Las cuestiones
del 'ciclo del agua' o 'ciclo hidrológico' son muy relevantes a la geoingeniería
del clima. OE
Artículo de USGS
science for a changing world - El ciclo del agua: The water cycle
El Programa Hidrológico Internacional (PHI) de la Organización de las Naciones Unidas para la Educación, la Ciencia y la Cultura (UNESCO) a través del programa Agua y Educación para las Américas, y el Servcio Geológico de los Estados Unidos (U.S. Geological Survey).
¿Qué es el ciclo del agua?
Qué es el ciclo del agua? Fácilmente puedo contestar que...soy "yo"! El ciclo del agua describe la presencia y el movimiento del agua en la Tierra y sobre ella. El agua de la Tierra esta siempre en movimiento y constantemente cambiando de estado, desde líquido, a vapor, a hielo, y viceversa. El ciclo del agua ha estado ocurriendo por billones de años, y la vida sobre la Tierra depende de él; la Tierra sería un sitio inhóspito si el ciclo del agua no tuviese lugar.
Un breve resumen del ciclo del agua
El ciclo del agua no se inicia en un lugar específico, pero para esta explicación asumimos que comienza en los océanos. El sol, que dirige el ciclo del agua, calienta el agua de los océanos, la cual se evapora hacia el aire como vapor de agua. Corrientes ascendentes de aire llevan el vapor a las capas superiores de la atmósfera, donde la menor temperatura causa que el vapor de agua se condense y forme las nubes. Las corrientes de aire mueven las nubes sobre el globo, las partículas de nube colisionan, crecen y caen en forma de precipitación. Parte de esta precipitación cae en forma de nieve, y se acumula en capas de hielo y en los glaciares, los cuales pueden almacenar agua congelada por millones de años. En los climas más cálidos, la nieve acumulada se funde y derrite cuando llega la primavera. La nieve derretida corre sobre la superficie del terreno como agua de deshielo y a veces provoca inundaciones. La mayor parte de la precipitación cae en los océanos o sobre la tierra, donde, debido a la gravedad, corre sobre la superficie como escorrentía superficial. Una parte de esta escorrentía alcanza los ríos en las depresiones del terreno; en la corriente de los ríos el agua se transporta de vuelta a los océanos. El agua de escorrentía y el agua subterránea que brota hacia la superficie, se acumula y almacena en los lagos de agua dulce. No toda el agua de lluvia fluye hacia los ríos, una gran parte es absorbida por el suelo como infiltración. Parte de esta agua permanece en las capas superiores del suelo, y vuelve a los cuerpos de agua y a los océanos como descarga de agua subterránea. Otra parte del agua subterránea encuentra aperturas en la superficie terrestre y emerge como manantiales de agua dulce. El agua subterránea que se encuentra a poca profundidad, es tomada por las raíces de las plantas y transpirada a través de la superficie de las hojas, regresando a la atmósfera. Otra parte del agua infiltrada alcanza las capas más profundas de suelo y recarga los acuíferos (roca subsuperficial saturada), los cuales almacenan grandes cantidades de agua dulce por largos períodos de tiempo. A lo largo del tiempo, esta agua continua moviéndose, parte de ella retornará a los océanos, donde el ciclo del agua se "cierra"...y comienza nuevamente.
Etapas del ciclo del agua
El U.S. Geological Survey (USGS) ha identificado en el ciclo del agua 15 componentes:
Agua en los océanos
El océano es un depósito del agua
Durante los períodos de clima más frío, se forman grandes capas de hielo y glaciares, en la medida que una mayor cantidad de agua se acumula en forma de hielo, menor será el agua disponible en las otras componentes del ciclo. Lo contrario sucede durante los períodos más cálidos. Durante las últimas glaciaciones, los glaciares cubrieron casi un tercio de la superficie terrestre, y los océanos eran aproximadamente 400 pies (120 metros) más bajos de lo que son hoy día. Alrededor de 3 millones de años atrás, cuando la Tierra era más cálida, los océanos podrían haber estado 165 pies (50 metros) por encima del nivel medio actual.
Océanos en movimiento
Evaporación: El agua cambia de estado líquido a gaseoso, o vapor
La evaporación y porque sucede
El calor (energía) es necesario para que ocurra la evaporación. La energía es utilizada para romper los enlaces que mantienen unidas a las moléculas de agua, es por esto, que el agua se evapora más fácilmente en el punto de ebullición (100 ºC, 212 ºF), pero se evapora más lentamente en el punto de congelamiento. Cuando la humedad relativa del aire es del 100 por ciento, que es el punto de saturación, la evaporación no puede continuar ocurriendo. El proceso de evaporación toma calor del ambiente, motivo por el cual, el agua que se evapora de la piel durante la transpiración te refresca.
