ul><li>La hidrosfera es el subsistema de la Tierra constituido por agua en sus tres estado físicos: líquido (aguas subterránea, mares, océanos, lagos,…), sólido (casquetes polares, glaciares, masas de hielo flotantes sobre el mar,..) y gaseoso (nubes) </li></ul><ul><li>Se originó por la condensación y solidificación del vapor de agua en la atmósfera durante las primeras etapas de la historia de la Tierra </li></ul><ul><li>Es una cubierta dinámica , con continuos movimientos y cambios de estado, que regula el clima, participa en el modelado del relieve y hace posible la vida sobre la Tierra </li></ul><ul><li>El agua es imprescindible para los seres vivos : facilita interacción del resto de las biomoléculas </li></ul><ul><li>Estrechamente ligada con el resto con los otros sistemas terrestres : geosfera, atmósfera y biosfera </li></ul>
  3. 4. <ul><li>Distribución del agua en la Tierra </li></ul>
  4. 5. 2. ESTRUCTURA Y PROPIEDADES DEL AGUA <ul><li>ESTRUCTURA DEL AGUA: </li></ul><ul><li>2 átomos de H y uno de oxígeno con un ángulo de 104,5º entre ambos enlaces covalente </li></ul><ul><li>Molécula dipolar (región electropositiva y región electronegativa) </li></ul><ul><li>Puente de hidrógeno entre las moléculas </li></ul><ul><li>A Tª ambiente: estado líquido </li></ul>104,5 º
  5. 6. <ul><li>PROPIEDADES DEL AGUA: </li></ul><ul><li>Debido a esta estructura el agua posee las siguientes propiedades: </li></ul><ul><li>Elevado calor específico (1 cal/g): puede absorber mucha energía sin variar su Tª -> “función termorreguladora” en los seres vivos y regiones costeras </li></ul><ul><li>Elevado calor latente de vaporización y de fusión: el agua absorbe mucha energía al cambiar de estado sólido a líquido o de líquido a gas -> “buen refrigerante” al evaporarse disminuye Tª del entorno y de los seres vivos </li></ul><ul><li>Alta tensión superficial : por la </li></ul><ul><li>cohesión entre las moléculas se forma </li></ul><ul><li>una fina película sobre las superficies </li></ul><ul><li>-> transporte de la savia bruta </li></ul>
  6. 7. <ul><li>Densidad máxima a 4 ºC: al contrario que otras sustancias, a partir de 4 ºC aumenta el volumen al disminuir la Tª, por lo que aumenta la densidad -> masas de hielo sirven de aislante térmico, al congelarse “gelifracción” </li></ul><ul><li>Disolvente universal: por la polaridad le permite introducirse entre compuestos iónicos y no iónico con grupos polares -> reacciones metabólicas ocurren en disolución acuosa, contienen gases e iones en disolución, partículas en suspensión, conducen la corriente eléctrica </li></ul>
  7. 8. <ul><li>“ El agua mantiene constante el pH” </li></ul><ul><li>El agua no tiene capacidad amortiguadora de pH, pero al tener carbonatos forma disoluciones tampones o amortiguadoras </li></ul><ul><li>Frente a contaminante ácidos o básicos, el agua por terrenos carbonatados (H 2 CO 3 , HCO 3 - : sistema amortiguador) está más protegido que cuando atraviesa terrenos siléceos </li></ul>
  8. 9. 3. CARACERÍSTICAS DE LAS AGUAS OCEÁNICAS Y CONTINENTALES <ul><li>PARÁMETROS FISICOQUÍMICOS: </li></ul><ul><li>Salinidad : El agua lleva sales en disolución (Ca(HCO 3 ) 2 y NaCl) </li></ul><ul><li>Las aguas continentales llevan menos sales disueltas </li></ul><ul><li>En las aguas continentales hay una relación entre los iones en disolución y los terrenos que atraviesan: Co 3 2- , HCO 3 - , SO 4 2- , Cl - , Na + , k + , Ca 2+, Mg 2+ , nitratos y fostatos. </li></ul><ul><li>Acidez (6): al disolver el CO 2 atmosférico </li></ul><ul><li>Tª : las aguas profundas de mares y lagos tienen </li></ul><ul><li>mayor homogeneidad térmicas que las superficiales </li></ul><ul><li>Zonas térmicas: epilimnion (área superficial Tª cálida) </li></ul><ul><li>Termoclina o mesolimnion (Tª disminuye bruscamente </li></ul><ul><li>E impide comunicación) y hipolimnion (Tª frías) </li></ul><ul><li>Esto existe todo el año en zonas tropicales, en verano en zonas templadas y no existe en las zonas frías </li></ul>
