ACQUA O CICLO IDROLOGICO: FASI E IMPORTANZA - AMBIENTE - 2024

Il ciclo dell'acqua o ciclo idrologico è la circolazione dell'acqua sulla Terra che cambia tra stato liquido, gassoso e solido. In questo movimento circolatorio l'acqua transita tra l'idrosfera, l'atmosfera, la litosfera e la criosfera.

Questo processo è fondamentale per la vita sulla terra perché una grande percentuale di cellule è costituita da acqua. Negli esseri umani, il 60% del corpo è costituito da acqua, che raggiunge il 70% nel cervello e il 90% nei polmoni.

Il ciclo dell'acqua comprende l'intera massa d'acqua planetaria, sia superficiale che sotterranea, nei fiumi, negli oceani, nell'aria e negli esseri viventi. Le proprietà più rilevanti dell'acqua per il ciclo idrologico sono il suo punto di ebollizione e il punto di congelamento.

Il punto di ebollizione o la temperatura alla quale si passa da liquido a gas è di 100 ºC a livello del mare (diminuisce con l'altezza). Mentre il punto di congelamento o la temperatura alla quale l'acqua passa da uno stato liquido a uno stato solido è 0 ºC.

Un'altra proprietà eccezionale è il suo carattere di solvente universale, poiché è il liquido che dissolve la maggior parte delle sostanze (ioni polari e molecole). L'acqua, composta da due atomi di idrogeno e uno di ossigeno, ha un polo positivo (idrogeni) e uno negativo (ossigeno).

Nel ciclo dell'acqua questo elemento attraversa sei fasi: evaporazione e traspirazione, condensazione, precipitazione, deflusso, infiltrazione e circolazione. L'energia che guida il ciclo dell'acqua è l'energia solare e un'altra forza fondamentale è la gravità, che consente precipitazioni, deflusso e infiltrazione.

Fasi del ciclo dell'acqua

Ciclo dell'acqua. Fonte: Malama Le fasi del ciclo dell'acqua non sono strettamente sequenziali, ovvero non tutte le molecole d'acqua le attraversano necessariamente tutte ad ogni turno del ciclo. La combinazione di tutte le fasi forma un flusso o ciclo chiuso che include l'evaporazione dell'acqua e la sua circolazione atmosferica.

Successivamente, l'acqua si condensa e precipita, circola attraverso i fiumi o si accumula nei laghi e negli oceani, dove si verifica una nuova evaporazione. Un'altra parte fuoriesce dal terreno, di questa una parte evapora e un'altra si infiltra, si accumula o circola sottoterra.

In media, ogni 8 giorni tutta l'acqua atmosferica viene rinnovata e ogni 16-180 giorni l'acqua nei fiumi viene rinnovata. Al contrario, l'acqua in un lago o in un ghiacciaio rimane fino a 100 anni o più.

1- Evaporazione e traspirazione

L'evaporazione è la trasformazione dell'acqua da uno stato liquido a uno gassoso aumentandone la temperatura. Questo aumento di temperatura è il prodotto del riscaldamento causato dalla radiazione solare, principalmente ultravioletta.

Allo stesso modo, il calore irradiato (radiazione infrarossa) dalla terra e dagli oggetti che si trovano sulla sua superficie, contribuisce al riscaldamento dell'acqua.

L'acqua evapora quando raggiunge 100ºC o meno a seconda della pressione atmosferica. Questa gassificazione dell'acqua consiste nel fatto che le molecole d'acqua vengono caricate con energia cinetica, aumentando il loro movimento ed espandendo l'acqua.

Quando le molecole si separano l'una dall'altra, l'acqua perde la coerenza assegnatale dalla sua proprietà liquida e la tensione superficiale viene interrotta. Essendo più leggera, l'acqua trasformata in gas sale nell'atmosfera sotto forma di vapore acqueo.

Temperatura, umidità relativa e vento

Nella quasi totalità dei casi l'acqua negli oceani, nei fiumi e nel suolo non raggiunge i 100 ºC, ma avviene l'evaporazione, perché in uno strato d'acqua ci sono molecole che si riscaldano più di altre e rompono la tensione superficiale , evaporando.

Se l'aria è molto secca (bassa umidità relativa), le molecole d'acqua che riescono a rompere la tensione superficiale tenderanno a passare più facilmente nell'aria. Se invece c'è vento, questo trascinerà lo strato di vapore acqueo che si accumula sull'acqua.

Il più alto tasso di evaporazione si verifica negli oceani, dove il tasso di evaporazione è sette volte quello della superficie terrestre.

Evaporazione edafica

Dell'acqua che si infiltra nel suolo, una parte raggiunge lo strato di acque sotterranee (zona satura). Mentre un'altra porzione si riscalda nel suo transito nella zona insatura ed evapora ritornando in superficie.

Sudore

Le piante hanno bisogno di acqua per i loro processi metabolici, che nella maggior parte dei casi ottengono dal suolo. Lo fanno attraverso le loro radici e quando raggiungono le foglie, e una parte viene utilizzata per il processo di fotosintesi.

