La hidrosfera
Un mismo litro de agua puede haber sido vapor sobre el Golfo de México, lluvia sobre la Sierra Madre Oriental, agua subterránea en un acuífero durante décadas y, al final, el agua que sale de la llave de tu casa en Monterrey. La hidrosfera no es un conjunto de depósitos aislados: es un sistema en circulación continua que conecta océanos, atmósfera, continentes y seres vivos.
La distribución del agua y el ciclo hidrológico
Desde el espacio la Tierra se ve azul porque el agua cubre más del 70% de su superficie. Sin embargo, un náufrago en pleno Pacífico moriría de sed: casi toda esa agua tiene sal disuelta. ¿Cómo se reparte el agua del planeta y qué la mantiene en movimiento?
Hagamos la cuenta. Si el agua dulce es el 2.5% del total y los hielos son cerca del 69% de ella, entonces los hielos son $0.025 \times 0.69 \approx 1.7\%$ del agua del planeta. El agua subterránea es $0.025 \times 0.30 \approx 0.75\%$. Los lagos, ríos y la humedad del suelo suman apenas unas centésimas de por ciento, y la atmósfera cerca de $0.001\%$. Lo realmente aprovechable (ríos, lagos y la parte accesible de los acuíferos) es menos del 1% del total.
El motor de todo el ciclo es la energía del Sol. La gravedad hace que el agua baje (lluvia, escorrentía, infiltración), pero sin la radiación solar el agua no volvería a subir.
Indica cómo se distribuye el agua del planeta (océanos, hielos, aguas subterráneas, aguas superficiales y atmósfera) con porcentajes aproximados, y calcula qué fracción…
Indica cómo se distribuye el agua del planeta (océanos, hielos, aguas subterráneas, aguas superficiales y atmósfera) con porcentajes aproximados, y calcula qué fracción queda disponible como agua dulce aprovechable.
Observa el esquema del ciclo hidrológico. Nombra los procesos señalados con los números 1 a 5 y explica qué motor energético pone el ciclo en marcha.
Observa el esquema del ciclo hidrológico. Nombra los procesos señalados con los números 1 a 5 y explica qué motor energético pone el ciclo en marcha.
Las aguas subterráneas y los acuíferos
En la ciudad de Hermosillo o en el Valle de México muchos pozos siguen dando agua aun después de meses sin lluvia. ¿Dónde se guarda ese volumen invisible y de qué depende que podamos usarlo sin agotarlo?
Un acuífero no es un río subterráneo ni una caverna llena de agua. En casi todos los casos el agua llena los poros y fisuras de la roca, como en una esponja mojada. Solo en zonas calizas, como la península de Yucatán, hay galerías y cenotes.
Qué pasa cuando se sobreexplota
Un acuífero se sobreexplota si se extrae más agua de la que se recarga. En un acuífero cercano al mar, el agua dulce (densidad $1.000\ \text{g/cm}^3$) flota sobre el agua marina, más densa ($1.025\ \text{g/cm}^3$). Se forma una cuña de agua salada que queda contenida por la presión del agua dulce. Mientras el nivel dulce se mantiene alto, la cuña no avanza.
Al bombear de más, el nivel baja, la presión del agua dulce disminuye y la cuña salada avanza tierra adentro. Los pozos cercanos a la costa empiezan a dar agua salobre. Es lo que ha pasado en acuíferos costeros de Sonora, como la Costa de Hermosillo, y en muchos otros del mundo.
¿Qué es un acuífero y cómo se recarga? Explica la diferencia entre un acuífero libre y uno confinado.
¿Qué es un acuífero y cómo se recarga? Explica la diferencia entre un acuífero libre y uno confinado.
Varios acuíferos del litoral mediterráneo sufren salinización por sobreexplotación. Explica el mecanismo por el que extraer más agua de la que se recarga acaba…
Varios acuíferos del litoral mediterráneo sufren salinización por sobreexplotación. Explica el mecanismo por el que extraer más agua de la que se recarga acaba introduciendo agua de mar en el acuífero y por qué el daño es tan difícil de revertir.
Estratificación del océano: temperatura y salinidad con la profundidad
Cuando nadas en el Pacífico cerca de Puerto Vallarta, el agua está tibia en la superficie, pero basta bucear unos metros para sentir que enfría. ¿Cómo cambia el océano con la profundidad y qué consecuencias tiene para la vida?
La salinidad media del agua de mar es de unos $35\ \text{g}$ de sales por litro. Sube donde hay mucha evaporación o se forma hielo, y baja donde llegan ríos, lluvia o agua de deshielo.
El océano se organiza en capas según su densidad:
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Capa de mezcla (primeros 50-200 m): agua cálida, mezclada por el viento y el oleaje, con luz suficiente para la fotosíntesis.
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Termoclina: zona (de unos 100 a 1,000 m) donde la temperatura baja rápido con la profundidad. De forma parecida, la haloclina es la zona donde la salinidad cambia rápido.
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Océano profundo: agua muy fría (2-4 °C), densa y oscura.
La densidad aumenta con la profundidad, así que el agua ligera y cálida queda arriba y la densa y fría abajo. Esa estratificación es muy estable: el agua de arriba no se hunde porque es más ligera, y la de abajo no sube. Consecuencias para la vida marina:
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Los nutrientes (nitratos, fosfatos) se acumulan en el fondo cuando la materia orgánica cae y se descompone. La capa iluminada se queda sin nutrientes y el fitoplancton crece poco. Por eso los mares tropicales de aguas muy cálidas, de color azul intenso, tienen poca productividad.
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Donde el viento o las corrientes rompen la estratificación y suben aguas profundas (afloramiento), la productividad se dispara. Pasa en el Golfo de California y frente a Baja California.
