La hidrosfera I

Tema 4.

Os recuerdo, mis queridos pupilos, que

tenéis que completar los apuntes, A MANO, con todas las aclaraciones hechas en clase que

consideréis necesarias para vuestro posterior

estudio…

• Origen y dinámica de la hidrosfera.

• Sistemas lénticos (lagos, lagunas y humedales).

• Dinámica oceánica.

• Dinámica fluvial y torrencial.

• Aguas subterráneas.

• Los glaciares.

• El agua como recurso.

• Impactos en la hidrosfera.

• Riesgos derivados de su dinámica.

¡¡¡DEBÉIS TENER EN CUENTA AL ESTUDIAR ESTE TEMA QUE GUARDA

UNA ÍNTIMA RELACIÓN CON LA ATMÓSFERA!!!!

Lo hemos estudiado por separado para simplificarlo en la medida de lo

posible. Pero son componentes de un sistema complejo, el medio ambiente.

La hidrosfera es el componente del sistema tierra formado por toda el agua, ya sea en estado líquido, sólido o gaseoso, que encontramos en nuestro planeta.

Origen y dinámica de la hidrosfera130

Origen y dinámica de la hidrosfera

Agua en el universo

Molécula relativamente

frecuente

En la Tierra se encuentra en los 3

estados de agregación.

Su origen en la tierra

Formada en el núcleo.

Hielo proveniente de meteoritos.

Combinación de ambos.

Posterior desgasificación del manto, atracción gravitatoria y condensación.

130


Glaciares yneveros

Atmósfera

Biosfera

Masas de agua dulce

( )( )

130


PROPIEDADES

Molécula dipolar.

Establecimiento de puentes de hidrogeno entre las moléculas.

Máxima densidad a los 4ºC.

Densidad hielo < densidad agua.

Elevado calor específico.

Buen disolvente de iones (sustancias polares).

Alta tensión superficial.

Contiene disoluciones tampón o amortiguadoras (carbonatos)

130


Balance hídrico = salidas - entradas

Volumen sistema Tiempo permanencia =

Flujo entrante del sistema

Es el flujo neto de agua entrante o saliente de un sistema.• A largo plazo normalmente es nulo (sistemas autorregulados)• A corto plazo puede ser un balance positivo (hay un excedente) o negativo (déficit).

Es el tiempo medio que transcurre desde que una molécula entra al sistema hasta que lo abandona.

1 Tasa de renovación =

Tiempo de permanencia

Inversa del tiempo de permanencia, indica la velocidad de flujo en el sistema.

132

Los gases son los mismos que componen el aire libre, pero en diferentes proporciones.

Cuando aumentan la temperatura y la salinidad, disminuye la solubilidad de los gases en al agua del mar.

La actividad metabólica de los seres vivos (fotosíntesis), la agitación y la abundancia de seres vivos, pueden hacer variar el CO2, el O2 y el anión bicarbonato (HCO3-) disueltos en el agua.

En aguas oceánicas superficiales bien mezcladas, la composición típica de gases disueltos tiene un 64% de nitrógeno (N2), un 34% de oxígeno (O2) y un 1,8% de dióxido de carbono (CO2), muy por encima éste último del 0,04% que hay en el aire libre.

Origen y dinámica de la hidrosferax

Las aguas son ricas en CO2 proveniente de la respiración, de la atmósfera y de la descomposición de materia orgánica.

CO2 + H2O ↔ H2CO3Este ácido carbónico rápidamente pasa a formar parte de un equilibrio ácido-base

complejo. En la 1ª reacción/fase, va a dar ión bicarbonato y protones.

H2CO3 ↔ HCO3- + H+

También las rocas calcáreas aportan iones bicarbonato (fuente principal de éstos, por el CaCO3 Ca2

+ + CO32-).

CO3 2- + H2O ↔ HCO3- + OH-

Además, en el agua existen otras reacciones químicas, como la que se establece entre el ión carbonato y el ácido carbónico.

