2. Distribució de l’aigua a la Terra
El cicle de l’aigua
Les aigües oceàniques
Les aigües continentals
3.
4. 1- Distribució de l’aigua a la Terra
La Terra a Tª mitjana de 15ºC 8per la distància al Sol),
Tª pròxima al punt triple de l’aigua = coexistència en equilibri de les 3 fases
(sòlid líquid i gas)
6. 2 – Cicle hidrològic (circuit tancat gràcies a l’energia solar)
Moviment de l’aigua a la hidrosfera
Precipitació = evapotranspiració + escolament
Precipitació rosada, pluja, gebre,
calamarsa o neu.
Evapotranspiració = evaporació +
transpiració
Escolament = retorn als oceans
Éssers vius
Escolament superficial i subterrani
sobretot
grans masses
forestals
Escolament
superficial i subterrani
Rius, llacs,
glaciars,...
7.
8. L’aigua es pot
emmagatzemar en
superfície
llacs
embassaments
Aqüífers subterranis
Temps de residència
Aigua
evaporada
=
aigua aportada
pels rius
37 000 km3/any
+ Precipitació sobre els oceans
𝑻𝒆𝒎𝒑𝒔 𝒅𝒆 𝒓𝒆𝒔𝒊𝒅è𝒏𝒄𝒊𝒂 𝑑𝑒 𝑙′
𝑎𝑖𝑔𝑢𝑎 𝑎𝑙𝑠 𝑜𝑐𝑒𝑎𝑛𝑠 =
𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚 𝑑𝑒𝑙𝑠 𝑜𝑐𝑒𝑎𝑛𝑠
𝑎𝑝𝑜𝑟𝑡𝑎𝑐𝑖ó − 𝑒𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟𝑎𝑐𝑖ó
36 000 𝑎𝑛𝑦𝑠 =
1.35 109 km3
3.7 104 km3/any
Una molècula d'aigua s'està 36 000 anys abans de ser evaporada i retornar al
mar en la pluja, semblant als casquets glacials (a continents només 13 dies).
En l’aigua subterrània molt profunda pot ser de milions d’anys aigua fòssil
(herència d’un clima més humit).
El sodi i el clor tenen un temps de residència al mar molt llarg, però el calci
tendeix a precipitar ràpidament.
9. Balanç hídric total = 0 ETP total = precipitació total
Aportacions d’aigua precipitacions
sortides Evapotranspiració
Descàrregues - escolament Subterrani
superficial
Dèficit de precipitació sobre els oceans i
superàvit sobre els continents, que és
retornat als oceans per escolament
superficial i subterrani.
* A nivell regional el balanç hídric pot
ser ≠ 0
10.
11. 3 – Les aigües oceàniques
Depèn de
Aportacióexterna
Atmosfera
Partícules sòlides, material soluble i gasos
(pols des de terra, cendres volcàniques, ...)
A tot l’oceà
Rius
Partícules sòlides i material dissolt
Quantitativament important a les regions
costaneres
Glaceres
Sobretot material insoluble. Només
significatiu a les regions polars
Aigües hidrotermals Interaccions químiques entre aigües i
roques
En fractures del fons marí => a grans
fondàries.
Erupcions volcàniques
submarines
Processos fisicoquímics i biològics
Controlada
per
Sistema tancat. Balanç evaporació = precipitació + escorrentia
Entra aigua mineralitzada (ions dissolts i partícules detrítiques)
Surt aigua lliure de components sòlids
97 % de l’aigua del planeta és als oceans
71 % de la superfície del planeta és oceà
3.1 – Característiques: salinitat Tª i densitat
3.1.1 – Composició química no aquosa: Salinitat
15. La salinitat també depèn:
• Les avingudes d’aigua dels rius i les precipitacions contribueixen a disminuir la
salinitat.
• l’estació de l’any i les condicions ambientals que condicionen l’evaporació.
