TRABAJO FINAL CICLO HIDROLÓGICO E ISOSTACIA

UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA ESCUELA DE POSTGRADO MAESTRÍA EN INGENIERÍA GEOTÉCNICA CURSO: GEOLOGÍA FÍSICA Y GEOMORFOLOGÍA CAT: ING. CARLA GORDILLO DE MARCHENA

EL CICLO HIDROLÓGICO

Y

LA ISOSTACIA

OSCAR MANUEL MONTERROSO RAMÍREZ FECHA: 20 DE FEBRERO DEL 2010

MAESTRÍA INGENIERÍA GEOTÉCNICA GEOLOGÍA FÍSICA Y GEOMORFOLOGÍA

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INDICE

I. INDICE 02

II. OBJETIVOS 03

III. INTRODUCCIÓN 04

IV. CICLO HIDROLÓGICO

A. DEFINICIÓN 06

B. DISTRIBUCIÓN DEL AGUA Y REPERCUSIÓN BIOCLIMÁTICA 10

C. CICLO HIDROLÓGICO 13

D. FASES DEL CICLO HIDROLÓGICO 13

V. ISOSTACIA

A. DEFINICIÓN 20

B. BALANCE ISOSTÁTICO (PRATT) 23

C. BALANCE ISOSTÁTICO (AIRY) 24

VI. CONCLUSIONES 25

VII. RECOMENDACIONES 26

VIII. BIBLIOGRAFÍA 27


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OBJETIVOS

GENERAL

Iniciar con la conceptualización de términos relacionados con la geología física ESPECÍFICOS El entendimiento del ciclo hidrológico y como influye en nuestro medio ambiente. Tener el concepto del término isostasia y como se integra a la geología de nuestro planeta.


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INTRODUCCIÓN

El presente trabajo consiste en una síntesis del tema relacionado con el ciclo hidrológico del agua, el por qué del mismo, sus componentes y la definición de éstos, así como los factores que pueden crear un desequilibrio de éste y afectar nuestro medio.

Se tiene el tema de la isostasia, que definiciones se manejan o se han formulado a lo largo de la historia y representaciones gráficas de la descripción de este fenómeno.


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EL CICLO HIDROLÓGICO


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El ciclo del agua es único, aunque siempre renovado: evaporación, precipitaciones, escorrentías o infiltraciones, salida al mar y reinicio del proceso. Para su posterior utilización como recurso es preciso conocer no sólo el volumen total de las aportaciones que se introducen en ese ciclo (precipitaciones) sino la importancia relativa de cada fase (relaciones entre lluvias y evaporación, entre los caudales subterráneos y los superficiales) y las características físico-químicas del agua en cada momento del ciclo (estado sólido o líquido, salinidad, etc.). Se conoce como ciclo natural del agua el proceso que se inicia con el aporte de las precipitaciones desde la atmósfera a la tierra y a partir del cual el agua se evapora, transcurre sobre la superficie o se infiltra en mantos subterráneos. El agua, elemento esencial para la configuración y la dinámica del medio físico y de las formas de vida, es, si cabe, especialmente importante en las regiones de la cuenca mediterránea, uno de cuyos rasgos definitorios es la relativa escasez y, sobre todo, la enorme irregularidad de las aportaciones naturales de agua. Ello se traduce en largos periodos de sequía que contrastan con momentos de precipitación torrencial que vienen a actuar sobre un medio escasamente protegido por la vegetación, provocando periódicos desbordamientos e inundaciones. El ciclo natural del agua depende fundamentalmente de la interrelación entre una serie de factores: el volumen de las precipitaciones, así como su distribución en el tiempo y en el espacio; el sustrato geológico y el tipo de materiales, su permeabilidad y su resistencia; las características de los suelos, que influyen en la capacidad de retención de agua y de desarrollo de la vegetación. Lógicamente la variedad de situaciones que esto conlleva hace que los ciclos del agua presenten diferencias notables no solo a escala continental sino también entre las principales unidades físicas que componen la región. De hecho el agua es uno de los agentes más decisivos en esta configuración física en tanto que, por un lado, actúa como modelador del relieve mediante un largo proceso de erosión motivada por la escorrentía superficial y, por otro, determina, en íntima relación con los materiales que forman el suelo, la productividad biológica de cada espacio, su fertilidad y el tipo de vegetación que es capaz de soportar. El ciclo natural del agua en la región se caracteriza por acusar un fuerte estiaje de tres o más meses, durante los cuales la escasez de lluvias hace que los cursos fluviales reduzcan notablemente sus caudales llegando incluso, en las vertientes mediterráneas, a secarse. Otro rasgo notable es la elevada evapotranspiración (en relación con otras regiones de la Península Ibérica y del continente