H2CO3 + CO32- ↔ 2 HCO3

- = CO32- + H+ ↔ HCO3

-

CO2 + OH- ↔ HCO3-

El ión bicarbonato puede actuar como base y como ácido, es un anfótero.

Dependiendo de las sustancias presentes en el agua, el equilibrio se desplaza, captando protones o hidroxilos.

SISTEMA TAMPÓN BICARBONATO EN AGUAS NATURALES

En el caso de las aguas naturales, en función de su origen y los medios o sistemas a los que están expuestas, tendrán un pH u otro. Por lo general las aguas naturales tienen un cierto carácter básico con unos valores de pH comprendidos entre 6,5-8,5

Lluvia 5’6

Agua de mar 8

Lago 6’5

En función de las características del sustrato, éste donará iones al agua, teniendo éstas un carácter más calcáreo o básico (si son rocas carbonatadas) o siendo aguas más silíceas o ácidas (granitos).

Este sistemas tampón, reguladores o buffer consiste en la presencia de sales solubles en agua que son producto resultante de la reacción entre un ácido débil y una base fuerte, como el carbonato de calcio (CaCO3).

SISTEMA TAMPÓN BICARBONATO EN AGUAS NATURALES


ZONA FÓTICA

ZONA AFÓTICA

En función de la penetración de la luz solar, podemos diferenciar dos zonas:-Fótica: La luz penetra en esta región, es posible la fotosíntesis.-Afótica: La luz es incapaz de llegar a esta región.

x

El principal problema en el océano es la gran distancia entre la zona fótica (superficial) y los nutrientes (sedimentados en aguas profundas). Donde hay luz para la producción primaria hay pocos nutrientes inorgánicos, y viceversa.


ZONA FÓTICA

ZONA AFÓTICA

Las zonas con mayor productividad sean aquellas en que las aguas profundas, frías y cargadas de nutrientes afloran a la superficie; tales zonas se conocen como afloramientos.

Nutrientes

x

Dinámica de oceánica

Movimientos del agua del marCORRIENTES

CORRIENTES SUPERFICIALES

Vientosdominantes

Corrientes superficiales condicionadas al giro de anticiclones (Circulación General de la Atmósfera).

Afloramientos debido a vientos costa mar.

Corrientes de deriva litoral: Viento oblicuo a la costa.

Variaciones de densidad

Las masas de agua absorben energía solar, aumentando su temperatura (<densidad); o ceden energía disminuyendo su temperatura (>densidad). La región/profundidad en la que la Tº desciende bruscamente se llama TERMOCLINA.

Temperatura

La concentración de sales es variable dependiendo de la cuenca marina que se trate. A mayor concentración, mayor densidad; y a la inversa. Ejemplos: Salinidad media del mar 3’5%, Muerto 30%.

SalinidadCORRIENTES PROFUNDAS

Causadas por

134

134 Dinámica de oceánica

1. Capa superficial. En los primeros metros el agua recibe la mayor parte de la radiación solar, estando considerablemente más caliente que las capas inferiores. Debido a estar en superficie, además, es mezclada y homogeneizada por los vientos.

2. Termoclina. En esta región se produce un brusco descenso de la temperatura. Entre los 200-1000m (estrecha en latitudes altas, amplia en latitudes bajas). Separa dos regiones de características muy diferentes, siendo el límite inferior en torno a los 5ºC.

3. Capa inferior. Hasta la máxima profundidad de la masa de agua. La temperatura desciende lentamente. La temperatura y densidad a gran profundidad es prácticamente constante.

LA TERMOCLINA ACTÚA COMO BARRERA VERTICAL ENTRE FASES

DISTINTAS

Dinámica de oceánica134


LA CORRIENTE TERMOHALINA o Cinta Transportadora de Calor


La corriente termohalina hace referencia al movimiento de masas de agua en los océanos, de acuerdo a cambios en la temperatura y salinidad de las aguas.