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Si el agua profunda no se mezcla con la superficie, recibe poco oxígeno y puede quedar con muy poco.
Describe cómo varían la temperatura y la salinidad con la profundidad en el océano (termoclina y haloclina) y qué consecuencia tiene la estratificación del agua para la…
Describe cómo varían la temperatura y la salinidad con la profundidad en el océano (termoclina y haloclina) y qué consecuencia tiene la estratificación del agua para la vida marina.
La circulación termohalina
Cuando alguien en Londres o Noruega mira el mapa se sorprende: esas ciudades están entre los 51 y los 60 °N, a latitudes parecidas a las del sur de Alaska o de Labrador, pero tienen inviernos mucho más suaves. ¿Qué lleva el calor hasta allá?
En el Atlántico, la corriente del Golfo (que nace en el Golfo de México) transporta agua cálida y salada hacia el norte. En el camino se enfría y cede calor al aire; cerca de Groenlandia y el Mar de Noruega se hunde. Este circuito es la AMOC (circulación meridional de retorno del Atlántico). El calor que cede al aire es la razón de que el noroeste de Europa tenga un clima más suave que otras regiones a su misma latitud.
Explica qué es la circulación termohalina oceánica, qué dos propiedades del agua de mar la impulsan y por qué el clima del noroeste de Europa es más suave que el de…
Explica qué es la circulación termohalina oceánica, qué dos propiedades del agua de mar la impulsan y por qué el clima del noroeste de Europa es más suave que el de otras regiones a la misma latitud.
Un artículo de divulgación afirma: «Dado que el calentamiento global aumenta la temperatura media del planeta, es imposible que el noroeste de Europa experimente…
Un artículo de divulgación afirma: «Dado que el calentamiento global aumenta la temperatura media del planeta, es imposible que el noroeste de Europa experimente inviernos más fríos o un clima más hostil». a) Rebate razonadamente esta afirmación justificando el papel de la salinidad, la temperatura y la densidad en el motor de la circulación termohalina atlántica (AMOC), y explica cómo el deshielo acelerado de Groenlandia puede ralentizarla. b) Predice qué consecuencias tendría este debilitamiento para el clima de Europa occidental y para la oxigenación y productividad primaria del océano profundo en el Atlántico norte.
Mares cálidos y lluvias torrenciales
En septiembre y octubre, un huracán que se forma sobre un Pacífico muy cálido puede descargar en pocas horas más lluvia de la que cae en meses. ¿Por qué un mar caliente produce lluvias tan intensas?
La tormenta se dispara cuando hay aire frío en altura sobre una superficie muy cálida. Un ejemplo es una baja fría en altura (el SMN también habla de vaguada en altura): aire a $-28\ ^\circ\text{C}$ a $9{,}000\ \text{m}$ sobre un mar a $26\ ^\circ\text{C}$ de temperatura superficial. El gradiente es enorme: el aire de abajo, mucho más cálido que el de arriba, tiende a subir. Una costa montañosa funciona como rampa: obliga al aire cálido y húmedo a ascender y dispara la convección.
¿Por qué las lluvias son más fuertes con mar más cálido? Calcula: si el mar y el aire sobre él se calientan $2\ ^\circ\text{C}$, el aire puede contener $1.07^2 \approx 1.14$ veces más vapor, es decir, cerca de 14% más. Todo ese vapor extra, además, libera más calor latente al condensarse y alimenta tormentas más fuertes. El resultado son menos eventos de lluvia moderada pero más aguaceros muy intensos.
En otoño, la superficie marina del Mediterráneo alcanza con frecuencia anomalías de hasta $26\ ^\circ\text{C}$ a la vez que penetran embolsamientos de aire frío en…
En otoño, la superficie marina del Mediterráneo alcanza con frecuencia anomalías de hasta $26\ ^\circ\text{C}$ a la vez que penetran embolsamientos de aire frío en altura ($-28\ ^\circ\text{C}$ a $9\,000\ \text{m}$). a) Justifica físicamente la inestabilidad generada relacionando el gradiente térmico vertical, la liberación de calor latente de condensación y el papel del relieve costero peninsular en el disparo convectivo. b) Explica por qué un calentamiento oceánico intensifica la torrencialidad de las precipitaciones según la relación entre temperatura y capacidad de retención de humedad del aire. c) Rebate la idea común de que «toda DANA aislada en la Península provoca automáticamente lluvias catastróficas en el litoral mediterráneo».
El balance de un acuífero
Cuando pensamos en el agua subterránea como recurso, la pregunta clave es sencilla: ¿entra más de lo que sale, o al revés? Es lo que pasa en el Valle de México y en muchos acuíferos del norte del país.
En la práctica "agotarse" llega antes que el cero teórico: los pozos se secan al bajar el nivel, aumenta el costo de bombear, se compacta el terreno (hundimiento de la superficie, como en la CDMX) y puede entrar agua salobre. Por eso un acuífero con déficit sostenido no es sostenible, aunque la reserva parezca grande.
Un acuífero almacena $500\ \text{hm}^3$ de agua y su recarga natural anual es de $20\ \text{hm}^3$, pero los regadíos extraen $35\ \text{hm}^3$ al año. Calcula su tiempo…
Un acuífero almacena $500\ \text{hm}^3$ de agua y su recarga natural anual es de $20\ \text{hm}^3$, pero los regadíos extraen $35\ \text{hm}^3$ al año. Calcula su tiempo de renovación teórico y el déficit anual, y discute durante cuánto tiempo es sostenible esa explotación.
Vuelve al principio: el litro de agua de tu llave pudo venir del mar, de una nube y de un acuífero. Su recorrido depende del Sol, que la evapora; de la gravedad, que la baja; y de nosotros, que decidimos cuánta sacamos de la reserva.