IDROLOGIA: STORIA, OGGETTO DI STUDIO E RICERCA - SCIENZA - 2024

L' idrologia è la scienza che si occupa dello studio dell'acqua in tutti i suoi aspetti, compresa la sua distribuzione sul pianeta e il suo ciclo idrologico. Affronta anche il rapporto dell'acqua con l'ambiente e gli esseri viventi.

I primi riferimenti allo studio del comportamento dell'acqua risalgono all'antica Grecia e all'Impero Romano. Le misurazioni del flusso della Senna (Parigi) di Pierre Perrault e Edme Mariotte (1640) sono considerate l'inizio dell'idrologia scientifica.

Stazione idrometeorologica nel Parco Nazionale della Serra da Bocaina, Brasile. Fonte: Halley Pacheco de Oliveira, da Wikimedia Commons.

Successivamente sono proseguite le misurazioni sul campo e sono stati sviluppati strumenti di misura sempre più accurati. L'idrologia attualmente basa la sua ricerca principalmente sull'applicazione di modelli di simulazione.

Tra gli studi più recenti spicca la valutazione del ritiro dei ghiacciai a causa del riscaldamento globale. In Cile, la superficie glaciale del bacino del Maipo si è ritirata del 25%. Nel caso dei ghiacciai andini, la loro riduzione è correlata al riscaldamento dell'Oceano Pacifico.

Storia

Civiltà antiche

Data l'importanza dell'acqua per la vita, lo studio del suo comportamento è stato oggetto di osservazione sin dall'inizio dell'umanità.

Il ciclo idrologico è stato analizzato da diversi filosofi greci come Platone, Aristotele e Omero. Mentre a Roma Seneca e Plinio si preoccupavano di capire il comportamento dell'acqua.

Tuttavia, le ipotesi avanzate da questi antichi saggi sono oggi considerate errate. Il romano Marco Vitruvio fu il primo ad indicare che l'acqua infiltrata nel terreno proveniva dalla pioggia e dalla neve.

Inoltre, in questo momento è stata sviluppata una grande quantità di conoscenze idrauliche pratiche, che hanno permesso la costruzione di grandi opere come gli acquedotti di Roma oi canali di irrigazione in Cina, tra gli altri.

Rinascimento

Durante il Rinascimento, autori come Leonardo da Vinci e Bernard Palissy diedero importanti contributi all'idrologia; Hanno potuto studiare il ciclo idrologico in relazione alle infiltrazioni di acqua piovana e al suo ritorno attraverso le sorgenti.

XVII secolo

Si ritiene che in questo periodo sia nata l'idrologia come scienza. Sono state avviate le misurazioni sul campo, in particolare quelle effettuate da Pierre Perrault e Edmé Mariotte nella Senna (Francia).

Edmond Halley. Fonte: sconosciuta, tramite Wikimedia Commons

Spicca anche il lavoro svolto da Edmond Halley nel Mar Mediterraneo. L'autore è riuscito a stabilire la relazione tra evaporazione, precipitazione e flusso.

Secolo XVIII

L'idrologia ha fatto importanti progressi in questo secolo. Sono state effettuate numerose sperimentazioni che hanno permesso di stabilire alcuni principi idrologici.

Possiamo evidenziare il teorema di Bernoulli, che afferma che in un flusso d'acqua la pressione aumenta quando la velocità diminuisce. Altri ricercatori hanno fornito contributi rilevanti in relazione alle proprietà fisiche dell'acqua.

Tutti questi esperimenti costituiscono la base teorica per lo sviluppo di studi idrologici quantitativi.

XIX secolo

L'idrologia si rafforza come scienza sperimentale. Importanti progressi sono stati compiuti nel campo dell'idrologia geologica e nella misurazione delle acque superficiali.

Durante questo periodo furono sviluppate importanti formule applicate agli studi idrologici, tra cui spiccano l'equazione del flusso capillare di Hagen-Pouiseuille e la formula del pozzo di Dupuit-Thiem (1860).

L'idrometria (disciplina che misura il flusso, la forza e la velocità dei liquidi in movimento) pone le sue basi. Sono state sviluppate formule per la misurazione del flusso e sono stati progettati vari strumenti di misurazione sul campo.

D'altra parte, Miller, nel 1849, scoprì che esiste una relazione diretta tra la quantità di precipitazioni e l'altitudine.

XX e XXI secolo

Durante la prima parte del XX secolo, l'idrologia quantitativa è rimasta una disciplina empirica. A metà del secolo iniziarono a essere sviluppati modelli teorici per effettuare stime più accurate.