La evaporación conduce el ciclo del agua
Almacenamiento de agua en la atmósfera: Es el agua almacenada en la atmósfera como vapor, en forma de humedad y nubes
La atmósfera está llena de agua
Condensación: Es el proceso por el cual el agua cambia de estado gaseoso a líquido.
La condensación es el proceso por el cual el vapor de agua del aire se transforma en agua líquida. La condensación es importante para el ciclo del agua ya que forma las nubes. Estas nubes pueden producir precipitación, la cual es la principal forma que el agua regresa a la Tierra. La condensación es lo opuesto a la evaporación.
Condensación en el aire
Incluso en aquellos días en que el cielo esta completamente despejado de nubes, el agua sigue presente en forma de vapor de agua y pequeñas gotas demasiado pequeñas como para ser vistas. Las moléculas de agua se combinan con diminutas partículas de polvo, sales y humo para formar gotas de nube, que crecen y forman las nubes. Cuando las gotas de nube se juntan entre si crecen en tamaño, formándose las nubes y, la precipitación puede suceder.
¿Por qué hace más frío a medida que nos desplazamos hacia arriba en la atmósfera?
Precipitación: Es caída del agua, en forma líquida o sólida desde las nubes
La precipitación, es agua liberada desde las nubes en forma de lluvia, aguanieve, nieve o granizo. Es el principal proceso por el cual el agua retorna a la Tierra. La mayor parte de la precipitación cae como lluvia..
¿Cómo se forman las gotas de lluvia?
La tasa de precipitación varia geográficamente y a lo largo del tiempo
El mapa a continuación muestra la precipitación anual promedio, en milímetros y pulgadas, del mundo. Las áreas verde claro pueden ser consideradas "desiertos". Tu esperabas que el Sahara en África fuese un desierto pero, ¿pensaste que gran parte de Groenlandia y la Antártida fuesen desiertos?
Agua almacenada en los hielos y la nieve: El agua dulce es almacenada en forma congelada, generalmente en los glaciares, campos de hielo y campos de nieve.
Capas de hielo en el mundo
El agua que es almacenada por largos períodos de tiempo en el hielo, la nieve o los glaciares, también forma parte del ciclo del agua. La mayor parte de la masa de hielo de la Tierra, alrededor del 90 por ciento, se encuentra en la Antártida, mientras que el 10 por ciento restante se encuentra en Groenlandia. La capa de hielo de Groenlandia es una interesante parte del ciclo del agua. La capa ha aumentado su tamaño a lo largo del tiempo, alrededor de 2.5 millones de kilómetros cúbicos (600,000 millas cúbicas), debido que cae más nieve de la que se derrite. La capa de hielo presenta un grosor promedio de 1,500 metros (14,000 pies), pero puede tener hasta 4,300 metros de grosor (14,000 pies). El hielo es tan pesado, que la tierra que esta por debajo ha sido presionada hasta adquirir una forma curva.
El hielo y los glaciares, vienen y se van
A escala global, el clima esta cambiando continuamente, generalmente no lo hace lo suficientemente rápido como para que lo notemos. Hubo períodos cálidos, como cuando vivían los dinosaurios, hace alrededor de 100 millones de años. También hubieron muchos períodos fríos, como durante la última Edad de Hielo, alrededor de 20,000 años atrás. En este período Canadá, la mayor parte del norte de Asia y Europa y, algunas regiones de E.E.U.U., se encontraban cubiertas por glaciares.
Algunos hechos sobre los glaciares y las capas de hielo
- Los glaciares cubren un 10-11 por ciento de toda la superficie de la Tierra.
- Si en el día de hoy, todos los glaciares se derritieran, el nivel del mar subiría alrededor de 70 metros (230 pies). Fuente: Centro Nacional de Datos de Nieve y Hielo
- Durante la última edad de hielo el nivel del mar se encontraba alrededor de 122 metros (400 pies) más abajo del nivel a que está hoy día, y los glaciares cubrían casi un tercio de la superficie terrestre.
- Durante el ultimo período cálido, 125,000 años atrás, los mares estaban alrededor de 5.5 metros (18 pies) más arriba del nivel a que están hoy día. Alrededor de tres millones de años atrás, los mares podrían haber estado 50.3 (165 pies) metros más arriba.
El agua de deshielo fluye hacia los cursos de agua: El movimiento del agua de deshielo de nieves y hielos, como escorrentía superficial que fluye hacia los cursos de agua.