• Si l’evaporació és molt intensa, es poden formar precipitats de sal a les
llacunes litorals assecades. Salines.
16. L’aigua de mar és una mena de sopa, per la quantitat de molècules dissoltes i
partícules en suspensió.
Els gasos dissolts més importants són N2, O2 i CO2, els dos últims varien segons
l’activitat biològica.
17. salinitats motius valors
Més altes mars amb evaporació alta.
Als oceans al voltant de 20º de latitud
Mar mediterrani 38 - 39 ‰
Mar roig 40 - 41 ‰
Mar mort (llac) més de 280 ‰ o 350 g/L
Baixes Als pols,
per la baixa evaporació i la dilució
dels icebergs i gel continental.
A l’Equador, per l’alta precipitació.
Antàrtida 33 - 34 ‰
La salinitat mitjana dels oceans és de 35 parts per mil, ‰
(entre 33 i 37 ‰)
𝑝𝑎𝑟𝑡 𝑝𝑒𝑟 𝑚𝑖𝑙, ‰ =
𝑔 𝑑𝑒 𝑠𝑢𝑏𝑠𝑡à𝑛𝑐𝑖𝑒𝑠 𝑑𝑖𝑠𝑠𝑜𝑙𝑡𝑒𝑠
𝑘𝑔 𝑑𝑒 𝑚𝑜𝑠𝑡𝑟𝑎
20. 3.1.2 – La Temperatura
Latitud
(escalfament solar)
Temperatura
A la capa superficial
Polar - 2 ºC
Equatorials + 30 ºC
21. Estrat superficial Depèn de la Tª exterior
Termoclina o
zona intermèdia
La Tª baixa bruscament.
La profunditat de la capa varia amb:
la latitud, el clima i les condicions del mar.
Nivell profund Molt fred i poca variació amb la profunditat.
22.
23. 3.1.3 – Densitat
Augmenta amb la salinitat i
Disminueix amb la temperatura
Massa / unitat de volum en una solució
L’aigua més densa és a sota de la menys densa
25. 3.2.1 - Corrents marins
Masses d’aigua de diferent densitat que es desplacen vertical i horitzontalment en
els oceans. Estan condicionats per:
• Diferències de radiació solar (latitud).
• Els vents i l’efecte Coriolis
• Topografia del fons oceànic i la distribució de les masses continentals
NEMO
https://www.youtube.com/watch?v=X
uDihSRDRHQ
26. Els corrents marins són el mecanisme de redistribució de
l’energia tèrmica més eficient de la Terra
L’aigua és bona transportadora de calor. Actuen de termòstat gegant que escalfa
els pols i refreda els tròpics i a la vegada regulen el clima general del planeta.
Són “remolins” anticliclònics en sentit horari a l’hemisferi nord i antihorari al sud.
A l’hemisferi nord: A l’oest dels corrents, són càlids porten des de l’Equador grans
quantitats d’energia solar cap a latituds superiors. A l’est, els corrents freds cap a
latituds inferiors.
Els corrents superficials
reflecteixen la circulació
general atmosfèrica.
La direcció del corrent es
desvia fins a 45º respecte al
vent pel fregament i la força
de Coriolis
27.
28. Els circuits són asimètrics, el corrent és més intens al marge occidental dels oceans.
Ex: corrent del Golf a l’Atlàntic i el corrent KuroShio al Pacífic.
Està relacionat les àrees d’aflorament, l’ascensió d’aigües profundes prop del
marge occidental dels continents a latituds subtropicals (20º - 30º).
Aigua que conté elements d’origen volcànic i (P. N,...)
Són zones de gran activitat biològica i la producció primària és 10 vegades
superior a la mitjana.
• Calador Gran Sol, Atlàntic nord a l’Oest de UK entre 48 - 60º
• California
• Calador de pesca del Perú
• El Sahara
• Angola (Sud-Àfrica)
L’aigua que aflora és freda i
provoca una circulació atmosfèrica
descendent (anticicló) que
impedeix la formació de núvols
29. El afloramiento se produce cuando un viento paralelo a la costa [1] aleja de
ella el agua superficial formando un ángulo [2]
y permite el ascenso de agua subsuperficial [3].
