ciclo de agua

EL CICLO DEL AGUACIENCIAS NATURALESCIENCIAS NATURALES

Introducción. El ciclo sin fin del agua | Balance de agua global | Evaporación, la atmósfera se humedece |Condensación: "el vapor hace agua" | Transporte: el viaje del vapor de agua | Precipitaciones: todo lo que sube,baja | Variabilidad del ciclo hidrológico: cuando el ciclo se altera | El fenómeno de El Niño | Predicción de El Niñoy sus impactos | La crisis mundial del agua

Autoras: Dra. Carolina Vera (UBA-CONICET) y Dra. Inés Camilloni (UBA-CONICET) | Coordinación Autoral: Dr. Alberto Kornblihtt (UBA y CONICET)

PROGRAMA

DE CAPACITACIÓN

MULTIMEDIALEXPLORALAS CIENCIAS EN EL MUNDO CONTEMPORÁNEO

ciclo del agua.qxd 22/03/2007 10:23 a.m. PÆgina 1

2 EXPLORA CIENCIAS NATURALES

E l agua existe en la Tierra en esta-do sólido (hielo), líquido o gaseo-

so (vapor de agua). Su distribución esbastante variada, ya que muchas re-giones tienen en abundancia mien-tras que en otras su disponibilidad esescasa. En la Tierra, el agua está encontinuo movimiento en sus diferen-tes estados. De hecho, los océanos,los ríos, las nubes y la lluvia, que con-tienen agua, están en frecuente pro-ceso de cambio (el agua de superficiese evapora, el agua de las nubes pre-cipita, la lluvia se infiltra en el suelo,etc.). Sin embargo, la cantidad totalde agua no cambia. La Tierra es esen-

cialmente un "sistema cerrado". Estosignifica que el planeta, como untodo, ni gana ni pierde materia, tam-poco agua. Aunque algo de materia,como los meteoritos del espacio exte-rior, pueden entrar en la Tierra, muypoco de las sustancias de la Tierra,como el agua, escapan al espacio ex-terior. De hecho, la misma agua quese formó hace millones de años eneste planeta todavía está aquí.

De toda el agua del planeta, sóloel 3 % es agua dulce, y el 2,997 %es de muy difícil acceso, ya que essubterránea o se encuentra en los cas-quetes polares y en los glaciares, lo que

no facilita su utilización. Es decir quesólo el 0,003 % del volumen total deagua del planeta es accesible para elconsumo de los seres humanos.

Gracias al ciclo del agua o ciclohidrológico, este líquido vital conti-nuamente se mueve de un lugar aotro y de un estado a otro. Un cono-cimiento profundo de los elementosde este ciclo es esencial, tanto paraentender el impacto de las activida-des humanas como para planificar eluso racional y eficiente del agua dis-ponible. En las páginas siguientes co-noceremos en detalle cada uno de loselementos del ciclo del agua.

INTRODUCCIÓN. EL CICLO SIN FIN DEL AGUA


3EL CICLO DEL AGUA

BALANCE DE AGUA GLOBAL

E n la imagen se muestran los volú-menes de agua contenidos en el

suelo, los océanos y la atmósfera. Lasflechas indican el intercambio anualde agua entre los distintos reservorios.Si calculamos el intercambio neto deagua entre cada uno de los reservo-rios con los restantes, veremos que esnulo, lo que confirma el hecho deque en la Tierra no existen fuentes nisumideros de agua. Los océanos con-tienen el 97,5 % del agua del planeta;las regiones continentales, el 2,4 %,mientras que la atmósfera contienemenos del 0,001 %, lo que puedeparecer sorprendente debido a que elagua juega un rol importante en elacontecer de los fenómenos meteo-rológicos. Las precipitaciones anualesson más de 30 veces la cantidad totalde agua presente en la atmósfera, loque muestra la rapidez con que serecicla el agua entre la superficieterrestre y la atmósfera.

Para hacerse una idea de la cantidadde agua contenida en los reservoriosbasta imaginar que si las precipitacio-nes anuales sobre la superficie terres-tre cayeran sólo sobre la provincia deBuenos Aires, todo el territorio estaríabajo 195 metros de agua y las sierrasde Tandil y de la Ventana se veríancomo islas.

EVAPORACIÓN: LA ATMÓSFERA SE HUMEDECE

Desde la superficie de la Tierra se trans-fiere el agua hacia la atmósfera me-diante la evaporación, proceso por elcual el agua superficial cambia del es-tado líquido al gaseoso. Aproximada-mente el 80 % del agua evaporadatotal proviene de los océanos, mien-tras que el 20 % restante lo hace delagua de las regiones continentales y dela transpiración de la vegetación. Losvientos transportan el agua evaporada



alrededor del globo y alteran la hume-dad del aire en cada lugar. Por ejem-plo, los vientos húmedos tropicalesprovenientes del Atlántico y de laregión amazónica que fluyen hacia elsur pueden provocar un típico día deverano, caluroso y húmedo en el cen-tro de la Argentina.

La mayor parte del agua evaporadapermanece en estado gaseoso en laatmósfera, fuera de las nubes. La eva-poración es más intensa con tempera-turas más cálidas. Esto se observa enel gráfico de la pagina anterior, dondese aprecia que la evaporación másintensa ocurre sobre los océanos y cer-ca del ecuador.

La transpiración es la evaporación deagua desde las hojas y los tallos de lasplantas hacia la atmósfera. A través desus raíces, las plantas absorben aguasubterránea. Por ejemplo, las plantasde maíz tienen raíces que puedenalcanzar hasta 2,5 m de profundidad,mientras que en el desierto algunasplantas tienen raíces que penetran has-ta 20 m en el suelo.

El agua es transportada desde lasraíces hacia las partes aéreas de lasplantas a través de tejidos especializa-dos. Este transporte compensa lapérdida de agua por evaporación através de los pequeños poros, llama-dos estomas, que se encuentran en lasuperficie de las hojas. La transpira-ción representa aproximadamente el10 % de toda el agua evaporada quesube a la atmósfera.

