Primera parte del tema hidrosfera de CTMA
1. Origen y dinámica de la hidrosfera.
2. Dinámica oceánica.
3. Dinámica fluvial y torrencial.
4. Aguas subterráneas.
5. Sistemas lénticos.
6. Los glaciares.
Caja de herramientas de inteligencia artificial para la academia y la investi...
La hidrosfera I
1. 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…
2. • 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.
3. ¡¡¡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.
4. 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
5. 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
6. Origen y dinámica de la hidrosfera
Glaciares y
neveros
Atmósfera
Biosfera
Masas de agua dulce
( )
( )
130
7. Origen y dinámica de la hidrosfera
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
8. Origen y dinámica de la hidrosfera
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
9. 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
10. Las aguas son ricas en CO2 proveniente de la respiración, de la atmósfera y de la
descomposición de materia orgánica.
CO2 + H2O ↔ H2CO3
Este 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
+ + CO3
2-).
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 + CO3
2- ↔ 2 HCO3
- = CO3
2- + 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
12. 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
13. Origen y dinámica de la hidrosfera
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
14. 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.
Origen y dinámica de la hidrosfera
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
15. Dinámica de oceánica
Movimientos del agua del marCORRIENTES
CORRIENTES
SUPERFICIALES
Vientos
dominantes
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%.
Salinidad
CORRIENTES
PROFUNDAS
Causadas
por
134
16. 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
19. Dinámica de oceánica134
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.
20. Una buena descripción de la circulación:
http://www.ecured.cu/Circulaci%C3%B3n_termohalina
Dinámica de oceánica134
Zona de hundimiento. Zona de afloramiento.
24. Dinámica de oceánica134
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].
25. Dinámica de oceánica134
En zonas donde existen vientos de
duración constante y con una intensidad
suficiente, se originan trenes de olas,
que pueden recorrer largas distancias.
Las olas son movimientos ondulatorios
de las partículas.
27. 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
Profundidad
Distancia a costa
Nerítica Oceánica
Distancia
Dinámica de oceánicax
28. 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
Profundidad
Dinámica de oceánicax
29. 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 aves
que 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
31. 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
32. Dinámica fluvial y torrencial
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
33. Dinámica fluvial y torrencial
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
34. 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.
35. 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).
36. Dinámica fluvial y torrencial
HIDROGRAMAS
Gráficas en las que se representa el caudal de un río (m3/s) o arroyo a
lo largo del tiempo meses, horas).
Caudal(m3/s)
1000
500
100
0
E F M A M J J A S O N D
t (meses)
Precipitaciones
de final invierno
y primavera.
Época de
estío.
Precipitaciones
en otoño.
137
37. Caudal(m3/s)
1000
500
100
0
E F M A M J J A S O N D
t (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
Dinámica fluvial y torrencial
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
38. Caudal(m3/s)
1000
500
100
0
E F M A M J J A S O N D t (meses)
Dinámica fluvial y torrencial
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
39. Caudal(m3/s)
1000
500
100
0
E F M A M J J A S O N D t (meses)
Dinámica fluvial y torrencial
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
40. Dinámica fluvial y torrencialCaudal(m3/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
41. Caudal(m3/s)
15
10
5
0
0 2 4 6 8 10 12 14 t (horas)
Nivel de
inundación
Nivel de
récord
Dinámica fluvial y torrencial
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
42. Caudal(m3/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
44. 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
45. 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
46. 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
52. Aguas subterráneas138
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.
53. Cuerpos de agua cerrados que no fluyen: lagos, lagunas, humedales…
Sistemas lénticos139
Sistemas lénticos.
LAGOS
LAGUNAS,
HUMEDALES Y
MARISMAS
Depende del
tamaño
(superficie y
profundidad)
54. Sistemas lénticos139
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.
55. 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
56. Sistemas lénticos139
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.
57. 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.
Sistemas lénticos139
58. Sistemas lénticos139
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.
59. Sistemas lénticos139
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.
60. 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.
61. 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.
62. 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, asñi
como un impacto en ecosistemas polares..