Tuttavia, circa il 95% dell'acqua assorbita dalle piante viene rilasciata nell'ambiente sotto forma di vapore acqueo durante la traspirazione. Il vapore acqueo viene rilasciato attraverso gli stomi nell'epidermide fogliare.

2- Condensa

È il passaggio di un gas allo stato liquido, che avviene su una superficie a causa della diminuzione della temperatura. Quando la temperatura scende, le molecole d'acqua diminuiscono la loro energia cinetica e si legano maggiormente tra loro per condensarsi.

Gocce d'acqua dovute alla condensa. Fonte: Nicole López Questo processo richiede che ci siano particelle a cui l'acqua aderisce e la temperatura di queste particelle deve essere inferiore alla temperatura di saturazione dell'acqua. In queste condizioni si raggiunge il punto di rugiada o temperatura di rugiada, cioè la temperatura alla quale l'acqua condensa.

Formazione delle nuvole

Formazione delle nuvole Fonte: Arun Kulshreshtha L'aria si alza quando viene riscaldata e in questo processo porta via il vapore acqueo che si produce a causa dell'evaporazione sulla superficie terrestre. Quando sale, la sua temperatura scende fino a raggiungere il punto di rugiada e si condensa.

Si formano così piccole gocce d'acqua che raggiungono un diametro compreso tra 0,004 e 0,1 mm, che vengono trasportate dal vento e finiscono per scontrarsi tra loro. L'accumulo di questi punti di condensazione forma le nuvole che quando raggiungono la loro saturazione d'acqua generano precipitazioni.

brina

Se la temperatura è molto bassa, si genera brina, cioè uno strato di scaglie o aghi in piccoli pezzi di ghiaccio. Questo è prodotto dalla deposizione diretta di vapore acqueo su una superficie, non dalla precipitazione.

3- Precipitazioni

Pioggia precipitosa. Fonte: Cassini83 La precipitazione è la caduta di acqua condensata in forma liquida o solida dall'atmosfera alla superficie terrestre. Man mano che l'acqua condensata si accumula nell'atmosfera sotto forma di nuvole, il suo peso aumenta, fino a non poter evitare la forza di gravità.

Pioggia

La pioggia è la precipitazione dell'acqua allo stato liquido, essendo molto importante poiché distribuisce acqua dolce sulla superficie terrestre. Il 91% dell'acqua che precipita ritorna direttamente negli oceani, il 9% va alle masse continentali per alimentare i bacini che ritornano all'oceano.

Nevada

Se la temperatura negli strati superiori dell'atmosfera è sufficientemente bassa, l'acqua condensata si cristallizza in fiocchi di neve. Man mano che aumentano di dimensioni e si accumulano, finiscono per precipitare per forza di gravità e causare nevicate.

grandinare

Sono pietre di ghiaccio di 5 e 50 millimetri di diametro o anche più grandi, che si formano attorno a particelle di materiale sospese. Quando il ghiaccio accumulato attorno alla particella raggiunge un peso sufficiente, precipita.

4- Runoff

L'acqua precipitante può cadere direttamente su un corpo d'acqua (stagno, fiume, lago o oceano) o sul terreno. Allo stesso modo, i corpi d'acqua possono traboccare, cioè parte dell'acqua contenuta fuoriesce dai limiti di contenimento.

Questo processo mediante il quale viene generato un flusso d'acqua a seguito dello straripamento di un contenitore o canale è chiamato deflusso. Viene generato quando la quantità di acqua che precipita o trabocca dal contenitore è maggiore della capacità di infiltrazione del terreno.

5- Infiltrazione

L'infiltrazione è il processo mediante il quale l'acqua penetra nel suolo attraverso i suoi pori e le fessure. Il tasso di infiltrazione o la quantità di acqua che riesce a penetrare nel terreno in un dato tempo dipende da vari fattori.

Ad esempio, in un terreno sabbioso con particelle grossolane che lasciano pori più grandi l'una nell'altra, l'infiltrazione sarà maggiore. Mentre in un terreno argilloso, che ha particelle più fini, l'infiltrazione è minore.

Strati di suolo

I terreni sono costituiti da diversi orizzonti o strati disposti uno sull'altro, ciascuno con le proprie caratteristiche. Ci sono terreni la cui superficie orizzonte o orizzonte A è altamente permeabile, mentre alcuni degli orizzonti inferiori lo sono meno.

Se l'acqua infiltrata incontra uno strato impermeabile, si accumula su di esso o circola orizzontalmente. Questo forma i corpi idrici sotterranei o le falde acquifere, che sono di grande importanza come approvvigionamento di acqua dolce.

La quantità di acque sotterranee a livello globale è stimata essere 20 volte quella dell'acqua di superficie sulla Terra. Questo specchio d'acqua è ciò che mantiene il flusso di base dei fiumi e fornisce acqua alle piante.

Springs

L'acqua accumulata nel sottosuolo può trovare vie d'uscita verso l'esterno e formare sorgenti. In altre parole, una fonte naturale di acqua che sgorga dalla terra formando stagni o fiumi.

