hidrosfera
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La hidrosfera
La hidrosfera es un subsistema del sistema Tierra que forma una capa discontinua de agua que envuelve la mayor parte de la superficie terrestre. Es un sistema abierto ya que intercambia materia y energía con los otros subsistemas terrestres.
El agua de la superficie terrestre tiene su origen en los gases procedentes del interior del planeta, y su posterior condensación, hecho que ocurrió en las primeras etapas de la historia de la Tierra.
El volumen de la Hidrosfera ha permanecido prácticamente constante desde hace más de 3 000 millones de años pues, aunque hay un aporte de agua con los meteoritos y los procesos volcánicos, y una pérdida de agua en las zonas de subducción y por fotodisociación en las capas altas de la atmósfera, se trata de cantidades despreciables.
La hidrosfera se reparte en cuatro grandes conjuntos:
- Mares y océanos
- Aguas continentales
- Atmósfera
- Biosfera
- Mares y océanos: con mucha diferencia, contienen la mayor parte del total del agua, algo más del 97%.
- Aguas continentales: comprenden las aguas superficiales (aguas salvajes, torrentes, ríos, lagos), las aguas subterráneas y los glaciares. En conjunto, constituyen aproximadamente el 2,8% del total de la hidrosfera.
- Atmósfera: una mínima parte del total (0,001%), se encuentra como vapor de agua atmosférico.
- Biosfera: una proporción aún menor (0,0005%), forma parte del cuerpo de los seres vivos.
Características químicas de la hidrosfera
Poder disolvente
Salinidad
Gases disueltos
El agua tiene un alto poder disolvente de gases, líquidos y sólidos, esto es la causa de que en la naturaleza el agua no se encuentre en estado puro.
En el agua se disuelven gases, sólidos cristalinos que se transforman en iones y sustancias orgánicas polares. Contiene también sustancias orgánicas muy grandes que no llegan a disolverse y permanecen en estado coloidal y sustancias en suspensión procedentes fundamentalmente de la erosión de las rocas y los suelos.
La salinidad es la concentración total de iones disueltos presentes en el agua.
La salinidad del agua del mar está alrededor de 35 gramos por litro de agua por término medio. Aunque puede variar de un lugar a otro (debido a la evaporación, congelación, disolución) suele ser bastante constante. Los iones más abundantes son los cloruros, sobre todo el cloruro de sodio (sal de cocina), y los sulfatos.
La composición química de las aguas continentales es, en cambio, muy diversa, tanto en cantidad de sales (desde menos de 10 g/l hasta valores superiores a los del mar) como en la proporción de los diferentes iones.
Gases disueltos
Los gases presentes en el aire son todos solubles en el agua, pero sus proporciones son distintas, ya que tienen diferente solubilidad, por lo que la relación O2 / CO2, que en el aire es de 635, en el agua es sólo 21.
La solubilidad de los gases disminuye con el aumento de la temperatura, esto es de suma importancia para los seres vivos de los medios acuáticos.
Características físicas del agua
El agua tiene unas propiedades físicas excepcionales:
Hierve a 100º C y se solidifica a 0º C (a 1 atmósfera de presión). Estos son valores de temperatura muy comunes en nuestro planeta, por lo que el agua se encuentra en condiciones naturales en las tres fases: sólida, líquida y gaseosa.
Tiene un elevado calor específico . Esto confiere a los medios acuáticos una gran estabilidad térmica, haciendo que la amplitud de temperaturas en estos medios sea mucho menor que la que se produce en el aire. Debido a esta propiedad los océanos actúan como reguladores del clima: en verano refrescan los continentes y en invierno los calientan.
La densidad varía en función de la temperatura, pero mientras que casi todas las sustancias se vuelven más densas al disminuir la temperatura, el agua tiene una densidad máxima a 4º C y la densidad disminuye al alejarse de esa temperatura. La consecuencia de esta propiedad es que el hielo flota en el agua líquida (el agua en estado líquido es más densa que en estado sólido) y que el agua más caliente flota en el agua más fría.
Otro factor, además de la temperatura, que influye en la densidad del agua es su contenido en sales. A mayor salinidad, mayor densidad.
