Estudi de la Hidrosfera: Composició, Cicle i Aigües

I 66 flashcards i 44 preguntes més al document.

Text del document

2n CURS DE BATXILLERAT CIÈNCIES DE LA TERRA I DEL MEDI AMBIENT El sòl i la hidrosfera 1 8 LA HIDROSFERA La hidrosfera (del grec hydros: aigua i sphaira: esfera) descriu a ciències de la Terra el sistema material constituït per tota l'aigua que es troba a la Terra, l'únic planeta del sistema solar en el qual es coneix l'aigua en els seus tres estats: sòlid, líquid i gasós. Si mirem el nostre planeta des de l'espai, caldria anomenar-lo "aigua", ja que aquesta cobreix gairebé les tres quartes parts de la seva superfície. L'aigua és el més valuós dels recursos naturals, ja que forma part de tots els éssers vius i de molts minerals i roques.

En l'actualitat, els mars i els oceans són un motiu de preocupació per a una gran part de la humanitat: la meitat de la població mundial viu a menys de 150 km de la costa i més de 200 milions viuen directament del mar. La hidrosfera es va formar per la condensació i solidificació del vapor d'aigua contingut en l'atmosfera terrestre primitiva, a mesura que la temperatura del planeta anava disminuint. La vida s'hi originà fa més de 3.000 milions d'anys i, a hores d'ara, la hidrosfera contribueix en gran mesura a conservar-la, atès el seu paper essencial en la regulació dels climes.

Distribució de l'aigua a la Terra L'aigua de la hidrosfera, en cas d'estar repartida uniformement al voltant de la Terra, representaria una capa de prop de 3 km d'espessor. Atès que seva distribució no és uniforme, podem considerar sis sistemes aquàtics: oceans, glaceres, aigües subterrànies, aigües superficials (aigües salvatges, llacs i rius), atmosfera i biosfera. La taula inferior representa una estimació aproximada del volum d'aigua present en cada un de apartats esmentats. Cal destacar que la immensa majoria de la hidrosfera es troba en forma d'aigua salada, no utilitzable directament pels humans.

La resta correspon a les aigües continentals: fixeu-vos en l'important volum d'aigua retinguda en forma de gel en els continents (si tenim en compte que vivim en un període interglacial); fixeu-vos també en el volum d'aigua subterrània, molt superior al de llacs i rius. Així doncs, l'aigua que corre pels rius i que utilitzem com a font d'aigua per als nostres usos, és molt escassa.

Volum (km3 ) % Sobre el total Temps que hi roman l'aigua Total d'aigua 1.386 x 106 100 Oceans 1.350 x106 97,2 3.000 anys Glaceres 28 x 106 2,2 8.000 anys Aigües subterrànies 8 x 106 0,6 300-5.000 anys Llacs i rius 200.000 0,02 1-100 anys /12-20 dies 2n CURS DE BATXILLERAT Bloc 1 CIÈNCIES DE LA TERRA I DEL MEDI AMBIENT Lliurament 5: El sòl i la hidrosfera 19 Atmosfera 13.000 0,001 9-12 dies La quantitat d'aigua de la hidrosfera es pot considerar constant. Existeixen en l'alta atmosfera reaccions de fotodissociació provocades per la radiació solar que destrueixen el vapor d'aigua.

També, hi ha aigua que entra a la Terra en els meteorits, però en ambdós casos es tracta de quantitats menyspreables. La quantitat d'aigua que surt de l'interior de la Terra (volcans, fonts termals) és compensada per l'aigua que hi entra en les zones de subducció. El cicle de l'aigua Aquest vídeo mostra "el viatge" que va fent una molècula d'aigua a la Terra i ens serveix per fer una introducció al cicle de l'aigua. Aquest altre vídeo, una mica diferent, descriu les funcions del cicle de l'aigua; espero que us agradi. Finalment podeu veure aquesta animació. L'aigua de la Terra està en continu moviment, circula contínuament d'uns llocs a uns altres, tot canviant el seu estat físic.

Els moviments i canvis de fase de l'aigua en la hidrosfera constitueixen un circuit tancat, anomenat cicle hidrològic, que es manté en funcionament gràcies a l'aportament d'energia solar i per la força de la gravetat. El Sol proporciona l'energia necessària per a elevar l'aigua en evaporar-la i la gravetat fa que l'aigua condensada als núvols precipiti i que, una vegada a la superfície, s'escorri sempre cap a zones topogràficament més baixes. La hidrosfera es troba en contínua interacció amb els altres subsistemes terrestres (atmosfera, geosfera i biosfera).