Las modificaciones de esos dos factores produce cambios en la densidad.◦ A menor temperatura, mayor densidad.

◦ A mayor salinidad, mayor densidad.

Una buena descripción de la circulación:

http://www.ecured.cu/Circulaci%C3%B3n_termohalina


Zona de hundimiento. Zona de afloramiento.


https://www.youtube.com/watch?v=-JSXT-Ntgl8

https://www.youtube.com/watch?v=-JSXT-Ntgl8


El oleaje es resultado de la interacción del viento con la superficie de mares y océanos.Ese movimiento permite una efectiva mezcla del agua en los primeros metros de profundidad (temperatura, concentración de nutrientes y concentración de gases similares). [Puede aumentar la turbidez en aguas poco profundas].


En zonas donde existen vientos de duración constante y con una intensidadsuficiente, se originan trenes de olas, que pueden recorrer largas distancias.Las olas son movimientos ondulatorios de las partículas.

Dinámica de oceánicax

La masa acuosa. Está poblado por organismos pelágicos:- El plancton son los organismos arrastrados por las corrientes marinas.-El necton son los organismos nadadores, pueden nadar más rápido que las corrientes marinas.

Dominio pelágico (o de columna de agua).

Dom. Pelágico

Profundidad

Epipelágico

Mesopelágico

Batipelágico

Abisopelágico

Hadopelágico

0

200

1000

4000

6000

Pro

fundid

ad

Distancia a costa

Nerítica Oceánica

Distancia


El sustrato, el fondo marino (rocoso, pedregoso, arenoso, fangoso). Poblado por organismos bentónicos.

Dominio bentónico (o de fondo marino)

Profundidad

Litoral

Sublitoral

Batial

Abisol

Hadal

0

200

1000

4000

6000

Pro

fundid

ad


Dinámica oceánica

En las zonas orientales de los océanos tropicales (costa oeste de los continentes) el agua se separa de la costa debido a los vientos alisios que soplan hacia el Oeste.

El agua que se mueve es reemplazada por agua profunda, fría y rica en nutrientes, debido a que la descomposición se produce en el fondo oceánico. Estas zonas se llaman zonas de afloramiento.

En la superficie, con la energía solar, se forma una gran cantidad de fitoplancton capaz de mantener una comunidad animal muy numerosa como peces y avesque se alimentan de ellos.

Este es el origen de algunos de los caladeros más importantes para la pesca como son el de Perú, costas de Sahara y costas de Kalahari en África y en España Galicia (corriente del Golfo).

AFLORAMIENTOS

x

AFLORAMIENTO COSTA DE PERÚ

x Dinámica oceánica

Dinámica fluvial y torrencial

Los sistemas lóticos los constituyen los cursos de agua dulce como ríos, arroyos, torrentes o manantiales.

•Cursos de agua permanentes.

•Flujo de agua más o menos constante.Ríos

•Cursos de agua temporales con cauce fijo.

•Flujo de agua muy variable (seco la mayor parte del año).Arroyos

•Cursos de agua temporales con cauce fijo.

•Caudal extremadamente variable (surgen con grandes precipitaciones)

•Gran pendiente.Torrentes

136


Las aguas de arrollada son encauzadas por los accidentes del terreno, discurriendo por cauces cada vez más estables. Esos cauces en conjunto constituyen una RED DE DRENAJE.

◦ EXORREICAS: Vierten al mar.

◦ ENDORREICAS: Vierten a zonas interiores.

Una CUENCA HIDROGRÁFICA es la superficie que vierte a una misma red de drenaje. Las cuencas se separan por divisorias de aguas (línea de cumbres).

136


PERFIL LONGITUDINAL de un río y PERFIL DE EQUILIBRIO

Representación de altitud vs. Distancia al nacimiento hasta desembocadura.

Perfil teórico en el que las acciones de erosión, transporte y sedimentación están equilibradas.