En conjunto, la temperatura y la salinidad determinan la densidad del agua y controlan en parte su circulación
En cuanto a la transmisión de la luz en un medio acuático, decir que el agua pura absorbe de manera selectiva las radiaciones: las ultravioleta e infrarrojas son rápidamente absorbidas y las radiaciones visibles llegan a mayor profundidad. Las sustancias disueltas y en suspensión también absorben las radiaciones, por lo que la distribución en profundidad de la cantidad y tipo de luz dependerá de las sustancias que contenga el agua.
Se diferencian así dos capas en los medios acuáticos profundos: zona fótica (con luz, cerca de la superficie) y zona afótica (sin luz, en zonas profundas).
Intensidad
Profundidad
La absorción de la radiación solar se produce en los primeros metros de la capa de agua, por lo que con la profundidad la temperatura va bajando lentamente hasta llegar a una zona donde en muy pocos metros el descenso se produce muy rápidamente, a esta zona se la denomina termoclina ; debajo de la termoclina la temperatura sigue descendiendo, pero muy lentamente. Se crean así dos capas, una superficial con agua más caliente y menos densa que flota sobre otra más fría y densa.
La termoclina impide la mezcla del agua que hay por encima de ella con la que hay por debajo, esto trae consecuencias importantes para los seres vivos que habitan estos medios. Por ejemplo: por encima de la termoclina disminuyen los nutrientes; en las capas profundas puede disminuir o incluso desaparecer el oxígeno.
CICLO HIDROLÓGICO
En el planeta existe un continuo trasvase de grandes cantidades de agua movida por la energía solar y la fuerza de la gravedad que se denomina ciclo hidrológico.
DINÁMICA DE LAS AGUAS CONTINENTALES
La cuenca hidrográfica como unidad funcional
Tipos de aguas continentales
La cuenca hidrográfica como unidad funcional
La cuenca hidrográfica de un río o un lago es la superficie de terreno que recoge las aguas que ellos colectan. Está delimitada por una línea divisoria (línea de cumbres), más allá de la cual las aguas desaguan a otros ríos o lagos.
Las aguas superficiales de una cuenca hidrográfica, constituidas por afluentes y rios, forman la denominada red hidrográfica.
Tipos de aguas continentales
a) Aguas superficiales
Aguas de escorrentía
Torrentes
Ríos
Glaciares
Lagos
Humedales
b) Aguas subterráneas
Aguas de escorrentía
Son aquellas que circulan de manera ocasional después de las lluvias o del deshielo sin un cauce fijo por las zonas de máxima pendiente. Discurren hasta alcanzar el lecho de un río o un torrente o hasta infiltrarse en el subsuelo.
Torrentes
Son cursos de agua ocasionales originados por las lluvias torrenciales o por el deshielo que circulan por un cauce fijo. Se localizan en zonas montañosas con fuertes pendientes.
RíosSon cursos de agua
continuos y con cauce fijo que transportan sus aguas hasta el mar, un lago u otro río. En este caso se denominan afluentes.
GlaciaresSon grandes
masas de hielo que se acumulan en regiones de nieves perpetuas (los polos y zonas de alta montaña). Estas masas fluyen por las laderas de manera similar a los ríos, aunque a una velocidad mucho menor, que está entre unos pocos centímetros y dos metros cada año.
Lagos
Son masas de agua de gran extensión y profundidad, localizadas en depresiones continentales denominadas cubetas. Aunque en su mayoría son de agua dulce, también existen lagos salados (Mar Muerto).
Humedales
Son extensiones de terreno saturadas de agua o cubiertas por aguas poco profundas.
Por ejemplo: las Tablas de Daimiel (Ciudad Real), la albufera de Valencia, las marismas de Doñana (Huelva), los humedales del delta del Ebro (Tarragona), el Mar Menor (Murcia).
En Galicia, las gándaras y brañas, los fondos de ría (estuarios),..., como las gándaras de Budiño (Porriño, Pontevedra), el complejo intermareal Umia - O Grove (Pontevedra), la marisma del complejo dunar de Corrubedo (A Coruña), la laguna de Antela (Ourense) (está en proceso de recuperación, tenía 40 km2, era la de mayor extensión de Galicia),…
España, que es el país con más diversidad de humedales de toda Europa, se adhirió en 1982 al Convenio relativo a humedales de importancia internacional especialmente como hábitat de aves acuáticas, conocido como Convenio de Ramsar (firmado en Ramsar, Irán, en 1971), que se plantea como principal objetivo su protección y conservación.
