1. La Tierra, desde el espacio, se asemeja a una gran esfera de color predominantemente azul debido a las
grandes extensiones de agua que la cubren. El 71% de la superficie del planeta está cubierto por agua. Pero
la distribución de esta cantidad de agua es desigual y además sólo una pequeña parte puede ser explotada y
puede ser utilizada para consumo humano.
3
Los recursos totales de agua en la Tierra son de 1.384 millones de km quedando distribuidos de la siguiente
manera:
3
97,6% en los océanos (1.350 millones de km de agua salada)
3
2,4% en los continentes (33.9 millones de km ) que a su vez se distribuye:
3
1,9% en hielos polares y casquetes glaciares (26 millones de km )
3
0,5 % en aguas subterráneas de menos de 4.000 m de profundidad (7 millones de km )
0,0009% en lagos de agua dulce
0,0008% en lagos de agua salada
0,0001% en río
Aproximadamente el 75% del agua contenida en zonas terrestres está almacenada en forma de hielo o es
salina y sólo un pequeño porcentaje (el 0,5% del total de los recursos hídricos) es utilizable como agua
3
potable. Además el 98% (unos 13.000 km ) del agua potable es agua subterránea. En la Atmósfera sólo se
encuentra el 0,001% del total de los recursos hídricos, en forma de vapor de agua y en la Biosfera se
encuentra el 0,0005% .
El agua no permanece estacionaria sobre la Tierra sino que se establece una circulación del agua entre los
océanos, la atmósfera y la litosfera-biosfera de forma permanente. Es lo que se conoce como ciclo
hidrológico.
El ciclo hidrológico se podría definir como el “proceso que describe la ubicación y el movimiento del agua en
nuestro planeta”.
El concepto de ciclo hidrológico actual tiene sus orígenes en la Antigüedad Clásica. Los grandes sabios de
aquella época ya observaron que el agua en nuestro planeta, no sólo era la fuente de toda vida, sino que se
movía y además sufría cambios de estado:
· PLATÓN, concebía la existencia de un ciclo del agua, pero su visión era justo al revés de como ahora
explicamos el ciclo hidrológico. Su idea era que el agua surgía en los manantiales y fuentes de donde el agua
pasaba a los ríos y de ahí al océano (más concretamente al mar Tártaro, así era conocido el océano ellos
conocido). Esta visión se debía un simple hecho de observación, ya que veía como el agua surgía del interior
de la Tierra a través de las fuentes y de ahí pasaba a los ríos los cuales a su vez desembocaban en el mar.
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2. Esta misma visión del ciclo hidrológico era concebida por pensadores como Leonardo da Vinci o Descartes.
· ARISTÓTELES, introdujo el concepto de “condensación”. Para él el origen del agua de las fuentes
estaba en la humedad del aire. Esta humedad sufría un proceso de condensación que daba origen a las
fuentes. El agua de las fuentes pasaba a los ríos y de estos al mar.
En el primer siglo de la Era Cristiana, Séneca explicó de forma similar sus ideas sobre la procedencia del
agua en nuestro planeta.
· VITRUVIO, arquitecto romano del siglo I a.C. introdujo el concepto de “infiltración” basándose en una
serie de observaciones realizadas en el Vesubio. Observó que las fuentes que surgían en las faldas del
Vesubio tenían más agua cuando llovía o nevaba. Pensó que el agua de las fuentes procedía de la infiltración
del agua de lluvia o de la nieve.
El concepto de ciclo se basa en el permanente movimiento o transferencia de las masas de agua, tanto de un
punto del planeta a otro, como entre sus diferentes estados (líquido, gaseoso y sólido). Este flujo de agua se
produce por dos causas principales:
· la energía solar
· la gravedad
El Sol causa la evaporación del agua y ésta en forma de vapor se eleva hacia las capas altas de la atmósfera.
La fuerza de la gravedad hace que el agua condensada en las nubes precipite y una vez en la superficie
terrestre circule desde las zonas más elevadas a las más bajas
El ciclo hidrológico es un proceso continuo en el que una partícula de agua evaporada del océano vuelve al
océano después de pasar por las etapas de precipitación, escorrentía superficial y/o escorrentía subterránea
.
