1.- el ciclo hidrológico

Juan Pablo Sánchez

Importancia

• El agua cubre las tres cuartas partes de la superficie de la Tierra, distribuida entre los océanos, la atmósfera, los casquetes polares y las aguas continentales.

Ciclo Hidrológico

• http://www.ambientum.com/enciclopedia_medioambiental/aguas/index.asp

• http://es.wikipedia.org/wiki/Hidrosfera

Ciclo Hidrológico

Hidrósfera• La hidrosfera o hidrósfera (del griego υδρός hydros: ‘agua’ y σφαιρα sphaira: ‘esfera’) describe en

las Ciencias de la Tierra el sistema material constituido por el agua que se encuentra bajo y sobre la superficie de la Tierra.

• La hidrosfera incluye los océanos, mares, ríos, lagos, agua subterránea, el hielo y la nieve. La Tierra es el único planeta en nuestro Sistema Solar en el que está presente de manera continuada el agua líquida, que cubre aproximadamente dos terceras partes de la superficie terrestre, con una profundidad promedio de 3,5km, lo que representa el 97% del total de agua del planeta. El agua dulce representa 3% del total y de esta cantidad aproximadamente 98% está congelada, de allí que tengamos acceso únicamente a 0,06% de toda el agua del planeta. El agua migra de unos depósitos a otros por procesos de cambio de estado y de transporte que en conjunto configuran el ciclo hidrológico o ciclo del agua.

• La presencia del agua en la superficie terrestre en parte es el resultado de la desgasificación del manto, que está compuesto por rocas que contienen en disolución sólida cierta cantidad de sustancias volátiles, de las que el agua es la más importante.

• Se cree que la mayor cantida del agua del planeta vino del espacio.• El agua del manto se escapa a través de procesos volcánicos e hidrotermales. El manto recupera

gracias a la subducción una parte del agua que pierde a través del vulcanismo.

Origen del agua• http://cienciaexplicada.blogspot.com/2011/10/agua-espacial.html• Durante la formación de la tierra, la temperatura terrestre era demasiado elevada

como para tener agua en estado líquido, y no había una atmósfera que retuviera el vapor de agua. Esto implica que el agua que hoy ocupa tres cuartos de la superficie terrestre debió llegar una vez que la tierra se había enfriado. Se ha sugerido que los cometas (en los cuales se ha detectado hielo), que se impactaron contra nuestro planeta hace 4.600 millones de años, son una posible fuente de este liquido esencial para la vida. Hogerheijde et al. (2011) utilizaron los instrumentos del observatorio espacial Herschel, para estudiar un sistema planetario en formación, y lograron detectar agua suficiente para miles de océanos terrestres.Referencias:Akeson. “Watery disks” (2011). Science Vol. 334 No. 6054 pp.316-317.

• Hogerheijde et al. “Detection of water reservoir in a forming planetary system” (2011). Science Vol. 334 No. 6054 pp.338-340.

Ciclo Hidrológico• http://www.ojocientifico.com/2011/05/23/que-es-el-ciclo-hidrologico-del-agua• El ciclo hidrológico es el proceso que mueve al agua a través de los océanos, el

cielo y la tierra. Este proceso funciona gracias a la energía del sol. Podemos comenzar a examinar el ciclo del aguacon los océanos, los cuales tienen el 97% del agua de todo el planeta:

• El sol causa evaporación del agua en la superficie del océano; el vapor del agua se eleva y se condensa formando pequeñas gotitas, las cuales se aferran a partículas de polvo. Estas gotitas forman las nubes. El vapor generalmente permanece en la atmósfera por un corto período de tiempo, desde algunas horas a algunos días, hasta que se convierte en precipitación y cae hacia la tierra en forma de lluvia, nieve, aguanieve o granizo.

• Algunas precipitaciones caen sobre la tierra y son absorbidas o se vuelven residuos de la superficie, los cuales gradualmente fluyen hacia barrancos, lagos o ríos. El agua en las corrientes y los ríos fluyen hacia el océano, se filtra en el suelo o se evapora nuevamente hacia la atmósfera.

