Ciclo hidrológico

Planeta Tierra. Biosfera. Atmósfera. Evapotranspiración. Escorrentía. Pierre Penault

  • Enviado por: Paco
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Tema 1. EL CICLO HIDROLÓGICO

En el planeta Tierra la vida sólo es posible en una franja estrecha de unos 20 Km. de espesor. Esa franja es lo que se conoce como biosfera. La biosfera incluiría la atmósfera, que supondría unos 10 km. y otros 10 km. desde ella hasta las fosas marinas más profundas. En esta franja el agua no desempeña únicamente un papel fundamental como motor de todos los ciclos vitales sino que es también el elemento dominante. Respecto a l agua en nuestro planeta se barajan diferentes hipótesis sin que por el momento se sepa con certeza de donde procede este singular elemento.

Unos científicos piensan que el agua procede de la individualización o separación de este elemento respecto del resto de materiales que componían el planeta imaginario. Otros le atribuyen un origen extraplanetario y habría llegado a nuestro planeta en los múltiples meteoritos que cayeron sobre nuestro planeta en las fases iniciales de su existencia. Por tanto no existe un origen claro sobre el agua.

Sí se sabe que la corteza terrestre comenzó a configurarse hace unos 3000 millones de años y desde entonces esa corteza ha experimentado importantes transformaciones en su configuración y fisionomía, pero lo que parece que no se ha modificado desde entonces es el volumen de agua que el planeta almacena, si bien las teorías más recientes apuntan hacia un cierto incremento de ese volumen debido a las filtraciones que se producen desde el manto porque parece que en él, esta agua es una proporción 15 veces superior a la de la Hidrosfera (parte del planeta que contiene agua almacenada).

Todas las formas de vida del planeta dependen del agua. En un principio los mares eran de agua dulce, que debido a los continuos arrastres de las lluvias fueron cargándose de sales minerales y todo tipo de nutrientes. Hoy las aguas saladas de los océanos cubren las tres cuartas partes de la superficie terrestre, mientras que el resto son continentales. Esas aguas saladas representan el 97% del total del agua del planeta y por el contrario el agua dulce supone solo el 3% restante. Además de esta ínfima cantidad de agua dulce sólo un 0'5% es utilizado por el hombre mientras que otro 2% permanece concentrado en cascotes polares y el resto se almacena en acuíferos no explotables, ríos y lagos.

El agua en la naturaleza se mueve según una serie de procesos físicos que constituyen el llamado ciclo hidrológico, definido como el conjunto de transferencias de agua en sus tres estados (sólido, líquido y gaseoso) entre la atmósfera, el mar y la Tierra. El motor energético de esas transformaciones es el sol. Sin que el hombre intervenga el ciclo hidrológico incluye una serie de procesos básicos (fotocopia) que son: la evapotranspiración, condensación, precipitación, infiltración, percolación y finalmente la escorrentía.

La evapotranspiración constituye la evaporación, debido al calentamiento proporcionado por la energía solar, del agua presente en la superficie terrestre (océanos, mares, ríos y también del agua procedente de los seres vivos). Esta evapotranspiración determina la formación de vapor atmosférico que se condensa por enfriamiento del aire, que retorna tanto al mar como a las superficies continentales en forma de precipitación líquida o sólida. La parte de precipitación caída sobre las superficies continentales toma un doble camino, una parte se infiltra o percola en el subsuelo y otra parte discurre superficialmente por la red de avenamiento, es lo que se llama escorrentía superficial directa, que alimenta lagos, ríos y que mayoritariamente vuelve al océano. Del agua que se infiltra en el subsuelo una parte retorna a la atmósfera, otra se evapotranspira a través de la vegetación y otra parte, si las condiciones del terreno lo permiten, percola hacia el interior a través de grietas y fisuras dando lugar a la formación y recarga de los acuíferos, un agua que en parte también retorna al exterior a través de fuentes y manantiales y que se incorpora mayoritariamente a la red fluvial. Esta escorrentía subterránea que alimenta en buena medida los usos superficiales del agua es lo que se conoce como escorrentía subterránea o flujo de base.

Todos estos pasos nos ponen de manifiesto una simplicidad del ciclo hidrológico pero a pesar de que parece muy sencillo, el conocimiento del mismo no se ha producido hasta fechas relativamente recientes, es decir, mecanismos como que el agua de los ríos proceden de las lluvias o que éstas son consecuencia de la evaporación, no se han comprendido hasta hace unos siglos.

La teoría moderna del ciclo hidrológico comenzó a cobrar carta de naturaleza a raíz de los trabajos del científico francés Pierre Penault (1668-1674), trabajos encaminados a demostrar que los caudales del río Sena eran el resultado de las precipitaciones descargadas en la cabecera de este río, de manera que frente a las teorías mecanicistas anteriores y basadas en postulados imaginarios Penault efectuó mediciones de lluvias y fue el primero en vincular mediante sencillos cálculos matemáticos las precipitaciones con el volumen de agua acumulado en un río. Con estos trabajos de Penault quedaba pues demostrada una parte del ciclo hidrológico, es decir, la circulación del agua de lluvia hasta el mar.