La humedad es la cantidad de aguaen estado gaseoso presente en el aire.Para cada temperatura hay una canti-dad máxima de agua que puede estaren forma de vapor y esta cantidadaumenta con la temperatura. Si in-tentáramos agregar más vapor, deagua al aire, el vapor se condensaríaformando agua líquida. La humedadrelativa es la comparación entre lahumedad existente y la máxima quepodría haber a esa temperatura.Cuando el aire está tan húmedo queno puede aceptar más vapor de aguase dice que está saturado y que lahumedad relativa es del 100 %.

CONDENSACIÓN: "EL VAPOR HACE AGUA"

La condensación es el cambio del aguade su estado gaseoso (vapor de agua)a su estado líquido. Este fenómenogeneralmente ocurre en la atmósferacuando el aire caliente asciende, seenfría y disminuye su capacidad dealmacenar vapor de agua. Como resul-tado, el vapor de agua en exceso con-densa y forma las gotas de nube.

Los movimientos de ascenso quegeneran nubes pueden ser produci-dos por convección en aire inestable,convergencia asociada con ciclones,actividad frontal y elevación del airepor la presencia de montañas.

En meteorología se denomina con-vección a los movimientos del aire,principalmente en dirección vertical. Amedida que la superficie se calientapor acción del Sol, las diferentes super-ficies absorben distintas cantidades deenergía, y la convección puede ocurrircuando la superficie se calienta muyrápidamente.

Cuando la superficie aumenta sutemperatura, calienta el aire en la por-ción inferior de la atmósfera, y eseaire gradualmente se torna menosdenso que el del entorno y comienzaa ascender.

Las térmicas son burbujas de aire rela-tivamente más cálido que su ambientey que ascienden desde la superficie.Una demostración simple de conden-sación por la convección puede reali-zarse colocando una olla con aguasobre una hornalla de la cocina. Lasuperficie del agua en ebulliciónrepresenta el calentamiento de la su-perficie terrestre por el Sol, mientrasque el aire que se halla por encimarepresenta la atmósfera. El agua su-perficial en la olla (superficie terrestre)se evapora y el aire húmedo en con-tacto, más caliente y menos denso,asciende (térmica) dentro del aire másseco y frío por encima de la olla (atmós-fera media). Esto causa el enfriamientode la térmica y la condensación delvapor de agua que acarrea, formandouna pequeña nube que es visible por


5EL CICLO DEL AGUA

encima de la olla de agua caliente demanera equivalente a lo que ocurre enla atmósfera real. En la fotografía to-mada desde el trasbordador espacialse pueden observar los topes de nu-bes convectivas sobre la ciudad deSan Pablo (Brasil), que ciertamente tie-nen la apariencia de las celdas queuno percibe en el interior de una olladonde hierve agua.

Los ciclones o centros de baja pre-sión pueden causar que el aire ascien-da. En los ciclones extratropicales, lafricción que ejerce la superficie terres-tre sobre la baja atmósfera hace que elviento se desacelere y fluya hacia elcentro del ciclón. Como consecuencia,allí se produce una mayor concentra-ción de aire que necesariamente tieneque ascender, ya que no puede irhacia abajo por la presencia de la su-perficie terrestre.

En la fotografía se puede ver lanubosidad asociada con un ciclónsobre el océano Pacífico Sur. Las nubesestán orientadas de tal forma que per-miten claramente identificar tanto lacirculación del aire asociada con elciclón, en el sentido de las agujas delreloj, característico de los ciclones delhemisferio sur, como la convergenciadel aire hacia el centro del ciclón.

Los frentes son zonas limítrofes entrediferentes masas de aire. Una masa deaire es un volumen grande de aire desimilar temperatura y humedad. Porejemplo, pueden ser masas de aire cá-lido y húmedo provenientes de zonastropicales o bien masas de aire frío yseco que llegan desde las zonas pola-res. Los frentes se definen en funciónde las masas involucradas y de la for-ma en que ellas se desplazan.

En el caso de los frentes fríos, el avan-ce de la masa de aire más fresco y den-so eleva la masa de aire húmedo y cáli-do que se halla por delante. A medidaque el aire asciende se enfría y conden-sa su humedad para producir nubes yprecipitaciones. Debido a la pronuncia-da inclinación que caracteriza los fren-tes fríos, el movimiento de ascenso esvigoroso y puede dar a lugar a chapa-rrones aislados y tormentas eléctricas.

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1 y 2. Nubes convectivas sobre la ciudad de San Pablo, Brasil.

3. Nubes formadas por la actividadde un centro de baja presión en elocéano Pacífico Sur.



En el caso de un frente caliente, lamasa de aire de mayor temperaturaque avanza, por ser menos densa, as-ciende por encima de la masa de airemás fría que se encuentra por delante.El aire caliente se enfría y condensa suhumedad para producir nubes y pre-cipitaciones. El frente caliente tienemenos inclinación y generalmente semueve más despacio que el frente frío,por lo que el movimiento de ascenso esmucho más gradual y provoca precipi-taciones más continuas y extendidasque las asociadas con frentes fríos.

El aire también puede ser elevadopor la superficie terrestre. Cuando elaire encuentra una cadena montaño-sa, por ejemplo, es forzado a ascenderpor encima de las montañas y, si la ele-vación es suficientemente alta, el vaporde agua condensa y produce nubesorográficas. En la Argentina, los vientosen altura que prevalecen son de oeste aeste, por lo que las nubes orográficastienden a formarse del lado oeste delas montañas y a veces sobre las cimas,si no son muy altas, como en los Andespatagónicos. En la región de Mendozay San Juan, en cambio, se produce unefecto diferente: los vientos del oestecargados de humedad se ven forzadosa ascender por la ladera chilena (occi-dental). Debido a la gran altura de lasmontañas en esa región, llegan a lacima prácticamente secos y desciendenpor la ladera oriental, del lado argenti-no, y su temperatura es anormalmen-te caliente. Este fenómeno típico delinvierno es conocido en nuestro paíscomo "viento Zonda", que puede ele-var las temperaturas más de 20 °C.