Ciclo Hidrológico•

La primera fase del ciclo hidrológico es la evaporación. Ésta tiene lugar en la superficie del mar, especialmente en las zonas cálidas. Esta agua en forma de gas vapor, pasa a la atmósfera originando la formación de nubes que serán las responsables de la precipitación.

Las nubes son formas condensadas de humedad atmosférica compuesta de pequeñas gotas de agua o de diminutos cristales de hielo. Éstas son el principal fenómeno atmosférico visible. Como tales, representan un paso transitorio, aunque vital, en el ciclo del agua. Este ciclo incluye la evaporación de la humedad desde la superficie de la Tierra, su transporte hasta niveles superiores de la atmósfera, la condensación del vapor de agua en masas nubosas y el retorno final del agua a la tierra en forma de precipitaciones de lluvia y nieve.

Ciclo Hidrológico• Algunas precipitaciones caen sobre la tierra y son absorbidas o se vuelven residuos de la

superficie, los cuales gradualmente fluyen hacia barrancos, lagos o ríos. El agua en las corrientes y los ríos fluyen hacia el océano, se filtra en el suelo o se evapora nuevamente hacia la atmósfera.

• El agua en el suelo puede ser absorbido por las plantas y luego se transfiere a la atmósfera por un proceso llamado transpiración. El agua del suelo se evapora hacia la atmósfera; estos procesos son colectivamente conocidos como evapotranspiración.

• De esa agua en el suelo, algo se filtra hacia abajo en una zona de rocas porosas que contienen agua subterránea. Los acuíferos son una capa de roca permeable, capaz de actuar como reserva, transmisor, y proveedora de cantidades significativas de agua.

• Más precipitación que evaporación o evapotranspiración ocurre en la tierra, pero la mayoría de la evaporación de nuestro planeta y la precipitación se lleva a cabo en los océanos. La cantidad global de precipitaciones y evaporaciones es balanceada a través del mundo. Mientras que algunas áreas específicas en la Tierra tienen más precipitaciones y menos evaporaciones que otras, en una escala global existe un balance.

Ciclo Hidrológico• Las fases claves en el ciclo hidrológico son:• Evaporación. Tiene lugar en la superficie del mar, especialmente en las zonas cálidas. Esta agua en

forma de gas, vapor, pasa a la atmósfera originando la formación de nubes que serán las responsables de la precipitación. Los factores que afectan a la velocidad de evaporación son la rapidez con la que se proporciona calor a un líquido, la agitación a la que se somete a éste para llevar moléculas a la superficie y que tengan la suficiente energía para escapar y la velocidad a la cual se renueva el vapor que se halla encima del líquido.

• Por otra parte tenemos la transpiración de los seres vivos, principalmente las grandes masas forestales, que también aportan vapor de agua a la atmósfera. La transpiración es el proceso por el que el agua es absorbida por las raíces, transportada a través del cuerpo de ellas y evaporada en las superficies de la planta, al aire circundante. La energía requerida para convertir el agua líquida en vapor de agua proviene en última instancia del Sol a través de diversas fuentes. La energía de la evapotranspiración puede provenir de la transferencia de calor, ya sea del aire caliente a la planta fría o a la superficie del terreno; pero la principal fuente de energía es la radiación neta. Generalmente, el volumen de evapotranspiración será menor o igual que el de precipitación que cae en una región. Se dan excepciones cuando la precipitación se complementa con irrigación o en los casos en que las raíces de las plantas pueden obtener agua del nivel freático cuando éste se encuentra a uno o dos metros de la superficie del terreno.

• Los dos elementos son considerados EVAPOTRANSPIRACION.

