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O ciclo hidrológico da água

Entenda o que é hidrologia e o ciclo da água

O ciclo hidrológico da água
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Não é preciso dizer quão importante é a água para toda a vida no planeta. Nós simplesmente não podemos sobreviver sem isso. A água é o que separa a Terra dos outros planetas do nosso sistema solar.

Enquanto os oceanos cobrem cerca de 74% da superfície da Terra e são a força motriz por trás do ciclo hidrológico, é a disponibilidade de água doce que é a maior preocupação hoje.

Atualmente, a Califórnia está passando por uma seca severa, enquanto o Centro-Oeste está passando por inundações extremas.

Embora essas variações sejam uma parte normal da dinâmica complexa do clima, elas nos impactam de maneiras importantes.

A Califórnia está atualmente lutando para encontrar uma solução, pois atualmente estima-se que em pouco mais de um ano eles não terão mais água doce suficiente para atender às suas necessidades.

Com inundações no Centro-Oeste, a perda de vidas e danos à propriedade está aumentando constantemente. Secas e inundações são uma parte normal do ciclo hidrológico, a questão é como estar preparado para elas e como se adaptar melhor a elas para sobreviver.

Mapa do Aquífero Ogallala

Figura 1. Espessura saturada do Aquífero Ogallala em 1997, após várias décadas de retiradas intensivas. A largura e profundidade do aquífero geralmente diminuem de norte a sul.

A água doce consiste em geleiras, águas subterrâneas, águas superficiais (como lagoas e lagos), bem como água armazenada na biosfera e na atmosfera. A grande maioria da água doce é utilizada na agricultura para fins de irrigação.

Novamente, sem essa água doce, nossa produção de alimentos seria prejudicada. A maioria das pessoas associa mineração com metais, recursos de combustível e gemas.

No entanto, você ficaria surpreso em saber que realmente extraímos água? Mineração significa retirar ou remover algo de dentro da Terra. A água subterrânea é encontrada dentro da Terra e é a nossa segunda maior reserva de água doce. Atualmente, o uso de água subterrânea nos EUA está centrado no Aquífero Ogallala.

O Aquífero Ogallala está localizado na porção central dos Estados Unidos. Ele está localizado abaixo de 8 estados: Texas, Oklahoma, Colorado, Kansas, Nebraska, Novo México, Dakota do Sul e Wyoming. Tem aproximadamente 174.000 milhas quadradas de área e tem mais de 10.000.000 anos de idade ( Kromm, nd ).

É a fonte de água doce para mais de 13.600.000 acres de terras agrícolas e pecuárias. Este aqüífero formou-se, em parte, devido ao derretimento das geleiras e levou mais de 64.000 anos para ser preenchido ( Overmann, nd).

É o maior aqüífero da América do Norte e uma das maiores fontes de água doce do mundo. Inicialmente, os agricultores só precisavam fazer uma pesquisa de 25 a 50 pés antes de atingir o lençol freático. No entanto, na década de 1940, isso começou a mudar.

Com o boom tecnológico associado à guerra e ao período do pós-guerra, vários dispositivos, como bombas de alta capacidade, permitiram maior facilidade de acesso ao aquífero. Em alguns lugares, os agricultores agora precisam perfurar mais de 500 pés antes de atingir o lençol freático.

O Ogallala foi originalmente mais de 500 metros de espessura, mas agora que diminuiu e varia de acordo com a localização. A questão com este aqüífero particular é que está sendo usado em uma taxa muito maior do que é recarregada. Na verdade, o Ogallala é considerado um “aqüífero fóssil”, o que significa que uma vez desaparecido, desaparece. O que isso significa para nós? Como isso se traduz em afetar você ou sua família?

Aqui está um pequeno vídeo que mostra algumas das maneiras pelas quais os agricultores estão se adaptando ao rápido esgotamento do aqüífero.

A água é simplesmente dois átomos de hidrogênio e um átomo de oxigênio ligados entre si. Apesar de sua simplicidade, a água tem propriedades notáveis.

A água se expande quando congela, tem alta tensão superficial (devido à natureza polar das moléculas, elas tendem a se unir) e outras. Sem água, a vida pode não ser capaz de existir na Terra e certamente não teria a tremenda complexidade e diversidade que vemos.

Esta seção ilustra como a água se move para dentro, sobre e acima da Terra.

O QUE VOCÊ APRENDERÁ A FAZER

  • Entender os resultados básicos do ciclo hidrológico.
  • Descrever os processos envolvidos no ciclo hidrológico.

Por causa das propriedades únicas da água, as moléculas de água podem circular por praticamente qualquer lugar da Terra.

A molécula de água encontrada em seu copo de água hoje poderia ter surgido de um vulcão no início da história da Terra.

Nos bilhões de anos que se passaram, a molécula provavelmente passou um tempo em uma geleira ou muito abaixo do solo. A molécula certamente estava no alto da atmosfera e talvez profundamente na barriga de um dinossauro. Onde essa molécula de água vai a seguir?

Três estados da água

A água é a única substância na Terra que está presente em todos os três estados da matéria – como um sólido, líquido ou gás. (E a Terra é o único planeta onde a água está presente em todos os três estados.) Devido às faixas de temperatura em locais específicos ao redor do planeta, todas as três fases podem estar presentes em um único local ou em uma região.