6- Circolazione

Gran parte dell'acqua è contenuta negli oceani, nei laghi e nei bacini idrici sotterranei, oppure è congelata ai poli o in alta montagna. Tuttavia, una parte rilevante è in circolazione permanente, dando dinamica al ciclo dell'acqua.

Correnti d'aria

Le differenze di temperatura tra i punti dell'atmosfera terrestre generano spostamenti delle masse d'aria. Questi spostamenti a loro volta causano differenze di pressione atmosferica e si producono venti che trasportano il vapore acqueo.

Masse di aria calda salgono dalla superficie terrestre verso gli strati superiori dell'atmosfera. Allo stesso modo, l'aria si sposta orizzontalmente dalle aree di alta pressione alle aree di bassa pressione.

Correnti oceaniche

Negli oceani l'acqua è in costante movimento circolatorio, formando correnti marine. Questi sono determinati dai movimenti di rotazione e traslazione della Terra.

fiumi

L'acqua che precipita sulle montagne scorre in discesa per gravità seguendo le curve di livello del terreno. In questo processo, un canale è formato dall'effetto erosivo dell'acqua stessa e viene incanalato attraverso di esso. In questo modo si formano corsi d'acqua che possono essere temporanei o permanenti.

Congelamento dell'acqua

Parte dell'acqua che precipita sulla terra non circola, perché è immobilizzata sotto forma di ghiaccio. In acqua di mare il punto di congelamento è inferiore a 0 ° C a causa dell'elevato contenuto di sali (generalmente -2 ° C).

D'altra parte, se non ci sono particelle a cui l'acqua si attacca, il suo punto di congelamento scende a - 42 ºC.

Importanza del ciclo dell'acqua

Fluido vitale

Gli esseri viventi hanno bisogno di acqua per vivere, infatti le cellule viventi sono costituite da un'elevata percentuale di acqua. L'acqua, essendo un solvente universale e essendo in grado di dissolvere una grande quantità di soluti, è essenziale nelle reazioni biochimiche cellulari.

Diverse fasi dell'acqua. Fonte: BE Il ciclo dell'acqua, attraverso le precipitazioni e attraverso fiumi, laghi e falde acquifere sotterranee, fornisce l'acqua necessaria alla vita. La produzione primaria attraverso la fotosintesi è il processo che garantisce la trasformazione dell'energia solare in energia utile per la vita.

La fotosintesi non è possibile senza acqua, sia nel caso del plancton (organismi acquatici) che nelle piante terrestri.

Regolazione della temperatura

Le masse d'acqua esistenti sulla Terra, così come la loro circolazione nel ciclo idrologico, sono un regolatore termico. L'elevato calore specifico dell'acqua le consente di assorbire gradualmente il calore e anche di rilasciarlo gradualmente.

Allo stesso modo, gli esseri viventi regolano il loro calore corporeo trasmettendolo all'acqua corporea e perdendolo attraverso il sudore.

Trattamento delle acque

Quando l'acqua evapora, libera inquinanti e sali disciolti, in modo che quando precipita, è acqua fresca e relativamente pura. Tuttavia, nell'atmosfera sono presenti gas e particelle inquinanti derivanti dalle attività umane che possono influire sulla sua qualità.

Eventi climatici

Il ciclo dell'acqua determina o contribuisce all'esistenza di una serie di fenomeni climatici quali pioggia, nevicate e grandinate. Allo stesso modo determina la comparsa della nebbia, le periodiche inondazioni dei fiumi o le variazioni di temperatura sulla superficie terrestre.

Effetti negativi

Il ciclo dell'acqua ha anche alcuni effetti negativi per l'uomo, come la lisciviazione, l'erosione e i disastri socio-naturali.

lisciviazione

Consiste nel lavaggio o trascinamento dei nutrienti presenti nel terreno per effetto solvente dell'acqua che si infiltra. Nei suoli agricoli con scarsa capacità di ritenzione dei nutrienti, questo fenomeno provoca l'impoverimento del suolo.

Erosione

È la perdita di usura del suolo o della roccia come risultato dell'azione meccanica del vento o dell'acqua. L'acqua di deflusso ha un elevato potere erosivo del suolo e delle rocce, a seconda delle caratteristiche strutturali e mineralogiche di queste.

In terreni spogli con pendii ripidi situati in aree di alta piovosità, l'erosione è elevata. La perdita di suolo dovuta a questa causa ha un forte impatto economico sulla produzione alimentare.

Disastri socio-naturali

Le piogge torrenziali, così come le abbondanti nevicate e le forti grandinate possono causare gravi impatti negativi sulle strutture umane e sulle comunità. Allo stesso modo, lo straripamento dei fiumi e l'innalzamento del livello del mare generano alluvioni nelle aree popolate e nelle zone di coltivazione.

L'essere umano, con le sue azioni, altera i cicli naturali e provoca tali disastri come il riscaldamento globale o la costruzione di strutture in aree ad alto rischio.

Riferimenti

1. Calow, P. (Ed.) (1998). L'enciclopedia dell'ecologia e della gestione ambientale.
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