Ciclo Hidrológico• Las fases claves en el ciclo hidrológico son:• Retención:• Pero no todo el agua que precipita llega a alcanzar la superficie del

terreno. Una parte del agua de precipitación vuelve a evaporarse en su caída y otra parte es retenida (“agua de intercepción”) por la vegetación, edificios, carreteras, etc., y que luego se evapora.

• Del agua que alcanza la superficie del terreno, una parte queda retenida en charcas, lagos y embalses (“almacenamiento superficial”) volviendo una parte de nuevo a la atmósfera en forma de vapor.

Ciclo Hidrológico• Las fases claves en el ciclo hidrológico son:• Precipitación. El aire cargado de vapor asciende a las capas frías de la atmósfera, a 20ºC y 30ºC

bajo cero, donde se producirá el efecto de condensación. Aparecerán pequeños cristales de hielo, gotas de agua muy fría, y vapor de agua. En estas circunstancias, se crea un proceso de aglomeración de los cristales de hielo que hace que aumente su medida y sean más pesados. Cuando alcanzan una proporción determinada, se desprenden de la nube formando copos de nieve. Estos copos, por efecto de la gravedad, atraviesan las capas atmosféricas hasta llegar a una temperatura superior a los 0ºC. Entonces se produce un cambio de fase y pasan de sólido a líquido, convirtiéndose en lluvia. En las capas más bajas de la atmósfera las finas gotas de agua que se mantienen en suspensión en el aire chocan entre ellas formando, en su descenso, gotas más grandes que se precipitan posteriormente. La lluvia, la nieve o el hielo pueden caer en forma uniforme o de chubascos. La precipitación uniforme puede ser intermitente, aunque sin presentar aumentos bruscos de intensidad. El granizo, el pequeño granizo y la nieve granulada sólo se producen en chubascos; la llovizna y los cristales de hielo son precipitaciones continuas y uniformes. Hay que destacar que, si en el paso de la fase líquida a la gaseosa el agua se libera de las impurezas que contiene, al caer al suelo en forma de lluvia, disuelve las sustancias presentes en la atmósfera así como las de la corteza terrestre y del subsuelo hasta llegar al mar. En algunos casos el agua aflora de nuevo a la superficie en forma de manantiales o fuentes.

Ciclo Hidrológico• Las fases claves en el ciclo hidrológico son:• Escorrentía. La precipitación sobre la superficie de la tierra seguirá diferentes

caminos antes de volver al inicio del ciclo. Una parte del agua será aprovechada por los seres vivos, vegetales y animales. Otra parte va a parar al mar por medio de la escorrentía superficial, que puede trascurrir por lechos formados en el transcurso del tiempo como los ríos o los torrentes. En este camino hacia el mar se produce una filtración hacia el subsuelo formando escorrentía subterránea. El agua puede ser almacenada en la superficie, lagos o embalses superficiales, y en el subsuelo en los acuíferos subterráneos. Cabe señalar que todo este sistema de escorrentía, infiltración y almacenamiento es completamente interactivo ya que existe normalmente un flujo continuo entre todos los sistemas. Por este motivo existen ríos que desaparecen, formando ríos subterráneos, y vuelven a aparecer kilómetros más adelante. Del mismo modo la interacción entre los acuíferos y el mar puede originar la intrusión marina, penetración de agua de mar en los acuíferos. Del mismo modo que ocurre con la energía, el total de agua que existe en la naturaleza puede considerarse que tiene un valor constante. Lo que cambia es su forma pero no su cantidad.

Ciclo Hidrológico

• Las fases claves en el ciclo hidrológico son:• Infiltración:• Una parte de la precipitación y escorrentía

llega a penetrar la superficie del terreno (“infiltración”) a través de los poros y fisuras del suelo o las rocas, rellenando de agua el medio poroso.

Ciclo Hidrológico

Ciclo Hidrológico

Nubes• http://www.catedu.es/cienciaragon/index.php?Itemid=113&id=403&option=com_conten

t&task=view• En meteorología, la formación de nubes debido al enfriamiento del aire provoca la

condensación de vapor de agua invisible en gotitas o partículas de hielo visibles en una partícula de polvo. Las partículas que componen las nubes tienen un tamaño que varía entre 5 y 75 micras, 0,0005 cm y 0,008 cm. Las partículas son tan pequeñas que las sostienen en el aire corrientes verticales leves.