Este lento movimiento se entiende mejor como gradientes de temperatura
[4], pues el agua profunda es más fría.
30. Corrents profunds o termohalins (termo = temperatura i halins = salinitat)
El seu sentit en algunes zones és igual i en altres és el contrari dels superficials.
Són importants en la sedimentació oceànica, al recórrer el peu del talús
continental on s’acumulen els sediments.
Tenen capacitat de transportar i sedimentar material de gra fi
31. 3.2.2 - Onades
Moviment de l’aigua superficial de l’oceà, degut al vent però també altres orígens.
Petites ondulacions que a més mouen la massa d’aigua.
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Deep_water_wave.gif#/media/File:Deep_water_wave.gif
32. 1 – 2. El vent agita les partícules de l’aigua, que adquireixen un moviment cicloïdal mentre la
profunditat és gran.
3. Quan la profunditat esdevé la meitat de la longitud d’ona , el fregament amb el fons
impedeix el desenvolupament complet dels cicles.
4 – 5. la longitud d’ona disminueix i l’alçada de la cresta augmenta
6. Fins que l’onada romp sobre la platja, a la zona de batuda. Com que és un moviment de
vaivé, tampoc suposa un transport d’aigua
34. Relació velocitat del vent i alçada de les onades
Les onades del Pacífic >> que al Mediterrani
• La velocitat i la durada del vent
• La grandària de la superfície d’aigua on bufa el vent
35. El moviment s’atenua ràpidament a un nivell més profund.
A pocs metres de fondària, el moviment de les onades ja no és perceptible.
TRENS D’ONADES o grups d’onades ja que es produeixen en grups que es
difonen radialment.
36. 36
onada gegant, tsunami (pàgines 88, 89 i 105 llibre)
Excepcionalment, sismes, erupcions volcàniques submarines, o la caiguda de
grans blocs de roca o de gel a l’aigua poden ocasionar onades puntuals de grans
dimensions que es desplacen a gran velocitat a través de milers de km a l’oceà.
A les platges són catastròfics perquè el volum d’aigua en moviment és molt gran.
Prèviament es produeix una davallada del nivell de l’aigua del mar, però al ser poc
profund, la cresta s’acumula sobre la línia de la costa i pot arribar als 35 m
d’alçada. https://www.youtube.com/watch?v=EG507Y40d4U
http://whyfiles.org/2011/tsunami-the-killer-wave/
37. 3.2.3 – Les marees
Són deformacions del nivell del mar fins a diversos metres en determinades zones.
Provocades per:
• l’atracció gravitatòria que exerceixen la lluna i el sol.
• La força centrífuga de la rotació de la Terra
L’amplitud de les marees varia amb:
• La latitud
• La presència de terra emergida i la forma de la costa.
• El relleu del fons marí i la fondària
• el vent si bufa cap a la costa o al contrari
• la pressió atmosfèrica alta o baixa
Lluna Lluna + Sol
Plenamar Marea viva
Baixamar Marea morta
“marees de terra” Earth tide, solid Earth tide, crustal tide, body tide, bodily tide or land tide
Les capes menys viscoses de la litosfera sobretot als límits amb la hidrosfera poden patir
deformació elàstica fins a 15 - 30 cm.
Té interès perquè pot desencadenar terratrèmols o erupcions volcàniques
L’efecte del Sol és
aproximadament la
meitat d’intens que la
lluna perquè, tot i ser
més gran, està més lluny.
38. Fotografies de Le Mont Saint Michel
L’efecte de la rotació de la Terra, qualsevol punt s’alinea amb la lluna dos cops
al dia (cada 6 hores), hi ha dues plenamars i dues baixamars diàries.
