Modulo 2 Recursos Hídricos: Tipos de agua y aguas atmosféricas

Tipos de Aguas

MODULO 2 RECURSOS HÍDRICOS

1. TIPOS DE AGUAS Ilustración 1. Tipos de Agua AGUAS Aguas Atmosféricas Aguas Superficiales Aguas súbterraneas Fuente: El docente.

Aguas Atmosféricas

1. 1. Aguas atmosféricas Ilustración 2. Aguas Atmosféricas AGUAS ATMOSFÉRICAS Trayectoria Horizontal Trayectoria Vertical Aprovechamiento Niebla, Bruma y Nube baja Roció, Sereno, llovizna, lluvia y nieve Captadores Fuente: El docente.El agua contenida en la atmosfera, en su mayoría, es casi pura, convirtiéndose en un recurso natural de altísima calidad, que presenta valores de conductividad eléctrica y dureza, muy por debajo, de los valores mínimos recomendados por los principales organismos internacionales, para su uso productivo.

Junto con su gran potencial como fuente de agua potable, su simple mezcla con aguas poseedoras de altos índices de conductividad permite reducir dichos niveles, a un 30% de sus valores iniciales.

La evaporación y la condensación son procesos continuos que generan y redistribuyen calor, transportándolo y transformándose todo el tiempo entre vapor, líquido y cristales de hielo, dependiendo de la temperatura y presión del aire. Mientras mayor sea la temperatura del aire, podrá contener más vapor de agua.

Hasta ahora el hombre ha tenido suficiente agua obteniéndose de la superficie de la Tierra (ríos, lagunas y lagos) o del subsuelo (galerías y pozos) pero la creciente actividad agrícola e industrial van inutilizando poco a poco las fuentes tradicionales. Esto, unido al cambio climático que soporta el planeta, hace que cada vez queden menos fuentes de agua dulce a nivel del suelo.

La atmósfera tal como la conocemos es la capa de gas (principalmente nitrógeno y oxígeno) que rodea la Tierra. La atmósfera es en realidad muy delgada: alrededor del 99% de los gases de la atmósfera se concentran en los primeros 30 kilómetros de la superficie de la Tierra. La estructura de la atmósfera está determinada por los cambios de temperatura que se producen con la altitud. En orden ascendente, estas capas son la troposfera, la estratosfera, la mesosfera, la termosfera y la exosfera. Esto es muy importante en el ciclo del agua, ya que es una importante reserva de agua y fuente de lluvias.

La atmósfera participa en la regulación del clima, tanto por el movimiento de masas de aire caliente y frío sobre los océanos y masas continentales, como por su influencia en las corrientes oceánicas y el transporte de vapor de agua, que luego es descargado a los continentes en forma de precipitación.

El Agua en las Capas de la Atmósfera

La atmósfera de la Tierra está constituida por capas de diferentes características, clasificadas de acuerdo con su perfil térmico. Sólo en las tres más cercanas a la superficie terrestre se ha detectado presencia constante de agua. En la mesosfera (aproximadamente de 50 a 90 kilómetros), la capa más fría de la atmósfera (alrededor de -85 grados centígrados) y considerada prácticamente seca, se encuentran nubes formadas por cristales de hielo. A estas nubes se les llama mesosféricas polares o noctilucentes, y sólo son observables por la noche desde posiciones cercanas a los polos.La estratosfera (aproximadamente de 15 a 50 kilómetros), con una temperatura que alcanza los 20 grados centígrados debido al calentamiento que produce la absorción de radiación ultravioleta por parte de la llamada capa de ozono, contiene menos de 1 por ciento de agua. Existe un programa de mediciones que da seguimiento a su concentración, y que ha detectado variaciones en años recientes.

La troposfera es la parte inferior de la atmósfera (de 0 hasta aproximadamente 12 kilómetros), en donde se desarrollan el clima y la vida. Contiene tres cuartas partes de la masa de la atmósfera y alrededor de 99 por ciento del agua atmosférica; su profundidad varía con la latitud y la estación del año. La energía solar no calienta sensiblemente a esta capa, por lo que su calentamiento se debe a la radiación que viene de la superficie terrestre. Su temperatura, por tanto, disminuye con la altura (aproximadamente 6.5 grados centígrados cada kilómetro), lo cual da origen a una estructura térmica que provoca movimientos verticales (convectivos) de corrientes de aire que favorecen la mezcla atmosférica, transportan el agua y pueden extenderse hasta el inicio de la estratosfera.

Composición Atmosférica y Ciclo del Agua

La concentración del vapor de agua en la atmósfera es muy variable espacial y temporalmente, pero su proporción promedio en un volumen mezclado de aire es del orden de 1 por ciento, por lo que puede considerarse el tercer gas más abundante en la atmósfera. El aire "seco" está compuesto de nitrógeno (78.08 por ciento), oxígeno (20.88 por ciento) y argón (0.93 por ciento). Alrededor de 0.1 por ciento de la proporción del volumen mezclado total corresponde a los otros gases de efecto invernadero (dióxido de carbono, metano, óxido nitroso y ozono). La atmósfera también contiene aerosoles (pequeñas partículas sólidas y líquidas en aire) que interactúan con la radiación solar y terrestre, de acuerdo con su ubicación espacial, composición química y concentración. Además, el agua está presente en fase líquida y sólida. La mitad del agua atmosférica se concentra en los dos primeros kilómetros. En adelante, al analizar el agua en la atmósfera el término se referirá únicamente a la que está presente en la troposfera.

