Ciclo hidrologico
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  • 1. La Tierra, desde el espacio, se asemeja a una gran esfera de color predominantemente azul debido a lasgrandes extensiones de agua que la cubren. El 71% de la superficie del planeta está cubierto por agua. Perola distribución de esta cantidad de agua es desigual y además sólo una pequeña parte puede ser explotada ypuede ser utilizada para consumo humano. 3Los recursos totales de agua en la Tierra son de 1.384 millones de km quedando distribuidos de la siguientemanera: 3 97,6% en los océanos (1.350 millones de km de agua salada) 3 2,4% en los continentes (33.9 millones de km ) que a su vez se distribuye: 3 1,9% en hielos polares y casquetes glaciares (26 millones de km ) 3 0,5 % en aguas subterráneas de menos de 4.000 m de profundidad (7 millones de km ) 0,0009% en lagos de agua dulce 0,0008% en lagos de agua salada 0,0001% en ríoAproximadamente el 75% del agua contenida en zonas terrestres está almacenada en forma de hielo o essalina y sólo un pequeño porcentaje (el 0,5% del total de los recursos hídricos) es utilizable como agua 3potable. Además el 98% (unos 13.000 km ) del agua potable es agua subterránea. En la Atmósfera sólo seencuentra el 0,001% del total de los recursos hídricos, en forma de vapor de agua y en la Biosfera seencuentra el 0,0005% .El agua no permanece estacionaria sobre la Tierra sino que se establece una circulación del agua entre losocéanos, la atmósfera y la litosfera-biosfera de forma permanente. Es lo que se conoce como ciclohidrológico.El ciclo hidrológico se podría definir como el “proceso que describe la ubicación y el movimiento del agua ennuestro planeta”.El concepto de ciclo hidrológico actual tiene sus orígenes en la Antigüedad Clásica. Los grandes sabios deaquella época ya observaron que el agua en nuestro planeta, no sólo era la fuente de toda vida, sino que semovía y además sufría cambios de estado:· PLATÓN, concebía la existencia de un ciclo del agua, pero su visión era justo al revés de como ahoraexplicamos el ciclo hidrológico. Su idea era que el agua surgía en los manantiales y fuentes de donde el aguapasaba a los ríos y de ahí al océano (más concretamente al mar Tártaro, así era conocido el océano ellosconocido). Esta visión se debía un simple hecho de observación, ya que veía como el agua surgía del interiorde la Tierra a través de las fuentes y de ahí pasaba a los ríos los cuales a su vez desembocaban en el mar.DANIEL RIVERA GARCIA
  • 2. Esta misma visión del ciclo hidrológico era concebida por pensadores como Leonardo da Vinci o Descartes.· ARISTÓTELES, introdujo el concepto de “condensación”. Para él el origen del agua de las fuentesestaba en la humedad del aire. Esta humedad sufría un proceso de condensación que daba origen a lasfuentes. El agua de las fuentes pasaba a los ríos y de estos al mar.En el primer siglo de la Era Cristiana, Séneca explicó de forma similar sus ideas sobre la procedencia delagua en nuestro planeta.· VITRUVIO, arquitecto romano del siglo I a.C. introdujo el concepto de “infiltración” basándose en unaserie de observaciones realizadas en el Vesubio. Observó que las fuentes que surgían en las faldas delVesubio tenían más agua cuando llovía o nevaba. Pensó que el agua de las fuentes procedía de la infiltracióndel agua de lluvia o de la nieve.El concepto de ciclo se basa en el permanente movimiento o transferencia de las masas de agua, tanto de unpunto del planeta a otro, como entre sus diferentes estados (líquido, gaseoso y sólido). Este flujo de agua seproduce por dos causas principales:· la energía solar· la gravedadEl Sol causa la evaporación del agua y ésta en forma de vapor se eleva hacia las capas altas de la atmósfera.La fuerza de la gravedad hace que el agua condensada en las nubes precipite y una vez en la superficieterrestre circule desde las zonas más elevadas a las más bajasEl ciclo hidrológico es un proceso continuo en el que una partícula de agua evaporada del océano vuelve alocéano después de pasar por las etapas de precipitación, escorrentía superficial y/o escorrentía subterránea.El ciclo se inicia sobre todo en las grandes superficies líquidas (lagos, mares y océanos) donde la radiaciónsolar favorece que continuamente se forme vapor de agua. El vapor de agua, menos denso que el aire,asciende a capas más altas de la atmósfera, donde se enfría y se