Las diferencias entre formaciones nubosas derivan, en parte, de las diferentes temperaturas de condensación. Cuando ésta se produce a temperaturas inferiores a la de congelación, las nubes suelen componerse de cristales de hielo. Las que se forman en aire más cálido suelen estar compuestas de gotitas de agua. Sin embargo, en ocasiones, nubes "superenfriadas" contienen gotitas de agua a temperaturas inferiores a la de congelación.

El movimiento de aire asociado al desarrollo de las nubes también afecta a su formación. Las nubes que se crean en aire en reposo tienden a aparecer en capas o estratos. Las que se forman entre vientos o aire con fuertes corrientes verticales presentan un gran desarrollo vertical.

Nubes• Las nubes desempeñan una función muy importante, ya que modifican la

distribución del calor solar sobre la superficie terrestre y en la atmósfera. En general, ya que la reflexión de la parte superior de las nubes es mayor que la de la superficie de la Tierra, la cantidad de energía solar reflejada al espacio es mayor en días nublados. Aunque la mayor parte de la radiación solar es reflejada por las capas superiores de las nubes, algo de radiación penetra hasta la superficie terrestre, que la absorbe y la emite de nuevo. La parte inferior de las nubes es opaca para esta radiación terrestre de onda larga y la refleja de vuelta a la Tierra.

El resultado es que la atmósfera inferior absorbe, en general, más energía calorífica en días nublados por la presencia de esta radiación atrapada. Por el contrario, en una día claro, la superficie de la Tierra absorbe inicialmente más radiación solar, pero esta energía se disipa muy rápido por la ausencia de nubes. Sin considerar otros efectos meteorológicos relacionados, la atmósfera absorbe menos radiación en días claros que en días nublados.

Nubes• La nubosidad tiene una influencia considerable en las actividades

humanas. La lluvia, vital para la producción de plantas alimenticias, deriva de la formación de las nubes. En los primeros tiempos de la aviación, la visibilidad estaba afectada por las nubes. Con el desarrollo del vuelo con instrumentos que permiten al piloto navegar en el interior de una nube grande, este obstáculo ha sido mitigado.

El primer estudio científico de las nubes se hizo en 1803, cuando el meteorólogo británico Luke Howard ideó un método de clasificación de nubes. Lo siguiente fue la publicación, en 1887, de un sistema de clasificación que más tarde sirvió de fundamento del conocido Atlas Internacional de las Nubes de 1896. Este atlas se revisa y modifica regularmente y se usa en todo el mundo.

Nubes• La nubosidad tiene una influencia considerable en las actividades humanas.

La lluvia, vital para la producción de plantas alimenticias, deriva de la formación de las nubes. En los primeros tiempos de la aviación, la visibilidad estaba afectada por las nubes. Con el desarrollo del vuelo con instrumentos que permiten al piloto navegar en el interior de una nube grande, este obstáculo ha sido mitigado.

El primer estudio científico de las nubes se hizo en 1803, cuando el meteorólogo británico Luke Howard ideó un método de clasificación de nubes. Lo siguiente fue la publicación, en 188Las nubes suelen dividirse en cuatro familias principales según su altura: nubes altas, nubes medias, nubes bajas y nubes de desarrollo vertical. Éstas últimas se pueden extender a lo largo de todas las alturas. Estas cuatro divisiones pueden subdividirse en género, especie y variedad, describiendo en detalle el aspecto y el modo de formación de las nubes. Se distinguen más de cien tipos de nubes diferentes. .