Canvis d'estat de l'aigua: Caldria esmentar, a més dels processos anteriors, el concepte de dissolució que fa referència a l'estat de les substàncies sòlides que pot dur l'aigua en dissolució. En el cicle hidrològic, l'aigua passa de la hidrosfera a l'atmosfera mitjançant l'evaporació. El refredament del vapor d'aigua ascendent produeix la seva condensació i la formació de núvols, i per mitjà de la precipitació l'aigua és retornada en forma líquida o sòlida a la superfície terrestre.

L'aigua que cau sobre el continent pot seguir diversos camins: el superficial , que consisteix en el seu desplaçament en superfície cap a les zones més baixes, de manera lliure (aigües salvatges) o canalitzada (rius). L'aigua 2n CURS DE BATXILLERAT Bloc 1 CIÈNCIES DE LA TERRA I DEL MEDI AMBIENT Lliurament 5: El sòl i la hidrosfera 20 retinguda, la quantitat de la qual està d'acord amb les característiques d'absorció del sòl, del clima (que afavoreix o dificulta la seva retenció en forma de gel) i de l'acció dels éssers vius que la incorporen i, finalment, l'agua que s'infiltra per les capes permeables del terreny, fins incorporar-se a les aigües subterrànies.

Finalment, tota aquesta aigua caiguda sobre el continent, acabarà en els mars. El concepte d'evapotranspiració agrupa dos processos, l'evaporació i la transpiració: el primer fa referència al pas de l'aigua des de la superfície terrestre a l'atmosfera, en forma de vapor, per mitjà d'un procés purament físic, mentre que la transpiració té lloc a través de l'acció dels éssers vius, fonamentalment la vegetació.

Pel que fa a la quantificació del balanç hídric, en els oceans les pèrdues per evaporació superen a les precipitacions, obtenint-ne un balanç negatiu; per contra, sobre els continents les precipitacions superen a les pèrdues per evapotranspiració i infiltració, i aquest excedent és igual a la quantitat d'aigua que, en forma de vessament superficial o subterrània, flueix dels continents als oceans pels rius superficials o subterranis.

Aquestes quantitats són en resum per la Terra i en un any les següents: Balanç en l'oceà: Precipitació - Evaporació = 324.000 km3 - 361.000 km3 = - 37.000 km3 /any Balanç en el continent: Precipitació - Evapotranspiració = 99.000 km3 - 62.000 km3 = + 37.000 km3 /any Aigües oceàniques Com hem vist abans, més del 97% de l'aigua del planeta correspon a les aigües marines o oceàniques. L'àrea superficial que ocupen suposa el 71% de la superfície de la Terra, Per tant, no és difícil de pensar que tant pel cicle de l'aigua com per la vida en el planeta serà molt important el que passi a les aigües oceàniques.

Aquesta animació, encara que està en anglès, es pot seguir molt bé, ens explica la circulació general de l'aigua dels oceans de la Terra. A continuació estudiarem les propietats i les funcions de l'aigua del mar: Salinitat: s'anomena salinitat a la quantitat de sals dissoltes per litre d'aigua que s'expressa en grams de sal per litre d'aigua i té un valor mitjà de 35 g/l (g=grams i l=litre), és a dir, un litre d'aigua conté 35 grams de sals en dissolució (valors normals entre 33 i 39 g/l), de les quals la principal és el clorur sòdic que li dóna el gust salat característic.

A vegades també s'expressa 2n CURS DE BATXILLERAT Bloc 1 CIÈNCIES DE LA TERRA I DEL MEDI AMBIENT Lliurament 5: El sòl i la hidrosfera 21 en parts per mil i el valor és el mateix, és a dir, 35 g/l equivalen a 35 parts per mil. Densitat: Degut a la concentració salina de l'aigua de mar, la seva densitat és més gran que la de l'aigua pura. La densitat de l'aigua depèn de la temperatura i la salinitat. És directament proporcional a la salinitat, és a dir, com més salinitat, més substàncies en dissolució, més densitat, i inversament proporcional a la temperatura, és a dir, com més temperatura, menys densitat. La densitat també és més alta com més freda i/o salada estigui l'aigua.

Les diferències de salinitat i temperatura originen masses d'aigua de diferent densitat que tendeixen a desplaçar-se en sentit vertical i horitzontal, de manera que les més denses se situen a sota de les de densitat menor. Aquesta tendència, juntament amb altres factors com la rotació de la Terra, origina els corrents marins L'aigua oceànica, degut a la seva abundància, el seu poder calorífic i els corrents que té, constitueix un mecanisme de transport molt eficaç (més que l'atmosfera), de forma que té una gran importància sobre la regulació del clima terrestre. Altres sals que es troben en l'aigua de mar contenen elements com el iode, el fluor, el ferro, el coure, etcètera.