condensa formando nubes. Cuando porcondensación las partículas de agua que forman las nubes alcanzan un tamaño superior a 0,1 mm comienzaa formarse gotas, las cuales caen por gravedad dando lugar a las precipitaciones (en forma de lluvia, granizoo nieve). Pero no todo el agua que precipita llega a alcanzar la superficie del terreno. Una parte del agua deprecipitación vuelve a evaporarse en su caída y otra parte es retenida (“agua de intercepción”) por lavegetación, edificios, carreteras, etc., la cual será más tarde evaporada.Del agua que alcanza la superficie del terreno, una parte queda retenida en charcas, lagos y embalses(“almacenamiento superficial”) volviendo una gran parte de nuevo a la atmósfera en forma de vapor. Otraparte circula sobre la superficie y se concentra en pequeños cursos de agua, que luego se reúnen en arroyosy más tarde desembocan en los ríos (“escorrentía superficial”). Este agua que circula superficialmente irá aparar a lagos o al mar, donde una parte se evaporará y otra se infiltrará en el terreno.Pero también una parte de la precipitación llega a penetrar la superficie del terreno (“infiltración”) a través delos poros y fisuras del suelo o las rocas, rellenando de agua el medio poroso. En casi todas las formacionesgeológicas existe una parte superficial cuyos poros no están saturados en agua, que se denomina “zona nosaturada”, y una parte inferior saturada en agua, y denominada “zona saturada”. Una buena parte del aguainfiltrada nunca llega a la zona saturada sino que es interceptada en la zona no saturada. En la zona noDANIEL RIVERA GARCIA
  • 3. saturada una parte de este agua se evapora y vuelve a la atmósfera en forma de vapor, y otra parte, muchomás importante cuantitativamente, se consume en la “transpiración” de las plantas. Los fenómenos deevaporación y transpiración en la zona no saturada son difíciles de separar, y es por ello por lo que se utilizael término “evapotranspiración” para englobar ambos términos. El agua que desciende, por gravedad-percolación y alcanza la zona saturada constituye la recarga de agua subterránea.El agua subterránea puede volver a la atmósfera por evapotranspiración cuando el nivel saturado quedapróximo a la superficie del terreno. Otras veces, se produce la descarga de las aguas subterráneas, la cualpasará a engrosar el caudal de los ríos, rezumando directamente en el cauce o a través de manantiales, odescarga directamente en el mar u otras grandes superficies de agua, cerrándose así el ciclo hidrológico.El ciclo hidrológico es un proceso continuo que es irregular en el espacio y en el tiempo. Una gota de lluviapuede recorrer todo el ciclo o una parte de él. Cualquier acción del hombre en una parte del ciclo, alterará elciclo entero para una determinada región. El hombre actúa introduciendo cambios importantes en el ciclohidrológico de algunas regiones de manera progresiva al desecar zonas pantanosas, modificar el régimen delos ríos, construir embalses, etc.El ciclo hidrológico no sólo transfiere vapor de agua desde la superficie de la Tierra a la atmósfera sino quecolabora a mantener la superficie de la Tierra más fría y la atmósfera más caliente. Además juega un papel devital importancia: permite dulcificar las temperaturas y precipitaciones de diferentes zonas del planeta,intercambiando calor y humedad entre puntos en ocasiones muy alejados.Las tasas de renovación del agua, o tiempo de residencia medio, en cada una de las fases del ciclohidrológico no son iguales. Por ejemplo, el agua de los océanos se renueva lentamente, una vez cada 3.000años, en cambio el vapor atmosférico lo hace rápidamente, cada 10 días aproximadamente.El agua en la hidrosfera está en continuo movimiento, se mueve o transfiere de un sitio a otro y de un estado aotro.Existen una serie de elementos “climáticos” que van a condicionar de forma directa el funcionamiento del ciclohidrológico. Estos elementos son:A. RADIACIÓN:La cantidad de radiación que recibe cualquier objeto situado en el Sistema Solar es función de la energía quelibera el Sol, de la distancia a éste y de la cantidad de superficie que intercepta las radiaciones solares. 2La energía media recibida en la Tierra se denomina constante solar y es del orden de 2 cal/cm x min, pero notoda llega a la superficie de la hidrosfera y litosfera, ni llega igual energía a todos los puntos de la TierraDel total del calor recibido en la Tierra una parte es reflejado y dispersado por las partículas existentes en laatmósfera superior, otra parte es reflejado por las nubes o por la misma hidrosfera y litosfera. La cantidad deenergía reflejada (“albedo”) es del orden del 32-35%. El resto es absorbido por la atmósfera, hidrosfera ylitosfera.DANIEL RIVERA GARCIA
