1.1: Ciclo del agua
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Objetivos de aprendizaje
Después de leer esta sección, deberías poder:
- Identificar procesos en el ciclo del agua que influyen en el suministro de agua
- Analizar situaciones en términos de precipitación, condensación, evaporación y transpiración
- Evaluar los datos anuales para la evapotranspiración
Probablemente hayas escuchado en las noticias el suministro estatal de agua en California descrito en términos de capa de nieve y lluvia. Estas son medidas críticas de cuánta agua está disponible para uso humano. Los administradores del agua en California siguen de cerca tanto las mediciones de la capa de nieve como las de En el diagrama anterior del Servicio Geológico de los Estados Unidos (USGS), se puede ver que la precipitación se muestra como lluvia y nieve.
La precipitación también incluye algo que no ves con demasiada frecuencia en California: granizo y aguanieve. Todas las formas de agua que caen del cielo, incluyendo lluvia, nieve, granizo y aguanieve, son formas de precipitación. La lluvia puede proporcionar agua muy necesaria en el suelo por el proceso de infiltración, el proceso por el cual el agua se filtra en el suelo y eventualmente recarga nuestras aguas subterráneas, el agua almacenada en el suelo. Usando el diagrama anterior, también se puede trazar el flujo de agua subterránea en algunos casos a ambos ríos, lagos e incluso al océano.
Sobre el suelo, las precipitaciones también se pueden almacenar en la superficie de la tierra en lagos. La precipitación en California también proporciona nieve para la capa de nieve, que puede ser nuestra mayor área de almacenamiento de agua en el invierno. De hecho, es común que los gestores de agua vean la capa de nieve en la Sierra como un embalse; es simplemente un reservorio estacional que se derrite en la primavera. La escorrentía de deshielo de la capa de nieve puede llenar arroyos y lagos. La escorrentía de la lluvia también se captura en arroyos y lagos y puede servir para recargar acuíferos a través de la percolación y la infiltración.
El diagrama también muestra el proceso clave de evaporación, o el proceso a través del cual el agua líquida se convierte en un gas. La evaporación ocurre sobre cuerpos de agua como el océano o lagos, pero también sobre la tierra. Si eres dueño de una casa con alberca, probablemente te hayas dado cuenta de que si sales de la alberca sin cobertura en verano, tienes que agregar agua con más frecuencia en verano que en invierno. Esto se debe a que la tasa de evaporación es mayor en verano que en invierno, a menudo dramáticamente.
La transpiración es el proceso a través del cual las plantas pierden agua. Esto puede parecer un proceso intrascendente, pero es todo el proceso el que impulsa el riego. En el diagrama a continuación se puede seguir el proceso de transpiración. En el Paso 1, las plantas aportan humedad del suelo con sus raíces. Luego, en el Paso 2, el agua viaja hacia arriba a través de la planta. En el Paso 3, el agua sale por sus poros o estomas (plural de estomas) y vuelve a entrar en la atmósfera.
La combinación de la pérdida de agua del agua líquida en el suelo que se evapora y el agua en las plantas que pierden agua se llama evapotranspiración (ET). La evapotranspiración es utilizada frecuentemente por los científicos como medida de las necesidades de agua de las plantas. Si una ubicación tiene un ET alto, entonces las necesidades de la planta son mayores que una ubicación con un ET bajo.
La mayoría de las ubicaciones en el estado de California están cerca de una estación meteorológica que forma parte de la red California Irrigation Management Information System (CIMIS). Una estación CIMIS mide una variedad de variables para calcular el ET, incluyendo: temperatura, radiación solar, humedad, velocidad del viento y dirección del viento. Con una fórmula complicada, la estación CIMIS calculará el ET para una ubicación geográfica específica. Esta información se utiliza frecuentemente para hacer un presupuesto de agua, una estimación de la cantidad de agua que debe usar una ubicación, incluido el riego al aire libre basado en la cantidad de paisajismo, el tipo de paisajismo y la evapotranspiración.