Nel 1922 fu creata la International Association for Scientific Hydrology (IAHS). La IAHS raggruppa gli idrologi in tutto il mondo fino ai giorni nostri.

Contributi importanti sono forniti nelle teorie dell'idraulica dei pozzi e delle infiltrazioni d'acqua. Inoltre, le statistiche vengono utilizzate negli studi idrologici.

Nel 1944 Bernard pose le basi per l'idrometeorologia evidenziando il ruolo dei fenomeni meteorologici nel ciclo dell'acqua.

Attualmente, gli idrologi nei loro diversi campi di studio hanno sviluppato modelli matematici complessi. Attraverso le simulazioni proposte è possibile prevedere il comportamento dell'acqua in diverse condizioni.

Questi modelli di simulazione sono molto utili nella pianificazione di grandi opere idrauliche. Inoltre, è possibile fare un uso più efficiente e razionale delle risorse idriche del pianeta.

Campo di studi

Il termine idrologia deriva dal greco hydros (acqua) e logo (scienza), che significa scienza dell'acqua. Pertanto, l'idrologia è la scienza responsabile dello studio dell'acqua, compresi i suoi modelli di circolazione e distribuzione sul pianeta.

L'acqua è un elemento essenziale per lo sviluppo della vita sul pianeta. Il 70% della Terra è ricoperto d'acqua, di cui il 97% è salato e costituisce gli oceani del mondo. Il restante 3% è acqua dolce e la maggior parte è congelata ai poli e ai ghiacciai del mondo, rendendola una risorsa scarsa.

Nell'ambito dell'idrologia vengono valutate le proprietà chimico fisiche dell'acqua, il suo rapporto con l'ambiente e il suo rapporto con gli esseri viventi.

L'idrologia come scienza ha una natura complessa, quindi il suo studio è stato suddiviso in vari campi. Questa divisione contempla vari aspetti che si concentrano su alcune delle fasi del ciclo idrologico: la dinamica degli oceani (oceanografia), dei laghi (limnologia) e dei fiumi (potamologia), acque superficiali, idrometeorologia, idrogeologia ( acque sotterranee) e criologia (acqua solida).

Ghiacciaio Quelccaya (Perù). Fonte: Edubucher, da Wikimedia Commons

Esempi di ricerche recenti

La ricerca idrologica negli ultimi anni si è concentrata principalmente sull'applicazione di modelli di simulazione, modelli geologici 3D e reti neurali artificiali.

Idrologia delle acque superficiali

Nel campo dell'idrologia delle acque superficiali, vengono applicati modelli di reti neurali artificiali per studiare la dinamica dei bacini idrografici. Pertanto, il progetto SIATL (Watershed Water Flow Simulator) viene utilizzato in tutto il mondo per la gestione dei bacini idrografici.

Sono stati inoltre sviluppati programmi per computer come WEAP (Water Evaluation and Planning), sviluppato in Svezia e offerto gratuitamente come strumento completo per la pianificazione della gestione delle risorse idriche.

idrogeologia

In questo campo sono stati progettati modelli geologici 3D che consentono di creare mappe tridimensionali di riserve idriche sotterranee.

In uno studio condotto da Gámez e collaboratori nel delta del fiume Llobregat (Spagna), potrebbero essere localizzate le falde acquifere presenti. In questo modo sono state registrate le sorgenti d'acqua di questo importante bacino che rifornisce la città di Barcellona.

criologia

La criologia è un campo che ha avuto un grande boom negli ultimi anni, principalmente grazie allo studio dei ghiacciai. In questo senso, è stato osservato che i ghiacciai del mondo sono gravemente colpiti dal riscaldamento globale.

Pertanto, si stanno progettando modelli di simulazione per stimare il comportamento futuro di perdita dei ghiacciai.

Castillo, nel 2015, ha valutato i ghiacciai del bacino del Maipo, riscontrando che la superficie glaciale si è ritirata di 127,9 km ² , ritirata che si è verificata negli ultimi 30 anni e corrisponde al 25% della superficie iniziale del ghiacciaio.

Nelle Ande, Bijeesh-Kozhikkodan e collaboratori (2016) hanno effettuato una valutazione della superficie del ghiacciaio negli anni dal 1975 al 2015. Hanno scoperto che durante questo periodo si è verificata una significativa riduzione di queste masse d'acqua ghiacciata.

La principale riduzione della superficie glaciale andina è stata osservata tra il 1975 e il 1997, in coincidenza con il riscaldamento dell'Oceano Pacifico.

Riferimenti

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