El ciclo hidrológico es un modelo conceptual que describe el almacenamiento y el movimiento del agua entre la biosfera, la atmósfera, la litosfera y la hidrosfera. El agua en nuestro planeta se puede almacenar en cualquiera de los siguientes depósitos principales: atmósfera, océanos, lagos, ríos, suelos, glaciares, campos de nieve y aguas subterráneas. El agua se mueve de un depósito a otro a través de procesos como evaporación, condensación, precipitación, deposición, escorrentía, infiltración, sublimación, transpiración, fusión y flujo de agua subterránea. Los océanos suministran la mayor parte del agua evaporada que se encuentra en la atmósfera. Esta agua evaporada, solo el 91% de ella se devuelve a las cuencas oceánicas a través de la precipitación. El 9% restante se transporta a áreas sobre masas de tierra donde los factores climatológicos inducen la formación de precipitaciones. El desequilibrio resultante entre las tasas de evaporación y precipitación sobre la tierra y el océano se corrige por la escorrentía y el flujo de agua subterránea hacia los océanos.
Grandes movimientos de agua.
El agua se mueve y cambia más o menos constantemente de un estado a otro (sólido, líquido o vapor / gas) mientras interactúa con los procesos físicos presentes en la atmósfera, la litosfera y la biosfera. Estos cambios y movimientos del agua están unidos en el ciclo hidrológico. Los componentes del ciclo hidrológico incluyen vapor de agua y nubes en la atmósfera, pero también incluyen aguas superficiales líquidas (océanos, lagos y arroyos) en continentes, así como aguas subterráneas. Otros componentes importantes del ciclo hidrológico incluyen el hielo glacial retenido en los continentes y el agua contenida en la biomasa. Las plantas y los animales son aproximadamente 70% de agua, en volumen. El agua se evapora en enormes cantidades de los océanos y luego cae como precipitación en la tierra o en el océano. Esa porción que cae en la tierra se evapora, es transpirada por las plantas, se escapa o se infiltra en alguna medida. Entre las diversas etapas del ciclo hidrológico, el agua se mueve entre las áreas de almacenamiento temporal, a menudo llamadas depósitos. Estos movimientos están controlados por las condiciones climáticas, que incluyen lluvia, nieve, viento y otros procesos meteorológicos. Finalmente, toda el agua termina en el océano.
Papel de las variables meteorológicas.
Existen varias vías en el ciclo hidrológico. En los sistemas sin vegetación, los procesos de intercepción generalmente no ocurren, sin embargo, dentro de los sistemas con vegetación, la precipitación puede ser interceptada y perdida por evaporación. En los sistemas con vegetación, algunas precipitaciones pueden llegar al suelo por el flujo del tallo, pero la mayoría de las veces llega al suelo mediante un proceso llamado caída. La precipitación que alcanza la superficie del suelo puede infiltrarse y recargar las aguas del suelo. A partir de ahí, puede filtrarse a través del suelo hasta capas más profundas del suelo o suministros de agua subterránea. La velocidad de evaporación de los suelos o aguas superficiales (incluidos los océanos) puede verse influenciada por varios factores, como la radiación, la temperatura, la humedad relativa y el viento. El aire caliente puede retener más vapor de agua, generando así mayores tasas de evaporación. El aire más seco puede aceptar mucho más vapor de agua que el aire que está casi saturado, y las condiciones ventosas generalmente aceleran la evaporación. La transpiración de las plantas tiene lugar a través de la pérdida de agua de los estomas, los órganos de intercambio de gases que se encuentran en las hojas de las plantas. Los estomas también actúan como un mecanismo de enfriamiento importante para las plantas mediante el calor latente absorbido y transferido desde las plantas a través de procesos de evaporación/transpiración. Este proceso también es el que suministra las fuerzas de tensión necesarias para ayudar a atraer agua hacia las raíces del suelo circundante. La transpiración a menudo se combina con la evaporación y luego se llama evapotranspiración. Con suficiente energía agregada, el agua se puede convertir directamente de un sólido (hielo) a vapor de agua. Este proceso se llama sublimación. La sublimación es el resultado de que el hielo pasa directamente de un sólido a vapor de agua sin pasar por un estado líquido.
El aire solo puede contener una cierta cantidad de vapor de agua. La cantidad depende en gran medida de la temperatura; así, como se mencionó, el aire más caliente puede retener más vapor de agua que el aire más frío. Cuando el aire está saturado con vapor de agua, el vapor de agua se condensa en gotas de agua, formando nubes. Cuando las gotas ganan suficiente masa, caen al suelo como lluvia o nieve.