Tablas de Daimiel
Doñana
Delta del Ebro
Mar Menor
Gándaras de Budiño Corrubedo
Lagoa de Antela
Aguas subterráneas
Las aguas subterráneas son las que se encuentran bajo la superficie del terreno y constituyen una gran reserva de agua continental.
Proceden del agua de las precipitaciones que se infiltra en el subsuelo. Las aguas subterráneas empapan las rocas y forman corrientes de agua que circulan por el subsuelo.
Pueden salir a la superficie formando manantiales o incrementando el caudal de ríos y lagos.
Para que el agua pueda penetrar en las rocas y circular por ellas es necesario que sean permeables (la permeabilidad es la capacidad de una roca para permitir el paso de un fluido a su través).
La permeabilidad está relacionada con la porosidad (tanto por ciento de espacio vacío dentro del volumen total de roca). Generalmente, cuanto más porosa es una roca más permeable es, pero esto no siempre ocurre, porque los huecos tienen que estar intercomunicados y tener un cierto tamaño (así, las arcillas son rocas porosas, pero impermeables, pues sus poros son microscópicos). También puede haber rocas no porosas que presenten permeabilidad, debido a que se encuentran muy fracturadas .
capes de roca impermeable.
Cuando llueve, si el terreno es permeable, el agua desciende por la fuerza de gravedad entre los poros y fisuras de las rocas, hasta alcanzar una roca impermeable. Entonces el agua se acumula llenando los poros y fisuras de las rocas permeables que están encima. Así se forma un acuífero , que es un almacén de agua subterránea que se acumula en los poros y fisuras de las rocas. La zona del acuífero empapada por el agua se denomina zona de saturación. La zona superior, en la que los poros no están saturados de agua se denomina zona de aireación. La superficie que separa la zona de aireación de la de saturación se denomina nivel freático y varía en la vertical a lo largo del tiempo según lo haga el volumen de precipitaciones.
Según las características geológicas del terreno y de las rocas donde se localizan, se distinguen dos tipos de acuíferos:
- Acuíferos libres: cuando el terreno que lo separa de la atmósfera es permeable y, por tanto, el agua comunicada con el aire, se halla en la superficie freática a la presión atmosférica.
- Acuíferos confinados: el agua se encuentra entre dos capas de rocas impermeables, por lo que está sometida a una elevada presión. Cuando se perfora la capa impermeable superior, el agua sale espontáneamente a presión hasta alcanzar el nivel freático, formándose un pozo artesiano.
Las aguas subterráneas en Galicia
En Galicia proliferan las fuentes, manantiales, pozos,…
Las causas de esta proliferación son:
- La relativa facilidad para encontrar agua subterránea y su bajo coste para extraerla, debido a:
- Las elevadas precipitaciones.- La fracturación de las rocas, que aumenta
su permeabilidad a pesar de su escasa porosidad.
- La gran dispersión de la población gallega, por lo que supone un alto coste invertir en infraestructuras de abastecimiento de agua.
- El minifundismo gallego unido a una gran actividad agrícola y ganadera.
Los usos de las aguas subterráneas en Galicia son:
- Abastecimiento domiciliario.
- Regadío de pequeñas parcelas.
- Granjas y explotaciones ganaderas.
- Servicios.
Los tipos de acuíferos que encontramos en Galicia son:
- Acuíferos libres, los más abundantes:
- El sustrato impermeable es granito, pizarra, gneis,…
- El sustrato permeable:- Productos de alteración de las anteriores: xábrego.- Rocas con fracturas.- Materiales sedimentarios: aluviones, arcillas,…- Combinación de los anteriores.
- Acuíferos confinados, que son los que originan las abundantes aguas termales.
Las características de los acuíferos gallegos son:
- Abundan los pequeños acuíferos libres.
- En general, la calidad del agua es buena.
- Empieza a haber problemas de contaminación y de salinización por intrusión marina.
- La explotación de los acuíferos todavía es inferior a las reservas.
- La hidrosfera como regulador térmico
- Corrientes oceánicas
- Olas
- Mareas
DINÁMICA DE LOS OCÉANOS
Los océanos, junto con la atmósfera, desempeñan un importante papel en el clima terrestre.