La composició de l'aigua de mar és per tant molt complexa però es pot considerar bastant constant, encara que presenti variacions locals. Aquesta composició mitjana de l'aigua marina sembla no haver variat durant els últims 600 milions d'anys. Temperatura: pel que fa a la temperatura, l'aigua dels oceans es pot considerar dividida en dues parts: la zona superficial, damunt de la termoclina, i les aigües profundes, sota de la termoclina, vegeu el gràfic: Termoclina: Zona o capa en la qual la temperatura disminueix bruscament amb la profunditat, generalment 1ºC per metre; se situa entre 100 i 1000 m de profunditat.

En els oceans de les zones tropicals existeix una termoclina permanent durant tot l'any i que sol ser molt acusada. La termoclina impedeix la barreja de l'aigua que hi ha per sobre d'ella amb que hi ha per sota; això porta conseqüències importants per als éssers vius que habiten aquests mitjans. Per exemple: per sobre de la termoclina disminueixen els nutrients, en ser consumits pel fitoplàncton i sedimentats a capes més profundes. Per sota, en les capes profundes pot disminuir o fins i tot desapareix l'oxigen, ja que aquest es consumeix en l'oxidació de la matèria orgànica i en no estar aquesta capa en contacte amb l'atmosfera no es pot renovar aquest gas.

2n CURS DE BATXILLERAT Bloc 1 CIÈNCIES DE LA TERRA I DEL MEDI AMBIENT Lliurament 5: El sòl i la hidrosfera 22 Les aigües superficials estan en continu moviment com a conseqüència principalment dels vents. Aquesta capa superficial té una temperatura prou uniforme en tot el seu espessor, entre 12 i 30º C segons la latitud, com a resultat de la radiació solar i la barreja produïda pel moviment de les aigües. Aigua superficial del mar intensament moguda pel vent Les aigües profundes suposen la major part de l'aigua marina: presenten temperatures entre 5 i -1º C, sense massa variació tèrmica en profunditat.

Aquestes aigües també es mouen, encara que per altres motius, formant uns corrents marins profunds que van pels fons dels oceans a una velocitat molt lenta. La temperatura de l'aigua depèn de la radiació i l'absorció de la radiació solar, que es produeix en els primers metres de la columna d'aigua. La temperatura de les aigües dels oceans està superficialment sotmesa a les oscil·lacions estacionals i condicions meteorològiques; encara que les variacions (degut a l'elevat calor específic de l'aigua) són menors que a l'atmosfera. L'energia solar mou els oceans de la mateixa forma que passava en l'atmosfera, ja que aire i aigua són dos fluids que es regeixen per les mateixes lleis físiques.

Tot i això, hi ha importants diferències, ja que l'aigua, en ser pràcticament incompressible i unes 1000 vegades més densa que l'aire, presenta uns moviments molt més lents. A més, els continents actuen com una barrera a aquests moviments, cosa que no passa amb l'aire. De totes maneres, aquest moviments d'aigua o corrents marins realitzen una redistribució importantíssima del calor rebut per la Terra. La temperatura superficial varia d'uns 32ºC a les regions càlides a uns 2ºC a les regions polars, encara que a partir d'una certa profunditat la temperatura es manté constant entre 2 i 4ºC.

2n CURS DE BATXILLERAT Bloc 1 CIÈNCIES DE LA TERRA I DEL MEDI AMBIENT Lliurament 5: El sòl i la hidrosfera 23 Corrents oceànics Recordem que l'aigua dels oceans es pot considerar dividida en dues parts: la zona superficial, per sobre de la termoclina i les aigües profundes. Les aigües superficials estan en continu moviment com a conseqüència dels vents dominants, els quals produeixen dos tipus de moviments els corrents i les onades i també a conseqüència de l'atracció gravitatòria dels astres del sistema solar, especialment el Sol i la Lluna, que originen les marees. Les aigües profundes també es mouen lentament formant uns corrents que circulen pel fons.

Corrents superficials: Els vents que bufen per sobre de les masses oceàniques transmeten una gran quantitat d'energia a l'aigua, per això, el seu desplaçament el determina el sentit en què bufen els vents dominants, encara que les masses continentals modifiquen la seva trajectòria, i fins i tot les poden interrompre impedint la transferència de calor cap a les zones polars i afavorint la formació dels casquets polars.

A la gràfica adjunta podem veure: Corrents equatorials del nord i del sud, dirigides cap a l'oest i originats pels vents alisis Aquests corrents equatorials viren cap al seu pol al llarg del marge occidental de l'oceà, tot formant corrents càlids paral·lels a les costes dels continents (corrent del Golf, Kuro Shivo, Brasil, etc) Els vents de l'oest de les latituds temperades provoquen corrents en aquesta direcció, els quals, en aproximar-se als marges orientals dels continents es desvien cap al nord i sud originant corrents freds com el del Perú, Benguela o Canàries. No ens ha de sorprendre que hi hagi relació entre la direcció dels vents i la direcció dels corrents marins.