No obstante, aun quedaba por aclarar un par de cuestiones dentro de la explicación del ciclo hidrológico. Una de ellas era determinar el hecho que originaba las lluvias y la otra cuestión importante a tener en cuenta era que si los ríos aportaban sus aguas continuamente a los mares ¿por qué estos no desbordaban y cubrían la superficie terrestre?

El capitán británico H. Sheeres, también ingeniero militar y diplomático, realizó durante sus frecuentes viajes por el Mediterráneo numerosas observaciones sobre las corrientes marinas llegando a la conclusión de que al menos durante diez meses al año el Mediterráneo recibía flujos procedentes del Atlántico. Esta agua de origen oceánico se sumaba a la de los ríos que desembocan en esta cuenca mediterránea, entre ellos el caudaloso Nilo, por lo que dedujo que el mantenimiento del nivel actual del mar Mediterráneo era debido a la gran evaporación que sufrían sus aguas como consecuencia de una fuerte insolación. Sheers plasmó su teoría en una simple carta dirigida a un compatriota, W. Petty, pero su teoría tubo un amplio eco en los ambientes científicos de la Inglaterra de fines del s. XVII.

La explicación completa del ciclo hidrológico era ya sólo cuestión de observaciones y cálculos matemáticos que aglutinaban las teorías de Perrault y Sheeres, y esto fue realizado por el astrónomo británico E. Halley que desarrolló sus teorías en las montañas de la isla de Santa Elena en pleno trópico africano, donde los niveles de evaporación alcanzan tasas elevadísimas. Posteriormente Halley intentó probar el equilibrio del ciclo hidrológico en cuencas como la del Mediterráneo y la del mar Caspio mediante la comparación de las perlas de estos ámbitos acuáticos, de la pérdida por evaporación y los ingresos por aportaciones de los ríos. Intenta también precisar los mecanismos de evaporación y condensación del vapor de agua por el calor concluyendo que la mayor parte del agua evaporada de los océanos retornaba a los mismos por condensación directa del vapor sobre dichas superficies mientras que una porción mucho menor lo hacía tras circular por los ríos. Halley no es solamente un eslabón básico sino que sus investigaciones resultaron básicas para otros campos como la meteorología.

La cantidad de agua concentrada en la atmósfera, la mayor parte en forma de vapor, representa una porción muy pequeña del volumen total de agua existente en el planeta; alrededor de una 14.000 kilómetros cúbicos de agua en forma de vapor frente a los casi 1.500 millones de kilómetros cúbicos de agua para el total de la hidrosfera. Esa pequeña cantidad resulta de vital importancia para mantener el equilibrio térmico terrestre, y ello porque el ciclo hidrológico absorbe casi el total de la energía solar que incide sobre nuestro planeta. Una energía que se distribuye de forma equilibrada mediante la circulación atmosférica. En un cálculo medio se estima que cada día a causa de la radiación solar se evapora en torno a un billón de toneladas de agua. A pesar de que ese volumen parece muy importante, la aportación de agua dulce a los continentes es más bien insignificante ya que sobre las tierras emergidas únicamente precipita un 10% del total condensado. El 90% restante precipita directamente sobre los océanos.

El hombre ha modificado los flujos de las aguas. Desde entonces se da un ciclo o régimen hidrológico afectado. El establecimiento de ciudades, la producción de alimentos, la producción de energía eléctrica, han exigido derivar las aguas de sus lugares naturales para aplicarlas a estos usos modificando así la circulación natural. En muchas regiones del planeta estas intervenciones han sido muy intensas y han dado lugar a una circulación del hidrológico completamente diferente a la que se produciría en régimen natural. Esas alteraciones dan lugar al ciclo hidrológico en régimen afectado. Existen una serie de infraestructuras que afectan a ese ciclo.

Del total de agua disponible en el planeta, el hombre sólo usa un 0'001% o 3.500 Km3 de agua al año. La escasez de agua es un problema muy grave en diversos lugares debido no sólo a una desigual distribución de los recursos hídricos sino a una mala gestión y el impacto de la actividad humana, por ejemplo, contaminación, deforestación,... La consecuencia es la penuria, escasez frente a una demanda creciente, y a ello hay que añadir el hecho de que conforme avanza el proceso de crecimiento económico el conflicto entre los diferentes usos del agua se agudiza. El problema no es nuevo; en 1920 Mershell decía que el agua es un elemento integrante de la riqueza de un país; es algo más que un factor de producción o recurso natural. Por lo tanto se precisa una buena gestión del agua pero aseguran la continuidad de un gran número de actividades económicas, o desarrollar y cuidar el medio ambiente, cuidar la salud pública y en general para lograr un desarrollo humano sostenible.