La hidrosfera como regulador térmico
La hidrosfera actúa como regulador térmico gracias a su elevado calor específico.
Así, los océanos se calientan y enfrían más lentamente que los continentes, por lo que, a la misma latitud, los lugares emplazados junto al mar tendrán una menor amplitud térmica (diferencia entre las temperaturas máxima y mínima diarias y estacionales) que los situados en el interior de un continente.
Debido a la lejanía de los océanos, en el interior de los continentes situados en las latitudes medias y altas se produce un fuerte enfriamiento invernal (por su gran amplitud térmica).
El aire frío tiende a aplastarse contra el suelo, originando un anticiclón continental permanente sobre su zona central, lo que propicia condiciones de estabilidad e impulsa vientos hacia el exterior, impidiendo la entrada de lluvias y favoreciendo las heladas y las nieblas.
Las zonas limítrofes a la costa poseen una menor amplitud térmica debido a la acción de las brisas marinas (vientos locales producidos por el contraste térmico diario continente-océano).
Estas amortiguan las diferencias térmicas de las zonas costeras.
El mar, con mayor capacidad calorífica que el continente, se comporta durante el día como zona fría, de la que provendrá una brisa fresca y húmeda que se dirigirá hacia la costa a reemplazar al aire recalentado por el Sol tierra adentro.
Por la noche las tierras se enfrían más deprisa que el mar, y éste se comporta entonces como zona cálida; la brisa, fresca y seca, que se forma en ese momento es la que va de la tierra al mar.
Corrientes oceánicasLas corrientes oceánicas, a pesar de su
mayor lentitud y susceptibilidad al efecto de frenado continental, constituyen un mecanismo de transporte de calor más eficaz que el atmosférico (recuerda que el agua es mejor conductora de calor que el aire).
Su origen/causa está en el desigual calentamiento de la superficie terrestre.
Su desplazamiento está determinado por:
-Sentido en el que soplan los vientos dominantes.
-Presencia de masas continentales, que pueden modificar la trayectoria de dichos vientos.
-El efecto Coriolis.
-La densidad del agua.
- La topografía del fondo oceánico.
Las consecuencias/efectos de las corrientes oceánicas son:
- La redistribución del calor por el planeta.
- Los afloramientos.
Clasificaremos las corrientes en dos tipos diferentes en función de su origen:
- Corrientes superficiales.
- Corrientes profundas .
Corrientes superficiales
La circulación general de la superficie oceánica está supeditada a los vientos y, por consiguiente, refleja el esquema de la circulación general atmosférica. También influye en ellas la presencia de masas continentales y el efecto Coriolis.
Corrientes profundas
Están provocadas por diferencias en la densidad del agua, que es mayor cuanto más fría y/o salada:
+Tª - densidad + salinidad + densidad
La circulación de estas aguas profundas, ligada a las condiciones de temperatura y salinidad, se denomina circulación termohalina , que se define como un conjunto de corrientes marinas profundas, muy lentas, que mantienen la circulación de las aguas frías de un océano a otro, y cuyo movimiento es debido a las diferencias de temperatura y salinidad existente entre las masas de agua oceánicas.
• Al enfriarse la capa superficial del agua de los océanos, por ejemplo en invierno o en latitudes altas , el agua, más fría y densa, tiende a hundirse dando lugar a una circulación termohalina en vertical. Esto provoca a su vez un afloramiento del agua más profunda y cálida que ocupa su lugar.
En ciertos lugares el descenso puede verse dificultado por aporte de agua dulce (desembocadura de un río, fusión de un iceberg,...) o por existencia de una precipitación superior a la evaporación.
Por el contrario, el agua se hundirá, alcanzando el fondo, en los lugares que tengan un enfriamiento superficial fuerte o mucha salinidad (debida, por ejemplo, a que la evaporación sea mayor que la precipitación o que se formen hielos, ya que estos no contienen sal, por lo que al helarse el agua, aumenta la concentración salina de la restante).
• En las latitudes bajas , son también lugares típicos de afloramiento oceánico aquellos en los que los alisios desplazan al agua de la superficie hacia el oeste, creando un vacío de agua en la zona superficial de donde parten, que propicia la subida de agua profunda fría en sustitución de la desplazada por los citados vientos. El agua que aflora en estas zonas es rica en nutrientes, por lo que se forma una gran cantidad de fitoplancton que hace que la zona sea muy rica en pesca.