136

Dinámica fluvial y torrencialx

PARTES DE UN RÍO:• CURSO ALTO: suele ser de carácter torrencial. Se da una acción principalmente erosiva, aunque también depositan los materiales más grandes. • CURSO MEDIO: El factor dominante es el transporte de los materiales procedente del curso alto, bien sea por flotación, suspensión, saltación, arrastre o disolución, según la clase de material que sea.• CURSO BAJO: Acción predominantemente sedimentaria.

Dinámica fluvial y torrencialx

PARTES DE UN TORRENTE: • CUENCA DE RECEPCIÓN: Laderas donde discurren los barrancos, con forma de abanico cóncavo que alimenta el torrente. • CANAL DE DESAGÜE: cauce principal. • CONO DE DEYECCIÓN: Donde se depositan los materiales.

Todo torrente termina en el nivel de base (local) al desembocar en otra corriente fluvial. La acción geológica de los torrentes es fundamentalmente erosiva (salvo en la parte final en la que se depositan los materiales transportados). Se realiza una erosión en sentido horizontal(ensanche del cauce), y sobre todo vertical (profundización del mismo).


HIDROGRAMAS

Gráficas en las que se representa el caudal de un río (m3/s) o arroyo a lo largo del tiempo meses, horas).

Caudal (m

3/s)

1000

500

100

0

E F M A M J J A S O N Dt (meses)

Precipitaciones de final invierno

y primavera.Época de

estío.

Precipitaciones en otoño.

137

Caudal (m

3/s)

1000

500

100

0

E F M A M J J A S O N Dt (meses)

Los regímenes de los ríos pueden ser pluviales, nivales o pluvionivales.

Durante el invierno todas las precipitaciones se almacenan en forma de nieve.

RÉGIMEN NIVAL


Es un río con un pico en su caudal significativo, presenta una avenida debida a la fusión de una gran cantidad de nieve y hielo. El resto del año depende de aportes subterráneos.

Aguas provenientes del

deshielo.

137

Caudal (m

3/s)

1000

500

100

0

E F M A M J J A S O N D t (meses)


RÉGIMEN PLUVIONIVAL O MIXTO

Agua del deshielo.

Precipitaciones finales de invierno.

Precipitaciones otoño.

Es un río con un caudal no muy elevado, que depende principalmente de aportes subterráneos. Las precipitaciones no son significativas, por eso es uniforme.

137

Caudal (m

3/s)

1000

500

100

0

E F M A M J J A S O N D t (meses)


Precipitaciones finales de invierno -

primavera.

Época estival.

Se trata de un río cuya época de crecida coincide con lluvias cercanas a la primavera. El resto de meses no presenta picos, sino que es una larga época de estío.

RÉGIMEN PLUVIAL

137

Dinámica fluvial y torrencialC

audal (m

3/s)

15

10

5

0

0 2 4 6 8 10 12 14 t (horas)

Caudal de base

Caída de aguacero

Caudal máximo

Tiempo de respuesta Permite observar el

comportamiento hídrico de una cuenca, y compararla con…

137

Caudal (m

3/s)

15

10

5

0

0 2 4 6 8 10 12 14 t (horas)

Nivel de inundación

Nivel de récord


Supuesto 1: La línea discontinua representa el caudal tras la construcción de una presa.

Supuesto 2: La línea continua representa el caudal tras la tala de la masa forestal de un valle.

137

Caudal (m

3/s)

15

10

5

0

0 2 4 6 8 10 12 14

Caída de aguacero

Caudal máximo Si comparamos el hidrograma

de un torrente, rambla o barranco, podemos observar que es distinto al de un río.El aumento de caudal es considerable (pues normalmente está vacío su cauce).El tiempo de respuesta suele ser de minutos.En este caso tiene carácter pluvial. Los nivales son torrentes más predecibles.

