Hidrosfera: Composición, Distribución y Dinámica de las Aguas Terrestres

La hidrosfera es el conjunto de aguas de la Tierra, ya sea en estado sólido, líquido o gaseoso. La temperatura media de la Tierra es de 15ºC, muy cerca del punto triple del agua (0ºC). Está repartida por la atmósfera, la geosfera y la biosfera.

El agua tiene unas propiedades específicas:

• Es una molécula dipolar, por lo que disuelve muchas sustancias, considerándose un disolvente universal. Nunca encontraremos agua pura en la naturaleza.
• Posee enlaces por puentes de hidrógeno, lo que hace que sea líquida a temperatura ambiente. Si no fuera líquida, no habría seres vivos.
• La densidad máxima se alcanza a 4ºC. Esto significa que el hielo flota y, por tanto, en los climas fríos los seres vivos pueden seguir viviendo debajo del hielo.
• Tiene un calor específico muy alto: se calienta y se enfría más lentamente que el aire. Esto tiene efecto sobre el clima y en la regulación de la temperatura de los seres vivos.

1. Distribución de la Hidrosfera y su Dinámica

La hidrosfera tiene unos 1400 millones de km³ de agua. El 97% corresponde a mares y océanos, y el 3% restante a aguas dulces. De estas aguas dulces, el 77% es hielo, el 22% es agua subterránea y el 1% restante son aguas dulces superficiales, distribuidas de la siguiente manera: lagos, lagunas y pantanos (50%), suelo (38%), atmósfera (10%), ríos (1%) y seres vivos (1%).

Esta agua se mueve por la energía solar, ya que es capaz de evaporar y elevar el vapor de agua, dándole energía potencial. Además, hace falta la gravedad, que devuelve a la superficie el vapor de agua en forma de precipitaciones y hace correr el agua y el hielo desde los continentes a los océanos.

Lugares: mares y océanos, biosfera, agua en la atmósfera, hielo y nieve, ríos, torrentes y arroyos, agua subterránea (acuíferos), lagos y lagunas.

Procesos: evaporación, evapotranspiración, precipitación, escorrentía superficial, infiltración y escorrentía subterránea.

1.1 Balance Hídrico

Sirve para conocer la ganancia o pérdida de agua de cualquiera de los recipientes hídricos.

a) Cálculo: Balance hídrico = flujo de agua entrante (ganancia) - flujo de agua saliente (pérdida). Si es 0, no gana ni pierde agua; si es negativo, pierde agua; y si es positivo, gana agua. Se expresa en L/m².

b) Tiempo de permanencia: tiempo medio que tarda una molécula de agua en abandonar un sistema desde que entra en él. Sirve para saber cuánto tiempo tardaría el recipiente hídrico en evacuar un contaminante que hayan echado en él. En ríos es de 10-20 días, en lagos de 100 años, en acuíferos de 8000 años y en mares de 3000 años.

Tiempo de permanencia = volumen de agua del recipiente / flujo de agua entrante.

c) Tasa de renovación: inversa de la anterior. Da la velocidad a la que fluye el agua a través del recipiente hídrico. Tasa de renovación = 1 / Tiempo de permanencia.

2. Océanos y su Dinámica

El agua de los océanos está dividida en dos partes:

• En función de la penetración de la luz: zona fótica (donde se realiza la fotosíntesis) o zona afótica.
• En función de la temperatura: la zona superficial se llama epilimnion, con una temperatura media de 22ºC. Debajo está la termoclina, zona de transición donde la temperatura cambia bruscamente y supone un freno para la mezcla de agua. Todo el agua de debajo es el hipolimnion, cuya temperatura media es de 5 a 10ºC. Esta distribución solo ocurre en verano en nuestros mares. En mares tropicales está todo el año. En los mares polares, la temperatura es constante.

2.1 Corrientes Superficiales

Se dan por el empuje de vientos dominantes sobre la superficie del agua. Cuando este viento sopla desde el continente hacia el mar, el viento empuja al agua y el hueco es rellenado por agua fría y rica en nutrientes que viene desde las profundidades. Este ascenso de agua es el afloramiento. Como el agua es rica en nutrientes, en esa costa habrá pesca.

