Exercicis: La hidrosfera

Indica com es distribueix l'aigua del planeta (oceans, gels, aigües subterrànies, aigües superficials i atmosfera) amb percentatges aproximats, i calcula quina fracció queda disponible com a aigua dolça aprofitable.

Observa l'esquema del cicle hidrològic. Anomena els processos assenyalats amb els nombres 1 a 5 i explica quin motor energètic posa el cicle en marxa.

Què és un aqüífer i com es recarrega? Explica la diferència entre un aqüífer lliure i un de confinat.

Explica què és la salinitat de l'aigua de mar, el seu valor mitjà ($35\ \text{g}$ de sals per litre) i cita un procés que l'augmenta localment (evaporació intensa, congelació) i un altre que la disminueix (desembocadura d'un riu, pluges, desglaç).

Què són les marees i quins astres les causen? Diferencia marees vives i marees mortes i explica per què l'amplitud de la marea és molt més gran al Cantàbric que a la Mediterrània.

Explica què és l'evapotranspiració i quin paper juga en el cicle de l'aigua, raonant per què una conca forestal retorna a l'atmosfera més aigua que una conca desforestada.

Diferencia aigua superficial, aigua subterrània i aigua del sòl (edàfica), i indica un ús humà típic de cadascuna i quin problema de gestió planteja cada tipus.

Què és l'escorrentia? Raona per què és molt més gran en una ciutat que en un bosc amb la mateixa pluja (impermeabilització, col·lectors) i quines conseqüències té per a les riuades urbanes i per a la recàrrega d'aqüífers.

Explica què és la circulació termohalina oceànica, quines dues propietats de l'aigua de mar la impulsen i per què el clima del nord-oest d'Europa és més suau que el d'altres regions a la mateixa latitud.

Descriu com varien la temperatura i la salinitat amb la profunditat a l'oceà (termoclina i haloclina) i quina conseqüència té l'estratificació de l'aigua per a la vida marina.

Diversos aqüífers del litoral mediterrani pateixen salinització per sobreexplotació. Explica el mecanisme pel qual extreure més aigua de la que es recarrega acaba introduint aigua de mar a l'aqüífer i per què el dany és tan difícil de revertir.

Els grans corrents superficials formen girs a cada oceà. Explica el paper dels vents dominants i de l'efecte de Coriolis en la seva formació, i raona per què els corrents del marge occidental (del Golf, Kuroshio) són càlids i estrets i els del marge oriental (Canàries, Califòrnia) freds i amples.

Explica què passa durant El Niño al Pacífic equatorial (debilitament dels alisis, escalfament de les aigües davant del Perú) i una de les seves conseqüències llunyanes (col·lapse de la pesqueria de l'anxova, canvis en les pluges de mig món).

La neu i les glaceres de muntanya actuen com a «torres d'aigua». Explica com regulen el règim dels rius (acumulació hivernal, desglaç que sosté el cabal estival) i raona què canvia en els regadius aigües avall quan la neu es redueix o la glacera desapareix.

La petjada hídrica mesura l'aigua total emprada a produir un bé. Calcula la diferència entre dutxar-se deu minuts ($50\ \text{L}$) i consumir un quilo d'arròs (uns $2\,500\ \text{L}$ d'aigua de producció), i explica què és l'«aigua virtual» que viatja amb el comerç d'aliments.

Explica per què la conca hidrogràfica, i no el municipi o la província, és la unitat de gestió de l'aigua a Espanya (confederacions hidrogràfiques), i analitza quins conflictes d'ús apareixen en una conca entre regadiu, proveïment urbà, energia i cabals ecològics.

Un article de divulgació afirma: «Atès que l'escalfament global augmenta la temperatura mitjana del planeta, és impossible que el nord-oest d'Europa experimenti hiverns més freds o un clima més hostil». a) Rebat raonadament aquesta afirmació justificant el paper de la salinitat, la temperatura i la densitat en el motor de la circulació termohalina atlàntica (AMOC), i explica com el desglaç accelerat de Groenlàndia pot alentir-la. b) Prediu quines conseqüències tindria aquest debilitament per al clima d'Europa occidental i per a l'oxigenació i productivitat primària de l'oceà profund a l'Atlàntic nord.

Un aqüífer emmagatzema $500\ \text{hm}^3$ d'aigua i la seva recàrrega natural anual és de $20\ \text{hm}^3$, però els regadius n'extreuen $35\ \text{hm}^3$ a l'any. Calcula el seu temps de renovació teòric i el dèficit anual, i discuteix durant quant de temps és sostenible aquesta explotació.

A la tardor, la superfície marina del Mediterrani assoleix amb freqüència anomalies de fins a $26\ ^\circ\text{C}$ alhora que penetren bosses d'aire fred en altitud ($-28\ ^\circ\text{C}$ a $9\,000\ \text{m}$). a) Justifica físicament la inestabilitat generada relacionant el gradient tèrmic vertical, l'alliberament de calor latent de condensació i el paper del relleu costaner peninsular en el tret convectiu. b) Explica per què un escalfament oceànic intensifica la torrencialitat de les precipitacions segons la relació entre temperatura i capacitat de retenció d'humitat de l'aire. c) Rebat la idea comuna que «tota DANA aïllada a la Península provoca automàticament pluges catastròfiques al litoral mediterrani».