  9. 10. <ul><li>Densidad : aumenta al disminuir la Tª y contener más sales disueltas y sustancias en suspensión. </li></ul><ul><li>Los movimiento de agua continentales se producen por diferencia de densidades </li></ul><ul><li>Iluminación : Depende intensidad y del ángulo de incidencia de los rayos solares, de la materia en suspensión y en disolución. </li></ul><ul><li>La rad. Uv e if se absorbe más rápidamente que la visible </li></ul><ul><li>En zonas iluminadas: existencia de organismos fotosintéticos </li></ul><ul><li>En zonas no iluminadas: existencia de organismos heterótrofos y quimiosintéticos (bacterias) </li></ul><ul><li>Gases : El O 2 disuelto procede de la atmósfera y de la actividad fotosintética y disminuye al aumentar la Tª o por el consumo </li></ul><ul><li>Las agua más agitadas, frías y con org. Fotosintéticos: más O 2 , más org. Aerobios </li></ul><ul><li>El agua disuelve todos los gases atmosféricos </li></ul><ul><li>El CO 2 el más soluble </li></ul>
  10. 11. 4. EL CICLO HIDROLÓGICO <ul><li>El volumen del agua que hay en la Tierra aunque está en continuo movimiento y experimentando continuos cambios de estado, gracias al “CICLO HIDROLÓGICO” </li></ul><ul><li>Ciclo interno: se produce por el calor y la diferencia de densidad en el interior de la Tierra . El agua juvenil, de origen magmática, se forma por reacciones químicas, y sale por los volcanes, dorsales o fracturas profundas se mezcla con las aguas del ciclo externo </li></ul><ul><li>Se termina cuando el agua de los océanos se introduce en as zonas de subducción </li></ul><ul><li>Ciclo externo: se produce por la energía solar que produce evaporación , evapotranspiración y por la gravedad que produce precipitaciones , escorrentía , infiltración . Una parte se desarrolla en la atmósfera, otra sobre la superficie terrestre o a poca profundidad. </li></ul><ul><li>El ciclo hidrológico regula la Tª superficial de la Tierra, transporta materia y energía, provoca la erosión de las rocas, traslada los sedimentos hasta las cuencas sedimentarias, los deposita en ellas y descarga las aguas sobre los continentes </li></ul>
  11. 13. 5. DINÁMICA DE LAS AGUAS OCEÁNICAS <ul><li>El agua del mar se encuentra en continuo movimiento debido a los vientos, diferencias térmicas, salinidad, atracción sol-luna, morfología de los fondos oceánicos, volcanes, movimientos sísmicos </li></ul><ul><li>OLAS </li></ul><ul><li>Movimientos ondulatorios de la superficie del mar o de los grandes lagos producidos por el viento </li></ul><ul><li>El viento provoca movimientos cicloidales en la superficie del agua, los movimientos cíclicos y sincronizados forman ondas que se desplazan en la dirección del vento. </li></ul><ul><li>El movimiento circular de las partículas se atenúa mucho por lo que el movimiento tiene influencia solo sobre fondos poco profundos y cerca de la costa </li></ul><ul><li>Nivel de base : punto más profundo en el que se percibe la acción del oleaje </li></ul><ul><li>Cuando el NB toca fondo, los movimientos circulares se transforman en elípticos -> la cresta avanza más deprisa que el seno, la ola se desploma, rompe y libera la energía </li></ul><ul><li>Movimientos ondulatorios -> movimientos de vaivén </li></ul><ul><li>Tsuanmis : olas de gran tamaño (terremotos) </li></ul><ul><li>Aprovechamiento de la energía de las olas ( E. Maremotriz ) </li></ul>
  12. 14. <ul><li>CORRIENTES MARINAS </li></ul><ul><li>Cursos de agua con distinta Tª, salinidad o densidad que se desplazan por mares o océanos </li></ul><ul><li>Fuerzas impulsante: rotación de la Tierra, vientos, diferencia de densidad (por diferente Tª o salinidad) </li></ul><ul><li>Corrientes superficiales: </li></ul><ul><li>Relacionado con viento constantes y con la rotación terrestre </li></ul><ul><li>Trayectoria se desvía (HN, desde polos al ecuador al oeste; desde ecuador a los polos al este) </li></ul><ul><li>En grandes cuencas : “flujos circulares” (HN: polar, sentido horario y subtropical: antihorario) </li></ul><ul><li>Cerca Ecuador: corrientes van al W; latitudes medias: las corrientes van al este </li></ul><ul><li>Los efectos de estas corrientes en los continentes: </li></ul><ul><li>Modelado costas </li></ul><ul><li>Forman cordones litorales </li></ul><ul><li>Cierran bahías </li></ul><ul><li>En latitudes templadas, la zona occidental más lluvioso que la oriental </li></ul>