Dinámica fluvial y torrencial137

Aguas subterráneas

El agua sobre al superficie terrestre puede infiltrarse en el terreno si las rocas son permeables. Esa infiltración dependerá de la abundancia de vegetación, de la pendiente del terreno y de la permeabilidad del mismo.

El agua que no se filtre, forma la escorrentía superficial, circulando en cauces más o menos fijos.

138

Permeabilidad es la facilidad con la que los fluidos pueden atravesar un material. Depende del número de poros que presenta el material, pero además, de las conexiones entre los mismos. Es lo que se llamaría porosidad efectiva.

La porosidad se define como la cantidad de huecos que tiene la roca. Se expresa en % en volumen de roca total

Porosidad = (Vhuecos/Vtotal ) x 100

Aguas subterráneas138


Estructuras geológicas que por su porosidad o fracturación son capaces de almacenar agua, y de transmitirla.

ACUÍFEROS

Acuíferos libres

Acuíferos confinados

Aquellos en los que su límite superior se

encuentra en contacto con la zona

subsaturada. Puede ser recargado en toda

su superficie. Se encuentran a presión

atmosférica.

Aquellos que se encuentran entre dos capas impermeables. El agua está sometida a una presión mayor

que la atmosférica. La zona de recarga es

una región concreta.

La capa situada por encima del mismo es

menos permeable que los materiales que constituyen el

acuífero.

Acuíferos semiconfinados


1

1

2

3

4 5

6

6


irenebyg.blogspot.com


Los acuíferos tienen gran importancia, debido a que cumplen distintas funciones:

- Son almacén de agua que puede ser utilizada con posterioridad, incluso en regiones en las que las condiciones climáticas actuales se caracterizan por un déficit hídrico.- El agua ocupa cavidades que, sin su presencia, podrían desaparecer al compactarse el terreno, provocando subsidencias.- Aportan agua a ríos efluentes. También existen ríos que donan agua a acuíferos recargándolos, se denominan ríos influentes.

Cuerpos de agua cerrados que no fluyen: lagos, lagunas, humedales…

Sistemas lénticos139

Sistemas lénticos.

LAGOSLAGUNAS,

HUMEDALES Y MARISMAS

Depende del tamaño

(superficie y profundidad)


Se suelen clasificar en función de su origen:

Glaciar, Volcánico, Kárstico, Tectónico

Tienen una dinámica propia, al tener un volumen de agua considerable. Al igual que mares y océanos, poseen termoclina, esta puede impedir la mezcla vertical.

Su salinidad dependerá de los aportes o entradas, así como de la evacuación de esa agua (evaporación o salida al mar). Si la evacuación

no es posible, la concentración de sales aumenta progresivamente.

Los lagos.

ESTRATIFICACIÓN DE LAGOS, CIRCULACIÓN Y MEZCLA

Sistemas lénticosx

Las diferencias de densidad en las aguas de los lagos (como en otros sistemas acuáticos) resultan del gradiente térmico, e influyen sobre la circulación vertical de las aguas a lo largo del año. Dado que esa circulación va ligada a la temperatura, dependerá del clima de la región

Termoclina


ESTRATIFICACIÓN DE LAGOS, CIRCULACIÓN Y MEZCLA

PRIMAVERA VERANO OTOÑO INVIERNO

T E R M O C L I N A T E R M O C L I N A

H I E L O

LAGO REGIÓN TEMPLADA

Lagos DIMÍCTICOS: Se mezclan en primavera y en otoño.

