Esercizi: L'idrosfera

Classifica queste masse d'acqua in salate o dolci: l'oceano Atlantico, un ghiacciaio, un lago, un fiume, il mar Mediterraneo e l'acqua di una falda acquifera.

Lo schema rappresenta il ciclo dell'acqua con cinque processi numerati. Nomina i processi indicati con i numeri da 1 a 5 e descrivi brevemente che cosa avviene in ciascuno.

Che cos'è il ciclo idrologico? Nomina i suoi processi principali e spiega perché diciamo che l'acqua del pianeta è sempre la stessa.

Nomina i tre stati in cui si trova l'acqua in natura e fai un esempio per ciascuno.

Ordina dalla quantità maggiore alla minore queste riserve d'acqua del pianeta: fiumi e laghi, oceani, ghiacci e ghiacciai, acque sotterranee.

Definisci che cos'è una falda acquifera e spiega perché è un'importante riserva di acqua dolce per le persone.

Indica quale processo del ciclo dell'acqua descrive ciascuna frase: il vapore acqueo si trasforma in goccioline e forma le nuvole; l'acqua del mare passa nell'atmosfera sotto forma di vapore; l'acqua cade sulla superficie sotto forma di pioggia o neve.

Che cos'è la condensazione? Spiega perché si appanna il vetro di una finestra fredda o lo specchio del bagno.

Spiega quale ruolo svolge il Sole come «motore» del ciclo dell'acqua.

Distingui tra ruscellamento superficiale e infiltrazione, e indica come influiscono su ciascuno la pendenza del terreno e la copertura vegetale.

Da dove proviene l'acqua di una sorgente? Mettilo in relazione con la pioggia, l'infiltrazione e le falde acquifere.

Spiega che cos'è l'evapotraspirazione e quale ruolo hanno le piante nel ciclo dell'acqua.

Le nuvole viaggiano con il vento. Spiega perché può piovere all'interno di un continente acqua che era evaporata giorni prima nell'oceano.

Due paesi ricevono la stessa pioggia annuale, ma uno sorge su argille impermeabili e l'altro su roccia calcarea permeabile. Confronta il ruscellamento e la ricarica delle falde acquifere nei due casi e ragiona su quale dei due avrà più rischio di piene.

L'acqua di mare non serve per bere né per irrigare la maggior parte delle colture. Spiega quale processo permette di ottenere acqua dolce da essa (dissalazione) e indica uno svantaggio di questo procedimento.

Descrivi il percorso dell'acqua di un ghiacciaio che si scioglie in primavera fino a tornare al mare, nominando i processi del ciclo che intervengono in ciascuna fase.

In un dibattito sulla sostenibilità, un rappresentante del comune afferma: «Dato che il 71 % della superficie terrestre è coperto d'acqua, il timore della scarsità idrica è infondato: l'acqua è una risorsa praticamente inesauribile».\na) Utilizzando i dati dell'idrosfera (il 97,5 % dell'acqua del pianeta è salata e solo il 2,5 % è dolce; e di quest'acqua dolce, il 69 % è congelata nei ghiacciai e appena lo 0,3 % si trova in fiumi e laghi superficiali accessibili), calcola quale percentuale esatta dell'acqua totale del pianeta rappresenta l'acqua dolce superficiale liquida.\nb) A partire dal tuo calcolo numerico, confuta in modo argomentato l'affermazione del rappresentante e prevedi quali conseguenze idrologiche ed ecologiche avrebbe gestire le risorse idriche di un comprensorio assumendo che l'acqua disponibile sia illimitata.

Dopo la costruzione di un quartiere residenziale con strade asfaltate e coperture impermeabili su un versante boscoso, i tecnici constatano che, con una pioggia intensa, l'acqua impiega solo 30 minuti per raggiungere il fiume invece delle consuete 4 ore, e che la portata massima è triplicata, allagando il paese situato più a valle.\na) Giustifica questo cambiamento idrologico analizzando come l'impermeabilizzazione del terreno altera l'infiltrazione, l'evapotraspirazione e il ruscellamento superficiale.\nb) Per evitare nuove inondazioni, un'impresa propone di canalizzare il fiume con calcestruzzo in linea retta fino alla foce. Valuta criticamente questa proposta prevedendo che cosa accadrà nelle zone situate ancora più a valle e progetta due misure alternative basate su drenaggi sostenibili o ripristino ambientale per favorire la ricarica della falda acquifera.

Sulla cima di una montagna permeabile avviene lo sversamento accidentale di un colorante biodegradabile e solubile. Settimane dopo, si rileva acqua colorata in un pozzo agricolo della valle e, mesi più tardi, alla foce di un fiume nell'oceano, senza che il colorante sia stato osservato nei torrenti superficiali del versante.\na) Ricostruisci in modo argomentato il percorso seguito dall'acqua colorata dalla cima fino al mare, nominando e spiegando i processi del ciclo idrologico coinvolti (infiltrazione, flusso sotterraneo, emergenza o scarico e ruscellamento superficiale).\nb) Spiega attraverso quali processi fisici del ciclo dell'acqua quella stessa acqua marina potrà tornare alla cima della montagna e giustifica se il colorante viaggerebbe con essa nel vapore acqueo e nelle precipitazioni.