Per l’atracció de la lluna puja la marea al costat més proper a ella i a l’oposat.
A l’oposat és perquè és on la força de la gravetat de la lluna és més dèbil
42. 4 – L’aigua continental és el 2.7% de la hidrosfera
4.1 - Composició
Aportat per
Materials solubles sobretot sals Contacte amb el terreny
Gasos que es dissolen a l’aigua, sobretot CO2 i O2 Contacte amb l’atmosfera
Substàncies orgàniques i minerals Metabolisme dels éssers vius aquàtics
Substàncies molt diverses que n’alteren la qualitat Influència antròpica
La composició
depèn de:
L’aigua actua com a agent erosiu i dissolvent.
=> s’enriqueix en argila, matèria orgànica i minerals (compostos solubles)
amb el contacte amb roques i sòl
distribució Superficial: rius, llacs o glaceres.
Subterrània
L’estació de l’any
Localització geogràfica
44. Segons la localització: el tram del riu
Curs alt (torrent de muntanya) Curs baix (després del recorregut)
Mineralització Baixa (≤ 50 ppm de sals)
Afavorit pels aports...
Alta
Per l’erosió i dissolució dels
materials de la llera
Aports Sobretot de precipitació atmosfèrica
Aflorament d’aigües subterrànies
Fusió del gels d’alta muntanya
Aigües subterrànies
Substàncies d'origen antropogènic
Segons l’estació de l’any
Tardor - hivern Estiu
Alta concentració de Matèria Orgànica
per la degradació de la biomassa al sòl i
l’arrossegament del material húmic.
Alta concentració de sals dissoltes.
Disminueixen les pluges
Disminueix el cabal del riu
El desplaçament de les aigües i els moviments turbulents
afavoreixen la barreja dels compostos
L’aigua d’escolament superficial
Aigües d’axargallament = formen xaragalls (bad lands).
Aporten aigua i productes de l’erosió de roques al riu i els transporten.
45. L’aigua del subsòl o aigües subterrànies
Prové per infiltració de l’aigua superficial. Composició molt variable, depèn de:
Carbonatada >1 g/L de CO2 en dissolució en el punt d’emergència
MINERAL >1 g/L de sòlids dissolts
Sulfurada
Iodada
ferruginosa
[H2S] o [HS-] ≥ 1 g/L
[I-] ≥ 1 g/L
[Fe2+] ≥ 10 g/L
la localització i
la profunditat es va enriquint amb minerals i
s’empobreix en matèria orgànica per autodepuració.
Sol ser de gran qualitat pel consum.
Aigua mineral natural = aigua subterrània que excedeix en una determinada
concentració d’espècies dissoltes.
46. 4.2.1 – distribució de les
aigües superficials
Xarxa de drenatge
conjunt de cursos d’aigua (afluents)
que desguassen en un riu (també s’hi
té en compte les aigües subterrànies)
Rierols torrents rius
Com més tou i erosionable sigui el
terreny S’hi formaran més rierols
=> més densitat
𝑑𝑒𝑛𝑠𝑖𝑡𝑎𝑡 𝑑′
𝑢𝑛𝑎 𝑥𝑎𝑟𝑥𝑎 𝑑𝑒 𝑑𝑟𝑒𝑛𝑎𝑡𝑔𝑒 =
𝑙𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑 𝑑𝑒 𝑡𝑜𝑡𝑠 𝑒𝑙𝑠 𝑠𝑒𝑢𝑠 𝑐𝑢𝑟𝑠𝑜𝑠
𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟𝑓í𝑐𝑖𝑒 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑐𝑜𝑛𝑐𝑎
47. Conca hidrogràfica
Superfície de terreny ocupada per una xarxa hidrogràfica.
Queda delimitada per la divisòria d’aigües (línia que marca el canvi de vessant).
Segons l’objecte d’estudi o l’escala, conca es pot considerar d’un rierol o de tot un
riu (Mississipí, Amazones, l’Ebre, el Cardener,...)