  13. 15. <ul><li>En ocasiones ocurren situaciones anómalas: “ EL NIÑO ” </li></ul><ul><li>Situación inversa al fenómeno normal, “ LA NIÑA ” </li></ul><ul><li>Presencia de anticlicones en la costa pacífica de Sudamérica y borrascas en Oceanía e Indonesia </li></ul><ul><li>Vientos alisios Sudamérica a Oceanía e Indonesia -> descargar humedad: lluvia en Oceanía e Indonesia </li></ul><ul><li>Corriente de Humboldt (o de Perú) afloramiento agua fría en costa pacífica de América -> riqueza piscícola </li></ul><ul><li>“ EL NIÑO ” </li></ul><ul><li>Presencia de anticiclones en Oceanía e Indonesia y borrascas en costa pacífica de Sudamérica </li></ul><ul><li>Vientos Alisios se invierten </li></ul><ul><li>Costa pacífica de Sudamérica -> intensas inundaciones </li></ul><ul><li>Oceanía e Indonesia -> sequía </li></ul><ul><li>Corriente de Humboldt no aflora -> escasez de peces -> problemas económicos </li></ul><ul><li>Problema que afecta a todo el mundo </li></ul><ul><li>Origen : calentamiento global, actividad dorsales oceánicas </li></ul>
  14. 18. <ul><li>Corrientes profundas: </li></ul><ul><li>En Latitudes altas, son termohalinas: por diferencia de densidad y de Tª </li></ul><ul><li>El agua se mueve en profundidad (por debajo de Termoclina) </li></ul><ul><li>Las corrientes polares van a al ecuador, recorren fondos oceánicos, bañan con aguas frías las costas occidentales de los continentes, transportan sedimentos </li></ul><ul><li>A veces se continúa con corrientes superficiales que cierran el ciclo: “CINTA TRANSPORTADOR A OCEÁNICA” </li></ul><ul><li>Afloramientos : zonas donde ascienden, ricas en nutrientes -> fitoplancton, peces, aves (Guano: excrementos de aves marinas, ricos en nitrógen, fósforo, potasio)(costa pacífico de Sudamérica) </li></ul>
  15. 19. <ul><li>MAREAS </li></ul><ul><li>Subidas y bajadas del nivel del mar por la atracción gravitatoria de la Luna y del Sol </li></ul><ul><li>Amplitud variable , depede el tamaño, profundidad y topografía del litoral y la fuerza centrífuga del movimiento de rotación de la Tierra </li></ul><ul><li>Cualquier punto de la Tierra, dos veces al día </li></ul><ul><li>pleamar y dos veces bajamar </li></ul><ul><li>Por el ascenso y descenso del nivel del mar, se producen en las costas “ corrientes de flujo ” que van desde el mar a la tierra, de reflujo o resaca en sentido contrario </li></ul><ul><li>Los movimientos de las mareas amplían la zona de actuación del oleaje sobre las costas, crean corrientes que distribuyen las arenas, transportan arenas profundas, dejan una franja de ribera sometida alternativamente a ambiente aéreo y acuáticos (alta productividad biológica) </li></ul><ul><li>Las mareas pueden aprovecharse como fuente de energía </li></ul>Si Sol y Luna se alinean : Mareas vivas Si Sol Y Luna situados de forma perpendicular : Mareas muertas
  16. 20. 6. DINÁMICA DE LAS AGUAS CONTINENTALES <ul><li>Mayor parte en los casquetes polares -> absorben calor -> mantienen el nivel de os océanos. Riesgos sobre poblaciones bajo a no ser que se produzca deshielo por el e.i. </li></ul><ul><li>El agua en los continentes puede infiltrarse, discurrir por el suelo sin o con cauce fijo (ríos, arroyos, torrentes, lago, humedales, aguas subterráneas), acciones geológicas: </li></ul><ul><li>Erosión : modela relieve por donde discurren las aguas </li></ul><ul><li>Transporte : traslada materiales a zonas </li></ul><ul><li>más bajas (por disolución, flotación, </li></ul><ul><li>suspensión, saltación, rodadura..) </li></ul><ul><li>Sedimentación : relleno de los valle, </li></ul><ul><li>fondo de embalses, lagos, humedales, </li></ul><ul><li>formación de playas y deltas </li></ul>