El ciclo se inicia sobre todo en las grandes superficies líquidas (lagos, mares y océanos) donde la radiación
solar favorece que continuamente se forme vapor de agua. El vapor de agua, menos denso que el aire,
asciende a capas más altas de la atmósfera, donde se enfría y se condensa formando nubes. Cuando por
condensación las partículas de agua que forman las nubes alcanzan un tamaño superior a 0,1 mm comienza
a formarse gotas, las cuales caen por gravedad dando lugar a las precipitaciones (en forma de lluvia, granizo
o nieve). 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., la cual será más tarde evaporada.
Del agua que alcanza la superficie del terreno, una parte queda retenida en charcas, lagos y embalses
(“almacenamiento superficial”) volviendo una gran parte de nuevo a la atmósfera en forma de vapor. Otra
parte circula sobre la superficie y se concentra en pequeños cursos de agua, que luego se reúnen en arroyos
y más tarde desembocan en los ríos (“escorrentía superficial”). Este agua que circula superficialmente irá a
parar a lagos o al mar, donde una parte se evaporará y otra se infiltrará en el terreno.
Pero también una parte de la precipitación 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. En casi todas las formaciones
geológicas existe una parte superficial cuyos poros no están saturados en agua, que se denomina “zona no
saturada”, y una parte inferior saturada en agua, y denominada “zona saturada”. Una buena parte del agua
infiltrada nunca llega a la zona saturada sino que es interceptada en la zona no saturada. En la zona no
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3. saturada una parte de este agua se evapora y vuelve a la atmósfera en forma de vapor, y otra parte, mucho
más importante cuantitativamente, se consume en la “transpiración” de las plantas. Los fenómenos de
evaporación y transpiración en la zona no saturada son difíciles de separar, y es por ello por lo que se utiliza
el término “evapotranspiración” para englobar ambos términos. El agua que desciende, por gravedad-
percolación y alcanza la zona saturada constituye la recarga de agua subterránea.
El agua subterránea puede volver a la atmósfera por evapotranspiración cuando el nivel saturado queda
próximo a la superficie del terreno. Otras veces, se produce la descarga de las aguas subterráneas, la cual
pasará a engrosar el caudal de los ríos, rezumando directamente en el cauce o a través de manantiales, o
descarga directamente en el mar u otras grandes superficies de agua, cerrándose así el ciclo hidrológico.
El ciclo hidrológico es un proceso continuo que es irregular en el espacio y en el tiempo. Una gota de lluvia
puede recorrer todo el ciclo o una parte de él. Cualquier acción del hombre en una parte del ciclo, alterará el
ciclo entero para una determinada región. El hombre actúa introduciendo cambios importantes en el ciclo
hidrológico de algunas regiones de manera progresiva al desecar zonas pantanosas, modificar el régimen de
los ríos, construir embalses, etc.
El ciclo hidrológico no sólo transfiere vapor de agua desde la superficie de la Tierra a la atmósfera sino que
colabora a mantener la superficie de la Tierra más fría y la atmósfera más caliente. Además juega un papel de
vital importancia: permite dulcificar las temperaturas y precipitaciones de diferentes zonas del planeta,
intercambiando calor y humedad entre puntos en ocasiones muy alejados.
Las tasas de renovación del agua, o tiempo de residencia medio, en cada una de las fases del ciclo
hidrológico no son iguales. Por ejemplo, el agua de los océanos se renueva lentamente, una vez cada 3.000
años, en cambio el vapor atmosférico lo hace rápidamente, cada 10 días aproximadamente.
El agua en la hidrosfera está en continuo movimiento, se mueve o transfiere de un sitio a otro y de un estado a
otro.
Existen una serie de elementos “climáticos” que van a condicionar de forma directa el funcionamiento del ciclo
hidrológico. Estos elementos son:
A. RADIACIÓN:
La cantidad de radiación que recibe cualquier objeto situado en el Sistema Solar es función de la energía que
libera el Sol, de la distancia a éste y de la cantidad de superficie que intercepta las radiaciones solares.
2
La energía media recibida en la Tierra se denomina constante solar y es del orden de 2 cal/cm x min, pero no
toda llega a la superficie de la hidrosfera y litosfera, ni llega igual energía a todos los puntos de la Tierra
Del total del calor recibido en la Tierra una parte es reflejado y dispersado por las partículas existentes en la
atmósfera superior, otra parte es reflejado por las nubes o por la misma hidrosfera y litosfera. La cantidad de
energía reflejada (“albedo”) es del orden del 32-35%. El resto es absorbido por la atmósfera, hidrosfera y
litosfera.
