Ciclo hidrológico para niños

El viaje del agua en el planeta (USGS)

El ciclo hidrológico o ciclo del agua es el viaje continuo del agua por nuestro planeta. El agua se mueve entre diferentes lugares de la hidrósfera, que es el conjunto de toda el agua en la Tierra. Este proceso es un ciclo biogeoquímico donde el agua cambia de lugar o de estado (como de líquido a gas), pero casi no hay cambios químicos.

La mayor parte del agua de la Tierra está en estado líquido, formando océanos, mares, agua subterránea, lagos, ríos y arroyos. Una gran parte también se encuentra como hielo (sólido) en los grandes casquetes glaciares de la Antártida y Groenlandia, y en los glaciares de montaña. Una pequeña cantidad de agua está en la atmósfera como vapor (gas) o en nubes (líquido). Esta parte atmosférica es muy importante porque ayuda a que el agua se mueva por todo el planeta, asegurando que llegue a lugares lejos de los océanos.

El agua de la hidrósfera proviene del interior de la Tierra, liberada por volcanes. Una parte de esta agua puede volver al interior de la Tierra con los sedimentos oceánicos cuando las placas se mueven hacia abajo en un proceso llamado subducción.

¿Cómo se mueve el agua? Fases del ciclo hidrológico

El agua en la Tierra existe en tres estados: sólido (como hielo o nieve), líquido y gaseoso (como vapor). Los océanos, ríos, nubes y la lluvia están siempre cambiando. Por ejemplo, el agua de la superficie se evapora, el agua de las nubes cae como lluvia, y la lluvia se filtra en la tierra. A pesar de estos cambios, la cantidad total de agua en el planeta siempre es la misma. Este movimiento y conservación del agua se llama ciclo hidrológico o ciclo del agua.

El ciclo hidrológico se divide en dos partes: el ciclo interno y el ciclo externo.

El ciclo interno del agua

El ciclo interno ocurre en el interior de la Tierra. El agua se forma por reacciones químicas en el manto y sale a la superficie a través de volcanes y fuentes calientes. Allí se mezcla con el agua de la superficie. Este ciclo termina cuando el agua de los océanos regresa al manto por las zonas de subducción.

Hace unos 4.500 millones de años, cuando la Tierra se formó, ya tenía vapor de agua en su interior. Al principio, era una bola caliente con muchos volcanes activos. El magma (roca fundida) liberaba gases con vapor de agua. Cuando la Tierra se enfrió, el vapor de agua se condensó y cayó como lluvia.

El ciclo externo del agua

El ciclo hidrológico externo es el que vemos todos los días. Sus fases principales son: evotranspiración, condensación, precipitación, infiltración y escorrentía.

Este ciclo comienza con la evaporación del agua desde la superficie (océanos, lagos, ríos). El aire húmedo sube, se enfría y el vapor se convierte en pequeñas gotas de agua, formando nubes. Esto es la condensación. Cuando las gotas se hacen más grandes y pesadas, caen a la Tierra. Esto es la precipitación. Si hace mucho frío en la atmósfera, el agua cae como nieve o granizo. Si es más cálida, cae como lluvia.

Una parte del agua que llega a la superficie es usada por los seres vivos. Otra parte fluye por el terreno hasta llegar a un río, un lago o el océano. Esto se llama escorrentía. Otra parte del agua se filtra por el suelo y forma acuíferos (capas de agua bajo tierra). Este proceso es la infiltración. A veces, el agua subterránea brota a la superficie como una fuente, formando arroyos o ríos. Finalmente, toda esta agua regresa a la atmósfera, principalmente por la evaporación.

El ciclo del agua también ayuda a transportar sustancias. La lluvia disuelve y arrastra sales hacia el mar, donde se acumulan. En general, el ciclo hidrológico es como una gran limpieza a escala planetaria.

Reciclado de aguas profundas

El ciclo de aguas profundas, también llamado ciclo geológico del agua, es el intercambio de agua con el manto de la Tierra. Esto ocurre a través de las zonas de subducción (donde una placa se mete debajo de otra) y la actividad volcánica. Es diferente del ciclo del agua que vemos en la superficie.