Com que la terra gira cap a l'Est, les aigües tenen tendència a endarrerir-se en els marges occidentals dels oceans, cosa que explica que els corrents més intensos apareguin en aquestes zones.

Altrament, en els marges orientals dels oceans es produeix una espècie de separació de les aigües superficials respecte als continents, fet que afavorirà els processos d'aflorament: moviment ascendent de l'aigua marina profunda cap a la superfície produït per una divergència de corrents o per l'efecte de vents terrals, 2n CURS DE BATXILLERAT Bloc 1 CIÈNCIES DE LA TERRA I DEL MEDI AMBIENT Lliurament 5: El sòl i la hidrosfera 24 que es dóna en determinades zones oceàniques i té molta importància econòmica perquè els indrets on hi ha afloraments, l'aigua porta molts nutrients del fons del mar, això atrau als animals marins a aquest indrets i també als humans que sabem que són zones riques en pesca.

En la fotografia superior podem veure els quatre afloraments més importants de la Terra. El color lila correspon a les temperatures més baixes i el taronja a les més altes. Fixeu-vos que en els afloraments, la temperatura de l'aigua és més baixa que l'aigua de l'entorn. Onades: les onades són moviments de l'aigua superficial de l'oceà originades pels vents. El vent transfereix la seva energia a l'aigua produint onades, que es mouen en la direcció del vent allunyant-se del centre d'origen, però l'únic moviment progressiu que es produeix és de l'energia a través de l'aigua, l'aigua mateixa no pateix cap transport horitzontal.

Quan les ones s'apropen a zones poc profundes, en trobar una resistència en el fons, trenquen sobre la costa, alliberant l'energia que conté l'aigua. Característiques de les onades: Són moviments ondulatoris de l'aigua induïts pel vent. Les partícules de l'aigua, en rebre l'impuls del vent, descriuen un moviment circular. L'ondulació de la superfície de l'aigua es produeix a causa de la diferent posició de les partícules en la seva trajectòria circular. Totes les partícules comencen i acaben el seu moviment en el mateix punt, de manera que la massa d'aigua no es trasllada.

Quan el moviment té lloc prop de la costa, el fregament amb el fons altera el moviment de les partícules d'aigua, es deforma el moviment circular i augmenta l'alçaria de les onades, fins que la part superior cau i l'onada trenca sobre la costa. En aquest vídeo podràs veure l'explicació de la formació i el moviment de les onades. 2n CURS DE BATXILLERAT Bloc 1 CIÈNCIES DE LA TERRA I DEL MEDI AMBIENT Lliurament 5: El sòl i la hidrosfera 25 Marees: Les marees són variacions periòdiques del nivell delmar causades per la força d'atracció de la Lluna i el Sol. A causa de la seva menor distància a la Terra, l'atracció lunar és unes 2,2 vegades major que la solar.

La marea lunar té un període de 12h 30m, que és el temps que transcorre entre dos estats consecutius de màxim nivell (plenamar) o de mínim (baixamar). La diferència d'altura entre aquests dos nivells, o amplitud de la marea, sol oscil·lar entre dos i tres metres en els oceans i mars oberts com per exemple, el Cantàbric; en canvi, en mars tancats, com el Mediterrani, és gairebé imperceptible. La màxima elevació es produeix en el punt de la hidrosfera més pròxim a la Lluna, on l'atracció és màxima, i en el diametralment oposat, on l'atracció és mínima. Aquest augment de nivell en aquests punts es compensa amb el descens en els intermedis.

Al girar la Terra, aquestes posicions es van alternant cada 6 h 15m. Quan el Sol es troba en línia recta amb la Terra i la Lluna, la seva acció se suma a la d'aquesta última, i es produeixen les marees vives -situació A en la figura de la pàgina següent- de màxima amplitud, mentre que si els dos astres es troben en angle recte respecte a la Terra, els seus efectes es contraresten i es formen unes marees d'escassa amplitud anomenades marees mortes -situació B en la figura de la pàgina següent. En ascendir la marea, i fins arribar a el nivell de la plenamar, es produeix un corrent cap al continent mentre que en descendir la marea, fins a la baixamar, el corrent es dirigeix cap al mar.

Aquest fenomen dóna lloc a una barreja d'aigües dolces i salades en la desembocadura dels rius, especialment en ries i estuaris. Marea baixa: en retirar-se l'aigua, les barques toquen el fons del mar 2n CURS DE BATXILLERAT Bloc 1 CIÈNCIES DE LA TERRA I DEL MEDI AMBIENT Lliurament 5: El sòl i la hidrosfera 26 Corrents profunds: els corrents oceànics profunds o termohalíns s'originen per diferències de densitat. que recordem depèn de la salinitat i de la temperatura. La interacció entre els dos tipus de corrents, els superficials i els profunds produeix un moviment o corrent de grans masses d'aigua a escala de tot el planeta que s'anomena cinta transportadora oceànica.