Estas zonas son las partes orientales de los océanos tropicales, las más importantes son cuatro: costa de Perú, costa de California, costa del Sahara y costas del Kalahari y Namibia.
• En las rías gallegas también se producen afloramientos estacionales (primavera, verano) de aguas profundas, frías, que arrastran grandes cantidades de nutrientes del fondo marino.
Estos afloramientos son debidos principalmente a cuatro factores:
- Circulación estuárica: en todas las rías existe una circulación estuárica positiva. Las aguas de los ríos que desembocan en el interior de las rías fluyen superficialmente, por su menor densidad, mezclándose con el agua salada. La salida de agua superficial se compensa con la entrada de agua oceánica profunda.
río
-Vientos: los del suroeste (en invierno) retienen el agua dulce fluvial en el fondo de las rías, mientras que los del nordeste (en verano), favorecen el transporte de agua dulce superficial hacia el mar reforzando la entrada de agua oceánica profunda hacia el interior de la ría.
Vientos del Suroeste(invierno)
Vientos del nordeste (verano)
- Configuración de las rías: como consecuencia de la fuerza de Coriolis, el agua superficial en las rías sale preferentemente por el margen norte mientras que las aguas profundas del océano ascienden por el margen sur. Este fenómeno se ve favorecido por la configuración de la mayoría de las rías que poseen una o varias islas en su entrada y, por lo tanto, dos bocas principales.
islas
- Circulación marina: Galicia está bañada por un ramal de aguas cálidas de la corriente del Golfo, de dirección norte-sur, que es el responsable, en parte, de la salida de agua superficial de las rías.
Corriente del Golfo
En resumen, un afloramiento es la subida a la superficie de aguas oceánicas profundas ricas en nutrientes, por lo que se produce un aumento del fitoplancton que hace que la zona sea muy rica en pesca.
Las causas de dichos afloramientos pueden ser:
- los vientos (alisios, los vientos del nordeste en las rías gallegas,…), - la circulación estuárica (por ejemplo en las rías gallegas),- los gradientes termohalinos (por ejemplo en las latitudes altas),…
Océano global
Recibe el nombre de océano global el conjunto formado por todos los mares y océanos del planeta, que además se encuentran comunicados entre ellos. Los océanos tienen una gran influencia en el clima, ya que son un importante almacén de dióxido de C y un medio de transporte de calor muy eficaz. Dos fenómenos ponen de manifiesto este hecho:
- La cinta transportadora oceánica.
- El fenómeno de El Niño.
Ciclo completo: entre 1000 y 1500 años
Cinta transportadora oceánica
La cinta transportadora oceánica
Es un río de agua que recorre la mayoría de los océanos del planeta: en la primera mitad de su trayectoria, lo hace como corriente profunda, condicionada por la densidad, y en la segunda, en forma de corriente superficial, supeditada a la acción de los vientos dominantes.
Se inicia en las proximidades de Groenlandia, donde el agua tiende a hundirse por ser salada y fría y por consiguiente densa. Recorre el fondo del Atlántico de norte a sur hasta que entra en contacto con la gélidas aguas del océano Antártico y asciende, retornando parte de ella, a su lugar de origen. El resto se sumerge de nuevo debido al intenso enfriamiento superficial y discurre por el fondo del océano Índico, donde parte asciende, y parte llega hasta el Pacífico, donde definitivamente asciende y se calienta.
Posteriormente realiza el trayecto en sentido inverso en forma de corriente superficial arrastrando con ella aguas cálidas y elevando las temperaturas de las costas atlánticas noreuropeas por las que discurre.
