Ciclo hidrológico

1. Ciclo hidrológico • La circulación y conservación de agua en la Tierra se llama ciclo hidrológico, o ciclo del agua. • El ciclo hidrológico comienza con la evaporación del agua desde la superficie del océano. A medida que se eleva, el aire humedecido se enfría y el vapor se transforma en agua: es la condensación. Las gotas se juntan y forman una nube. Luego, caen por su propio peso: es la precipitación. Si en la atmósfera hace mucho frío, el agua cae como nieve o granizo. Si es más cálida, caerán gotas de lluvia. • Una parte del agua que llega a la superficie terrestre será aprovechada por los seres vivos; otra escurrirá por el terreno hasta llegar a un río, un lago o el océano. A este fenómeno se le conoce como escorrentía. Otro poco del agua se filtrará a través del suelo, formando capas de agua subterránea, conocidas como acuíferos. Este proceso es la percolación. Más tarde o más temprano, toda esta agua volverá nuevamente a la atmósfera, debido principalmente a la evaporación.

3. Fases del ciclo del agua Los principales procesos implicados en el ciclo del agua son: • 1º Evaporación. El agua se evapora en la superficie oceánica, sobre la superficie terrestre y también por los organismos, en el fenómeno de la transpiración en plantas y sudoración en animales. Los seres vivos, especialmente las plantas, contribuyen con un 10% al agua que se incorpora a la atmósfera. En el mismo capítulo podemos situar la sublimación, cuantitativamente muy poco importante, que ocurre en la superficie helada de los glaciares o la banquisa. • 2º Condensación. El agua en forma de vapor sube y se condensa formando las nubes, constituidas por agua en pequeñas gotas. • 3º Precipitación. Es cuando las gotas de agua que forman las nubes se enfrían acelerándose la condensación y uniéndose las gotitas de agua para formar gotas mayores que terminan por precipitarse a la superficie terrestre en razón a su mayor peso. La precipitación puede ser sólida (nieve o granizo) o líquida (lluvia).

4. 4º Infiltración. Ocurre cuando el agua que alcanza el suelo, penetra a través de sus poros y pasa a ser subterránea. La proporción de agua que se infiltra y la que circula en superficie (escorrentía) depende de la permeabilidad del sustrato, de la pendiente y de la cobertura vegetal. Parte del agua infiltrada vuelve a la atmósfera por evaporación o, más aún, por la transpiración de las plantas, que la extraen con raíces más o menos extensas y profundas. Otra parte se incorpora a los acuíferos, niveles que contienen agua estancada o circulante. Parte del agua subterránea alcanza la superficie allí donde los acuíferos, por las circunstancias topográficas, intersecan (es decir, cortan) la superficie del terreno. • 5º Escorrentía. Este término se refiere a los diversos medios por los que el agua líquida se desliza cuesta abajo por la superficie del terreno. En los climas no excepcionalmente secos, incluidos la mayoría de los llamados desérticos, la escorrentía es el principal agente geológico de erosión y de transporte de sedimentos.

5. 6º Circulación subterránea. Se produce a favor de la gravedad, como la escorrentía superficial, de la que se puede considerar una versión. Se presenta en dos modalidades: • Primero, la que se da en la zona vadosa, especialmente en rocas karstificadas, como son a menudo las calizas, y es una circulación siempre pendiente abajo. • Segundo, la que ocurre en los acuíferos en forma de agua intersticial que llena los poros de una roca permeable, de la cual puede incluso remontar por fenómenos en los que intervienen la presión y la capilaridad. • 7º Fusión. Este cambio de estado se produce cuando la nieve pasa a estado líquido al producirse el deshielo.

6. 8º Solidificación. Al disminuir la temperatura en el interior de una nube por debajo de 0° C, el vapor de agua o el agua misma se congelan, precipitándose en forma de nieve o granizo, siendo la principal diferencia entre los dos conceptos que en el caso de la nieve se trata de una solidificación del agua de la nube que se presenta por lo general a baja altura: al irse congelando la humedad y las pequeñas gotas de agua de la nube, se forman copos de nieve, cristales de hielo polimórficos (es decir, que adoptan numerosas formas visibles al microscopio), mientras que en el caso del granizo, es el ascenso rápido de las gotas de agua que forman una nube lo que da origen a la formación de hielo, el cual va formando el granizo y aumentando de tamaño con ese ascenso. Y cuando sobre la superficie del mar se produce una tromba marina (especie de tornado que se produce sobre la superficie del mar cuando está muy caldeada por el sol) este hielo se origina en el ascenso de agua por adherencia del vapor y agua al núcleo congelado de las grandes gotas de agua. • 9º El proceso se repite desde el inicio, consecutivamente por lo que nunca se termina, ni se agota el agua.

7. Avenida • Una avenida (en algunos lugares se denomina también como crecida, riada o aguas altas) es la elevación del nivel de un curso de agua significativamente mayor que el flujo medio de éste. Durante la crecida, el caudal de un curso de agua aumenta en tales proporciones que el lecho del río puede resultar insuficiente para contenerlo. Entonces el agua lo desborda e invade el lecho mayor, también llamado llanura aluvial. • Avenidas excepcionales: Estas son causadas por precipitaciones intensas sobre toda la cuenca o parte de esta. Son difícilmente previsibles, para ello se requiere de una red de monitoreo operada en tiempo real. Generalmente causan daños a las poblaciones y a la infraestructura económica. • Durante las crecidas, el caudal y la velocidad de la masa líquida aumentan en forma considerable la fuerza erosiva del agua y su capacidad de transporte. Así, un corto período basta para provocar cambios sensibles en la morfología de los márgenes y del lecho del río, ocasionando desbordes significativos. Para minimizar o incluso anular dichos desbordes, una adecuada defensa ribereña, un enrocado o la construcción de espigones, pueden ser ciertamente efectivos para prevenir este tipo de daños.