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4. Una parte de esta energía absorbida es empleada para calentar el agua, el aire y la superficie terrestre,
transformándose en energía mecánica o siendo utilizada para los cambios de estado.
B. TEMPERATURA:
Es la medida de la energía calórica.
La mayor parte de esta energía calórica procede del Sol, pero también existe un calor “interno” procedente de
la desintegración de elementos radiactivos “primigenios” (flujo geotérmico). El flujo geotérmico es mucho más
pequeño que el calor proveniente del Sol, por lo cual no tiene una importancia muy relevante.
La temperatura refleja el estado potencial calórico de una sustancia, permitiendo expresar numéricamente el
efecto que en los cuerpos produce el calor (resultado del balance entre la radiación recibida y la emitida).
Para el ciclo hidrológico interesa de manera especial la temperatura del aire en las inmediaciones de la
superficie terrestre. El aire se enfría o se calienta, por diversos mecanismos de transmisión y por los cambios
de estado físico del agua atmosférica, a partir del suelo.
La temperaturas del aire depende de:
la radiación solar
la circulación atmosférica
La temperatura no depende sólo de la energía calórica solar, sino también está condicionada por el
denominado calor latente (calor que se produce con los cambios de estado del agua). El agua tiene una gran
facilidad para absorber calor, p.e. para elevar la temperatura de 1 gramo de agua se necesita 1 caloría; para
3
evaporar 1 cm de agua se requieren 400 calorías.
C. PRESIÓN ATMOSFÉRICA:
Se define como el peso de una columna de aire que gravita sobre un determinado elemento unitario de
superficie.
Cada componente del aire tiene su propia presión. Debido a que el aire es una mezcla de gases, la suma de
todos ellos nos dará la presión total.
El valor de la presión atmosférica disminuye con la altura, pero esta disminución no es uniforme, por no serlo
la columna de aire. Además la presión atmosférica sufre variaciones con las perturbaciones atmosféricas.
D. HUMEDAD:
Es la presencia de vapor de agua en el aire. Se expresa en %.
Diferenciamos:
3
· Humedad absoluta: son los gramos de agua que hay en un m de aire.
· Humedad relativa: relación entre el vapor de agua que hay y el máximo que puede haber, es decir, es la
relación entre la humedad absoluta y la humedad hasta la saturación.
· Tensión de vapor: es la presión parcial del vapor de agua en la atmósfera. Depende de la temperatura: a
mayor calor, mayor tensión de vapor. Se expresa en bares.
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5. · Punto de rocío: es el punto de saturación a partir del cual la humedad se condensa sobre una superficie,
es decir, es la temperatura a la cual el vapor de agua se satura.
· Humedad específica: cociente entre la masa de vapor de agua y la masa total del aire húmedo para una
masa determinada de aire.
E. VIENTO:
Las masas de aire son impulsadas por efecto de los gradientes báricos, resultado de las diferencias de
presión existentes entre dos puntos en la atmósfera.
F. PRECIPITACIÓN:
El vapor de agua contenido en las masas de aire, como consecuencia de los cambios de presión y
temperatura y del movimiento de las masas de aire, ayudado a veces por minúsculos núcleos de
condensación y material sólido en suspensión, se reúne en gotas de agua o en cristales de hielo y caen hasta
alcanzar la superficie terrestre.
Las medidas de las precipitaciones se obtiene a partir de la recogida de lluvia en pluvímetros y sus unidades
2
son mm o l/ m .
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6. El agua en la hidrosfera. tiempo promedio de renovación
VOLUMEN TIEMPO PROMEDIO
%
(KM3) DE RENOVACIÓN
MARES Y
1.457.000.000 96.811 3 100 AÑOS
OCÉANOS
ATMÓSFERA 15.000 0.001 16 000 AÑOS
CASQUETES
33.380.000 2.218 9 A 12 DÍAS
POLARES
GLACIARES 230.000 0.015 16 000 AÑOS
LAGOS SALADOS 100.000 0.007 10 A 100 AÑOS
LAGOS DE AGUA
135.000 0.009 10 A 100 AÑOS
DULCE
RÍOS 1.500 0.0001 12 A 20 DÍAS
HUMEDAD DEL
38.500 0.002 280 DÍAS
SUELO
AGUA
SUBTERRÁNEA
4.550.00 0.302 300 AÑOS
(HASTA 1000 M DE
PROFUNDIDAD
AGUA
SUBTERRÁNEA
9.550.000 0.635 4.600 AÑOS
(1000 A 2000 M DE
PROFUNDIDAD )
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7. 1º EVAPORACIÓN
El agua se evapora en la superficie oceánica, sobre la superficie terrestre y también por los
organismos, en el fenómeno de la transpiración en plantas y sudoración en animales. Los seres
vivos, especialmente las plantas, contribuyen con un 10% al agua que se incorpora a la atmósfera.