És a dir, afecta a tots els oceans de la Terra, i representa un mecanisme d'intercanvi d'aigua i calor entre els diferents oceans. En aquest vídeo de la NASA ho podràs veure força bé. Cinta transportadora oceànica Per aquest motiu, podem afirmar que les aigües marines del planeta constitueixen de fet un sol oceà. La circulació s'inicia amb un refredament de les aigües superficials, que s'enfonsen perquè arriben a ser més denses que les inferiors. La principal zona de formació d'aquests corrents es situa al nord de l'oceà Atlàntic. L'aigua densa enfonsada comença un recorregut pels nivells inferiors de l'oceà, per la qual cosa aquest tipus de circulació s' anomena circulació profunda.

D'acord amb els estudis realitzats, s'han proposat dos esquemes de circulació termohalina que es basen en el recorregut seguit per l'aigua en el seu camí de tornada a l'oceà Atlàntic. Provinent de l'Atlàntic Nord, l'aigua s'escampa cap al sud de l'oceà Atlàntic i es dirigeix cap a l'oceà Índic i el Pacífic. Posteriorment, l'aigua torna per nivells superiors cap a l'Atlàntic nord, on s'iniciarà un nou cicle. En el cas del primer esquema, l'aigua torna cap a l'Atlàntic nord desplaçant-se cap a l'est des del Pacífic; en el segon esquema, l'aigua torna a l'Atlàntic movent-se cap a l'oest, a través de l'arxipèlag d'Indonèsia i l'oceà Índic.

2n CURS DE BATXILLERAT Bloc 1 CIÈNCIES DE LA TERRA I DEL MEDI AMBIENT Lliurament 5: El sòl i la hidrosfera 27 El cas de la mar Mediterrània. El mar Mediterrani és un mar tancat, amb una única connexió amb l'oceà obert, l'estret de Gibraltar. Per l'altre extrem, comunica, a través de l'estret de Dardanels amb el mar de Màrmara i, a través d'aquest, amb el mar Negre. L'escassa precipitació i la intensa evaporació fa que tingui una salinitat més elevada que l'Atlàntic.

Les sortides d'aigua degudes a l'evaporació són tan importants que, si l'estret de Gibraltar es tanqués, les sortides per evaporació superarien les altres aportacions i el Mediterrani disminuiria el seu nivell i s'aniria assecant fins desaparèixer.

En les dues imatges inferiors tenim a l'esquerra el mapa topogràfic submarí de l'estret de Gibraltar i a la dreta el perfil topogràfic submarí de l'estret de Gibraltar: Aquesta topografia i el que hem comentat de l'evaporació tenen com a conseqüència que a nivell superficial hi entra aigua de menor salinitat, menys densa, procedent de l'oceà Atlàntic i a la vegada de la mar Mediterrània surt aigua de major salinitat, més densa 2n CURS DE BATXILLERAT Bloc 1 CIÈNCIES DE LA TERRA I DEL MEDI AMBIENT Lliurament 5: El sòl i la hidrosfera 28 que circula a un nivell més profund.

En resum, aquest intercanvi entre aigües de l'Atlàntic i del Mediterrani és deu als fenòmens naturals següents: Diferència de nivell entre les dues masses d'aigua per l'evaporació més intensa en el Mediterrani, que fa que tingui un dèficit d'aigua continu. Aquesta diferència de nivell crea una entrada constant d'aigua superficial de l'Atlàntic al Mediterrani, i Diferent densitat de l'aigua de l'Atlàntic, més freda i menys salada, i l'aigua del Mediterrani, més càlida i salada, i òbviament més densa.

Aquest és un exemple de corrent termohalí: en el Mediterrani, a causa de la forta evaporació, les aigües superficials arriben a adquirir un grau de salinitat més alt que les aigües profundes, la qual cosa comporta que tinguin una densitat més alta, de manera que s'enfonsen i les aigües profundes pugen cap a la superfície. D'aquesta manera, també es formen corrents termohalíns dintre del mateix mar Mediterrani.

entrades sortides balanç Aportacions de rius 16 0 16 Precipitació 25 0 25 Fluxos per Gibraltar 1.187 1.112 75 Fluxos pels Dardanels 12,5 6,5 6 Evaporació 0 122 122 Total 1.240'5 1.240'5 0 Unitats: 107 Km3/ any Aigües continentals L'aigua continental es pot trobar com aigua en forma sòlida o geleres que representa un 2%, en forma d'aigua líquida superficial (rius i llacs), l'aigua subterrània, i l'aigua retinguda en els sòls, que representa un petit percentatge de la hidrosfera (inferior a l'1%).

