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Progetto INFEA2012/13 - Cerchi nell’Acqua
a cura di Francesca ALVISI
Consiglio Nazionale delle Ricerche - Istituto di Scienze Marine
f.alvisi@ismar.cnr.it
Progetto INFEA2012/13 - Cerchi nell’Acqua
Ciclo dell'acquaCiclo dell'acqua=
Ciclo idrologico
Non c'è un inizio o una fine nel ciclo idrologico: le molecole d'acqua si muovono in continuazione tra differenti compartimenti, o riserve, dell'idrosfera terrestre mediante processi fisici. L'acqua evapora dagli oceani, forma le nuvole dalle quali l'acqua torna alla terra. Non è detto, tuttavia, che l'acqua segua il ciclo nell'ordine: prima di raggiungere gli oceani l'acqua può evaporare, condensare, precipitare e scorrere molte volte.
Progetto INFEA2012/13 - Cerchi nell’Acqua
Bilancio idrico globaleBilancio idrico globale
La massa totale d'acqua del ciclo rimane costante, così come l'ammontare d'acqua in ciascuna riserva.
In media, la quantità d'acqua che lascia una riserva è pari a quella che ritorna ad essa.
Oceani = E > P Terra = P > E P - E = D sup + D sub (deflusso superficiale + sotterraneo)
H2O atm = rinnovata circa 30 volte / anno
Tmedio di residenza H20atm = 12 giorni.
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EvaporazioneEvaporazione
• E’ il trasferimento dell'acqua da corpi idrici superficiali nell'atmosfera.
• Questo trasferimento implica un passaggio di stato:
da fase liquida a fase vapore
• Nell'evaporazione viene inclusa anche la traspirazione delle piante; in tal modo ci si riferisce a questo trasferimento come evapo-traspirazione.
• Il 99% dell'acqua atmosferica proviene dall'evaporazione, mentre il rimanente 1% dalla traspirazione.
Progetto INFEA2012/13 - Cerchi nell’Acqua
CondensazioneCondensazione• Quando l'aria calda e umida riscaldata dalla radiazione solare sale in
quota, essa si raffredda fino a condensarsi.
• L'aria fredda può contenere meno vapore acqueo rispetto a quella calda e viceversa.
• Abbiamo perciò un passaggio:
da fase gassosa a fase liquida o solida
• Per avere la condensazione occorre qualcosa che agglomeri le molecole d’acqua ovvero i cosiddetti nuclei di condensazione, sostanze fortemente igroscopiche che favoriscono la condensazione, come ad esempio minuscoli granelli di sabbia, polvere e i sali (cloruri) sospesi nell’aria.
• Si forma quindi una nube, costituita da microscopiche goccioline d'acqua diffuse, dell'ordine dei micron.
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PrecipitazionePrecipitazione
• Le gocce formatesi per condensazione del vapore acqueo, unendosi (coalescenza), diventando più grosse e pesanti, cadono a terra.
• Per precipitazione si intendono quindi tutti i fenomeni di trasferimento di acqua allo stato liquido o solido dall‘atmosfera al suolo cioè sulla superficie terrestre.
• Questo avviene soprattutto sotto forma di pioggia, ma anche di neve, grandine, rugiada, brina.
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InfiltrazioneInfiltrazione
• E’ il percorso dell’acqua dalla superficie alle acque sotterranee.
• L'aliquota di infiltrazione dipende dalla permeabilità del suolo o della roccia e da altri fattori quali porosità dei sedimenti e dal tempo.
• Le acque sotterranee tendono a muoversi molto lentamente, così l'acqua può ritornare alla superficie dopo l'accumulo in un acquifero in un lasso di tempo che può arrivare al migliaio di anni in alcuni casi.
• L'acqua ritorna alla superficie ad altezza inferiore a quella del punto di infiltrazione, sotto l'azione della forza di gravità e delle pressioni da essa indotta.
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Scorrimento superficialeScorrimento superficiale
• Lo scorrimento include tutti i modi in cui l'acqua superficiale si muove in pendenza verso il mare.
• L'acqua che scorre nei torrenti e nei fiumi può stazionare nei laghi per un certo tempo.
• Non tutta l'acqua ritorna al mare per scorrimento; gran parte evapora prima di raggiungere il mare o un acquifero.
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Flusso sotterraneoFlusso sotterraneo
• Il flusso sotterraneo include il movimento dell'acqua all'interno della terra sia nelle zone insature che nelle zone sature (acquiferi)
• Dopo l'infiltrazione l'acqua sotterranea può ritornare alla superficie o scaricarsi direttamente in mare.
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Infiltrazione e faldeInfiltrazione e falde
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RiserveRiserve
Una riserva rappresenta l'acqua contenuta in uno dei differenti passaggi del ciclo.
La riserva più grande è rappresentata dagli oceani, che raccolgono il 97% dell'acqua del pianeta; poi ci sono laghi, fiumi, mari e c'è l'acqua in forma solida dei ghiacciai e nevai.
L'acqua contenuta negli organismi rappresenta la riserva più piccola.
Il volume nelle riserve d'acqua dolce, particolarmente quelle disponibili per l'impiego da parte dell‘uomo, costituisce le importanti risorse idriche.
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Tempo di residenzaTempo di residenza
E’ il tempo medio nel quale le molecole d'acqua si trovano in una riserva; è una misura dell'età media dell'acqua nella riserva anche se una parte vi si trattiene per un tempo inferiore, un'altra parte per un tempo superiore.