48. Conca hidrogràfica
Les característiques:
Clima
Litologia
Paisatge...
Propietats
Hidrogràfiques
Físiques i químiques
biològiques
Entrades
Glaceres
Surgències = aigua subterrània impulsada a la superfície per condicions
topogràfiques o geològiques
Topografia abrupta cascada
Zona plana zona pantanosa
Zona deprimida llac
Reserves
superfície: llacs i embassaments
Aqüífers subterranis
Sortides
Evapotranspiració
Drenatge
Superficial
Subterrani (pot ser petit o 0 si la roca mare és impermeable)
Balanç hídric
49. Poden ser anuals, de dies o d’hores.
Els augments de cabal poden ser: estacionals, graduals o crescudes sobtades
Zona temperada màxim a la primavera
Zona subàrtica màxim a l’estiu
Zona equatorial dues estacions plujoses
Hidrogrames = gràfics que relacionen el cabal amb el temps.
50.
51. Llacs = depressions internes ocupades per aigua
Origen
glacial Desglaciació recent
Grans llacs nord-americans
Llacs alpins
Llacs escandinaus
De cràter En general per reompliment d’una
caldera volcànica
Llac Nyos (Camerun)
A fosses
tectòniques
Zones de rift
Llacs africans: Turkana, Victòria,
Tanganika
Als Andes: llac Titicaca
A la llarga tendeixen a reomplir-se de sediments pantans
Obrir-se quan el tancament s’erosiona
52. Glaceres polars o d’alta muntanya = gels permanents
Casquets glacials o Inlandsis 10% de la
superfície terrestre.
Acumulacions de fins a 4 000 m de gruix,
que emeten llengües cap a la perifèria.
A l’Antàrtida 84% del gel de tota la Terra
Grenlàndia, Islàndia i Nord de Canadà
Glaceres de vall = formes residuals
d’antics casquets.
(g / cm3)
neu 0.1 - 0.2
Gel blanc 0.9
Gel blau 0.92
Compactació de la neu
Sobretot per l’expulsió de l’aire.
de -28ºC fins a -2 ºC
-2ºC = pròxim al punt de fusió, flueix de forma plàstica per compressió i la gravetat.
53. El gel flueix per la
baixa viscositat amb
gruixos de poc més
de 100 m
El gel acumulat al centre dels
casquets pressiona cap a la
perifèria buscant un pendent
estable, encara que sigui molt
petit.
Vatnajökull,
a Islàndia
Glaceres de vall es desplacen centímetres / dia
Casquets glacials, desenes de metres / dia
55. 4.2.2 – Aigües subterrànies
Aigües de rius, llacs, mars... que s’infiltren al subsòl pels porus de les roques.
Aqüífer = volum d’aigua subterrània “sensible d’explotar” (o no).
En un continent, el contingut d’aigües subterrànies és més gran que les
superficials.
A + profunditat + pressió => es tanquen els porus i difícil trobar aqüífers.
A més de 800 m l’extracció no és rendible.
Depèn de les característiques texturals de les roques.
La porositat condiciona la quantitat d’aigua que pot emmagatzemar
=> podem “estimar” l’aigua que hi pot haver.
𝑝𝑜𝑟𝑜𝑠𝑖𝑡𝑎𝑡 =
𝑒𝑠𝑝𝑎𝑖𝑠 𝑏𝑢𝑖𝑡𝑠
𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑟𝑜𝑐𝑎
x 100
Ex: 5 % hi ha 5 cm3 buits cada 100 cm3 de roca
56. Porositat primària Porositat secundària
espais buits entre
partícules i minerals que
té la roca en origen.
per processos posteriors a la
formació de la roca.
Meteorització,
fracturació o
dissolució (carstificació)
Exemple:
El granit a Catalunya
gairebé no té porositat
1aria, en té de 2aria -
fractures
57. Permeabilitat = capacitat que té la roca de deixar passar l’aigua
Aigua retinguda per capil·laritat Aigua lliure o gravitatòria
Forma una pel·lícula que mulla les
partícules.