Una buena forma de comprender como el deshielo afecta los caudales de los ríos consiste en observar el hidrograma que se muestra aquí debajo. Este hidrograma muestra el caudal diario promedio (caudal promedio para cada día) para el río North Fork, registrado durante 4 años en la Represa North Fork en California. Los picos más altos de la gráfica se deben principalmente el resultado del deshielo. Compara y verás que el promedio diario mínimo durante marzo de 2000, fue de 1,200 pies cúbicos por segundo; mientras que durante agosto, el caudal varió entre 55-57 pies cúbicos por segundo.
La escorrentía producida por el deshielo, varía por estación y por año. Compara las picos máximos de caudal durante el año 2000 con los picos muchos menores del 2001. Parece ser, que durante el año 2001 hubo una gran sequía en esa área de California. La falta de agua almacenada en forma de nieve durante el invierno, puede afectar la cantidad de agua disponible el resto del año.
Escorrentía superficial: Escorrentía de lluvia (aquella escorrentía producida por el agua de lluvia) que corre sobre la superficie del suelo, hacia la corriente de agua más cercana.
La escorrentía superficial, es la escorrentía de lluvia que corre sobre el terreno.
Generalmente, parte de la lluvia que cae es absorbida por el suelo, pero cuando la lluvia cae sobre suelo saturado o impermeable comienza a correr sobre el suelo, siguiendo la pendiente del mismo. Durante las lluvias fuertes, verás pequeños cordones de agua corriendo cuesta abajo. El agua corre por canales a medida que se dirige a los grandes ríos. Esta imagen muestra un ejemplo de cómo la escorrentía superficial entra en una pequeña cañada. En este caso, la escorrentía corre sobre suelo desnudo, arrastrando consigo gran cantidad de sedimento que es depositado en el río (esto es malo para la calidad del agua). El agua de escorrentía que esta ingresando a esta cañada esta comenzando su viaje de retorno hacia el océano.
Como sucede en todas las partes del ciclo del agua, la relación entre precipitación y escorrentía superficial varía de acuerdo al tiempo y la geografía. Tormentas similares en la selva Amazónica y en el desierto del sudoeste de E.E.U.U. tendrán distintos efectos. La escorrentía superficial es afectada por factores meteorológicos y por la geología física y topografía del lugar. Únicamente un tercio de la lluvia que cae corre en forma de escorrentía hacia los océanos; la fracción restante, se evapora o es absorbida por el suelo pasando a formar parte del agua subterránea.
Corriente de agua: El movimiento de agua en su canal natural, como un río
El U.S. Geological Survey utiliza el término "corriente de agua" para referirse a la cantidad de agua que corre en un río, arroyo o cañada.Importancia de los ríos.
Las cuencas y los ríos
La corriente de los cursos de agua está siempre cambiando
Almacenamiento de agua dulce: Agua dulce que se encuentra en la superficie de la Tierra.
Una parte del ciclo del agua que obviamente es esencial para la vida en la Tierra, es el agua dulce superficial. Simplemente pregúntale a tu vecino, a una planta de tomate, a una trucha o a ese molesto mosquito. El agua superficial incluye los arroyos, estanques, lagos, reservorios (lagos creados por el hombre), y humedales de agua dulce.
El agua superficial mantiene la vida.
Infiltración: El movimiento descendente del agua desde la superficie de la Tierra hacia el suelo o las rocas porosas
El agua subterránea comienza como precipitación
Parte del agua que se infiltra, permanece en las capas más superficiales del suelo y puede volver a entrar a un curso de agua debido a que se filtra hacia el mismo. Otra parte del agua puede infiltrarse a mayor profundidad, recargando así los acuíferos subterráneos. Si los acuíferos son lo suficientemente porosos y poco profundos como para permitir que el agua se mueva libremente a través de ellos, la gente puede realizar perforaciones en el suelo y utilizar el agua para satisfacer sus necesidades. El agua puede viajar largas distancias, o permanecer por largos períodos como agua subterránea antes de retornar a la superficie, o filtrarse hacia otros cuerpos de agua, como arroyos o océanos.