Prácticamente todos los elementos y compuestos químicos se reciclan en nuestro planeta mediante una serie de procesos físicos, químicos y biológicos. Se llama ciclos biogeoquímicos al paso de ciertos elementos o compuestos (como el agua) por los cuatro grandes compartimentos o reservorios del sistema Tierra (atmósfera, hidrosfera, litosfera y biosfera).

Nuestro clima, en última instancia, es resultado de un equilibrio constantemente reajustado entre el agua, la atmósfera, la energía solar y la terrestre. El ciclo del agua es central en este equilibrio y representa el movimiento más grande de una sustancia química en la superficie de la Tierra. Sus mecanismos básicos son bienconocidos, sobre todo los que se llevan a cabo en océanos y continentes; sin embargo, hay aún muchos detalles que son todavía motivo de mucha investigación en la fase de vapor de agua y nubes. Los principales procesos involucrados en el movimiento del agua entre los distintos depósitos son evaporación, condensación, transporte, precipitación, escorrentía (escurrimiento de agua por la superficie del terreno), infiltración y transpiración.

La mitad de la energía solar recibida anualmente en la superficie terrestre se utiliza para evaporar agua de los continentes y océanos. La evaporación ocurre cuando las moléculas en un líquido adquieren suficiente energía cinética (de movimiento) para escapar de la fase líquida y pasar a la fase gaseosa, superando la tensión superficial y la cohesión en la superficie del agua líquida. La ruptura de los enlaces de hidrógeno que mantienen unidas a las moléculas de agua en fase líquida requiere energía, por lo que el proceso se realiza más rápidamente mientras mayor sea la temperatura. A bajas temperaturas la evaporación es más lenta. Básicamente es el mismo proceso para la transpiración, sólo que ésta ocurre en la superficie del suelo y en organismos.

Cuando el vapor que entra en la atmósfera alcanza el punto de saturación del aire (es decir, cuando éste contiene todo el vapor de agua que le es posible contener a esa temperatura), las moléculas excedentes se condensan formando gotas o cristales de hielo. La evaporación y la condensación son procesos continuos que generan y redistribuyen calor, transportándolo y transformándose todo el tiempo entre vapor, líquido y cristales de hielo, dependiendo de la temperatura y presión del aire.

Mientras mayor sea la temperatura del aire, podrá contener más vapor de agua. De ahí que el concepto de humedad relativa sirva para indicar, en porcentaje, la cantidad de vapor de agua que contiene una porción de aire, en relación con la que puede contener dada su temperatura. Una humedad relativa de 100 por ciento indica que esa porción de aire no puede contener más vapor. Si la temperatura del aire baja, disminuye la cantidad de vapor que puede contener y todo el exceso se condensará. Si la temperatura del aire saturado aumenta, aumentará su capacidad de contener vapor de agua y disminuirá la humedad relativa.

Estos conceptos son útiles para entender por qué los movimientos verticales (convección) y horizontales (advección) del aire ocasionan procesos de evaporación o condensación, según sea el cambio de temperatura no sólo de la superficie hacia la atmósfera, sino en la atmósfera misma.

En el mar la evaporación es mayor que la precipitación, mientras que en los continentes llueve más de lo que se evapora. Esto quiere decir que hay una transferencia neta de agua del mar a los continentes, lo cual se compensaparcialmente con el aporte que ríos, escorrentías y aguas subterráneas hacen, tarde o temprano, al mar.

En algunas nubes las pequeñas gotas entran en un proceso de colisión e incrementan su volumen miles de veces, hasta que son demasiado pesadas para seguir en el aire. La parte atmosférica del ciclo concluye con su precipitación en forma de lluvia, nieve o granizo.

Puesto que la atmósfera es un reservorio de agua pequeño en comparación con océanos y continentes, la transferencia a otros reservorios debe ser rápida. Se calcula que el tiempo de renovación de toda el agua atmosférica es de alrededor de nueve días. Si esto se compara con los 10 años de vida atmosférica del metano y los más de 50 años del dióxido de carbono, se entiende que el corto tiempo de residencia del agua no conduzca a un mezclado más homogéneo, lo que hace aún más desigual su distribución global.

Los tiempos de residencia del agua en océanos, glaciares, aguas subterráneas, ríos, lagos, rocas, suelos y organismos van de semanas a cientos y miles de años. Este almacenamiento temporal modula la velocidad del ciclo hidrológico global.

La relevancia de cada proceso varía regionalmente. Por ejemplo, casi 70 por ciento de la evaporación terrestre tiene lugar en las latitudes tropicales. En selvas tropicales húmedas la mitad del total de la precipitación anual retorna al aire por transpiración de la vegetación, una cuarta parte por evaporación de cuerpos de agua y el resto se regresa al mar.

Ilustración de Agua Atmosférica

Ilustración 3. Agua Atmosférica 20 15 Altitud sobre la superficie (Km) Estratosfera - - Tropopausa --- 200 10 1300 Presion atmosferica (milibares) 500 5 Temperatura Proporción de vapor 850 de agua 0 1 1 -40 -30 -20 -10 0 10 20 Temperatura (grados centígrados) 0.001 0.01 0.1 10 Proporción vapor de agua (gramos por Kg) Tomado de: Copyright 1995. American Geophysical Union (Dian Gaffen, Air Resources Laboratory, Silver Spring, Maryland). Fuente: https://www.revistaciencia.amc.edu.mx/index.php/ediciones-anteriores/77-vol-58-num-3- julio-septiembre-2007/agua/117-el-agua-en-la-atmosfera 1013 60 -50 -100 Troposfera