  • 4. Una parte de esta energía absorbida es empleada para calentar el agua, el aire y la superficie terrestre,transformándose en energía mecánica o siendo utilizada para los cambios de estado.B. TEMPERATURA:Es la medida de la energía calórica.La mayor parte de esta energía calórica procede del Sol, pero también existe un calor “interno” procedente dela desintegración de elementos radiactivos “primigenios” (flujo geotérmico). El flujo geotérmico es mucho máspequeño que el calor proveniente del Sol, por lo cual no tiene una importancia muy relevante.La temperatura refleja el estado potencial calórico de una sustancia, permitiendo expresar numéricamente elefecto que en los cuerpos produce el calor (resultado del balance entre la radiación recibida y la emitida).Para el ciclo hidrológico interesa de manera especial la temperatura del aire en las inmediaciones de lasuperficie terrestre. El aire se enfría o se calienta, por diversos mecanismos de transmisión y por los cambiosde estado físico del agua atmosférica, a partir del suelo.La temperaturas del aire depende de: la radiación solar la circulación atmosféricaLa temperatura no depende sólo de la energía calórica solar, sino también está condicionada por eldenominado calor latente (calor que se produce con los cambios de estado del agua). El agua tiene una granfacilidad para absorber calor, p.e. para elevar la temperatura de 1 gramo de agua se necesita 1 caloría; para 3evaporar 1 cm de agua se requieren 400 calorías.C. PRESIÓN ATMOSFÉRICA:Se define como el peso de una columna de aire que gravita sobre un determinado elemento unitario desuperficie.Cada componente del aire tiene su propia presión. Debido a que el aire es una mezcla de gases, la suma detodos ellos nos dará la presión total.El valor de la presión atmosférica disminuye con la altura, pero esta disminución no es uniforme, por no serlola columna de aire. Además la presión atmosférica sufre variaciones con las perturbaciones atmosféricas.D. HUMEDAD:Es la presencia de vapor de agua en el aire. Se expresa en %.Diferenciamos: 3· Humedad absoluta: son los gramos de agua que hay en un m de aire.· Humedad relativa: relación entre el vapor de agua que hay y el máximo que puede haber, es decir, es larelación entre la humedad absoluta y la humedad hasta la saturación.· Tensión de vapor: es la presión parcial del vapor de agua en la atmósfera. Depende de la temperatura: amayor calor, mayor tensión de vapor. Se expresa en bares.DANIEL RIVERA GARCIA
  • 5. · Punto de rocío: es el punto de saturación a partir del cual la humedad se condensa sobre una superficie,es decir, es la temperatura a la cual el vapor de agua se satura.· Humedad específica: cociente entre la masa de vapor de agua y la masa total del aire húmedo para unamasa determinada de aire.E. VIENTO:Las masas de aire son impulsadas por efecto de los gradientes báricos, resultado de las diferencias depresión existentes entre dos puntos en la atmósfera.F. PRECIPITACIÓN:El vapor de agua contenido en las masas de aire, como consecuencia de los cambios de presión ytemperatura y del movimiento de las masas de aire, ayudado a veces por minúsculos núcleos decondensación y material sólido en suspensión, se reúne en gotas de agua o en cristales de hielo y caen hastaalcanzar la superficie terrestre.Las medidas de las precipitaciones se obtiene a partir de la recogida de lluvia en pluvímetros y sus unidades 2son mm o l/ m .DANIEL RIVERA GARCIA
  • 6. El agua en la hidrosfera. tiempo promedio de renovación VOLUMEN TIEMPO PROMEDIO % (KM3) DE RENOVACIÓN MARES Y 1.457.000.000 96.811 3 100 AÑOS OCÉANOS ATMÓSFERA 15.000 0.001 16 000 AÑOS CASQUETES 33.380.000 2.218 9 A 12 DÍAS POLARES GLACIARES 230.000 0.015 16 000 AÑOS LAGOS SALADOS 100.000 0.007 10 A 100 AÑOS LAGOS DE AGUA 135.000 0.009 10 A 100 AÑOS DULCE RÍOS 1.500 0.0001 12 A 20 DÍAS HUMEDAD DEL 38.500 0.002 280 DÍAS SUELO AGUA SUBTERRÁNEA 4.550.00 0.302 300 AÑOS (HASTA 1000 M DE PROFUNDIDAD AGUA SUBTERRÁNEA 9.550.000 0.635 4.600 AÑOS (1000 A 2000 M DE PROFUNDIDAD )DANIEL RIVERA GARCIA