Agua subsuperficial
Descarga de agua subterránea: El movimiento del agua hacia afuera del suelo
Todos los días, tú ves el agua que te rodea en lagos, ríos, hielo, lluvia y nieve. Pero también hay una gran cantidad de agua que no vemos --- el agua que existe y se mueve dentro del suelo. El agua subterránea es, en muchos casos, el principal contribuyente de los cursos de agua. Las personas han utilizado el agua subterránea por cientos de años y lo continúan haciendo hasta el día de hoy, principalmente para beber y para riego. La vida en la Tierra depende del agua subterránea como también depende del agua superficial.El agua subterránea fluye bajo la superficie
Como muestra este diagrama, la dirección y velocidad del movimiento del agua subterránea están determinadas por varias características del acuífero y de las capas confinadas del suelo (donde el agua tiene dificultad en penetrar). El movimiento del agua por debajo de la superficie depende de la permeabilidad (que tan fácil o difícil es el movimiento del agua) y de la porosidad (la cantidad de espacio abierto en el material) de la roca subsuperficial. Si la roca permite que el agua se mueva de una forma relativamente libre dentro de ella, el agua puede moverse distancias significativas en un corto período de tiempo. Pero el agua también puede moverse hacia acuíferos más profundos, desde donde demorará años en volver a ser parte del ambiente.
Manantial: Lugar donde el agua subterráneas es descargada hacia la superficie.
¿Qué es un manantial?
Los manantiales pueden formarse en cualquier tipo de roca, pero se encuentran principalmente en las calizas y dolomitas. Este tipo de roca se disuelve fácilmente con la lluvia y se fractura. El agua resultante es ácida. A medida que la roca se disuelve y fractura, se forman espacios que permiten que el agua fluya. Si el flujo es horizontal, éste puede alcanzar la superficie de la tierra, resultando en un manantial.
El agua de un manantial no siempre es transparente.
El agua de un manantial generalmente es transparente, aunque en algunos caso puede presentar cierto color marrón. Esta imagen muestra un manantial natural en el sur de Colorado. Este color rojo hierro se debe a que el agua ha estado en contacto con minerales. En Florida (E.E.U.U.), muchas aguas superficiales contienen taninos ácidos naturales. Estos taninos provienen de la materia orgánica de las rocas subterráneas, el agua se tiñe cuando entra en contacto con estas rocas. La descarga de agua de un manantial fuertemente coloreada puede indicar que el agua esta fluyendo rápidamente por grandes canales dentro del acuífero, sin estar siendo filtrada a través de la roca caliza.
Manantiales termales
Transpiración: Proceso mediante el cual el vapor de agua se escapa de las plantas y entra a la atmósfera
Transpiración y las hojas el las plantas
La transpiración de las plantas es un procesos que no se ve---debido a que el agua se evapora de la superficie de la hoja, tu no ves las hojas "transpirando". Durante la estación de crecimiento, una hoja transpirará una cantidad de agua mucho mayor a su propio peso. Un acre plantado con maíz, produce cerca de 11,400 - 15,100 litros (3,000- 4,000 galones) de agua por día, y un roble grande puede transpirar alrededor de 151,000 litros (40,000 galones) por año.
Factores atmosféricos que afectan la transpiración
- Temperatura: La tasa de transpiración aumenta a medida que aumenta la temperatura, especialmente durante la estación de crecimiento, cuando el aire está más cálido.
- Humedad relativa: A medida que aumenta la humedad del aire que rodea a la planta, la tasa de transpiración disminuye. Es más fácil para el agua evaporarse hacia el aire seco que hacia el aire saturado.
- El viento y el movimiento del aire: El aumento en el movimiento del aire que rodea a la planta, provocará una mayor transpiración
- Tipos de plantas: Las distintas plantas, presentan distintas tasas de transpiración. Algunas de las plantas que crecen en las zonas áridas, como los cactus, conservan la tan preciada agua transpirando menos.
Agua subterránea almacenada: El agua debajo de la tierra, ha estado ahí por millones de años
El agua almacenada forma parte del ciclo del agua
Para encontrar agua, mira debajo de la capa—la napa
De alguna manera, este hoyo puede ser utilizado para obtener agua. Si esta imagen mostrara agua dulce, las personas podrían tomar un balde y abastecerse con esta agua. Tu sabes que en la playa, si tomas un balde y tratas de vaciar el hoyo, éste se llenará inmediatamente, esto sucede debido a que la arena es tan permeable que el agua fácilmente pasa a través de ella, esto significa que nuestro "pozo" tiene un gran rendimiento. Para obtener agua, las personas deben excavar lo suficientemente profundo como para alcanzar un acuífero. El pozo puede alcanzar docenas o miles de pies de profundidad. Pero el concepto es el mismo al de nuestro hoyo en la playa—hay que alcanzar la zona del suelo dónde los espacios libres de roca están llenos de agua.