En el mismo capítulo podemos situar la sublimación, cuantitativamente muy poco importante, que
ocurre en la superficie helada de los glaciares o la banquisa.
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8. 2º Condensación
El agua en forma de vapor sube y se condensa formando las nubes, constituidas por gotitas de
agua.
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9. 3º Precipitación
Es cuando las gotas de agua que forman las nubes se enfrían acelerándose la condensación y
uniéndose las gotitas de agua para formar gotas mayores que terminan por precipitarse a la
superficie terrestre en razón a su mayor peso. La precipitación puede ser sólida (nieve o granizo) o
líquida (lluvia). La atmósfera también pierde agua por condensación (rocío o escarcha) que pasan
según el caso al terreno, a la superficie del mar o a la banquisa. En el caso de la lluvia, la nieve y el
granizo (cuando las gotas de agua de la lluvia se congelan en el aire), la gravedad determina la
caída; mientras que en el rocío y la escarcha el cambio de estado se produce directamente sobre
las superficies que cubren al encontrarse a una temperatura más fría.
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10. 4º Infiltración
Ocurre cuando el agua que alcanza el suelo, penetra a través de sus poros y pasa a ser
subterránea. La proporción de agua que se infiltra y la que circula en superficie (escorrentía)
depende de la permeabilidad del sustrato, de la pendiente y de la cobertura vegetal. Parte del
agua infiltrada vuelve a la atmósfera por evaporación o, más aún, por la transpiración de las
plantas, que la extraen con raíces más o menos extensas y profundas. Otra parte se incorpora a los
acuíferos, niveles que contienen agua estancada o circulante. Parte del agua subterránea alcanza
la superficie allí donde los acuíferos, por las circunstancias topográficas, cortan la superficie del
terreno.
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11. 5º Escorrentía
Este término se refiere a los diversos medios por los que el agua líquida se desliza cuesta abajo
por la superficie del terreno. En los climas no excepcionalmente secos, incluidos la mayoría de los
llamados desérticos, la escorrentía es el principal agente geológico de erosión y de transporte de
sedimentos.
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12. 6º Circulación subterránea
Se produce a favor de la gravedad, como la escorrentía superficial, de la que se puede considerar
una versión. Se presenta en dos modalidades:
- Primero, la que se da en la zona vadosa, especialmente en rocas karstificadas, como son a
menudo las calizas, y es una circulación siempre pendiente abajo.
- Segundo, la que ocurre en los acuíferos en forma de agua intersticial que llena los poros
de una roca permeable, de la cual puede incluso remontar por fenómenos en los que
intervienen la presión y la capilaridad.
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13. 7º Vuelta a empezar
El proceso se repite y as í no se pierde nunca el agua
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14. EN QUE AREAS SE PUEDE APLICAR:
Aplicaciones de la hidrología
* Determinación del equilibrio de agua de una región.
* Diseño de proyectos de restauración ribereños.
* Mitigación y predicción de inundaciones, desprendimiento de tierras y riesgo de sequía.
* Pronóstico de inundaciones en tiempo real y advertencias.
* Diseño de esquemas de irrigación y administración de la productividad agrícola.
* Parte del módulo de riesgo en modelado de catástrofes.
* Suministro de agua potable.
* Diseño de presas para abastecimiento de agua o generación de energía hidroeléctrica.
* Diseño de puentes.
* Diseño de alcantarillas y sistemas de drenaje urbano.
* Análisis del impacto de la humedad antecedente en sistemas de alcantarillado sanitarios.
* Predicción de cambios geomorfológicos, como erosión o sedimentación.
* Evaluación de los impactos de cambio ambiental natural y antropogénico en los recursos del agua.
* Evaluación del riesgo de transporte de contaminantes y establecimiento de pautas de política ambiental.
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15. BIBLIOGRAFIA
http://www.miliarium.com/Proyectos/Agenda21/Anejos/SectoresClave/Cicloagua1.asp
http://www.slideshare.net/jacki7/fases-del-ciclo-del-agua-3359648
http://www.ciclohidrologico.com/hidrologa
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