Les aigües líquides continentals representen la fracció de la hidrosfera que l'home pot utilitzar directament, especialment: aigües subterrànies (reserves d'aigua potable), aigües lacustres (els llacs d'aigua dolça) i aigües corrents (rius, torrents) i geleres o glaceres. 2n CURS DE BATXILLERAT Bloc 1 CIÈNCIES DE LA TERRA I DEL MEDI AMBIENT Lliurament 5: El sòl i la hidrosfera 29 Composició de les aigües continentals: la quantitat i el tipus de substàncies dissoltes en les aigües continentals són molt variables en funció del substrat geològic, el clima, la vegetació, etc. La concentració salina sol ser molt baixa (<1g/l) i per això són conegudes com aigües dolces.

El component més abundant sol ser el bicarbonat de calci. En funció de la seva distribució, podem distingir entre aigües subterrànies i aigües superficials (aigües salvatges, rius, llacs i glaceres). En funció del seu contingut en sals (ió clorur) distingirem entre aigües dolces (<0,2 g/l) i aigües salobres (>0,2g/l). Les propietats més importants en les aigües superficials són les següents: Salinitat: la concentració total de ions (sals) dissolts en l'aigua. Alcalinitat: quantitat d'anions dèbils que conté un aigua en dissolució. Generalment depèn de carbonats i bicarbonats. Duresa: les aigües dures són les que tenen molt Calci i Magnesi en dissolució.

pH: el pH és una mesura de l'acidesa, es correspon amb la concentració d'ions H+ que hi ha en dissolució. La salinitat és baixa degut a que l'aigua de pluja és gairebé aigua pura i el temps que triga l'aigua d'un riu en anar de la capçalera a la desembocadura no és suficient per dissoldre moltes quantitats de soluts. Les proporcions de les substàncies dissoltes són molt diferents de les que conté l'aigua de mar, per exemple a l'aigua dolça més del 55 % dels soluts són Carbonats de Calci i Magnesi.

L'aigua dolça o continental no té una composició tan uniforme com l'aigua marina i depèn del tipus de roques que ha travessat o amb les que es troba en contacte, la salinitat és per tant molt diversa, tant pel que fa a la concentració com per la proporció dels diferents ions. El més habitual és que els ions més abundants siguin els bicarbonats i el calci. 2n CURS DE BATXILLERAT Bloc 1 CIÈNCIES DE LA TERRA I DEL MEDI AMBIENT Lliurament 5: El sòl i la hidrosfera 30 L'aigua de pluja té un pH lleugerament àcid (al voltant de 6), quan cau al sòl dissol minerals augmentat la seva alcalinitat i el seu pH (podent passar a bàsica).

Les roques sedimentàries són molt solubles i l'aigua de drenatge d'aquestes roques té una alta alcalinitat i un pH neutre o bàsic. Les roques ígnies (i metamòrfiques) estan formades per materials menys solubles i aigua de drenatge d'aquestes roques conté menys sals en dissolució i per tant baixa salinitat, alcalinitat i pH. S'inclouen dins de les aigües continentals les aigües superficials (aigua d'escorrentia de la pluja, torrents, rius, glaceres, llacs i aiguamolls) i les aigües subterrànies. 1.- Aigües d'escorrentia o aigües salvatges són les que circulen desprès de les pluges, sense estar canalitzades, seguint el pendent del terreny.

Constitueixen una pel·lícula d'aigua que circula per la superfície del terreny fins arribar a la llera d'un riu o d'un torrent o fins a infiltrar-se en el subsòl. Les aigües d'escorrentia erosionen el terreny i transporten els materials fins que es suavitza el pendent. Les aigües salvatges que circulen pels vessant de les muntanyes després de períodes de fortes pluges o desgel i les pluges torrencials sobre terrenys sense vegetació i fàcilment erosionables provoquen formacions característiques com els xaragalls, que podem veure a la fotografia. 2. Els torrents: són corrents d'aigua que circulen per una llera, flueixen de manera temporal, en les èpoques de pluja o de desglaç.

Es localitzen en zones de muntanya amb forts pendents i erosionen fortament el terreny per on circulen. Un torrent al·luvial complet consta de les següents parts: conca de recepció: zona caracteritzada per l'escorrentia i per corrents més o menys canalitzats que recullen l'aigua de pluja i on predomina l'erosió. canal de desguàs: zona de transport que drena i canalitza les aigües de la conca de recepció i en la que predomini el transport i l'erosió. ventall al·luvial: zona sedimentària d'acumulació de materials, amb una extensió que va des d'uns metres fins a diversos quilòmetres. Aquestes zones estan caracteritzades per una morfologia conoïdal i planta de ventall.

