El Ciclo del Agua
Se pudiera admitir que la cantidad total de agua que existe en la Tierra, en sus tres fases: sólida, líquida y gaseosa, se ha mantenido constante desde la aparición de la Humanidad. El agua de la Tierra – que constituye la hidrósfera – se distribuye en tres reservorios principales: los océanos, los continentes y la atmósfera, entre los cuales existe una circulación contínua – el ciclo del agua o ciclo hidrológico. El movimiento del agua en el ciclo hidrológico es mantenido por la energía radiante del sol y por la fuerza de la gravedad.
El ciclo hidrológico se define como la secuencia de fenómenos por medio de los cuales el agua pasa de la superficie terrestre, en la fase de vapor, a la atmósfera y regresa en sus fases líquida y sólida. En esencia, el ciclo hidrológico es el movimiento del agua desde el suelo hacia la atmósfera y de regreso nuevamente. De los muchos procesos involucrados en el ciclo hidrológico, los más importantes son:
- la evaporación directa,
- la transpiración por las plantas y animales
- la condensación
- la sublimación (paso directo del agua sólida a vapor de agua)
- la precipitación
- la escorrentía.
La cantidad de agua movida, dentro del ciclo hidrológico, por el fenómeno de sublimación es insignificante en relación a las cantidades movidas por evaporación y por transpiración, cuyo proceso conjunto se denomina evapotranspiración.
Evaporación
La evaporación es el cambio de estado de una sustancia de líquido a gas. En meteorología, la sustancia que más nos interesa es el agua.
Para que ocurra la evaporación, se necesita energía. Esta energía puede provenir de cualquier fuente: el Sol, la atmósfera, la Tierra o de objetos en la Tierra, como los seres humanos.
La conversión de agua a vapor consume mucha energía calorífica para conseguir que las moléculas de agua obtengan mucho movimiento y se desprendan en forma de gas (vapor de agua).
El vapor de agua es uno de los tantos gases que componen la atmósfera. Éste es transportado por la circulación atmosférica a travez del planeta.
Transpiración
La transpiración es la evaporación de agua desde las plantas a través de los estomas. Los estomas son pequeñas aberturas en la parte inferior de las hojas conectadas a los tejidos vasculares de la planta. En la mayoría de las plantas, la transpiración es un proceso pasivo, controlado en gran medida por la humedad del aire, la temperatura y el contenido de humedad del suelo.
Del agua que pasa por una planta, solo el 1 % se utiliza en el crecimiento de las plantas. El restante 99 % se libera a la atmósfera.
Como es difícil diferenciar la cantidad de agua que se evapora de un área en evaporación o transpiración, estos dos procesos generalmente se combinan en la cantidad total de agua evaporada en lo que se denomina evapotranspiración,
Condensación
La condensación es el proceso mediante el cual el vapor de agua se transforma en estado líquido.
El vapor de agua que entra a la atmósfera se condensa luego de haber recorrido distancias que pueden sobrepasar miles de kilómetros. El agua condensada da lugar a la formación de nieblas, rocío y nubes y, posteriormente, a precipitación. Este es el proceso por el que se forma agua en los lados de recipientes (botellas o vasos) fríos.
La condensación no depende de una temperatura específica, sino de la diferencia entre dos temperaturas: la temperatura del aire y la temperatura del punto de rocío. El punto de rocío es la temperatura a la que se puede formar rocío: es el punto en el que el aire se satura y no puede contener más vapor de agua. Cualquier enfriamiento adicional provoca la condensación del vapor. La niebla suele formarse cuando la temperatura del aire y el punto de rocío son iguales.
La condensación es el proceso opuesto a la evaporación. Como el vapor de agua tiene más energía que el agua líquida, al condensarse se libera ese exceso de energía en forma de calor, lo que contribuye a la formación de huracanes.
Precipitación
La precipitación ocurre cuando las diminutas partículas de condensación, a través de colisiones y fusión, crecen tanto que el aire ascendente ya no puede sostenerlas, y caen a la Tierra.
La precipitación puede ocurrir en la fase líquida (lluvia) o en la fase sólida (nieve o granizo). El agua precipitada en la fase sólida se presenta con una estructura cristalina, en el caso de la nieve, y con estructura granular, regular en capas, en el caso del granizo.
La precipitación es la principal forma en que recibimos agua dulce en la Tierra. En promedio, el planeta recibe unos 980 mm (38½ pulgadas) al año, tanto sobre los océanos como sobre los continentes.