As três fases são sólidas (gelo ou neve), líquidas (água) e gasosas ( vapor de água ). Veja gelo, água e nuvens (figura 1).

Gelo, líquido e vapor de água são as três fases da água

Figura 1. Você consegue encontrar todas as três fases da água nesta imagem? (a) Gelo flutuando no mar. (b) Água líquida. (c) O vapor de água é invisível, mas as nuvens se formam quando o vapor de água não se condensa.

O ciclo da água

Como a água da Terra está presente em todos os três estados, ela pode entrar em uma variedade de ambientes ao redor do planeta. O movimento da água ao redor da superfície da Terra é o  ciclo hidrológico (água) (figura 2).

Figura 3. Como é um ciclo, o ciclo da água não tem começo nem fim.

Figura 2. Como é um ciclo, o ciclo da água não tem começo nem fim.

A maior parte da água da Terra é armazenada nos oceanos, onde pode permanecer por centenas ou milhares de anos. Os oceanos são discutidos em detalhes no capítulo Oceanos da Terra.

A água muda de um líquido para um gás por  evaporação para se tornar vapor de água. A energia do Sol pode evaporar a água da superfície do oceano ou de lagos, riachos ou poças na terra.

Apenas as moléculas de água evaporam; os sais permanecem no oceano ou em um reservatório de água doce.

O vapor de água permanece na atmosfera até que ele seja  condensado para se transformar em pequenas gotículas de líquido.

As gotículas se juntam em nuvens, que são sopradas pelo globo pelo vento. Conforme as gotas de água nas nuvens colidem e crescem, elas caem do céu como precipitação. A precipitação pode ser chuva, granizo, granizo ou neve. Às vezes a precipitação cai de volta no oceano e às vezes cai na superfície da terra.

Para um pouco de diversão, assista a este vídeo. Esta música ciclo água concentra-se sobre o papel do sol em movimento H 2 O de um reservatório para outro. O movimento de todos os tipos de matéria entre os reservatórios depende das fontes internas ou externas de energia da Terra:

Esta animação mostra o ciclo anual de precipitação média mensal em todo o mundo.

Quando a água cai do céu como chuva, ela pode entrar em córregos e rios que correm para os oceanos e lagos. A água que cai como a neve pode ficar em uma montanha por vários meses.

A neve pode se tornar parte do gelo em uma geleira, onde pode permanecer por centenas ou milhares de anos. A neve e o gelo podem ir diretamente de volta ao ar pela  sublimação , o processo no qual um sólido muda diretamente para um gás sem primeiro se tornar um líquido.

Embora você provavelmente não tenha visto vapor de água sublimando de uma geleira, você pode ter visto gelo seco sublimar no ar.

A neve e o gelo derretem lentamente ao longo do tempo para se tornarem água líquida, o que proporciona um fluxo constante de água doce para córregos, rios e lagos abaixo.

Uma gota de água caindo como chuva também pode se tornar parte de um riacho ou lago. Na superfície, a água pode eventualmente evaporar e reentrar na atmosfera.

Uma quantidade significativa de água se infiltra no solo. A umidade do solo é um importante reservatório de água (figura 3). A água presa no solo é importante para o crescimento das plantas.

Umidade do solo nos EUA. A umidade está concentrada em torno do canto noroeste, do parque Yellowstone, do nordeste, do centro do Texas e do sul da Louisiana. Os estados ocidentais têm umidade particularmente baixa.

Figura 3. O teor de umidade do solo nos Estados Unidos varia muito.

A água pode infiltrar-se através da sujeira e da rocha abaixo do solo através de poros que se infiltram no solo para entrar no sistema de águas subterrâneas da Terra.

A água subterrânea entra em aqüíferos que podem armazenar água doce por séculos. Alternativamente, a água pode chegar à superfície através de nascentes ou encontrar seu caminho de volta aos oceanos.

Plantas e animais dependem da água para viver e também desempenham um papel no ciclo da água. As plantas absorvem a água do solo e liberam grandes quantidades de vapor de água no ar através de suas folhas (figura 4), um processo conhecido como transpiração .

Um guia on-line para o ciclo hidrológico da Universidade de Illinois é encontrado aqui.

nuvens sobre a floresta amazônica

Figura 4. Nuvens se formam acima da Floresta Amazônica, mesmo na estação seca, devido à umidade da transpiração das plantas.

As pessoas também dependem da água como recurso natural. Não contentes em obter água diretamente de riachos ou lagoas, os seres humanos criam canais, aquedutos, represas e poços para coletar água e direcioná-la para onde eles quiserem (figura 5).

Aqueduto de Pont du Gard

Figura 5. O aqueduto de Pont du Gard, na França, foi construído durante o Império Romano.

Tabela 1. Uso de Água nos Estados Unidos e Globalmente
UsarEstados UnidosGlobal
Agricultura34%70%
Doméstica (beber, tomar banho)12%10%
Indústria5%20%
Resfriamento da usina49%pequeno

É importante notar que as moléculas de água circulam por aí. Se o clima esfriar e as geleiras e as calotas de gelo crescerem, haverá menos água para os oceanos e o nível do mar diminuirá. O inverso também pode acontecer.

Referências bibliográficas

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