  • 7. 1º EVAPORACIÓN El agua se evapora en la superficie oceánica, sobre la superficie terrestre y también por losorganismos, en el fenómeno de la transpiración en plantas y sudoración en animales. Los seresvivos, especialmente las plantas, contribuyen con un 10% al agua que se incorpora a la atmósfera.En el mismo capítulo podemos situar la sublimación, cuantitativamente muy poco importante, queocurre en la superficie helada de los glaciares o la banquisa.DANIEL RIVERA GARCIA
  • 8. 2º CondensaciónEl agua en forma de vapor sube y se condensa formando las nubes, constituidas por gotitas deagua.DANIEL RIVERA GARCIA
  • 9. 3º Precipitación Es cuando las gotas de agua que forman las nubes se enfrían acelerándose la condensación yuniéndose las gotitas de agua para formar gotas mayores que terminan por precipitarse a lasuperficie terrestre en razón a su mayor peso. La precipitación puede ser sólida (nieve o granizo) olíquida (lluvia). La atmósfera también pierde agua por condensación (rocío o escarcha) que pasansegún el caso al terreno, a la superficie del mar o a la banquisa. En el caso de la lluvia, la nieve y elgranizo (cuando las gotas de agua de la lluvia se congelan en el aire), la gravedad determina lacaída; mientras que en el rocío y la escarcha el cambio de estado se produce directamente sobrelas superficies que cubren al encontrarse a una temperatura más fría.DANIEL RIVERA GARCIA
  • 10. 4º Infiltración Ocurre cuando el agua que alcanza el suelo, penetra a través de sus poros y pasa a sersubterránea. La proporción de agua que se infiltra y la que circula en superficie (escorrentía)depende de la permeabilidad del sustrato, de la pendiente y de la cobertura vegetal. Parte delagua infiltrada vuelve a la atmósfera por evaporación o, más aún, por la transpiración de lasplantas, que la extraen con raíces más o menos extensas y profundas. Otra parte se incorpora a losacuíferos, niveles que contienen agua estancada o circulante. Parte del agua subterránea alcanzala superficie allí donde los acuíferos, por las circunstancias topográficas, cortan la superficie delterreno.DANIEL RIVERA GARCIA
  • 11. 5º Escorrentía Este término se refiere a los diversos medios por los que el agua líquida se desliza cuesta abajopor la superficie del terreno. En los climas no excepcionalmente secos, incluidos la mayoría de losllamados desérticos, la escorrentía es el principal agente geológico de erosión y de transporte desedimentos.DANIEL RIVERA GARCIA
  • 12. 6º Circulación subterráneaSe produce a favor de la gravedad, como la escorrentía superficial, de la que se puede consideraruna versión. Se presenta en dos modalidades: - Primero, la que se da en la zona vadosa, especialmente en rocas karstificadas, como son a menudo las calizas, y es una circulación siempre pendiente abajo. - Segundo, la que ocurre en los acuíferos en forma de agua intersticial que llena los poros de una roca permeable, de la cual puede incluso remontar por fenómenos en los que intervienen la presión y la capilaridad. -DANIEL RIVERA GARCIA
  • 13. 7º Vuelta a empezarEl proceso se repite y as í no se pierde nunca el aguaDANIEL RIVERA GARCIA
  • 14. EN QUE AREAS SE PUEDE APLICAR:Aplicaciones de la hidrología* Determinación del equilibrio de agua de una región.* Diseño de proyectos de restauración ribereños.* Mitigación y predicción de inundaciones, desprendimiento de tierras y riesgo de sequía.* Pronóstico de inundaciones en tiempo real y advertencias.* Diseño de esquemas de irrigación y administración de la productividad agrícola.* Parte del módulo de riesgo en modelado de catástrofes.* Suministro de agua potable.* Diseño de presas para abastecimiento de agua o generación de energía hidroeléctrica.* Diseño de puentes.* Diseño de alcantarillas y sistemas de drenaje urbano.* Análisis del impacto de la humedad antecedente en sistemas de alcantarillado sanitarios.* Predicción de cambios geomorfológicos, como erosión o sedimentación.* Evaluación de los impactos de cambio ambiental natural y antropogénico en los recursos del agua.* Evaluación del riesgo de transporte de contaminantes y establecimiento de pautas de política ambiental.DANIEL RIVERA GARCIA
  • 15. BIBLIOGRAFIAhttp://www.miliarium.com/Proyectos/Agenda21/Anejos/SectoresClave/Cicloagua1.asphttp://www.slideshare.net/jacki7/fases-del-ciclo-del-agua-3359648http://www.ciclohidrologico.com/hidrologaDANIEL RIVERA GARCIA