Immagina che tutta l'acqua del pianeta equivalga a un volume di 100 L: 97,5 L sono salati; e dei 2,5 L di acqua dolce, 1,7 L sono congelati, 0,76 L sono acque sotterranee e solo 0,04 L circolano in fiumi e laghi superficiali.\nUna cooperativa agricola in una regione arida progetta di raddoppiare le proprie colture irrigue ricorrendo esclusivamente a pozzi sotterranei profondi, sostenendo che «le acque sotterranee rappresentano un volume quasi venti volte maggiore di quello di fiumi e laghi, quindi il loro esaurimento è impossibile».\na) Calcola quale percentuale dell'acqua totale del pianeta rappresentano le acque superficiali (0,04 L) e quale percentuale le acque sotterranee (0,76 L), e confrontale.\nb) Confuta l'argomento della cooperativa: giustifica perché lo sfruttamento eccessivo di una falda acquifera può finire per prosciugare fiumi e zone umide superficiali collegati, e prevedi i rischi derivati dal basso tasso di rinnovamento naturale delle acque sotterranee.

In un comune costiero con un forte aumento della popolazione turistica in estate e irrigazione intensiva, gli agricoltori rilevano che le foglie delle loro colture presentano bruciature da sale e che l'acqua dei pozzi è diventata salmastra. I piezometri indicano che il livello freatico è sceso di vari metri sotto il livello del mare.\na) Diagnostica il fenomeno idrogeologico avvenuto e giustifica perché l'abbassamento del livello freatico dolce rompe l'equilibrio e permette l'ingresso di acqua marina verso l'entroterra.\nb) Un gruppo di agricoltori propone di perforare pozzi il doppio più profondi per «cercare acqua dolce pulita più in basso». Prevedi il risultato di questo intervento e progetta due misure praticabili (tecniche o di gestione) per frenare l'intrusione e recuperare la falda acquifera.

La costruzione di una grande diga nel corso medio di un fiume garantisce l'approvvigionamento idroelettrico e di acqua potabile a una grande città. Tuttavia, nel delta situato a 90 km a valle, gli agricoltori denunciano che il mare invade le risaie e che la linea di costa del delta arretra di vari metri all'anno.\na) Analizza come la grande superficie d'acqua del bacino altera il ciclo idrologico locale (evaporazione e umidità ambientale) rispetto alle condizioni che esistevano con il fiume naturale.\nb) Giustifica la relazione diretta di causa-effetto esistente tra la ritenzione dell'acqua e dei sedimenti nella diga e il fenomeno di arretramento e salinizzazione del delta, e proponi una misura di gestione idraulica per mitigare questo impatto a valle.

Due bacini idrografici vicini (A e B) con lo stesso tipo di suolo e la stessa pendenza ricevono un identico temporale torrenziale (75 L/m² in due ore). Il bacino A conserva intatto il suo bosco di testata, mentre nel bacino B il bosco è stato completamente abbattuto per creare pascoli.\nL'idrogramma del fiume B mostra una piena improvvisa e violenta appena 40 minuti dopo l'inizio della pioggia, mentre il fiume A registra un aumento lieve, ritardato e progressivo della portata nell'arco di due giorni.\na) Giustifica la differenza osservata tra i due fiumi analizzando, passo dopo passo, quale ruolo svolgono la vegetazione e le sue radici nell'intercettazione, nell'infiltrazione, nell'evapotraspirazione e nel ruscellamento superficiale.\nb) Prevedi come la deforestazione del bacino B influirà sulla perdita di suolo fertile (erosione) e sulla portata del fiume durante i mesi secchi estivi rispetto al bacino A.

Un alpinista riempie la borraccia in un torrente d'alta montagna che nasce direttamente dal disgelo e afferma: «L'acqua è trasparente e proviene dal disgelo e dalla pioggia; poiché il ciclo idrologico è un sistema di distillazione e filtrazione naturale perfetto, non occorre trattarla: è acqua potabile al 100 %».\na) Analizza quali fasi del ciclo dell'acqua agiscono effettivamente come meccanismi naturali di depurazione fisica e confuta la conclusione dell'alpinista, giustificando perché un'acqua superficiale cristallina può contenere contaminanti biologici o chimici pericolosi per la salute.\nb) Se l'alpinista dispone solo di un fazzoletto di tessuto fitto e di un fornello a gas portatile, progetta una procedura in due fasi per trattare l'acqua prima di berla, giustificando quale tipo di impurità elimina ciascuna fase e perché nessuna delle due è sufficiente da sola.