Infiltración superficial y escorrentía
El agua que cae cuando la nieve o la lluvia se evapora, se sublima, se escapa de la superficie del suelo (escorrentía) o penetra en el suelo (infiltración). Si el agua se escurre o se infiltra se controla mediante una serie de mecanismos que incluyen la tasa de precipitación, el contenido de agua del suelo, la pendiente y la vegetación. Con mayores tasas de precipitación, las tasas de escorrentía tienden a aumentar. En casos extremos, las precipitaciones rápidas de nubes pueden provocar inundaciones repentinas y posibles deslizamientos de tierra. Antes de la lluvia, la cantidad relativa de contenido de agua del suelo puede dictar la cantidad de agua que el suelo puede contener antes de la saturación. En general, se infiltrará más agua en el suelo seco que en un suelo húmedo, y más agua correrá por pendientes más pronunciadas que por pendientes moderadas. La presencia de vegetación puede contrarrestar este proceso al retener más agua que las laderas de las colinas por sí mismas. Las laderas que han sido cosechadas o quemadas a menudo sufrirán graves deslizamientos de tierra e inundaciones. Los procesos de escorrentía dentro del ciclo hidrológico incluyen el flujo de la corriente y el flujo de agua subterránea, cada uno de los cuales eventualmente resulta en un flujo hacia los reservorios oceánicos. Los lagos y las corrientes pueden ocurrir en puntos bajos del paisaje debido al flujo de la corriente, o donde la capa freática emerge sobre la superficie. Otros contribuyentes del proceso de escorrentía incluyen el derretimiento del hielo glacial y el desprendimiento de los iceburgs en el mar. A nivel mundial, la precipitación (distribución global de la precipitación) excede la evapotranspiración sobre los continentes, y la evaporación excede la precipitación sobre los reservorios oceánicos, mientras que el exceso de agua se mueve de los continentes a los océanos como escorrentía. La relación entre la velocidad de precipitación y la velocidad de evaporación puede variar dramáticamente entre regiones. Por ejemplo, en las selvas tropicales, la precipitación puede exceder en gran medida la evapotranspiración.
Tiempos de residencia
A menudo, las tasas de actividad hidrológica se miden en términos de “tiempo medio de residencia”, o la cantidad promedio de tiempo que el agua permanece en sus diversos estados o depósitos. Por ejemplo, el tiempo medio de residencia de una molécula de agua en la atmósfera es muy corto, generalmente de días a una semana o dos. El agua tiende a moverse rápidamente a través de los tejidos vegetales y animales, pero puede almacenarse en las células durante un período de tiempo mucho más largo. El agua puede tardar semanas o meses en moverse a través de las redes de drenaje de la superficie, dependiendo de la complejidad de la red geomorfológica. El agua puede almacenarse durante meses o años en el agua del suelo y las moléculas de agua individuales pueden permanecer en aguas subterráneas profundas, glaciares y cuencas oceánicas durante décadas a 10,000 o más años.
Escala global
Tradicionalmente, las cantidades de agua transferidas dentro del ciclo hidrológico global se describen en términos de kilómetros cúbicos (km3) en virtud de las inmensas cantidades contenidas en los respectivos reservorios. Cada km3 de agua contiene 1.0E12 litros y pesa 1.0E15 gramos. A menudo, los cambios en el ciclo del agua se discuten en términos de profundidad, por ejemplo, centímetros por año (cm / año) o milímetros por hora (mm / h). Anualmente, se evaporan aproximadamente 100 cm de agua de la superficie de los océanos. Los océanos, que también son la piscina dominante en el ciclo mundial del agua, contienen aproximadamente 1.350.000 km3 de agua. De esto, aproximadamente 425,000 km3 se evaporan a la atmósfera cada año, 385,000 km3 se devuelven directamente a los océanos a través de la precipitación, y 40,000 km3 se entregan a la tierra por lluvia (transporte neto a tierra). En cualquier momento, la atmósfera contiene aproximadamente 13,000 km3 de agua, o aproximadamente 0.3 cm de lluvia. Son las grandes cantidades de movimiento anual de agua a través de la atmósfera lo que resulta en la precipitación de 111,000 km3 sobre la tierra y la vegetación y 71,000 km3, que se evapora o transpira (evapotranspiración). Los depósitos de hielo polar y glacial representan aproximadamente 33,000,000 km3 de agua, el agua retenida en los suelos es aproximadamente 122,000 km3 y [las cuencas [de agua subterránea]] contienen aproximadamente 15,300,000 km3.
Fuente: Enciclopedia de la Tierra