  17. 21. <ul><li>RÍOS </li></ul><ul><li>Corrientes permanentes de agua superficial que se inician por la surgencia de agua subterránea, por la fusión de glaciares, por el flujo de suelos saturados de agua, o al unirse las aguas de escorrentía superficial </li></ul><ul><li>Desembocan en mar, lagos o cuencas endorreicas </li></ul><ul><li>Agua procede de la lluvia, glaciares. Puede cede agua a acuífero (río influente) o recibirla de ellos (río efluente) </li></ul><ul><li>Los ríos regulan de forma natural su caudal (gracias a los suelos que actúan de esponjas), y de forma natural gracias a las presas (reservas de agua que controlan las avenidas, supone un aprovechamiento energético pero supone la modificación del sistema fluvial </li></ul><ul><li>Cualquier actuación sobre el lecho o cuenca de un río debe tener en cuenta: </li></ul><ul><li>- la dinámica de propio río </li></ul><ul><li>-el efecto que produciría en las riberas </li></ul><ul><li>-las consecuencia sobre los acuíferos </li></ul><ul><li>- las interrelaciones entre todos los elementos del sistema </li></ul>
  18. 22. <ul><li>CONSECUENCIAS DE LAS PRESAS: </li></ul><ul><li>PÉRDIDA ZONAS BOSCOSAS </li></ul><ul><li>DESCOMPOSICIÓN EN LAS AGUAS DE MATERIA ORGÁNICA: GASES DE EFECTO INVERNADERO </li></ul><ul><li>ACUMULACIÓN DE COTAMINANTES: ENFERMEDADES </li></ul><ul><li>EXTINCION DE PECES DE AGUA DULCE </li></ul><ul><li>IMPIDE EL PASO DE ESPECIES MIGRATORIAS </li></ul><ul><li>AFECTA SEDIMETACIÓN EN LA DESEMBOCADURA: ECOSISTEMAS COSTEROS </li></ul><ul><li>RIESGO EN CASO DE ROTURA </li></ul><ul><li>¿ENERGÍA LIMPIA??? </li></ul>
  19. 23. <ul><li>Cuencas hidrográfica: territorio que recoge el agua caída en las precipitaciones y donde convergen las aguas de los torrentes arroyos, ríos menores que forma la red de drenaje junto al río principal (separado por “divisorias de las aguas”) </li></ul><ul><li>Cauce o lecho : canal natural por donde discurre el río </li></ul><ul><li>Perfil longitudinal : pendiente a lo largo de la trayectoria </li></ul><ul><li>Perfil transversal : sección transversal del cauce, en cada punto tiene forma de “V” </li></ul><ul><li>Perfil longitudinal de equilibrio : perfil idea que tienden a alcanzar los ríos, en el que no hay ni erosión ni sedimentación, sólo transporte (nunca se alcanza porque os factores implicados varían mucho) </li></ul><ul><li>Energía de un río : depende de la velocidad (influida por la pendiente, máxima en l centro de la sección), del caudal (régimen de alimentación y amplitud de la cuenca) y de la viscosidad (ligada a las partículas que arrastra) </li></ul>
  20. 24. <ul><li>Relación entre la capacidad de un río para erosionar, transportar o sedimentar materiales y la velocidad de su corriente y el tamaño de las partículas </li></ul>
  21. 25. <ul><li>El estudio de la respuesta que tiene el río en un punto determinado cuando recibe las aguas pluviales o del deshilo permite predecir y prevenir los riesgos ara evitar catástrofes </li></ul><ul><li>Tiempo de respuesta : tiempo que transcurre entre el momento en el que se han recogido la mitad de las precipitaciones y el máximo caudal que pasa por un punto del cauce. </li></ul><ul><li>Depende de la vegetación, el desarrollo de los suelos, la permeabilidad de los terrenos </li></ul><ul><li>Permite una prevención frente al riesgo </li></ul><ul><li> mediante la modificación de los cauces </li></ul>