Cuando este fenómeno se produce en mares cálidos con vientos alisios (del este), los afloramientos son muy importantes, siendo las costas con mayor riqueza pesquera: Perú, Namibia, Sáhara Occidental y la costa de California.

2.2 Corrientes Profundas

Se forman por diferencias de densidad del agua. Esta depende de:

• La salinidad: 3,5% (35 g/l de sal) en el Atlántico; 30% (300 g/l de sal) en el Mar Muerto. La salinidad media es de 3,5%, pero los mares cerrados la tienen más alta. Cuanto más salada está el agua, más densa es.
• La temperatura: cuanto más caliente está el agua, la densidad es menor. La densidad máxima es a 4ºC.

2.3 Circulación General del Océano

Las corrientes superficiales y las profundas están por todo el planeta. Las corrientes tropicales se mueven desde el ecuador a los polos. Conforme se van enfriando, se hunden y, como corriente profunda, vuelven a bajar hacia el ecuador. Este es el mecanismo que distribuye el calor tropical por toda la Tierra. Europa, por su latitud, debería estar más fría, pero las corrientes marinas le suavizan el clima.

2.4 Formación del Oleaje

Las olas se forman por acción del viento sobre la superficie del mar. Estas producen una intensa mezcla de los primeros metros del agua (50 m) y homogeneiza la temperatura, la cantidad de nutrientes y la concentración de gases disueltos en esa capa de agua.

3. Dinámica Fluvial y Torrencial

• Río: curso de agua permanente.
• Arroyo o torrente: curso de agua intermitente que suele estar seco en épocas de poca lluvia.
• Cauce: canal por donde el agua circula.
• Cuenca: territorio que vierte el agua a un río determinado. En esta hay instalada una red de drenaje formada por un río principal y sus afluentes.
• Divisoria de agua: línea que separa una cuenca de otra.
• Caudal: cantidad de agua que va por un río en la unidad de tiempo. Se suele medir en m³/s.
• Caudal ecológico: caudal mínimo de agua que debe llevar un río para que funcione correctamente el ecosistema de ese río.

3.1 Perfil de un Río

• Perfil longitudinal: muestra cuál es el relieve de ese río. Se representa la altura del cauce en un gráfico.
• Perfil de equilibrio: aquel perfil en el que el río ni sedimenta ni erosiona. Es un nivel ideal y difícil de alcanzar y mantener, ya que cuando el río erosiona la cabecera, suele formar una penillanura, que es una llanura con una suave pendiente y, en ese caso, sedimentará. Además, la actividad tectónica rejuvenece el terreno elevándolo de nuevo.

3.2 Hidrogramas

Gráficas que representan el caudal del río o arroyo a lo largo del tiempo, con el caudal en el eje y y el tiempo en el eje x. Hay de dos tipos:

a) Anuales: si hubiera un torrente, habría periodos secos.

b) De crecida o de tormenta: representa el caudal de un torrente o río en un aguacero.

• Tiempo de respuesta: tiempo desde que cae la mitad de las precipitaciones hasta alcanzar un caudal máximo.

3.3 Balance Hídrico de una Cuenca Hidrográfica

Precipitaciones = (ETP o ETR) + Escorrentía superficial + Escorrentía subterránea + humedad del suelo (reserva)

• ETP: evapotranspiración potencial (cálculo teórico de la cantidad de agua que el suelo debe evaporar). Es el nivel máximo.
• ETR: evapotranspiración real (cantidad real de evaporación). Máximo (ETR = ETP); mínimo (ETR = 0), eso cuando no hay agua que evaporar.
• E_sup: escorrentía superficial.
• E_sub: escorrentía subterránea.

Estos balances hídricos se representan con diagramas que representan las precipitaciones frente a la ETP y sirven para saber cuáles son las necesidades de agua de una zona.