Otro ejemplo de condensación yprecipitación orográfica es la que seproduce en la región de las SierrasSubandinas en Tucumán, donde el airehúmedo proveniente del Atlánticoasciende sobre las laderas orientales yproduce nubosidad y abundantes pre-cipitaciones, las que a su vez favorecenel desarrollo de una densa vegetación.Las laderas occidentales no se ven fa-vorecidas por tales procesos de con-densación, por lo que su vegetación esla característica de climas más áridos.


7EL CICLO DEL AGUA

E n el ciclo hidrológico, se denomi-na transporte al movimiento del

vapor de agua en la atmósfera, especí-ficamente desde los océanos hacia elinterior de las regiones continentales.Parte del transporte del aire húmedoes visible como nubes, formadas porcristales de hielo y/o microgotas deagua. Las nubes son desplazadas deun lugar a otro por las corrientes deaire en chorro, por la circulación delaire superficial −como las brisas de maro de tierra− o por otros mecanismos.Sin embargo, una nube típica de 1 kmde altura sólo contiene suficiente aguacomo para producir 1 mm de lluvia, loque sería insuficiente para explicar lasprecipitaciones observadas. En reali-dad, la mayor parte del agua no setransporta en forma líquida sino enforma de vapor de agua. El vapor deagua representa el tercer gas másabundante en la atmósfera. Si bien esinvisible para nosotros, no lo es paralos sensores remotos, que son capacesde recolectar datos sobre el contenidode humedad en la atmósfera. A partirde estos datos satelitales, se constru-yen "imágenes de vapor de agua" quepermiten visualizar el transporte demasas de aire húmedo en la atmósfe-ra que rodea el planeta.

En las imágenes satelitales de medi-ción de vapor de agua, las áreas brillan-tes indican las mayores cantidades dehumedad y están frecuentemente aso-ciadas con las nubes. Las áreas másoscuras indican menor humedad o airerelativamente seco. Sin embargo, elaire húmedo no siempre contienenubes y, por lo tanto, no son el únicoindicador de la humedad en la atmós-fera. La "imagen de satélite visible"sería equivalente a una "foto" de lanubosidad presente, tomada desde elespacio en un instante dado (arriba a laderecha). En esta imagen satelital seobserva una región de abundantenubosidad asociada con tormentas

sobre Paraguay, mientras que dominael cielo claro sobre la Pampa y la provin-cia de Buenos Aires. Si se comparanambas imágenes para el mismo mo-mento se verá que las áreas de blancomás intenso en la imagen de vapor deagua se corresponden casi exactamen-te con las nubes señaladas en la ima-gen visible. Sin embargo, la imagen delvapor indica concentraciones relativa-mente altas de humedad en el centrode la Argentina, mientras que esta mis-ma región aparece sin nubes en la ima-gen visible. Este es un ejemplo de aguatransportada en la atmósfera en formade vapor, pero que no está necesa-riamente asociada con la formaciónde nubes. El área del centro de laArgentina no es tan brillante en laimagen del vapor como el área sobreParaguay debido a que las nubes con-tienen más vapor. También se puedeobservar que no hay zonas negras en laprimera imagen, lo que indica la exis-tencia de al menos pequeñas cantida-des de vapor en todas las áreas.

La corriente en chorro (en inglés, jetstream) es aire que se mueve muy rá-pidamente en los niveles altos de laatmósfera. Esta rápida corriente tiene

miles de kilómetros de largo, algunoscientos de ancho y solo unos pocos deespesor. Las corrientes en chorro se en-cuentran en general entre 10 y 15 kmpor encima de la superficie terrestre.

Otra manera en que se realiza eltransporte del vapor de agua en laatmósfera es por medio del fenómenode brisas. Es común notar en la playa,durante las primeras horas de la tarde,un viento fresco que sopla desde elmar. Este viento se conoce como "bri-sa de mar" que ocurre en respuesta alas diferencias de temperatura entre elcuerpo de agua y la tierra adyacente.

La brisa de mar ocurre con mayorfrecuencia en días soleados, durantela primavera y el verano, cuando latemperatura del suelo es más alta quela del agua. Durante noches claras ycalmas, se puede producir el fenóme-no opuesto cuando el viento fluye dela tierra hacia la costa, lo que es cono-cido como “brisa de tierra”.

PRECIPITACIONES: TODO LO QUE SUBE, BAJA

Las precipitaciones son el mecanismoprimario de transporte de agua desde la

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Imágenes satelitales de Sudamérica. La primera muestra la medición del vapor de agua. La segunda, en cambio,muestra la nubosidad sobreel continente (imagen de satélite visible).

TRANSPORTE: EL VIAJE DEL VAPOR DE AGUA



escurrimiento es el movimiento delagua sobre los suelos principalmentehacia los cursos de agua (ríos, lagos) yfinalmente hacia los océanos. El escu-rrimiento forma las aguas superficialesy consiste en las precipitaciones queno evaporaron, ni transpiraron nipenetraron en el suelo para convertirseen agua subterránea. Aun los cursosde agua más pequeños están conecta-dos a grandes ríos que llevan millonesde litros de agua hacia los océanos a lolargo de todo el mundo.

El agua de lluvia se infiltra en el suelohasta encontrar material rocoso satu-rado de agua. Se llama capa freática alcuerpo de agua alojado en un cuerpode roca o sedimento y que se encuen-tra en conexión con la atmósfera a tra-vés de los poros y las fisuras del mate-rial sedimentario o rocoso. El aguasubterránea se mueve hacia lo profun-do del suelo y en general hacia abajo(por la gravedad) muy lentamente; enocasiones puede manar en manantia-les, ríos, lagos y océanos.