2n CURS DE BATXILLERAT Bloc 1 CIÈNCIES DE LA TERRA I DEL MEDI AMBIENT Lliurament 5: El sòl i la hidrosfera 31 Aquestes tres parts es poden distingir clarament en la fotografia. 3.- Els rius: un riu és un corrent continu d'aigua, el recorregut del qual depèn del relleu, del pendent del terreny i dels materials per on circula, que transporta les seves aigües fins el mar, un llac o un altre riu (en aquest cas es diuen afluents), també es poden infiltrar i formar part de les aigües subterrànies. La superfície drenada per un riu i els seus afluents s'anomena conca hidrogràfica.

Segons les condicions geogràfiques, geològiques i climatològiques de la conca hidrogràfica a que pertanyin els rius es poden originar per una d'aquestes quatre causes: la concentració d'aigües d'escorrentia de torrents i rierols que coincideixen en una llera comuna, les aigües subterrànies, que poden fluir a la superfície en forma de deus, el drenatge natural de les aigües d'un llac, que originin un corrent d'aigua i constitueixin el naixement d'un riu o la fusió d'una glacera. El cabal d'un riu és el volum d'aigua que transporta, en un moment determinat, per unitat de temps. S'expressa normalment en metres cúbics per segon (m3 /s) i en casos de torrents i rierols en litres per segon (l/s).

El cabal del riu varia en diferents punts del seu curs i al llarg de les estacions, segons la quantitat de precipitacions, el desglaç etcètera. La variació de cabal d'un riu en diferents èpoques de l'any es representen gràficament en forma d'hidrogrames (vegeu la gràfica inferior). En general, els rius de Catalunya presenten més cabal a la primavera i a la tardor, èpoques en les que poden experimentar grans crescudes (augments de cabal sobtats).

Hidrograma: variació del cabal d'un riu 2n CURS DE BATXILLERAT Bloc 1 CIÈNCIES DE LA TERRA I DEL MEDI AMBIENT Lliurament 5: El sòl i la hidrosfera 32 4.- Els llacs: són masses d'aigua d'una gran extensió i profunditat, localitzades en depressions del terreny anomenades cubetes. En la seva gran majoria són d'aigua dolça, però també poden haver-hi d'aigua salada. A Catalunya, els llacs poden tenir principalment dos orígens: Origen càrstic: les aigües subterrànies dissolen la roca i formen cavitats subterrànies. Quan es produeix un esfondrament del sostre d'aquestes cavitats s'origina una cubeta.

Origen glacial: el glaç de les glaceres origina profundes depressions per l'avanç de la llengua de gel i també en el circ. En retirar-se el glaç, l'aigua ocupa les cubetes que s'han originat, principalment en el circ i en la morena frontal o terminal. El llac Tavascan, als Pirineus Els llacs són sistemes oberts alimentats per aigües procedents de precipitacions, rius o glaceres i aigües d'escorrentia. L'aigua surt per evaporació, a través de rius o per corrents subterranis que parteixen del llac. Les entrades i sortides són molt inferiors al volum d'aigua que roman en el llac, per la qual cosa l'aigua del llac té un temps de residència de com a mínim un any.

Fotografia aèria de la NASA de la regió dels grans llacs, USA. 2n CURS DE BATXILLERAT Bloc 1 CIÈNCIES DE LA TERRA I DEL MEDI AMBIENT Lliurament 5: El sòl i la hidrosfera 33 5.- Glaceres o geleres: tot i que l'oceà Àrtic i la perifèria del continent Antàrtic es troben coberts d'una capa d'aigua marina gelada durant l'hivern, la major part de les masses de gel de la Terra s'originen a partir d'acumulacions de neu que, de mica en mica, es va transformant en gel. Aquest fenomen té lloc en les zones on la temperatura mitjana anual és menor a 0ºC (zones de latituds altes en els hemisferis Nord i Sud i zones de gran altitud).

El manteniment, creixement o desaparició d'una glacera depèn del balanç entre les aportacions (nevades) i les pèrdues (fusió, sublimació). Al llarg de la història de la Terra hi ha hagut tota una sèrie de variacions climàtiques que han provocat l'aparició de grans extensions de gel (glaciacions) Tot i la seva aparent rigidesa, el gel té capacitat per a deformar-se i flueix lentament des de les seves zones d'acumulació fins a zones més baixes, comportant-se com un agent modelador de la superfície de la Terra. En l'actualitat, hi ha un retrocés important de les glaceres a causa de l'increment de temperatures que pateix la Terra, fenomen conegut com canvi climàtic.

Les parts més importants d'una glacera són el circ, zona d'acumulació on es diposita la neu i la llengua, que talment com un riu condueix el gel muntanya avall. S'anomenen morrenes als dipòsits de materials transportats per la glacera que, quan el gel es fon, queden dipositats damunt el sòl de la vall. Parts d'una gelera 2n CURS DE BATXILLERAT Bloc 1 CIÈNCIES DE LA TERRA I DEL MEDI AMBIENT Lliurament 5: El sòl i la hidrosfera 34 6.- Aigües subterrànies: Part de l'aigua procedent de les precipitacions llisca sobre el terreny fins arribar a rius i llacs però, altra part s'infiltra en el subsòl a través dels porus de les roques, bé directament quan plou, o des dels rius i llacs.