Formes part de la comissió tècnica que ha d'avaluar una sol·licitud de transvasament de $30\ \text{hm}^3$ des de la capçalera del Tajo cap al Segura en un escenari en què els embassaments cedents es troben al $27\,\%$ de la seva capacitat. a) Justifica tècnicament si autoritzaries la transferència prioritzant el principi d'unitat de conca i la garantia del cabal ecològic, davant les demandes socioeconòmiques del regadiu receptor. b) Avalua les alternatives disponibles a la conca demandant (dessalinització marina, reutilització terciària d'aigües residuals) analitzant les seves limitacions de cost energètic, emissions i abocament de salmorres. c) Dissenya una regla d'explotació amb indicadors objectius i llindars quantitatius que impedeixi decisions discrecionals en períodes de sequera.

La Mediterrània i el sud-est espanyol concentren el major estrès hídric del país: precipitació escassa, demanda creixent i aqüífers sobreexplotats. a) Dissenya un pla de gestió que combini mesures d'oferta (dessalinització, reutilització) i de demanda (reg eficient, cultius adequats al clima, tarifes). b) Assenyala els límits de cada mesura (cost energètic, salmorres, pèrdua de competitivitat). c) Raona quin paper ha de jugar el cabal ecològic en la planificació.

Un estudiant de Batxillerat formula la següent hipòtesi: «En augmentar la dissolució de $\text{CO}_2$ a l'aigua marina es produeix més àcid carbònic, la qual cosa aporta més ions carbonat i facilita que coralls i mol·luscs fabriquin els seus esquelets de $\text{CaCO}_3$». a) Rebat químicament la seva afirmació: dedueix, a partir de l'equilibri de l'àcid carbònic, per què l'augment de protons $\text{H}^+$ lliures no augmenta l'ió carbonat ($\text{CO}_3^{2-}$), sinó que el «segresta» transformant-lo en bicarbonat ($\text{HCO}_3^-$). b) Preveu quines conseqüències té el descens del grau de saturació del carbonat sobre les larves de mol·luscs i els organismes de closca aragonítica davant dels de calcita. c) Dissenya un experiment de laboratori controlat per mesurar l'efecte de diferents nivells d'acidificació sobre la taxa de calcificació d'un bivalve, identificant variables independent, dependent i factors controlats.

Un embassament rep de mitjana $400\ \text{hm}^3$ d'aportació anual, però els usos concessionats sumen $450\ \text{hm}^3$ a l'any. a) Calcula el dèficit estructural anual. b) Explica per què un embassament no «crea» aigua sinó que només la trasllada en el temps, i què passa en una sèrie d'anys secs consecutius. c) Analitza com s'hauria de planificar la demanda tenint en compte la variabilitat (mitjanes enfront d'anys garantibles).

El mantell de gel de Groenlàndia perd uns $280\ \text{km}^3$ de gel a l'any, i els oceans tenen una superfície d'uns $360$ milions de $\text{km}^2$. a) Calcula la contribució anual d'aquest desglaç a la pujada del nivell del mar, en mil·límetres. b) Si tot el gel de Groenlàndia es fongués, el nivell pujaria uns $7\ \text{m}$: estima a aquest ritme quants anys farien falta i raona per què el procés podria accelerar-se (retroalimentacions). c) Comenta la rellevància d'aquesta xifra anual enfront de la pujada total mesurada (uns $3\ \text{mm/any}$).

Repte del tema. Investiga com la dinàmica atmosfèrica recent ha condicionat els recursos hídrics del teu entorn. Elaboraràs un informe tècnic breu amb propostes de gestió.

1. Recollida de dades: Accedeix al web d'AEMET i registra la precipitació mensual ($mm$) de l'estació més propera a la teva localitat en els darrers $6$ mesos. Després, consulta al Butlletí Hidrològic del MITECO o a embalses.net el percentatge d'ompliment (per exemple, $48,5\,\%$) de l'embassament principal de la teva conca en aquestes mateixes dates.

2. Tractament i anàlisi: Dissenya una gràfica combinada (barres per a precipitació i línia per a la reserva hídrica). Analitza la correlació observada i explica el desfasament temporal entre les pluges i l'emmagatzematge, deduint el paper de l'evaporació, l'escorrentia superficial i la infiltració.

3. Proposta raonada: Conclou el teu informe diagnosticant com els centres d'acció atmosfèrics (borrasques i anticiclons) han afectat la hidrosfera comarcal i planteja dues mesures sostenibles d'adaptació davant l'escassetat hídrica.

Es valorarà:

• Rigor en l'obtenció i representació gràfica de dades de fonts oficials (AEMET i MITECO).

• Comprensió coherent de les interaccions causals entre dinàmica atmosfèrica i reserves hídriques.

• Viabilitat i fonamentació científica de les mesures de gestió proposades.