La precipitación incluye también incluye el agua que pasa de la atmósfera a la superficie terrestre por condensación del vapor de agua (rocío) o por congelación del vapor (helada) y por intercepción de las gotas de agua de las nieblas (nubes que tocan el suelo o el mar).
El agua que precipita en tierra puede tener varios destinos. Una parte es devuelta directamente a la atmósfera por evaporación; otra parte escurre por la superficie del terreno, escorrentía superficial, que se concentra en surcos y va a originar las líneas de agua. El agua restante se infiltra, esto es penetra en el interior del suelo; esta agua infiltrada puede volver a la atmósfera por evapotranspiración o profundizarse hasta alcanzar las capas freáticas.
Tanto el escurrimiento superficial como el subterráneo van a alimentar los cursos de agua que desaguan en lagos y en océanos.
Escorrentía
La escorrentía ocurre cuando hay precipitación excesiva y el suelo está saturado (ya no puede absorber más agua). Los ríos y lagos son el resultado de la escorrentía. Parte de esta agua se evapora hacia la atmósfera, pero la mayoría regresa a los océanos.
La escorrentía superficial se presenta siempre que hay precipitación y termina poco después de haber terminado la precipitación. Si la escorrentía fluye hacia un lago sin salida, la evaporación es el único medio por el cual el agua vuelve a la atmósfera. Como durante la evaporación se dejan atrás las impurezas o sales, el lago se vuelve salado, como ocurre con el Lago Enriquillo en la Rep. Dominicana, Gran Lago Salado en Utah o el Mar Muerto en Israel.
La evaporación de esta escorrentía hacia la atmósfera reinicia el ciclo hidrológico. Parte del agua se infiltra en el suelo y en los acuíferos, y es absorbida nuevamente por las plantas, donde comienza otra vez el proceso de transpiración.
Por otro lado, cuando el agua se infiltra en el terreno, ocurre un escurrimiento subterráneo, especialmente cuando se da a través de medios porosos, ocurre con gran lentitud y sigue alimentando los cursos de agua mucho después de haber terminado la precipitación que le dio origen.
Así, los cursos de agua alimentados por capas freáticas presentan unos caudales más regulares.
Compartimientos del ciclo hidrológico
Como se dijo arriba, los procesos del ciclo hidrológico ocurren en la atmósfera y en la superficie terrestre por lo que se puede admitir dividir el ciclo del agua en dos ramas: aérea y terrestre.
El agua que precipita sobre los suelos va a repartirse, a su vez, en tres grupos: una que es devuelta a la atmósfera por evapotranspiración y dos que producen escurrimiento superficial y subterráneo. Esta división está condicionada por varios factores, unos de orden climático y otros dependientes de las características físicas del lugar donde ocurre la precipitación.
Así, la precipitación, al encontrar una zona impermeable, origina escurrimiento superficial y la evaporación directa del agua que se acumula y queda en la superficie. Si ocurre en un suelo permeable, poco espeso y localizado sobre una formación geológica impermeable, se produce entonces escurrimiento superficial, evaporación del agua que permanece en la superficie y aún evapotranspiración del agua que fue retenida por la cubierta vegetal. En ambos casos, no hay escurrimiento subterráneo; este ocurre en el caso de una formación geológica subyacente permeable y espesa.
Causas del ciclo hidrológico
La energía solar es la fuente de energía térmica necesaria para el paso del agua desde las fases líquida y sólida a la fase de vapor, y también es el origen de las circulaciones atmosféricas que transportan el vapor de agua y mueven las nubes.
La fuerza de gravedad da lugar a la precipitación y al escurrimiento. El ciclo hidrológico es un agente modelador de la corteza terrestre debido a la erosión y al transporte y deposición de sedimentos por vía hidráulica. Condiciona la cobertura vegetal y, de una forma más general, la vida en la Tierra.
El ciclo hidrológico puede ser visto, en una escala planetaria, como un gigantesco sistema de destilación, extendido por todo el Planeta. El calentamiento de las regiones tropicales debido a la radiación solar provoca la evaporación contínua del agua de los océanos, la cual es transportada bajo forma de vapor de agua por la circulación general de la atmósfera, a otras regiones. Durante la transferencia, parte del vapor de agua se condensa debido al enfriamiento y forma nubes que originan la precipitación. El regreso a las regiones de origen resulta de la acción combinada del escurrimiento proveniente de los ríos y de las corrientes marinas.
Nota:
Parte de este material proviene de JetStream la escuela en línea del Servicio Nacional del Tiempo de los E.U.A