  22. 26. <ul><li>LAGOS Y HUMEDALES </li></ul><ul><li>Lagos acumulaciones de agua en depresiones continentales , de carácter transitorio (se evapora, se abren las portillas, se colmata de sedimentos,..) </li></ul><ul><li>Lagos endorreicos : no existe zona de desagüe, el agua se infiltra o evapora -> aumento de la salinidad </li></ul><ul><li>Origen depresión: tectónico, erosión glaciar, hundimiento, disolución kárstica, cráter volcánico </li></ul><ul><li>Procedencia agua : ríos, escorrentía superficial, deshielo, acuíferos subterráneos </li></ul><ul><li>En regiones cálidas, las aguas pueden estratificarse -> INVERSIONES TÉRMICAS (carácter estacional): </li></ul><ul><li>verano : epilimnion: se calienta, pierde nutrientes </li></ul><ul><li>hipolimnion: más denso y frío, empobrece en oxígeno, enriquece en nutrientes por descomposición organismos </li></ul><ul><li>- otoño : inversión térmica epilimnion: enfría hasta 4º C, iguala densidad del hipolimnion, se mezcla, desaparece termoclina </li></ul><ul><li>- invierno : capa superior: fría, se separa por la termoclina de la parte inferior, más densa a 4ºC, se descompone materia orgánica, aumenta nutrientes </li></ul><ul><li>- primavera : capa superior se calienta, hasta 4º C, ambas capas igualan Tª, se mezclan </li></ul>
  23. 27. <ul><li>Humedales : zonas en cuyos suelos se acumula agua aportados por las aguas subterráneas, no se secan aunque se evaporen o aunque no tengan un río que le suministre agua </li></ul><ul><li>Tradicionalmente zonas sin valor económico : proliferación de mosquitos -> enfermedades </li></ul><ul><li>Al extraer de forma abusiva el agua se los acuíferos se degradan (Tablas de Daimiel) </li></ul><ul><li>Actualmente : reserva de la biodiversidad: zonas donde viven especies en peligro de extinción, zonas de invernada o reposadero de aves, proporcionan microclima, ecosistema muy productivo, regulan escorrentía, evitan crecidas de ríos </li></ul>
  24. 28. <ul><li>“ EFECTOS SOBRE UN HUMEDAL (TABLAS DE DAIMIEL) POR LA SOBREEXPLOCATACIÓN DE ACUÍFEROS” </li></ul>
  25. 31. <ul><li>AGUAS SUBTERRÁNEAS </li></ul><ul><li>Origen : infiltración, origen magmático </li></ul><ul><li>En el interior del terreno el agua se desplaza o se acumula en grietas y poros. </li></ul><ul><li>Se desplaza mejor cuando los terrenos son permeables y se almacena mejor cuando el terreno es poroso </li></ul><ul><li>Capacidad lenta de renovación -> control sobre la sobreexplotación (recurso renovable, cuando el agua extraída no supera la infiltrada </li></ul><ul><li>Reservas de agua mayor que en los lagos </li></ul><ul><li>Flujo o caudal (Q) que traspasa un terreno depende de la superficie real atravesada por el agua ( S ), de la conductividad hidraúlica del terreno ( C , poros y canales comunicados) y del gradiente hidraúlico ( P , pendiente o pérdida potencial entre dos puntos) </li></ul><ul><li>Q = SCP </li></ul><ul><li>Partes de un acuífero </li></ul><ul><li>z. saturación : poros saturados de agua </li></ul><ul><li>z. de aireación : poros no saturados de agua, movimiento del agua vertical </li></ul><ul><li>z. capilar : por donde asciende el agua </li></ul><ul><li>Nivel freático : plano que limita el acuífero en su parte superior </li></ul><ul><li>Nivel Piezométrico : plano al que llegaría el agua si no estuviera confinada </li></ul>
  26. 32. <ul><li>Tipos de acuíferos </li></ul><ul><li>A. confinados : nivel superior impermeable, a presión mayor que la atmosférica, al perforar la capa impermeable asciende. </li></ul><ul><li>A. libres : nivel superior permeable, a presión menor que la atmosférica, asciende sin ser perforado </li></ul><ul><li>A. artesiano : nivel piezométrico está por encima de la superficie del terreno, el agua sale como un surtidor </li></ul><ul><li>A. colgados : desconectados del nivel freático regional, al ser atraveados por accidente natural se puede originar surgencia </li></ul><ul><li>A. fósiles : recarga no renovable </li></ul>
  27. 33. <ul><li>Los acuíferos subterráneo están relacionados con la superficiales, que son alimentados por infiltración, estos pueden dar lugar al nacimiento de un río o a lagunas </li></ul><ul><li>Si los acuíferos situados cerca de la costa, pueden provocar: “ INTRUSIÓN SALINA ”, la superficie de separación del agua dulce y la salada se desplaza hacia el continente, convirtiendo el agua dulce en salada, con el respectivo impacto sobre suelo, flora,fauna… </li></ul>

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