En este proceso, el agua entra al manto cuando las placas oceánicas se hunden (esto se llama "regasado"). Este proceso se equilibra con el agua que se libera en las dorsales oceánicas (esto se llama "desgasificación"). Entender este ciclo es clave para saber cómo el agua se mueve entre el interior de la Tierra y la exosfera (la capa más externa de la atmósfera) a lo largo del tiempo.

Se cree que un desequilibrio en este reciclaje de aguas profundas podría afectar los niveles globales del mar.

Procesos clave del ciclo del agua

El ciclo del agua está muy conectado con los ecosistemas. Los seres vivos necesitan agua para vivir y, a su vez, ayudan a que el ciclo funcione. Para que el ciclo hidrológico funcione bien, la atmósfera debe estar limpia y el agua debe tener cierto grado de pureza. Si hay mucha contaminación, el ciclo podría verse afectado, cambiando los tiempos de evaporación y condensación.

Los principales procesos del ciclo del agua son:

• Evaporación: El agua se convierte en vapor y sube a la atmósfera. Esto ocurre desde la superficie de los océanos, lagos y ríos. También los seres vivos contribuyen: las plantas liberan agua por transpiración y los animales por sudor. Las plantas aportan cerca del 10% del agua que va a la atmósfera. La sublimación (el paso directo de hielo a vapor) también ocurre en glaciares, pero es menos importante.

• Condensación: El vapor de agua en la atmósfera se enfría y se convierte en pequeñas gotas líquidas o cristales de hielo, formando las nubes.

• Precipitación: Cuando las gotas de agua o cristales de hielo en las nubes se hacen demasiado pesados, caen a la superficie de la Tierra. Puede ser líquida (lluvia) o sólida (nieve o granizo).

• Infiltración: El agua que llega al suelo se mete por sus poros y se convierte en agua subterránea. La cantidad de agua que se infiltra depende de qué tan permeable sea el suelo, de la pendiente del terreno y de la cobertura vegetal (plantas). Parte del agua infiltrada vuelve a la atmósfera por evaporación o por la transpiración de las plantas. Otra parte se almacena en acuíferos.

• Escorrentía: Es el agua líquida que fluye cuesta abajo por la superficie del terreno. En muchos lugares, la escorrentía es el principal agente que causa erosión y transporta sedimentos.

• Circulación subterránea: El agua se mueve bajo tierra por la gravedad. Puede ser en la zona no saturada del suelo o en los acuíferos, donde el agua llena los poros de las rocas.

• Fusión: Es cuando la nieve o el hielo se derriten y se convierten en agua líquida.

• Solidificación: Cuando la temperatura en una nube baja de 0°C, el vapor de agua o el agua se congelan, cayendo como nieve o granizo. La nieve se forma por la congelación de la humedad en la nube, creando copos de hielo. El granizo se forma cuando las gotas de agua suben y bajan rápidamente en la nube, congelándose y creciendo en tamaño.

¿Dónde se guarda el agua? Compartimentos e intercambios

El agua se distribuye de forma desigual en diferentes lugares, y los procesos por los que se intercambia ocurren a diferentes velocidades. El mayor volumen de agua está en el océano, seguido por el hielo de los glaciares y luego por el agua subterránea. El agua dulce superficial es una pequeña parte, y el agua en la atmósfera (vapor y nubes) es aún menor.

El tiempo que una molécula de agua permanece en un lugar es mayor cuanto más lento es el ritmo al que el agua entra o sale de ese lugar. Por ejemplo, el agua permanece mucho tiempo en los casquetes glaciares. El lugar donde el agua permanece más tiempo, además del océano, son los acuíferos profundos, algunos de los cuales no se han renovado en mucho tiempo. En cambio, el agua en la atmósfera se recicla muy rápido, en solo unos días.

La energía en el ciclo del agua

Un acuífero es una capa de agua subterránea.

El ciclo del agua usa y transforma una gran cantidad de energía, que proviene casi toda del Sol. La evaporación ocurre por el calor del Sol y es impulsada por el movimiento del aire en la atmósfera. Los cambios de estado del agua (como de líquido a gas o de sólido a líquido) requieren o liberan mucha energía. Esto ayuda a calentar o enfriar el aire y a transportar calor desde las zonas cálidas hacia las frías, lo que hace que el clima de la Tierra sea más suave en general.