Los datos mensuales de pulgadas de ET en la tabla para Santa Clarita reflejan las necesidades de agua en términos de pulgadas de agua que el pasto necesitaría recibir por mes. Se puede ver que las mayores necesidades son en verano, principalmente julio y agosto, con necesidades que disminuyen rápidamente de septiembre a diciembre. Aunque septiembre suele ser casi tan caluroso como agosto, los días son más cortos y el sol es menos intenso por lo que la evapotranspiración es menor en septiembre que en agosto. Esto significa que las necesidades de riego de las plantas son significativamente menores.
Estación CIMIS #204 Santa Clarita - Datos de Evapotranspiración 2016
|
Meses |
Ene |
Feb |
Mar |
Abr |
Mayo |
Jun |
Jul |
Ago |
Sep |
Oct |
Nov |
Dic |
|
ET Mensual (in) |
1.97 |
4.80 |
4.51 |
5.24 |
5.77 |
7.77 |
8.99 |
8.13 |
6.30 |
4.68 |
3.40 |
2.69 |
El conocimiento de la evapotranspiración tiene una aplicación práctica: en el sur de California, muchas personas encuentran que pueden apagar sus sistemas de riego para pasto en años normales de noviembre a febrero y que las necesidades de agua de sus plantas se atenderán solo con lluvias.
El proceso opuesto de evaporación es la condensación, proceso a través del cual el agua como gas vuelve a convertirse en agua líquida. La condensación es el proceso a través del cual se forman las nubes. Este es también el proceso a través del cual las cuentas de agua en el exterior de un vaso de té helado en un día húmedo o en un espejo en un baño humeante. En cuanto al panorama del suministro de agua, la condensación es el proceso clave que puede conducir a la precipitación, por lo que los científicos monitorean cuidadosamente las nubes.
¿Qué hace que el ciclo del agua funcione? En definitiva, la gravedad y el sol. Observe que siempre hay flujo de agua subterránea y flujo de corriente de una mayor altitud a una menor altitud. La gravedad impulsa este flujo de agua en el ciclo del agua, y también es una fuerza clave en la mayoría de los sistemas de distribución de agua. Si no estás usando la gravedad, vas a necesitar una bomba para pasar de una elevación más baja a una elevación más alta. Los sistemas generalmente están diseñados para evitar bombas si es posible y usar la fuerza de la gravedad. El sol impulsa el ciclo del agua de una manera diferente, calentando el agua y haciendo que se evapore. También derrite la capa de nieve en las montañas mientras que la gravedad hace que el agua fluya hacia arroyos, ríos y lagos.
En la Sección 1.1, has aprendido los procesos básicos en el ciclo del agua: precipitación, infiltración, evaporación, transpiración y condensación. A continuación, verá cómo estos procesos crean suministros superficiales y subterráneos y cómo estos suministros se utilizan para la gestión del agua.
¡Pruébalo!
Describir un proceso en el trabajo en cada escenario y cómo funciona el proceso:
- Analizar el efecto sobre el ciclo del agua si California no tuvo precipitaciones durante un año.
- Cuelgas un traje de baño húmedo en el balcón para que se seque durante la noche. ¿Qué proceso está en el trabajo? ¿Cómo está cambiando el agua de los estados?
- Utilizando el sitio web de CIMIS (www.cimis.water.ca.gov/), registrarse para obtener una cuenta (gratis). Luego en la pestaña Datos, encuentra la estación CIMIS más cercana a tu hogar crea un reporte web mensual por 12 meses consecutivos, que debe incluir ET. ¿Cuándo deberías regar más? ¿Cuándo deberías regar lo menos?
Términos Clave
Condensación: el proceso a través del cual el agua como gas se convierte nuevamente en agua líquida; opuesto a la evaporación
Evaporación—El proceso a través del cual el agua líquida se convierte en un gas; opuesto a la condensación
Evapotranspiración: la combinación de pérdida de agua por agua líquida en el suelo que se evapora y agua en las plantas que pierden agua
Aguas subterráneas: agua almacenada en el suelo
Infiltración: el proceso a través del cual el agua se filtra en el suelo
Precipitación—Todas las formas de agua que caen del cielo, incluyendo lluvia, nieve, granizo y aguanieve
Transpiración: el proceso a través del cual las plantas pierden agua
Presupuesto de agua: una estimación de la cantidad de agua que debe usar una ubicación, incluido el riego al aire libre basado en la cantidad de paisajismo, el tipo de paisajismo y la evapotranspiración