En la página siguiente puede verseun diagrama simplificado que mues-tra cómo el suelo se satura por deba-jo de la capa freática. El suelo, porencima de esa capa (área rosada),puede almacenar agua hasta un cier-to nivel, pero nunca se satura. Elbarro y las rocas en esta zona nosaturada contienen aire y algo deagua, y albergan las raíces de la vege-tación. La zona saturada por debajodel nivel freático tiene agua que llenalos pequeños espacios (poros) entrelas partículas de rocas y grietas. En lamedida en que la cantidad de aguasubterránea aumenta o disminuye,el nivel freático sube o baja. Cuandoel área debajo del suelo está satura-da, se produce una inundación, por-que toda la precipitación subsiguientese ve forzada a permanecer sobre lasuperficie.

A los suelos que pueden almacenaragua se los llama porosos. Diferentestipos de suelos almacenan distintascantidades de agua y la absorben atasas variadas. La permeabilidad esuna medida de la velocidad con la que

atmósfera hasta la superficie terrestre.Cuando las gotas de nubes, que se for-maron por condensación del vapor deagua presente en la atmósfera me-diante alguno de los procesos antesmencionados, crecen y se tornan dema-siado pesadas para permanecer en lanube, precipitan o caen a la superficie.

Las gotas que conforman las nubesgeneralmente se forman cuando elvapor de agua condensa alrededor departículas muy pequeñas de polvo,humo, sulfatos y sal, denominadas"núcleos de condensación". Sobre lasregiones continentales hay en generalalrededor de 1000 núcleos de con-densación por cm3.

La lluvia puede producirse también apartir de cristales de hielo que se inte-gran para formar copos de nieve. Amedida que la nieve cae y atraviesa airemás caliente, los copos se derriten yprecipitan como gotas de lluvia. Existenvarias formas de precipitación, aunquela forma más común en la Argentina esla lluvia. Otras formas son el granizo, lanieve, el agua nieve, entre otros.

La lluvia se mide en milímetros: unmilímetro de precipitación representala caída de 1 litro de agua en un áreade 1 m2. Para medir la cantidad deagua caída en forma de lluvia se utili-za el pluviómetro. Las cantidades delluvia pueden variar tanto espacialcomo temporalmente. Las imágenesmuestran las precipitaciones mediasque recibe el sur de nuestro continen-te durante el verano y el invierno.Mientras sobre la costa atlántica sereciben precipitaciones tanto en invier-no como en verano, la porción central ynoroeste de la Argentina, por ejemplo,recibe la mayor cantidad de lluviadurante el verano.

AGUAS SUPERFICIALES Y SUBTERRÁNEAS: EL AGUA SIGUE BAJANDO

Cuando el agua de lluvia o nieve llegaa la superficie, una parte penetra hastalos niveles subterráneos para sumarseal agua subterránea y otra se escurreconformando el agua superficial. El


9EL CICLO DEL AGUA

el agua penetra en el suelo. Es muyimportante que la permeabilidad delsuelo sea monitoreada debidamente.Cuanto menor sea la permeabilidad,mayor será el potencial de inundacio-nes, ya que una cantidad creciente deagua permanecerá sobre la superficie.

En ciertas profundidades del suelo,los poros y las grietas en las rocas pue-den llenarse totalmente de agua (dulceo salada), conformando un acuífero.Los acuíferos son formaciones geológi-cas capaces de almacenar suficientecantidad de agua dulce como paraconstituir un recurso disponible paralas actividades humanas.

El agua subterránea puede volver a lasuperficie a través de estos acuíferos,aflorando en lagos, ríos y océanos.En algunas circunstancias, el agua sub-terránea puede aflorar a través demanantiales o pozos artesianos. El flu-jo de agua subterránea es mucho máslento que el "escurrimiento", con ve-locidades que se miden en centíme-tros por día, metros por año o auncentímetros por año.

EL SISTEMA ACUÍFERO GUARANÍ

El denominado Sistema AcuíferoGuaraní es uno de los reservoriosde agua subterránea más gran-des del mundo, y se encuentrabajo parte de Brasil, Argentina,Paraguay y Uruguay, en el sub-suelo de un área de alrededor de1.190.000 km2 (superficie mayorque las de España, Francia yPortugal juntas). De acuerdo conlo que actualmente se conoce,salvo en la Argentina −donde seencuentra a profundidades pordebajo de los 900 m− en losdemás países está a profundida-des muy variables (entre 50 y1.500 m). En general, cuando serealiza una perforación hasta elacuífero, el agua se eleva natu-ralmente y en muchos casosemerge sobre el nivel del suelo

con temperaturas que van desdelos 33 ºC hasta los 65 ºC. Elvolumen total de agua almace-nado en el acuífero es inmenso:37.000 km3 (cada kilómetrocúbico contiene 1 billón delitros). El país que más lo explotaes Brasil, ya que con él abasteceentre 300 y 500 ciudades;Uruguay tiene 135 pozos deabastecimiento público de agua,algunos de los cuales se destinana la explotación termal; enParaguay hay unos 200 pozosdestinados principalmente alconsumo humano. En laArgentina hay en explotacióncinco perforaciones termales deagua dulce y una de agua sala-da, ubicadas en el sector orientalde la provincia de Entre Ríos.



L os procesos del ciclo hidrológicoque más variabilidad presentan

son aquellos que se producen en laatmósfera. La variabilidad atmosféricaabarca fenómenos que duran minutos(como los torbellinos de viento), horas(tornados, tormentas eléctricas), días(frentes y ciclones) y aun fenómenosde más larga duración de meses, años,que pueden dar lugar a inundacionesy sequías o a condiciones prolongadasanormalmente cálidas o frías.