El equilibrio del agua

Si no contamos las pequeñas cantidades de agua que entran o salen por vulcanismo y subducción, la cantidad total de agua en el planeta se mantiene igual. Sin embargo, en los océanos, se evapora más agua de la que cae como lluvia. En los continentes, llueve más de lo que se evapora. Este desequilibrio se compensa con el agua que fluye de los continentes al mar a través de ríos y corrientes subterráneas.

El cálculo del equilibrio del agua se puede hacer para cualquier lugar, desde todo el planeta hasta un pequeño charco, pero se usa mucho para las cuencas de los ríos. Estos cálculos se hacen para un período de tiempo específico. A largo plazo, la mayoría de los sistemas tienen un equilibrio nulo, lo que significa que la cantidad de agua que entra es igual a la que sale.

Efectos del agua en la química del suelo

Cuando el agua se mueve en el ciclo hidrológico, transporta sólidos y gases disueltos. Elementos importantes para los seres vivos, como el carbono, el nitrógeno y el azufre, pueden disolverse en el agua y moverse con ella.

La lluvia que cae sobre el terreno contiene gases y sólidos disueltos. El agua que se filtra en el tierra recoge dióxido de carbono del aire y del suelo, lo que la hace más ácida. Esta agua ácida, al entrar en contacto con el suelo o las rocas, disuelve algunas sales minerales. Si el suelo tiene buen drenaje, el agua subterránea puede llevar una cantidad importante de sólidos disueltos al mar.

En algunas regiones, el agua no llega al océano, sino a un mar interior. Estas se llaman cuencas endorreicas. En estos casos, el mar interior se ajusta para mantener el equilibrio del agua en su zona. Como el agua que se evapora no contiene sales disueltas, estas se quedan en el mar interior, y su contenido de sal aumenta poco a poco.

Acumulación de sal en el suelo por evaporación.

Si el agua del suelo sube por capilaridad y se evapora en la superficie, las sales disueltas también pueden subir y concentrarse en la superficie. Por eso, a veces se ve una capa blanquecina de sal en la superficie del suelo.

Cuando se riega la tierra, las plantas usan el agua, pero las sales que contiene el agua se quedan en el suelo. Si el sistema de drenaje es bueno y se usa suficiente agua, estas sales se disuelven y son arrastradas. Pero si el drenaje falla o no se usa suficiente agua, las sales se acumulan tanto que la tierra puede dejar de ser productiva. Algunos expertos creen que esta fue la razón del declive de la civilización Mesopotámica, que tenía un buen sistema de riego, pero con problemas de drenaje.

Cambios en el ciclo del agua a lo largo del tiempo

Mapa de la evaporación media anual menos la precipitación por latitud-longitud.

El ciclo del agua describe cómo se mueve el agua en la hidrósfera. Sin embargo, hay mucha más agua "guardada" por largos períodos que la que se mueve en el ciclo. La mayor parte del agua de la Tierra está en los océanos. Se calcula que de los 1.386 millones de km³ de agua en el mundo, unos 1.338 millones de km³ están en los océanos, lo que es cerca del 97%. También se estima que los océanos aportan alrededor del 90% del agua que se evapora en el ciclo.

Durante los períodos más fríos del clima, se forman más capas de hielo y glaciares. Una gran cantidad de agua se acumula en forma de hielo, lo que disminuye la cantidad de agua en otras partes del ciclo. Lo contrario ocurre en los períodos cálidos. Durante la última edad de hielo, los glaciares cubrieron casi un tercio de la Tierra, y el nivel de los océanos estaba unos 122 metros más bajo que ahora. Durante el último período cálido entre edades de hielo, hace unos 125.000 años, los mares estaban unos 5,5 metros más altos que hoy. Hace unos tres millones de años, los océanos podrían haber estado hasta 50 metros más altos.

Los científicos del Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático (IPCC) creen que el ciclo del agua seguirá intensificándose en el siglo XXI. Esto significa que, aunque no lloverá más en todas las regiones, las áreas secas de los subtrópicos (como el Mediterráneo o el suroeste de Estados Unidos) podrían volverse aún más secas, aumentando la probabilidad de sequías. En cambio, se espera que las lluvias aumenten en las regiones cercanas al ecuador y en las latitudes altas.

