CICLO
IDROLOGICO
CICLO IDROLOGICO
Sin dall’antichità e fin verso il 1400
d.C., il concetto di ciclo idrologico è
stato argomento di speculazione da
parte di molti pensatori.
Una
prima
ipotesi:
il
Sole
innalzerebbe l'acqua del mare
nell'atmosfera, donde ricadrebbe
come pioggia.
Nel Rinascimento, si manifestò una leggera tendenza a spostare i concetti
dell'idrologia dalla pura speculazione alla scienza sperimentale propria dei
tempi moderni.
Attualmente si considera il ciclo alla stregua di un sistema dinamico in
evoluzione, costituito da un'"entrata", un'"uscita" e da un mezzo di
lavorazione: l'acqua che attraversa il sistema .
Proprietà dell’ACQUA
La natura polare dell’acqua
la rende unica nelle proprietà
chimico-fisiche
 Forza di coesione tra le
molecole
le forze attrattive tra le
molecole causano
contrazione della
superficie (tensione
superficiale)
• E’ responsabile della viscosità (la forza
necessaria per separare le molecole e
permettere il passaggio di un oggetto
attraverso un liquido) (cresce con il
decrescere della temperatura)
All’interfaccia aria-acqua si
forma una pellicola
abbastanza consistente
da sostenere piccoli
oggetti e organismi
Proprietà dell’acqua
 Stato liquido in ampio intervallo di temperature
Alto punto di ebollizione (100° C)
Basso punto di congelamento (0° C)
 Elevata capacità termica (alto calore specifico)
 Allo stato liquido necessita di molto calore per evaporazione
(alto calore di vaporizzazione - forze di attrazione tra le molecole)
 Si espande allo stato solido
(densità del ghiaccio < densità dell’acqua)
densità massima a 3,84 °C
H2 O
H2 O
 Allo stato liquido può portare in soluzione
molti composti
liquido dotato di grande capacità di sciogliere le sostanze inorganiche
(solvente universale)
BILANCIO DELL’ACQUA NEL PIANETA
Il 71% circa del pianeta è ricoperto
dal mare
L’oceano copre oltre l’80%
dell’emisfero meridionale e il 61 %
di quello settentrionale
Soltanto
una
minima
parte
dell’acqua del nostro pianeta è
disponibile sotto forma di acqua
dolce.
La riserva d’acqua dolce viene continuamente riciclata e
distribuita nel ciclo idrologico mosso dall’energia solare
Gran parte dell’energia solare apparentemente persa serve a
tenere in piedi il ciclo dell’acqua
Distribuzione dell’energia solare non uniforme
Attraverso il ciclo dell'acqua, l'idrosfera riesce a contenere una vasta riserva di calore.
L'idrosfera assorbe, immagazzina e mette in
circolazione il calore che si forma e si
accumula per effetto dell'energia solare che
arriva sulla Terra.
Il riscaldamento differenziato della
superficie della Terra da parte del
Sole crea le condizioni che sono alla
base dei grandi trasferimenti di
masse d'aria tra equatore e poli.
Le regioni equatoriali ricevono più calore di quanto non ne perdano,
le zone più vicine ai poli perdono più calore di quanto non ne
ricevano.
Due fondamentali correnti di
convezione di alta quota
(simmetriche, dall'equatore verso
i due poli) distribuiscono in
maniera più equilibrata il calore.
I trasferimenti d'aria determinati
dalle differenze di pressione sono
i venti.
Formazione dei venti
dominanti di superficie
Variazioni
climatiche
CELLULE DI CONVEZIONE
CELLULE DI HADLEY
Trasporto verticale e orizzontale
Modello di circolazione generale
dell’atmosfera e biomi
Convergenza
Divergenza
Ruolo fondamentale per la
distribuzione delle fasce climatiche del
pianeta.
Distribuzione dell’acqua
nell’idrosfera
Quantità costante ma con variazioni di sede e
stato
 Oceani
 Sottosuolo profondo
Volume
(103 km3)
%
1 370 323
93,94
3500 anni
60 000
4,11
5000 anni
0,019
-
0,0001
-
1,65
8000 anni
0,001
11 giorni
 Laghi
280
 Fiumi
1.2
 Ghiaccio
 Atmosfera
24 000
14
Tempo di ricambio
98%
CICLO DELL’ACQUA chiuso su scala globale
CONDENSAZIONE
PRECIPITAZIONE
RUSCELLAMENTO
EVAPORAZIONE
FASE ATMOSFERICA
FASE TERRESTRE
FASE ATMOSFERICA
La quantità di vapor d’acqua dell’aria viene descritto per mezzo
di:
 Umidità assoluta
quantità di vapor d’acqua presente in atmosfera (g/kg o g/m3)
 Umidità relativa (UR)
rapporto percentuale tra la quantità di vapor d’acqua (q) presente nell’aria
e la quantità massima di vapor d’acqua (Q) che l’aria potrebbe contenere
nelle stesse condizioni di temperatura e pressione
UR = q/Q x 100
(non misura la quantità di vapore presente nell’aria ma la sua vicinanza
alla saturazione)
 Deficit di saturazione
differenza tra la pressione di vapor d’acqua a saturazione e la pressione di
vapor d’acqua osservata alla stessa temperatura e pressione
La capacità dell’aria di trattenere il vapor d’acqua varia in
dipendenza della temperatura
T° C
UR
30°C
16%
45%
16°C
36%
100%
0°C
100%
g di vapore
4,85
13,65
100%
30,4
Strumenti di misura: IGROMETRI o PSICROMETRI.
Climogrammi:
in ordinata
i valori medi mensili
di umidità relativa
e in ascisse
le temperature medie mensili.
Climogramma umidità-temperatura.
PIOVOSITÀ
Si misura in mm di altezza che raggiungerebbe la pioggia in un suolo
pianeggiante se l’acqua non si disperdesse per evaporazione e per scorrimento
superficiale e infine se tutte le precipitazioni solide (neve + grandine)
fondessero.
Importanza della qualità e della
frequenza delle piogge
Si misura mediante
pluviometri
(imbuto con raggio di 36 cm = superficie di 0,1 m2).
Misurano l’altezza della precipitazione
piovosa (mm di pioggia/m2), determinata dal
quoziente del volume di acqua raccolta dal
pluviometro per la superficie orizzontale nota
dell’imbuto raccoglitore dello strumento,
rapportata al metro quadro.
Pluviografo
registra la quantità di pioggia
Carte della pioggia
linee ISOIETE.
FASE TERRESTRE
Flusso in fase liquida
FASE TERRESTRE
ciclo in fase solida

GHIACCIO
Lungo periodo di blocco delle
molecole

GRANDINE
Nuclei di condensazione “a cipolla”
Peso > g

PERMAFROST
Acqua ghiacciata nel suolo