En general, los fenómenos atmosfé-ricos de larga duración están asociadoscon cambios en la circulación atmosfé-rica que abarca áreas bastante másextensas que la región particularmenteafectada. En algunas ocasiones, ciertos

tipos de circulaciones atmosféricasocurren de forma simultánea en vastasregiones del planeta, aparentementeno relacionadas, y que provocan condi-ciones meteorológicas anormales entodo el planeta. Por ejemplo, de vez encuando, las prósperas poblaciones depeces que generalmente se encuentranlejos de la costa oeste del Perú muereny sus cuerpos llegan hasta las playas.Este fenómeno va acompañado de inu-suales condiciones climáticas alrededordel globo, como excesos o déficit deprecipitaciones. Tal desarreglo climáticoes provocado por un calentamientoanormal de las aguas superficiales delPacífico tropical, conocido como fenó-meno de El Niño, fenómeno natural dela variabilidad atmosférica.

EL FENÓMENO DE EL NIÑO

En condiciones normales, los vientossuperficiales del este en las zonas ecua-toriales (vientos alisios) conducen lasaguas superficiales del Pacífico ecua-torial hacia el oeste, favoreciendo laocurrencia de tormentas intensas enesa región. En compensación, los vien-tos alisios provocan que aguas relati-vamente frías surjan en la costa deSudamérica sobre el Pacífico ecuato-rial. Durante el fenómeno de El Niño,los vientos alisios se debilitan y comoconsecuencia, las masas de aguacaliente y las zonas de máxima preci-pitación se desplazan hacia el centrodel Pacífico ecuatorial, lo que provocaque aguas anormalmente más calien-tes se extiendan hasta la costa deSudamérica. Por el contrario, cuandose produce una intensificación de losvientos alisios y, por consiguiente, unenfriamiento anómalo de las aguas delPacífico ecuatorial, se desarrolla el fe-nómeno opuesto conocido como LaNiña. Se observa en las figuras que loscambios en el océano no se circunscri-ben a su superficie, sino que afectan

su capa superficial (termoclina) lo quese caracteriza por tener una fuertevariación de la temperatura.

Los procesos de evaporación/con-densación que ocurren en el Pacíficoecuatorial durante un fenómeno de ElNiño transfieren enormes cantidadesde energía del océano a la atmósferapor medio de los procesos de evapora-ción y condensación. Las observacio-nes atmosféricas indican que existe uncalentamiento general de la atmósferaglobal unos pocos meses después deun fuerte evento de El Niño. Esa ener-gía adicional presente en la atmósferadurante este fenómeno altera la circu-lación atmosférica a escala planetaria yprovoca cambios en los patrones deprecipitaciones y temperatura en regio-nes alejadas de la zona en que se pro-duce El Niño. El sudeste de Américadel Sur una de las regiones en donde elimpacto de El Niño sobre las precipita-ciones es mayor.

Los fenómenos de El Niño se produ-cen en promedio cada cuatro años ygeneralmente se inician durantenuestro otoño y duran alrededor deun año. Los dos episodios más inten-sos se produjeron entre 1982 y 1983,y entre 1997 y 1998. El que se produ-jo entre abril de 1982 y julio de 1983es considerado el más intenso del últi-mo siglo y produjo sequías devasta-doras en Australia, en el nordeste deBrasil y en el sur de África, e inunda-ciones en regiones normalmente ári-das de Chile y Perú, así como en elsudeste de Brasil y nordeste de la Ar-gentina. Se estima que este fenóme-no causó 2.000 muertes y pérdidaseconómicas a nivel mundial que alcan-zaron los 13.000 millones de dólares.En particular, las inundaciones ocu-rridas en el nordeste de la Argentinase debieron a que el río Paraná, enCorrientes, alcanzó durante junio de1983 el mayor caudal del último sigloa causa de las precipitaciones extraor-

VARIABILIDAD DEL CICLO HIDROLÓGICO: CUANDO EL CICLO SE ALTERA

CUENCA DEL PLATA

La Cuenca del Plata cubrealrededor de 3,6 millones dekm2; en términos geográficos,es la quinta cuenca más gran-de del mundo y la segundaen Sudamérica después de laamazónica. Las principalessubcuencas son las de los ríosParaná, Paraguay y Uruguay.Aproximadamente el 30 % desu área se encuentra dentrodel territorio de la Argentina,7 % en Bolivia, 46 % en Bra-sil, 13 % en Paraguay y 4 %en Uruguay. Los límites delSistema Acuífero Guaraní seencuentran totalmente inclui-dos dentro de la extensión deesta cuenca, lo que evidenciala interacción entre ambossistemas. El promedio anual de descar-ga de la Cuenca del Plata enel océano Atlántico es de21.000 m3/s, de los cuales el

75 % corresponde a la descar-ga a los ríos Paraná y Paraguay.Del total de precipitaciones quela cuenca recibe, alrededor del30 % escurre superficialmente,mientras que el 70 % restantese evapora e infiltra.En la región viven más de100 millones de personas ysu producción se aproxima al70 % del Producto BrutoNacional (PBN) de los cincopaíses que la integran, lo queda una idea de la importanciade esta cuenca en términossocioeconómicos. La agricul-tura y la ganadería son recur-sos cruciales de la región, losríos son vías de transportenaturales y las represas hidro-eléctricas instaladas en dife-rentes puntos de la cuencageneran la mayor parte de laenergía eléctrica de la región. Fuente: Instituto Nacional del Agua


11EL CICLO DEL AGUA

dinarias caídas sobre la cuenca entremarzo y abril de ese año. El fenóme-no que se produjo entre abril de 1997y abril de 1998 fue también extraordi-nariamente intenso con consecuen-cias catastróficas en varias regionesdel mundo. En nuestro país, los impac-tos hidrológicos provocaron inunda-ciones en el sur de Córdoba y Santa Fe,en la provincia de Buenos Aires y en ellitoral mesopotámico, que causaron laevacuación de alrededor de 120.000personas. Una situación diferente seregistró entre abril de 1988 y abril de1989 cuando tuvo lugar un fenómenode La Niña extremadamente intenso.En este caso, los impactos en la Ar-gentina estuvieron vinculados con unamarcada sequía en gran parte del terri-torio por lo que los ríos presentaroncaudales muy bajos y la generación deenergía en las represas hidroeléctricasse vio seriamente afectada.