El fenómeno de El Niño
La situación normal de la costa de Perú, es que los vientos alisios empujan hacia el oeste al agua superficial del Pacífico oriental, originándose un afloramiento oceánico y la fertilización de la zona. Dichos vientos parten de un anticiclón situado sobre la isla de Pascua y concluyen en una borrasca situada en las proximidades del continente asiático.
anticiclónborrasca
El fenómeno de El Niño , llamado también Oscilación Meridional (ENSO) ocurre cada 3-5 años y dura unos 18 meses, alcanzando valores máximos en Navidad (de ahí su nombre). El Niño se produce cuando los vientos alisios amainan y no arrastran el agua de la superficie oceánica hacia el oeste. Entonces, el agua superficial se calienta y se origina una borrasca, quedándose las nubes junto a la costa de Perú que, en condiciones normales es árida. No se produce el afloramiento porque persiste la termoclina y la riqueza pesquera decae.
borrascaanticiclón
anticiclónborrasca
anticiclón
El Niño
Las posibles causas del fenómeno de El Niño pueden ser:
-El calentamiento del planeta (cambio climático), que hace disminuir el contraste térmico entre la costa oriental y occidental del Pacífico, disminuyendo la intensidad de los vientos alisios y, por tanto, la de las corrientes oceánicas.
- El aumento de la actividad volcánica en las dorsales oceánicas próximas, que elevarían la temperatura del agua oceánica, impidiendo el afloramiento y favoreciendo la formación de una borrasca en ese lugar.
Los efectos/consecuencias de El Niño, que se dejan sentir en el resto del mundo son:
- Disminución de la riqueza pesquera en la zona de Perú, porque no hay afloramientos.
- Lluvias torrenciales e inundaciones en Perú,…
- Sequías en el sudeste asiático (Indonesia,…), Brasil,…
- Aumento de la temperatura media de la atmósfera.
En climatología se denomina El Niño a un síndrome climático, erráticamente cíclico, que consiste en un cambio en los patrones de movimientos de las masas de aire provocando, en consecuencia, un retardo en la cinética de las corrientes marinas "normales", desencadenando el calentamiento de las aguas sudamericanas; provoca estragos a escala mundial, afectando a América del Sur, Indonesia y Australia.
El nombre de "El Niño" se debe a pescadores del puerto de Paita al norte de Perú que observaron que las aguas del sistema de Corrientes Peruana ó Corriente de Humboldt, que corre de sur a norte frente a las costas de Perú y Chile, se calentaban en la época de las fiestas navideñas y los cardúmenes o banco de peces huían hacia el sur, debido a una corriente caliente procedente del Golfo de Guayaquil (Ecuador). A este fenómeno le dieron el nombre de Corriente de El Niño, por el Niño Jesús.
El nombre científico del fenómeno es Oscilación del Sur El Niño (El Niño-Southern Oscillation, ENSO, por sus siglas en inglés). Es un fenómeno con más de once milenios de historia climática.
http://es.wikipedia.org/wiki/El_Ni%C3%B1o
Olas
Son movimientos del agua superficial del océano originados generalmente por el viento.
Las olas pueden ser producidas también por terremotos y explosiones volcánicas que se producen en los fondos marinos. Este tipo de olas, formadas no en la superficie sino en los fondos, se denominan tsunamis o maremotos y son muy destructivas. La altura de una ola puede variar desde unos centímetros hasta más de 30 m.
Las olas se mueven en la dirección del viento, pero las moléculas de agua no sufren ningún transporte horizontal, giran sobre ellas mismas siguiendo una órbita casi circular. Cuando las olas se aproximan a aguas poco profundas, al encontrar una resistencia en el fondo, “rompen” liberando la energía contenida en el agua en las costas.
MareasSon subidas y bajadas periódicas del nivel del
mar, debidas a la atracción gravitatoria ejercida por la Luna y, en menor medida, por el Sol.
La amplitud de las mareas no es igual en todas las zonas pues varía con la latitud, profundidad del mar, forma de la costa,…, siendo casi imperceptible en los mares cerrados.
Cualquier punto de la Tierra, durante un día, se alinea dos veces con la Luna, por lo que hay dos momentos diarios de máxima subida del nivel del mar (marea alta o pleamar) y otros dos de nivel mínimo (marea baja o bajamar).
Por otra parte, el efecto mareal debido a la Luna puede verse modificado por la acción del Sol. Cuando los tres están alineados, sus efectos se suman y se produce la máxima amplitud de las mareas (mareas vivas). Si el Sol y la Luna se encuentran en ángulo recto respecto a nuestro planeta, sus efectos se contrarrestan y se producen las mareas de mínima amplitud (mareas muertas).
Mareas vivas
Mareas muertas