Nubes

• A continuación describimos sólo las familias principales y los géneros más importantes:

• Las nubes altas están compuestas por partículas de hielo, situadas a altitudes medias de 8 kilómetros sobre la tierra. Esta familia contiene tres géneros principales:– Los cirros están aislados, tienen aspecto plumoso y en hebras, a

menudo con ganchos o penachos, y se disponen en bandas.– Los cirroestratos aparecen como un velo delgado y blanquecino;

en ocasiones muestran una estructura fibrosa y, cuando están situados entre el observador y la Luna, dan lugar a halos.

– Los cirrocúmulos forman globos y mechones pequeños y blancos parecidos al algodón; se colocan en grupos o filas.

Nubes

• Las nubes medias están compuestas por gotitas de agua, tienen una altitud variable, entre 3 y 6 kilómetros sobre la tierra. Esta familia incluye dos géneros principales:– Los altos estratos parecen velos gruesos grises o azules, a

través de los que el Sol y la Luna sólo pueden verse difusamente, como tras un cristal traslúcido.

– Los altocúmulos tienen el aspecto de globos densos, algodonosos y esponjosos un poco mayores que los cirro cúmulos. El brillo del Sol y la Luna a través de ellos puede producir una corona, o anillo coloreado, de diámetro mucho menor que un halo.

Nubes• Las nubes bajas también están compuestas por gotitas de agua,

suelen tener una altitud menor de 1,6 kilómetros. Este grupo comprende tres tipos principales:Los estratocúmulos son grandes rollos de nubes, de aspecto ligero y de color gris. Con frecuencia cubren todo el cielo. Debido a que la masa nubosa no suele ser gruesa, a menudo aparecen retazos de cielo azul entre el techo nuboso.

• Los nimboestratos son gruesos, oscuros y sin forma. Son nubes de precipitación, desde las que casi siempre llueve o nieva.

• Los estratos son capas altas de niebla. Aparecen, como un manto plano y blanco, a alturas por lo general inferiores a los 600 metros. Cuando se fracturan por la acción del aire caliente en ascensión, se ve un cielo azul y claro.

Nubes

• Las nubes de desarrollo vertical alcanzan altitudes que varían desde menos de 1,6 a 13 kilómetros sobre la tierra. En este grupo se incluyen dos tipos principales:– Los cúmulos tienen forma de cúpula o de madejas de lana. Se

suelen ver durante el medio y el final del día, cuando el calor solar produce las corrientes verticales de aire necesarias para su formación. La parte inferior es, en general, plana y la superior redondeada, parecida a una coliflor.

– Los cumulonimbos son oscuros y de aspecto pesado. Se alzan a gran altura, como montañas, y muestran a veces un velo de nubes de hielo, falsos cirros, con forma de yunque en su cumbre. Estas nubes tormentosas suelen estar acompañadas por aguaceros violentos e intermitentes.

Nubes

• Un grupo de nubes anómalo es el que incluye las nubes nacaradas, o de madreperla, con altitudes entre 19 y 29 kilómetros, y las nubes noctilucentes, con altitudes entre 51 y 56 kilómetros. Estas nubes, muy delgadas, pueden verse sólo entre el ocaso y el amanecer, en altas latitudes.

Nubes

¿Qué es la lluvia?

• Fenómeno atmosférico consistente en una precipitación acuosa en forma de gotas líquidas, cuyo diámetro se halla generalmente comprendido entre 0,5 y 7 mm, y que caen a una velocidad final del orden de los 3-9m/s. http://www.fao.org/docrep/T0848S/t0848s08.htm#TopOfPage

• http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/airfri2.html• La formación de la lluvia a partir del vapor de agua contenido

en la atmósfera se inicia con una fase de saturación, en la que el aire húmedo se enfría hasta la temperatura del punto de rocío.

• En presencia de núcleos de condensación, (pequeñas partículas de polvo, polen…) el aire saturado precipita el vapor de agua en forma de gotitas de pequeño tamaño (fase de condensación).

¿Qué es la lluvia?

¿Cómo se condensa la nube para formar la lluvia?

¿Cómo se condensa la nube para formar la lluvia?

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