PREDICCIÓN DE EL NIÑO Y SUS IMPACTOS

Las variaciones en el sistema océano-atmósfera se monitorean constante-mente con un sistema de mediciónmuy poderoso, que incluye observa-ciones satelitales, estaciones meteoro-

lógicas, barcos, aviones, etc. En espe-cial, la instalación de un conjunto deboyas y correntómetros a lo largo delPacífico tropical mejoró el conocimien-to del estado de la atmósfera y el océa-no en esa región clave para El Niño.

En la actualidad, el conocimiento másdetallado del clima ha permitido el de-sarrollo de programas computacionalespara realizar su predicción. Tales mode-los se alimentan del monitoreo globalde la atmósfera y del océano, y propor-cionan información sobre su evoluciónen los siguientes meses o años. En elcaso del fenómeno de El Niño hay dostipos de predicción involucrados. Unose refiere a la predicción de las condi-ciones del océano y la atmósfera sobreel Pacífico que permiten determinar elinicio de un nuevo fenómeno de ElNiño o de La Niña. El otro tipo de pre-dicción está destinado a pronosticar elimpacto en el clima global ante el de-sarrollo determinado de El Niño. Si bienla fiabilidad de ambos pronósticostodavía está lejos de ser perfecta −enparticular, la predicción del desarrollodel fenómeno El Niño resulta de mejorcalidad−, los dos proporcionan valiosasindicaciones respecto de las condicio-nes climáticas de gran impacto en lasactividades humanas.

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Boya para la medición meteorológica y oceanográfica en el Pacíficoecuatorial.



ENTREVISTA A LA DRA. DORA GONIADSKIDirectora de Sistemas de Información y Alerta Hidrológico del Instituto Nacional del Agua.

¿Qué es el Instituto Nacional

del Agua?

Es un organismo descentralizado de laSubsecretaría de Recursos Hídricos,dentro del área de la Secretaría deObras Públicas de la Nación. A travésde sus diversos centros especializadosy regionales desarrolla actividades queabarcan campos de estudio talescomo crecidas, inundaciones y aluvio-nes, riego y drenaje, sistemas de aler-ta hidrológico, hidráulica de grandesobras, hidráulica fluvial, marítima eindustrial, hidráulica computacional,modelación física e instrumentación,calidad de agua y contaminación, tra-tamiento de agua y efluentes, calidadde cursos y cuerpos receptores,hidrología superficial y subterránea,hidrología urbana, bases de datos derecursos hídricos y ambientales, ero-sión y sedimentación, economía, pla-nificación y administración del agua yel ambiente, evaluaciones de impactoambiental, monitoreo y control de lacontaminación.

¿Qué servicios brinda?

El INA tiene el objeto de satisfacerlos requerimientos de estudio, inves-tigación, desarrollo y prestación deservicios especializados en el campodel aprovechamiento, control y pre-servación del agua y del ambiente.En particular, brinda asesoramiento ypresta servicios sobre temas de suespecialidad a los sectores público yprivado, y promueve la capacitacióny la difusión del conocimiento en suárea temática.

Las cinco líneas temáticas priorita-rias de su plan estratégico son lassiguientes:

Contribuir con la prevención ymitigación de desastres hídricos.Contribuir con el tratamiento inte-grado de problemas hídricos urba-nos y ocupación territorial no pla-nificada.Desarrollar tecnología y contribuircon el diseño, la optimización y laverificación de obras de infraes-tructura hídrica.Evaluar la calidad de los recursoshídricos y los riesgos asociadoscon la contaminación.Desarrollar estudios de sistemashídricos para el aprovechamientosustentable del recurso.

¿Qué es el Sistema de Alerta

Hidrológico de la Cuenca del Plata?

Es un sistema de información que seopera en tiempo real para monito-rear el estado de los ríos de la cuen-ca. Los objetivos del sistema sonprever con la mayor antelación posi-ble eventos de inundación o bajan-tes pronunciadas, producir regular-mente pronósticos hidrológicos enpuntos de interés, aportar elemen-tos de juicio para la toma de deci-siones en situaciones de emergenciahidrológica y apoyar las actividadesrelacionadas con el mejor aprove-chamiento de los recursos hídricosen la cuenca.

¿Cuál es la situación de las diferen-

tes ciudades de la Argentina en la

Cuenca del Plata frente a las inun-

daciones?

Desde 1992 a la fecha hubo présta-mos del Banco Mundial para laconstrucción de defensas provisoriasprimero y definitivas luego para lasciudades más afectadas por las cre-cidas de los ríos Paraná, Paraguay yUruguay. Pero estas defensas no con-templan la posibilidad de inundacio-nes por afluentes que descargan enlos ríos principales, como el caso delSalado santafecino, para lo que no sedispone de información hidrometeo-rológica adecuada.

¿Qué es el Proyecto Sistema

Acuífero Guaraní?

Es un proyecto que apoya la protec-ción ambiental y el desarrollo susten-table del Sistema Acuífero Guaraní.Es el resultado de la intensa coopera-ción entre Argentina, Brasil,Paraguay y Uruguay para manejaruno de los acuíferos más grandes delmundo. Su implementación permiti-rá desarrollar un marco normativopara la gestión y preservación del sis-tema. El marco incluirá conveniossobre medidas para controlar laextracción de agua, conformar unabase de datos común y aplicar meca-nismos que prevengan la contamina-ción de las aguas subterráneas, unade las mayores amenazas para el usofuturo de los recursos hídricos.