Distribución global del agua
Fuente de agua | Volumen de agua, en kilometros cúbicos | Volumen de agua, en millas cúbicas | Porcentaje de agua dulce | Porcentaje total de agua |
---|---|---|---|---|
Océanos, Mares y Bahías | 1,338,000,000 | 321,000,000 | -- | 96.5 |
Capas de hielo, Glaciares y Nieves Perpetuas | 24,064,000 | 5,773,000 | 68.7 | 1.74 |
Agua subterránea | 23,400,000 | 5,614,000 | -- | 1.7 |
Dulce | 10,530,000 | 2,526,000 | 30.1 | 0.76 |
Salada | 12,870,000 | 3,088,000 | -- | 0.94 |
Humedad del suelo | 16,500 | 3,959 | 0.05 | 0.001 |
Hielo en el suelo y gelisuelo (permafrost) | 300,000 | 71,970 | 0.86 | 0.022 |
Lagos | 176,400 | 42,320 | -- | 0.013 |
Dulce | 91,000 | 21,830 | 0.26 | 0.007 |
Salada | 85,400 | 20,490 | -- | 0.006 |
Atmósfera | 12,900 | 3,095 | 0.04 | 0.001 |
Agua de pantano | 11,470 | 2,752 | 0.03 | 0.0008 |
Ríos | 2,120 | 509 | 0.006 | 0.0002 |
Agua biológica | 1,120 | 269 | 0.003 | 0.0001 |
Total | 1,386,000,000 | 332,500,000 | - | 100 |
Fuente: Gleick, P. H., 1996: Water resources. In Encyclopedia of Climate and Weather, ed. by S. H. Schneider, Oxford University Press, New York, vol. 2, pp.817-823. |
Organización de las Naciones Unidas para la Educación, la Ciencia y la Cultura (UNESCO), Programa Hidrológico Internacional para América Latina y el Caribe (PHI-LAC)
El PHI, es el programa intergubernamental de cooperación científica de la UNESCO relativo a los recursos hídricos, es un instrumento gracias al cual los Estados Miembros pretenden mejorar su conocimiento del ciclo hidrológico e incrementar su capacidad de administrar y explotar mejor sus recursos hídricos.
El PHI tiene igualmente como objetivo mejorar la base científica y tecnológica con el fin de desarrollar métodos para la gestión racional de los recursos hídricos, incluyendo la protección del medio ambiente.
Mediante la incorporación del componente de las Ciencia Sociales, el PHI se ha convertido en un programa verdaderamente interdisciplinario basado en el reconocimiento de que la solución de los problemas relativos al agua no es sólo de orden técnico.
El programa "Agua y Educación: para las Américas" del PHI-LAC tiene como objetivo general generar un cambio de conciencia en torno al conocimiento y aprovechamiento sustentable del agua desde la infancia.
Basado en que el objetivo del desarrollo no es el crecimiento económico "per se", sino el acrecentamiento de las capacidades y derechos de las personas, y el perfeccionamiento social que los posibilite, este Programa apunta a desarrollar herramientas y mecanismos para maestros y educadores a fin de promover el conocimiento de los recursos hídricos, aprender las formas adecuadas de la gestión del agua, comprender el ciclo hidrológico como base para garantizar el buen manejo del recurso, reconocer la importancia del valor del agua y promover el desarrollo de una relación positiva con nuestros recursos hídricos (glaciales, acuíferos, lagos, ríos y océanos).
United Nations Educational, Scientific and Cultural Organization (UNESCO) International Hydrological Programme (IHP)
The IHP, UNESCO`s intergovernmental scientific co-operative programme in water resources, is a vehicle through which Member States can upgrade their knowledge of the water cycle and thereby increase their capacity to better manage and develop their water resources.
It also aims at the improvement of the scientific and technological basis for the development of methods for the rational management of water resources, including the protection of the environment.
Recently, with the increase presence of the social science component, IHP has become a truly interdisciplinary programme, capitalizing on the recognition that the solution of the world water problems is not just a technical issue.
The "Water and Education: for the Americas" is a programme of the IHP-LAC, with the general objective of generating a positive attitude towards the knowledge and sustainable exploitation of the water resources starting at childhood.
Based in the concept that the main objective of the development is not economic growth "per se", but the improvement of the capacities and people rights, and social empowerment, this Programme aims to develop tools and mechanisms for teachers and educators to promote knowledge on water in general, learn the ways to adequately managie this precious resource, understand the hydrological cycle as a base to guarantee good water management, acknowledge the importance of water and its value, and promote the development of a positive relation with our water resources (aquifers, glaciers, lakes, rivers and oceans).
Ciclo del Agua USGS Ciencias del Agua USGS Recursos Hídricos
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The URL for this page is http://water.usgs.gov/edu/watercyclespanish.html
Last Modified: Mar 17, 2014
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