Aquesta aigua representa un petit percentatge de la hidrosfera (inferior a l'1%), però actua com a reserva d'aigua tant pel funcionament dels ecosistemes com d'aigua potable per a l'ús humà. Les roques i sòls que deixen passar l'aigua es diuen permeables en contraposició als impermeables, que no deixen passar l'aigua. Les roques permeables que emmagatzemen i transmeten l'aigua es diuen aqüífers i són una font important d'aigua per a ús humà. En aquesta animació es representa la formació d'un aqüífer i en l'esquema inferior es representa el perfil o tall d'un sòl amb les característiques de l'aqüífer que conté aquest sòl..

Anem a explicar-ho amb detall en l'esquema de la dreta on es representa com l'aigua que circula per un riu (a) penetra pels porus d'una roca permeable (b) però no pot penetrar en una roca impermeable (d). Així, la part permeable es va omplint d'aigua i s'anomena zona de saturació (c). La zona per sobre d'aquesta en la qual l'aigua va descendint però en els porus encara hi ha aire es diu zona no saturada o zona d'areació (b) i el contacte entre les dues capes s'anomena nivell freàtic. L'aqüífer s'anomena aqüífer lliure, si queda limitat inferiorment per una capa de roca impermeable (e), i aqüífer captiu o confinat, si esta limitat superior i inferiorment per capes de roca impermeable.

L'aigua d'un aqüífer lliura surt a la superfície per fonts o deus d'aigua (f) i la podem treure mitjançant pous (g) i l'aigua dels aqüífers captius pot sortir a la superfície pels pous artesians (h), en el que l'aigua emergeix espontàniament a la superfície sense cap auxili mecànic (sense una bomba submergida) perquè l'aigua es troba a confinada a alta o molt alta pressió.

2n CURS DE BATXILLERAT Bloc 1 CIÈNCIES DE LA TERRA I DEL MEDI AMBIENT Lliurament 5: El sòl i la hidrosfera 35 Si les roques permeables són les que deixen passar lliurement l'aigua i les roques impermeables les que no deixen passar l'aigua, la permeabilitat és la capacitat d'una roca per a permetre el pas de fluids a través seu i la porositat és la capacitat d'emmagatzemar aigua en els porus de la roca.

La porositat ve donada pel percentatge d'espais buits en el volum total de la roca, es pot calcular com el percentatge d'espais buits (porus) respecte del volum total de la roca i expressa la capacitat d'aquesta per contenir aigua: porositat (%) = 100 x (Volum dels espais buits / Volum de la roca).

En els aqüífers es interessant conèixer l'anomenat nivell piezomètric, és a dir, el nivell virtual d'aigua subterrània, que en un aqüífer lliure coincideix amb el del nivell o mantell freàtic, però en un aqüífer captiu, és el nivell del punt més alt al que arribarà l'aigua si es forada el mantell captiu amb un tub; aleshores l'aigua pujarà fins a assolir aquest nivell virtual, que pot situar-se per damunt de la topografia, com és el cas dels pous artesians, que acaben d'esmentar. En els esquemes inferiors ho pots observar detalladament.

Si les roques permeables són les que deixen passar lliurement l'aigua i les roques impermeables les que no deixen passar l'aigua, la permeabilitat és la capacitat d'una roca per a permetre el pas de fluids a través seu i la porositat és la capacitat d'emmagatzemar aigua en els porus de la roca. La porositat ve donada pel percentatge d'espais buits en el volum total de la roca, es pot calcular com el percentatge d'espais buits (porus) respecte del volum total de la roca i expressa la capacitat d'aquesta per contenir aigua: porositat (%) = 100 x (Volum dels espais buits / Volum de la roca). L'aigua subterrània pot tornar a sortir a l'exterior formant deus o alimentant rius i llacs.

En efecte, si un riu es queda sense aigua superficial, pot ocórrer el que es representa en l'esquema inferior: És a dir, l'aigua de l'aqüífer captiu, que esta a sobrepressió passa lentament al captiu i aquet aflora en el punt més baix que és precisament el llit del riu. 2n CURS DE BATXILLERAT Bloc 1 CIÈNCIES DE LA TERRA I DEL MEDI AMBIENT Lliurament 5: El sòl i la hidrosfera 36 Parlem de riu influent quan és el riu qui alimenta les aigües subterrànies, el nivell freàtic es troba per sota del nivell de l'aigua del riu. Parlem de riu efluent quan el riu s'alimenta de l'aqüífer, el nivell freàtic està per sobre del nivell del riu i les aigües subterrànies descarreguen en el riu.