En los lagos de las zonas templadas, se producen ciclos estacionales que alteran la estratificación de las aguas. Verano : las aguas de las capas superiores se calientan más que las del fondo. La diferencia de temperatura entre las aguas superiores y las profundas da origen a una zona intermedia denominada termoclina que separa dos capas de agua bien diferenciadas: epilimnion e hipolimnion. Se produce la circulación de las aguas superficiales, las cuales no se mezclan con las del fondo frías, no circulantes.Otoño la temperatura baja en el epilimnion hasta igualar la del hipolimnion; este hecho provoca la circulación total de las aguas del lago. Invierno se produce una estratificación, debido a que las aguas de la superficie se congelan, mientras las aguas del fondo permanecen a 4º C. Esta temperatura corresponde al máximo de densidad del agua. La descomposición bacteriana se reduce a temperaturas bajas.Primavera sube la temperatura de las aguas del epilimnio, el hielo se funde y, al hacerse el agua más densa, desciende hacia el fondo provocando la subida de las aguas profundas; así se establece una circulación total de las aguas con la consiguiente fertilización de las capas superiores por el arrastre de nutrientes en suspensión.



Lagos (templados y) subtropicales monomícticos. En estos lagos, la temperatura del agua superficial nunca baja a 4º C y en invierno no se hielan. La mezcla vertical de las aguas sólo se puede producir durante la estación fría, ya que en ese momento la termoclina no es amplia.

Lagos fríos monomícticos. La temperatura del agua profunda y superficial no sobrepasa nunca los 4º C. Cuando las aguas superficiales alcanzan en verano 4º C, y desaparece el hielo, puede producirse una circulación vertical que origina la mezcla de las aguas. Estos lagos se encuentran en las regiones polares.

Lagos tropicales oligomícticos. La temperatura del agua superficial oscila entre 20º - 30º C, casi constante durante todo el año. El gradiente térmico es débil, y se producen por consiguiente cambios poco notorios. La circulación vertical es irregular y rara vez es total. Termoclina considerable.

También los clasificamos como oligótróficos y eutróficos, en función de los nutrientes y actividad biológica que presenten. Lo veremos más adelante.


Convenio RAMSAR define humedales como "las extensiones de

marismas, pantanos y turberas, o superficies cubiertas de aguas, sean éstas de régimen natural o artificial, permanentes o temporales, estancadas o corrientes, dulces, salobres o saladas, incluidas las extensiones de agua marina cuya profundidad en marea baja no exceda de seis metros".

Los humedales.

La función principal del humedal, aparte de ser un gran ecosistema y un importante hábitat para muchos seres vivos, es que actúan como filtradores naturales de agua.

Los glaciares140

En los lugares donde la cantidad total de precipitaciones sólidas supera a la cantidad de agua que resulta de su fusión, la nieve se acumula en cantidades cada vez mayores.

Nieve esponjosa neviza hielo blanco hielo azul

Se dan procesos de compactación debido al peso de las capas superiores y por fenómenos de fusión parcial y rehielo. Por grados sucesivos de compactación y expulsión del aire intersticial llega a transformarse en hielo azul.

Los glaciares140

•Cubren la mayoría de las regiones cometidas a modelado glaciar.

Transversalmente tienen forma planoconvexa o biconvexa. En hielo

fluye radialmente en todas direcciones

Inlandsis o

casquetes

glaciares.

•En latitudes templadas, en zonas montañosas por encima de las nieves

perpetuas. En la zona de cumbres por su gran pendiente se acumula nieve

en equilibrio inestable, que desciende en forma de avalanchas a zonas

menos inclinadas donde se acumula y compacta hasta formar hielo: los

circos glaciares. Si la acumulación es suficientemente abundante, por la

zona más deprimida del valle desciende una lengua glaciar

Glaciares

de circo y

valle.

En general, las masas de hielo en el planeta pueden incluirse en alguno de estos 3 grupos, o suponer transiciones entre ambos.

Son acumulaciones de agua dulce. 79% del total de agua dulce.

Los glaciares140

• Capas de agua oceánica heladas en las regiones polares.

Gran parte de la sal marina es expulsada al producirse la

congelación. Su espesor varía de forma natural, en la

actualidad este proceso se ve alterado por los cambios de

temperatura global.

Banquisa

Su fusión desencadenaría modificaciones del clima a escala global, asñicomo un impacto en ecosistemas polares..

La hidrosfera I

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