No està disponible.
Ja que es pot escórrer per l’acció
de la gravetat
circula segons la gravetat i forma
aqüífers.
59. Porus aïllats i petits
↓
Porositat efectiva
Porus grans i comunicats
Exemple argiles
50 % de porus microscòpics
Roca impermeable
Roques volcàniques
↑porositat ↓ permeabilitat
alta porositat primària per
bombolles de gas però aïllats
60. Nivell freàtic = límit superior de l’aqüífer (zona saturada d’aigua)
Línies isopiezes = igual nivell freàtic. Les aigües subterrànies es mouen
perpendicularment a les isopiezes del més alt al més baix.
Per saber la cota a què es troba el nivell freàtic d’un indret cal veure fins on
arriba l’aigua de cada pou.
61.
62. El nivell freàtic segueix el
relleu topogràfic
superficial però més
suavitzat.
En els períodes secs, el
nivell freàtic baixa, secant
alguns pous
63. Acostuma a formar-se un con de depressió en el nivell freàtic al voltant d’un pou
de bombeig.
Si un bombeig intens fa baixar el nivell freàtic, els pous adjacents es poden assecar
64. Aqüífer confinat
On l’aigua es troba tancada per una “formació” capa de materials impermeable.
Per tant, el nivell freàtic està per sota del que li correspondria si l’aigua no estigués
confinada. Nivell Piezomètric.
Aqüífer lliure Nivell piezomètric = nivell freàtic.
Nivell piezomètric d’un aqüífer,
on la pressió de l’aigua és igual a l’atmosfèrica.
65. En els aqüífers confinats, qualsevol perforació de la capa impermeable fa que
l’aigua alliberada del tancament, surti espontàniament per la perforació, d’acord
amb el principi dels vasos comunicants (pou artesià - Artesian well)
En el pou, la pressió hidràulica fa que l’aigua arribi a un nivell fins que es
compensa la pressió hidràulica amb l’atmosfèrica, el nivell piezomètric (més alt
que el freàtic).
66. Pou artesià surgent
Quan el nivell piezomètric està per damunt del topogràfic, en fer un pou, les
aigües pujarien a pressió fins a l’altura del piezomètric, a la superfície ó més
amunt (flowing artesian well), sempre que les aigües subterrànies poguessin
circular lliurement.
*Les fonts artesianes o surgències, l’aigua surt per una fractura natural en lloc
d’un pou perforat artificialment.
67. Banyoles
Quan el nivell piezomètric és per damunt
de la superfície topogràfica l’ascensió pot
ser per vies naturals.
68. Els sistemes d’abastiment d’aigua de les ciutats es poden
considerar sistemes artesians artificials
Dipòsit d’aigua Àrea de recàrrega
Canalitzacions Aqüífer confinat
Aixetes de les cases Pous artesians surgents
69.
70. Interacció entre les aigües superficials i subterrànies
Rius influents Rius efluents
A les regions àrides, reben aigua de la pluja
que s’infiltra i alimenta als aqüífers.
Pot fer que els rius acabin perdent tot el
cabal.
L’aqüífer alimenta el riu, llacs i fonts
en regions amb pluges abundants.
71. Bibliografia
Costa, M. et al. (2009). Ciències de Terra i del medi ambient. 2er de
Batxillerat. Ed. Castellnou. Barcelona
Tarbuck, E.J. i Lutgens, F.K. (2005). Ciencias de la Tierra. Una introducción a
la geologia física. 8º edició. Pearson. Madrid.
Vehí, M. et al (2007). Ciències de Terra i del medi ambient. 1er de
Batxillerat. Ed. McGraw Hill. Madrid.
https://prezi.com/quz0uhri2hop/2n-btx-u7-la-hidrosfera/