13EL CICLO DEL AGUA



E l conocimiento planteado eneste fascículo es sólo la punta de

un iceberg. Las distintas sociedadesintentan adaptar o modificar en loposible algunas de las etapas delciclo hidrológico para hacerlo másútil a sus necesidades. Los inventospara acelerar las lluvias, la desaliniza-ción del agua de mar para hacerlapotable o la construcción de presas yembalses para controlar el flujo delos ríos son ejemplos de la injerenciahumana en el ciclo natural del agua.Durante el pasado reciente, el de-

sarrollo intenso de la actividad indus-trial y agrícola, el incremento de lapoblación, la colonización de nuevosterritorios y, entre otros factores, lamodificación de la cobertura naturalen las cuencas hidrográficas, motiva-da por los cambios en los usos delsuelo y la deforestación, han supues-to una presión significativa sobre losrecursos hídricos. De hecho, en lascuencas de los países económica-mente más desarrollados práctica-mente no existe cauce alguno cuyasaguas fluyan en régimen natural −es

decir, sin que haya experimentadointervenciones humanas en su cuen-ca que afecten los caudales fluyentes,tales como obras de regulación, deri-vaciones, etc.−. A título informati-vo, la UNESCO estima que en laactualidad las demandas hídricasrequieren el 54 % de los recursos su-perficiales y que, de seguir las cosascomo hasta ahora, para 2050, es pro-bable que al menos una de cada cua-tro personas viva en países afectadospor la escasez crónica o recurrente deagua dulce.

LA CRISIS MUNDIAL DEL AGUA


15EL CICLO DEL AGUA

El estado de pobreza de un amplioporcentaje de la población mundiales a la vez un síntoma y una causa dela crisis del agua. Actualmente, 1.100millones de personas en el mundo ca-recen de instalaciones necesarias paraabastecerse de agua y 2.400 millonesno tienen acceso a sistemas de sanea-miento. Para invertir estas tendenciasnegativas, según un informe de laUNESCO, la comunidad internacionalha definido ciertos objetivos sobre elagua que han de alcanzarse de aquí a2015. Entre las prioridades se en-cuentran el acceso al suministro y ala sanidad del agua: estas necesida-des humanas básicas son requisitosprevios para avanzar hacia un con-sumo sostenible de los recursos hídri-cos y controlar los impactos negativosde los seres humanos sobre el medioambiente.

Una mejor gestión permitirá hacerfrente a la creciente escasez de aguaper cápita en muchas partes del mun-do en desarrollo.

Resolver la crisis del agua es, sinembargo, sólo uno de los diversosdesafíos con los que la humanidad seenfrenta en este tercer milenio y hade considerarse en este contexto. Lacrisis del agua debe situarse en unaperspectiva más amplia de soluciónde problemas y de resolución de con-flictos. Tal como lo ha indicado en2002 la Comisión sobre el DesarrolloSostenible de la ONU: "Erradicar lapobreza, cambiar los patrones de pro-ducción y consumo insostenibles yproteger y administrar los recursosnaturales del desarrollo social y eco-nómico constituyen los objetivos pri-mordiales y la exigencia esencial de undesarrollo sostenible". Alcanzar estosobjetivos tiene un enorme costo queprobablemente será uno de los desa-fíos más importantes que la comuni-dad internacional tendrá que afrontardurante los próximos quince años.

TORMENTAS Y DESASTRES: KATRINA Y CATARINA

Las tormentas severas pueden producir seriosimpactos socioeconómicos, y es importante de-sarrollar mecanismos que permitan minimizarlos.La convivencia con estos procesos naturales noencuentra muchas veces en la sociedad una plani-ficación adecuada para enfrentarlos en situacio-nes de emergencia. El desafío asociado paraafrontar estos fenómenos involucra el desarrollode sistemas de predicción, de acciones de planifi-cación necesarias para mitigar los impactos y unbuen manejo de los posibles conflictos resultan-tes de la ocurrencia de estos fenómenos. Como ejemplo de ocurrencia e impacto de talestormentas severas en el mundo, se destacan losfenómenos conocidos como ciclones tropicales.Un ciclón tropical es un centro de baja presióncon nubes y tormentas asociadas, que se desarro-lla sobre océanos tropicales o subtropicales y quetienen una circulación organizada. Según su ubi-cación alrededor del mundo, los ciclones tropica-les intensos, que son los que exhiben vientosmayores a 119 km/h, tienen diferentes nombres.Mientras que en los océanos Atlántico y Pacíficoeste se llaman huracanes, en el Pacífico oeste selos denomina tifones. Independientemente de cómo se los llame, ciertascondiciones ambientales favorecen la formación de