8. PRONÓSTICO DE AVENIDAS PREDICCIÓN DE AVENIDAS MEDIANTE LA TEORÍA DE LOS SUBCONJUNTOS BORROSOS La modelación borrosa hace muy pocas preguntas acerca de la naturaleza de los eventos que pretende reproducir. Particularmente, se debe recordar que el modelo establecido intenta predecir avenidas máximas independientemente del período de precipitación en que suceden, haciendo a este tipo de modelación mucho más general. La capacidad que tiene la matemática borrosa para manejar problemas conceptualmente más complejos radica en pensar que toda variable relacionada a los eventos en estudio, tiene algún grado de participación. En la matemática ordinaria, la participación o influencia de las variables existe o no existe.

9. Pronóstico probabilístico de caudales de avenida mediante redes bayesianas aplicadas sobre un modelo hidrológico distribuido Es un modelo de pronóstico probabilístico de caudales con aplicación al proceso de toma de decisiones en una situación real de avenidas. El modelo de pronóstico se fundamenta en la combinación de un conjunto de herramientas que permiten la simulación del comportamiento hidrológico de la cuenca y un modelo de redes Bayesianas que permite captar la variabilidad e incertidumbre de los procesos hidrológicos desde un punto de vista probabilístico. El modelo de pronóstico suministra distribuciones de probabilidad de ocurrencia del caudal para diferentes intervalos de tiempo en el futuro, a partir de las condiciones iniciales en la cuenca y la lluvia antecedente.

10. China puede provocar lluvia artificial en un tercio de su territorio • China, país que provoca con frecuencia lluvia artificial para aliviar sequías, ayudar en la extinción de incendios, o simplemente despejar el cielo de nubes, afirman que ya pueden generar este tipo de fenómeno meteorológico en un tercio de su territorio. Concretamente, tres millones de kilómetros cuadrados pueden recibir lluvia artificial en China. La lluvia es provocada lanzando desde tierra o por avión cartuchos con yoduro de plata a las nubes, acelerando su condensación. • El yoduro de plata es un catalizador que al contactar con las nubes genera una reacción química que libera el hidrógeno y éste, junto al oxígeno de la atmósfera, forma agua. Este método es inocuo, ya que no altera la composición del agua. China cuenta ya con 7 mil cañones y 5 mil lanzacohetes para lanzar el yoduro. Se usa para extinguir incendios forestales o aumentar el nivel de agua de los embalses en tiempos de sequía, entre otros usos.

11. PRODUCCIÓN ARTIFICIAL DE LLUVIA • El proyecto se llama Greshem Proyect, (en castellano, Proyecto Lluvia) y se propone aumentar la cantidad de precipitaciones en las zonas áridas del planeta mediante la instalación de un material que, en teoría, podría producir lluvia artificialmente. En términos sencillos: sería una forma de eliminar o minimizar el impacto de la sequía en la agricultura e incrementaría los niveles de producción agrícola en un significativo 40 por ciento. La investigación liderada por el profesor Leon Brening del Departamento de Física de la Universidad de Bruselas y especialista en modelado atmosférico de la NASA, se lleva a cabo en la Universidad Ben Gurión del Neguev (Israel), y también colaboran científicos belgas y norteamericanos. • El gran descubrimiento de Brening  fue la superficie negra, un material térmico que absorbe la luz del sol e irradia calor a la atmósfera, capaz de elevar su temperatura a 40 grados centígrados. Como efecto, se generan nubes que, a su vez, provocarán lluvia. "No intentamos luchar contra el fenómeno de la sequía a escala global, pero sí localmente", dijo Brening. La idea de usar una superficie para absorber luz, generar calor y producir lluvia existe desde los años 60. Sin embargo, faltaba el material que permitiera que tal superficie funcionara. Aktar, una empresa israelí dedicada al desarrollo de superficies de características particulares, lo fabricó especialmente para este proyecto.

12. El Greshem Proyect arrancó oficialmente en julio de 2005, con la búsqueda del material adecuado para generar los 40 grados de calor necesarios para arrastrar vapor de agua a la atmósfera. Esta era la clave, la capacidad del material para calentarse es lo que genera precipitaciones, al permitir que el aire se eleve y cargue la humedad con él .Hubo pruebas con asfalto y con películas de polímeros, pero  no consiguieron elevar su temperatura más allá de los 17 grados. • Para lograr la lluvia artificial, el Proyecto Greshem prevé cubrir superficies de entre cinco y nueve kilómetros cuadrados con el material oscuro. El lugar seleccionado para este propósito deberá ser uno cercano a la costa, pues son necesarias la humedad y las brisas del mar para que el sistema funcione adecuadamente. "Una superficie de 9 kilómetros cubiertos puede proveer de lluvia a 80 kilómetros cuadrados determinados", apunta Brening. • La construcción de esta "isla de calor" cuesta aproximadamente 40 millones de euros, pero no tiene gastos de mantenimiento y es ecológica. De acuerdo al planteo de Brening, de la superficie negra se elevará aire con 40 a 50 grados centígrados mayor que la temperatura reinante. La diferencia entre las corrientes de aire elevará el cálido, y, a medida que se eleve, la temperatura bajará y la humedad se condensará, formando vapor de agua y nubes. De este modo una zona en la que las precipitaciones anuales son de 150 milímetros podría aumentar a 600 o 700 milímetros anuales.