En el reparto mundial de usos del agua tres actividades aglutinan el total de usos del agua: agricultura, industria y abastecimiento. El reparto es significativo en porcentaje y obedece a diferentes pautas. En primer lugar la cantidad de agua asignada a un recurso y ámbito territorial es función de dos premisas:

  • De la cantidad de recursos disponibles que depende de las precipitaciones recibidas, por ejemplo Canadá, sólo usa el 1% de los recursos hídricos disponibles, esa diferencia obedece a la disparidad de recursos pluviométricos.

  • De la capacidad térmica del país para aprovechar el agua. Luego un país poco desarrollado no contará con las infraestructuras precisas para desarrollar unos buenos recursos. Los países con más desarrollo económico, excepto alguna excepción, la mayor parte del agua se usa en industria y al revés, los más pobres en la agricultura.

  • Este reparto de los usos del agua rápidamente se desprende la idea de que los problemas relativos a este elemento se hayan ido incrementando considerablemente en el transcurso del presente siglo y así la demanda mundial de agua se ha multiplicado por siete pasando de 579Km3 en 1900 a 4130 KM3 en 1990. Este notable incremento guarda la estrecha relación con dos factores fundamentales: 1) con la ampliación de las superficies regadas que han pasado de 47 millones de Ha en 1900 a 272 millones en 1990; 2) se ha producido casi una cuadruplicación de la población total mundial que ha pasado de 1600 millones de habitantes en 1900 a 6000 millones en 1990.

    El hecho de que la demanda de agua supere en prácticamente el doble la tasa de crecimiento de la población mundial tiene su explicación en dos puntos:

  • Se ha producido un cambio en los estilos de vida y ello va unido al desarrollo social y económico, a mayor desarrollo económico mayor incremento de nivel de vida y consumo de agua.

  • El crecimiento máximo de la población se vincula a las áreas del planeta en desarrollo, áreas donde se ha producido un crecimiento espectacular de las zonas de regadío.

  • De los datos de que se disponen las organizaciones mundiales (FAO, ONU, UNESCO...) se desprende que en los próximos 30 años mas del 60% de la población mundial enfrentará graves problemas vinculados al agua. Además la escasez de recursos en determinadas áreas del planeta es ya en estos momentos fuentes de conflictos nacionales e internacionales.

    Los problemas del agua no se atañan sólo a la escasez sino que también a la calidad. En el transcurso del último siglo se ha producido un deterioro de esa agua. Hoy se estima que en torno al 75% de la población rural del mundo y el 20% de la población urbana carece de un acceso directo a agua no contaminada. En muchas regiones las reservas de agua, tanto superficiales como subterráneas, están contaminadas con productos químicos tóxicos y nitratos. Las enfermedades transmitidas por el agua afectan a un tercio de la humanidad y con las responsables de la muerte de unos 10 millones de personas al año.

    En el caso de los países en vías de desarrollo las áreas urbanas vierten directamente sus residuos sin residuar. Un caso que merece la pena resaltar es el caso del mar de Aral. En él desembocan el Amu Daria y el Sir Daria. A partir de 1950 se intentó intensificar la producción algodonera. De manera que hacia 1978 se extendía una densa red de canales de riego destinadas a alimentar alrededor de 7'6 millones de Ha algodoneras. La retracción de canales ha provocado una reducción de la superficie lacustre original. Pero lo más grave es que el agua que consumen esas poblaciones (mar de Aral) es agua de drenaje contaminada de sustancias químicas procedentes de los campos algodoneros.

    Estudios recientes han demostrado que esas comunidades tienen hoy penosas situaciones de salud. En torno al 97% de la población femenina de esas comunidades tiene tasas de anemia computadas como las tasas mayores del planeta. Además se han incrementado las enfermedades como el cáncer de hígado, el cáncer de garganta y la mortalidad infantil se ha elevado un 20%. En el reconocimiento internacional el uso de los ciclos hídricos constituye un factor importante el hecho de mejorar las condiciones sociales de la humanidad, fue la conferencia de la ONU en Mar de la Plata (1977).

    En esta conferencia se aprobaron recomendaciones básicas para la evolución de los recursos hídricos para la eficacia en la utilización del agua, para el medio ambiente, la salud, la lucha contra la contaminación, así como la necesaria cooperación regional e internacional. En 1992 se celebró en Dublín la conferencia internacional sobre agua y medio ambiente cuyos postulados básicos serían desarrollados posteriormente en la conferencia sobre Medio ambiente y Desarrollo auspiciada por Naciones Unidas y donde se aprobó la llamada declaración de Río. Un documento compuesto por 27 principios que establecen las bases para alcanzar un desarrollo sostenible. Además, se aprobó un programa de acción (Programa 21), en el que se incluye un capítulo completo dedicado a la protección de la calidad y suministros de los recursos de agua dulce.

    Finalmente, como cuento más reciente hay que señalar la geográfica reunión entre la comisión especial de la Naciones Unidas para el desarrollo sostenible celebrada en Nueva York en Abril de 1998 y en la que se establecieron las bases para la política del agua en el s.XXI.

    El desarrollo sostenible pretende un equilibrio entre recursos naturales y desarrollo económico y social.

    Aguas continentales y marinas. Tema 1. Página 5