estas tormentas severas: el agua del océano debetener temperaturas mayores a 27 °C en los pri-meros 46 m de profundidad; el aire debe estarrelativamente húmedo en los niveles medios de latropósfera (alrededor de 5000 m); un sistema debaja presión debe preexistir y los vientos debentener poco cambio de intensidad y dirección a lolargo de la vertical. Los huracanes se clasificansegún su intensidad utilizando la escala de Saffir-Simpson, que va desde la categoría 1, con inten-sidades entre 119 y153 km/h, hasta la categoría5, con vientos mayores a los 250 km/h.A fines de agosto de 2005, el huracán Katrina fueuno de los más intensos que impactaron en lacosta de los Estados Unidos en los últimos 100años. Si bien Katrina tuvo su máxima intensidadsobre el golfo de México con categoría 5, suintensidad sobre tierra fue tal que los vientosalcanzaron valores de 100 km/h, con una presiónen el centro de 920 hPa. Katrina causó devasta-ción en las ciudades y regiones de los EstadosUnidos ubicadas sobre la costa del golfo deMéxico. La pérdida de vidas y propiedades fueespecialmente grave en la zona de Nueva Orleansdebido a la rotura de diques que separaban la ciu-dad de los lagos circundantes. Al menos el 80 %de la ciudad estuvo bajo el agua, lo que resultó enel desplazamiento de más de 250.000 personas,más de 1300 muertes y pérdidas económicas pormás de 100 millones de dólares.Fenómenos como huracanes y tifones no se pue-den formar en océanos como el Atlántico Sur,debido a que la temperatura de sus aguas no eslo suficientemente caliente. Sin embargo, el de-sarrollo de un ciclón en el sur de Brasil, conocidocomo Catarina a finales de marzo de 2004, tuvotal intensidad que fue considerado por algunosmeteorólogos como un huracán. Catarina tuvopicos de vientos sostenidos de 160 km/h sobreel Atlántico Sur que corresponderían a un hura-cán de categoría 2, exhibiendo incluso un "ojo"o centro libre de nubes. Con esa intensidad,Catarina entró en tierra, afectando los estadosde Rio Grande do Sul y Santa Catarina en Brasil.Catarina daño alrededor de 40.000 hogares,con pérdidas económicas estimadas en 350millones de dólares.



A lo largo de este texto se pre-sentan modelos científicos sobreel ciclo del agua. Interesa refle-xionar acerca de la comunicaciónde esos modelos, que se realizapor medio del lenguaje especiali-zado utilizando diversas herra-mientas retóricas. Por ejemplo, eltexto propone a los lectores unexperimento mental: se les pideque imaginen que las precipitacio-nes que existen a lo largo de unaño sobre toda la Tierra cayerande una vez sobre la provincia deBuenos Aires, para poder enten-der así el volumen de agua impli-

cado. El experimento mental esuna herramienta usada con el finde que el lector se construya unaimagen del fenómeno.

Otra herramienta retórica, usadacuando se menciona la imagen dela olla con agua hirviendo, es laanalogía. La analogía es una com-paración entre dos situaciones quepermite iluminar el significado deuna desconocida (en este caso, laconvección en la atmósfera)mediante otra conocida (la ebulli-ción del agua). En la analogía seponen en correspondencia rasgosde ambas situaciones por su pare-cido estructural y funcional.

Una tercera herramienta quese presenta en el texto es larepresentación, como en el caso

de la "imagen de vapor deagua" hecha a partir de losdatos satelitales. Una represen-tación maneja convenciones quehan de conocerse para poderentenderla, por ejemplo, que loscolores oscuros representanzonas de menor humedad.

En paralelo con el análisis de lacomunicación de los modelos, esnecesario reflexionar sobre elproceso de creación de la ciencia.Una cuestión importante es laposibilidad de predecir situacio-nes utilizando modelos numéri-cos, desarrollados con ayuda dela informática, que permite pro-cesar una enorme cantidad dedatos con rapidez. El modelonumérico trata la información

proveniente de observaciones yexperimentos para prever posiblesdesenlaces de los fenómenos,como en el ejemplo de El Niño ysus consecuencias globales.

La última sección del textoplantea otra idea para pensar lasciencias: la de intervención sobreel mundo. La ciencia transformala realidad: tanto la forma en quepensamos y hablamos sobre losfenómenos como las actuacionesque podemos realizar sobre ellosestán guiadas por los modeloscientíficos. La intervención sobreel mundo obedece a una finali-dad, como cuando los científicosse plantean la necesidad deencontrar soluciones al problemadel agua potable.

EPISTEMOLOGÍA Agustín Adúriz-Bravo

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Prentice-Hall, 1999.ONU/WWAP (Naciones Unidas/Programa Mundial de Evaluación de los

Recursos Hídricos): Informe de las Naciones Unidas sobre el Desarrollo de los Recursos Hídricos en el Mundo: Agua para todos, agua para la vida. París, Nueva York y Oxford, UNESCO (Organización de las Naciones Unidas para la Educación, la Ciencia y la Cultura) y Berghahn Books, 2003.

Voitureiez, B. y G. Jacques: El Niño. Realidad y ficción, París, UNESCO, 2003.

Páginas webhttp://www.pmel.noaa.gov/tao/elnino/spanish.htmlhttp://www.unesco.org/water/index_es.shtml

http://www.atmo.fcen.uba.arhttp://www.cima.fcen.uba.arhttp://www.meteofa.mil.arhttp://www.medioambiente.gov.arhttp://www.wmo.ch/index-sp.htmlhttp://lwf.ncdc.noaa.gov/oa/climate/research/2005/katrina.htmlhttp://www.srh.noaa.gov/lix/Katrina_overview.htmlhttp://ciencia.nasa.gov/headlines/y2004/02apr_hurricane.htm

AgradecimientosEl equipo de Publicaciones de la Dirección Nacional de Gestión Curricular yFormación Docente agradece a las siguientes instituciones y personas porpermitirnos reproducir material fotográfico y colaborar en la documen-tación de imágenes: Earth Sciences and Image Analysis Laboratory, NASAJohnson Space Center (EE.UU.); NOAA-CIRES Climate Diagnostics Center,Boulder (EE.UU.); NOAA Photo Library; OAR/ ERL/ National Serve StormsLaboratory (EE.UU.); Naval Research Laboratory, Clementine Mission(EE.UU.); TOMS science team & and the Scientific Visualization Studio,NASA GSFC (EE.UU.) Instituto Nacional de Pesquisas Espaciales DSA/CPTEC/ INPE (Brasil) y Walter S. Kiefer.

Coordinadora del Área de CienciasNaturales, Lic. Nora BahamondeCoordinadora del Área de DesarrolloProfesional, Lic. Silvia StorinoCoordinadora del Programa deCapacitación Explora, Lic. Viviana CelsoCoordinadora de Publicaciones,Lic. Raquel Franco

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Directora Nacional de Gestión Curricular y Formación Docente,

Lic. Laura Pitman


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