Le acque sotterranee possono trascorrere oltre 10.000 anni sotto la superficie; l'acqua che trascorre in questa riserva tempi particolarmente lunghi è denominata acqua fossile.
L'acqua conservata nel suolo vi rimane brevemente, perché è distribuita in uno strato sottile per tutta la Terra e viene rapidamente perduta per evaporazione, traspirazione, flussi d'acqua corrente o per infiltrazioni nella falda freatica.
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ClimaClima Il clima è lo stato medio del tempo atmosferico a varie scale
spaziali (locale, regionale, nazionale, continentale, emisferico o globale) rilevato nell'arco di almeno 20-30 anni.
La parola clima viene dal greco klima che vuol dire "inclinato": il clima infatti è in massima parte una funzione dell'inclinazione dei raggi solari sulla superficie della Terra al variare della latitudine.
Esso determina molte caratteristiche ambientali come flora e fauna al punto che a ciascuna fascia climatica si associano spesso ambienti simili su tutto il globo (es. foreste pluviali, deserti, foreste temperate, steppe, taiga, tundra e banchisa polare) ed influenza fortemente le attività economiche, le abitudini e la cultura delle popolazioni che abitano il territorio.
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Regimi climaticiRegimi climatici
I regimi climatici sono particolarmente ben rappresentati tramite un diagramma delle termoiete, o climografo: questo mostra le medie mensili della temperatura dell’aria e delle precipitazioni, raffigurate come punti che rappresentano i mesi dell’anno. I mesi sono uniti da linee per indicare il ciclo delle medie mensili lungo un intero anno.
Qualunque sia il sistema di classificazione di un clima che un geografo può scegliere di adottare, uno studio delle temperature e delle precipitazioni mensili combinate insieme rivelerà che un clima può comprendere uno, o anche più, dei sette regimi di base.
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Una fascia climatica è una porzione di territorio, generalmente estesa in senso latitudinale, che presenta caratteristiche climatiche omogenee.
Le fasce climatiche solitamente si sviluppano in senso latitudinale perché il clima dipende fondamentalmente dall'inclinazione dei raggi solari nei confronti della superficie del pianeta e quest'ultima è omogenea lungo ogni parallelo.
Fasce climaticheFasce climatiche
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Progetto INFEA2012/13 - Cerchi nell’Acqua
Clima polareClima polare“basse temperature in assoluto durante tutto l' anno
e precipitazioni scarse durante tutti i mesi”
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Clima freddo/borealeClima freddo/boreale
“contrasti stagionali sia nelle temperature sia nelle precipitazioni e stagione calda con precipitazioni sensibilmente
maggiori rispetto alla stagione fredda spesso associata a temperature molto basse”
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Clima temperatoClima temperato
“modesta escursione annua nelle medie mensili relative alle temperature, alle precipitazioni, o ad entrambe”
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Clima aridoClima arido“precipitazioni estremamente basse con temperature che
oscillano da calde a molto calde”
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Clima tropicaleClima tropicale“ciclo di tre stagioni: arido e fresco in inverno, molto
caldo e asciutto in primavera, caldo e piovoso in estate”
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Ciclo cittàCiclo città
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Ciclo campagnaCiclo campagna
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Ciclo a scuolaCiclo a scuola
Scopriamolo insieme!
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Distribuzione dell’acqua sulla Distribuzione dell’acqua sulla TerraTerra
Acqua dolce
Acqua salata
Acqua superficiale
Acqua sotterranea
Acqua nelle riservesolide
Fiumi
Stagni
Laghi
Acqua terrestre Acqua dolce Acqua superficiale
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24,5%
7,8%
34,7%
16,3%
16,7%
Ricchi e poveriRicchi e poveri (% popolazione mondiale con diverse (% popolazione mondiale con diverse
risorse idriche)risorse idriche)
stress idrico
scarsità d'acqua
acqua insufficiente
abbondante
relativamentesufficiente
insufficiente
sufficienza relativa
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21%
Utilizzo mondiale di acqua Utilizzo mondiale di acqua (dati 2000)(dati 2000)
industria
uso domestico
agricoltura
10%
69%
92% nel 2005
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Principali Paesi Importatori Principali Paesi Importatori d'acquad'acqua
1°
2°
3°
4°
5°
Bra
sile
Cin
a
Gia
ppon
e
Mess
ico
Italia
Milioni di abitanti
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Consumo Annuo pro-capite Consumo Annuo pro-capite (m(m33))
0
500
1000
1500
2000
2500
1° posto2° posto
USA Italia, Spagna,Grecia
media mondiale
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1900 1950 2000 2025
579
5.235
3.973
1.382
Prelievo Idrico MondialePrelievo Idrico Mondialetotale annuo (kmtotale annuo (km33))
previsione
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7
20
101
75
Consumo di Acqua MineraleConsumo di Acqua Mineralemedio pro-capite annuo medio pro-capite annuo
(2002)(2002)
Asia USAEst Europa West Europa
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Acqua prelevata dalle Falde Acqua prelevata dalle Falde FreaticheFreatiche
29% 32%
51%
75%
AmericaLatina
Asia +Pacifico USA Europa
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500 900 1,1001,650 1,900
3,500
15,000pata
te
gra
no
sorg
o
soia
riso
polla
me
manzo
Litr
i d'a
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Francesca Alvisi
Consiglio Nazionale delle Ricerche - Istituto di Scienze Marinef.alvisi@ismar.cnr.it
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