Hay mucha evidencia de que los cambios en el clima ya están afectando el ciclo del agua, la disponibilidad de agua y cómo se usa en todo el mundo. Una investigación de 2012 basada en la salinidad de la superficie del océano entre 1950 y 2000 confirma que el ciclo global del agua se está intensificando: las áreas saladas se vuelven más salinas y las áreas con menos sal se vuelven más frescas.

Un instrumento en el satélite SAC-D Aquarius, lanzado en 2011, midió la salinidad promedio de la superficie del mar.

El retroceso de los glaciares también es un ejemplo de un ciclo del agua que cambia. Esto ocurre cuando la cantidad de nieve y lluvia que llega a los glaciares no es suficiente para compensar el agua que se pierde por derretimiento y sublimación. El retroceso de los glaciares desde 1850 ha sido muy significativo.

Relación entre superficies impermeables y escorrentía superficial

Las actividades humanas que cambian el ciclo del agua incluyen:

• La agricultura
• La industria
• Cambios en la composición química de la atmósfera
• La construcción de presas
• La deforestación (tala de árboles) y la forestación (plantación de árboles)
• La extracción de agua subterránea de pozos
• La extracción de agua de los ríos
• La urbanización (crecimiento de las ciudades): para reducir su impacto, se puede usar un diseño urbano que gestione el agua de forma inteligente.

Los océanos y el ciclo del agua

El agua de la superficie de los mares y océanos se calienta con la energía del Sol y se evapora.

Este proceso es más fuerte en las zonas orientales de los océanos, donde los vientos alisios (vientos que vienen de latitudes medias) traen aire frío que se calienta al llegar a los trópicos, haciendo que su humedad baje. El aire seco, al entrar en contacto con el agua del mar, hace que esta se evapore fácilmente. Así, el aire marino se vuelve más húmedo hasta saturarse. Al mismo tiempo, la evaporación aumenta la salinidad del agua superficial.

El aire caliente y húmedo sube al llegar a las costas occidentales, especialmente si hay montañas, y se enfría. Esto provoca lluvias intensas.

Un largo recorrido del aire caliente y húmedo sobre el océano también facilita la formación de tormentas tropicales que pueden convertirse en huracanes o tifones. Estos pueden descargar grandes cantidades de lluvia, también en las costas occidentales.

Se calcula que cada año se evaporan unos 500.000 km³ de agua del océano (y unos 70.000 km³ de la tierra). Como la superficie de los océanos es de unos 360 millones de km², la evaporación oceánica es de aproximadamente 1 metro de agua cada año. Una parte del agua evaporada del océano (unos 460.000 km³ al año) vuelve a caer como lluvia sobre el océano, mientras que unos 120.000 km³ caen sobre la tierra. La diferencia entre la lluvia y la evaporación en los continentes (43.000 km³) es el agua que fluye por los ríos y otras descargas hacia el océano, y también alimenta los glaciares y los acuíferos subterráneos.

Sección vertical de la circulación termohalina: El agua fría, más salada y densa, se hunde, mientras que el agua más cálida y menos salada, con menor densidad, sube a la superficie.

Este mismo proceso crea grandes diferencias de salinidad en el océano. La evaporación en las zonas orientales de los océanos produce salinidades más altas que en las zonas occidentales, donde hay grandes descargas de ríos. Las aguas superficiales menos saladas pero cálidas de los bordes occidentales de los océanos se mueven hacia los polos, mientras que las aguas más saladas de los bordes orientales se mueven hacia el ecuador.

Esta circulación oceánica se relaciona con la circulación atmosférica en las zonas subtropicales. Además, el agua superficial del océano en latitudes altas también se evapora intensamente por el aire frío y seco que viene de las zonas polares. Esto crea, especialmente en el Atlántico Norte, agua muy fría y densa que se hunde hasta el fondo y llena las profundidades del océano. Desde allí, se mueve lentamente hacia el sur, rodeando la Antártida, y suministra agua profunda a los tres océanos.

Las aguas de profundidad media suben lentamente en su viaje alrededor del mundo, o rápidamente en lugares donde la hidrodinámica lo permite. Esto da lugar a fenómenos de afloramiento costero o ecuatorial, que aceleran el ciclo hidrológico unos cientos de años después de haber comenzado en el Atlántico Norte.

Véase también

En inglés: Water cycle Facts for Kids