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europeo), ya que casi las tres cuartas partes del agua precipitada vuelven de esta forma a la atmósfera, y consiguientemente disminuye la cantidad de agua que realmente discurre por la superficie terrestre. El ciclo del agua, único en su conjunto, está sin embargo lleno de matices y circunstancias especiales en cada lugar de la región. A veces esos matices cobran una importancia decisiva para la vida, para la vegetación, influyen poderosamente en las formas de instalarse el hombre sobre el territorio, de localizar los usos y las ciudades. Esta forma especial del ciclo condiciona sobremanera la colonización humana: el poblamiento se concentra en los pocos lugares donde agua y suelo permiten el cultivo (así en la Sierra de Aracena) y se dispersa en el resto o incluso aparecen auténticos desiertos humanos (la Sierra Morena de Jaén). Modernamente, estas particulares circunstancias del ciclo del agua han sido ampliamente aprovechadas para la instalación de embalses y la producción de energía eléctrica: un papel de auténtico reservorio de agua transferida hacia otras zonas de la región. Matices diferentes y tan decisivos se pueden encontrar en el ciclo del agua sobre los Sistemas Béticos. Aquí es tan importante (al menos cualitativamente) la circulación superficial como la subterránea. Manantiales de los terrenos calizos, acuíferos aluviales de vegas estrechas pero continuas que han facilitado históricamente una cultura del riego inexistente en Sierra Morena y muy importante en los sectores béticos orientales. Una particularidad adicional de enorme trascendencia es el régimen pluvionival. El ciclo del agua se desarrolla en forma de nieve durante varios meses: los aportes del deshielo permiten una especie de regulación natural de los cauces que atempera y amplía el tiempo disponible del agua a lo largo del año. El mapa del poblamiento y de los cultivos casi siempre densos y lineales, siguiendo las márgenes de los ríos y los acuíferos aluviales, puede dar idea de las decisivas consecuencias de esos matices del ciclo del agua . La mayor parte de estos conjuntos serranos avenan sus aguas hacia la depresión del Guadalquivir, fertilizando esa llanura de gran valor agrológico que ha acogido desde sus comienzos la parte principal del poblamiento andaluz. La gran cantidad de lagunas y marismas litorales deja ver con claridad la importancia del ciclo endorreico y de los procesos de colmatación actuales. La salinidad de los cauces de la margen izquierda es otra importante circunstancia a considerar en el valle. Esta salinidad proviene de su paso por terrenos margosos con alto contenido de yesos e impide el uso del agua para abastecimiento e incluso para riego.


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Las cuencas mediterráneas presentan unas características claramente diferenciadas desde el punto de vista del funcionamiento del ciclo, debido tanto a sus peculiares rasgos climáticos, como al hecho de que los ríos tengan un recorrido muy corto y con una fuerte pendiente, por la proximidad entre el sistema de sierras litorales y el mar. El gradiente de la aridez, más intensa en las zonas orientales, unido a la torrencialidad característica de las lluvias, dan como resultado que la mayor parte de los cursos fluviales sean ramblas de carácter estacional, con un elevado poder erosivo en los momentos de las crecidas, en las que frecuentemente se desbordan los cauces y se inundan las zonas adyacentes. En ello también incide la intensa deforestación de muchas sierras, lo que disminuye la capacidad de retención del agua y favorece la erosión. El intenso arrastre de materiales trae como consecuencia la formación de grandes depósitos en las desembocaduras, auténticas llanuras litorales que modifican la línea de costa y pueden llegar a producir fenómenos de endorreísmo al impedir el contacto con el mar. Otros factores importantes en el ciclo del agua son las características de los materiales predominantes; así las calizas, favorecen los procesos de infiltración del agua mediante la disolución del carbonato cálcico y la formación de importantes acuíferos, auténticos ríos subterráneos sobre cuyo comportamiento y dinámica aún se conoce poco. Este proceso, el de la formación de acuíferos, es precisamente uno de los aspectos diferenciadores más notable de las cuencas mediterráneas. Las reservas subterráneas suponen casi la mitad de los recursos hídricos totales, en tanto que en las cuencas atlánticas son menos de una cuarta parte. La importancia de los acuíferos es pues un elemento clave para compensar la mayor escasez de precipitaciones y el carácter temporal de las aguas superficiales. De hecho existe una relación inversa entre la mayor aridez de las cuencas más orientales y la mayor significación que adquieren los recursos subterráneos, que en Almería llegan a ser más importantes cuantitativamente incluso que los recursos superficiales. En síntesis, el ciclo natural del agua, como proceso en el que interactúan las condiciones climáticas, la estructura fisiográfica y los suelos, aparece como un factor esencial para la caracterización del territorio regional. Una primera consecuencia es la delimitación de ámbitos en los que la dinámica hidrológica determina los aspectos más decisivos de la dinámica ecológica, en función del balance que se establece entre las precipitaciones, la capacidad de retención de los suelos y la evapotranspiración. Desde este punto de vista se distinguen lugares excedentarios, donde las precipitaciones superan a la evapotranspiración, como Sierra Morena y las zonas de mayor pluviometría de las Béticas (Cazorla-Segura, Sierra Nevada, Ronda-Grazalema), así como los arenales costeros y las grandes vegas (Guadalquivir, Granada), de otros espacios claramente deficitarios.


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En cualquier caso, el ciclo natural del agua no puede ser entendido sin considerar su intervención por parte del hombre: regulación de las aguas superficiales (embalses, captaciones, elevaciones) y explotación de las aguas subterráneas. Así, el balance hidrológico final no es ya sólo un resultado de procesos naturales, sino que han de considerarse las distintas formas de apropiación y consumo de los recursos en diferentes fases. Pero no sólo el consumo directo detrae importantes volúmenes de agua del ciclo natural, también existen otros mecanismos indirectos a través de los cuales la acción humana modifica los procesos naturales: la deforestación y la erosión son aspectos que influyen en una menor capacidad de retención del agua y alteran los procesos de circulación; la contaminación modifica la composición físico-química del agua, lo que no sólo afecta a los procesos biológicos sino que llega a comprometer la propia reutilización del recurso, etc. En suma, el agua es un recurso esencial para la vida con un valor estratégico desde el punto de vista económico. Su ciclo natural aporta a la región potencialidades y limitaciones de partida, y su disponibilidad es un requisito indispensable para el desarrollo de las actividades sociales y económicas.


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Distribución del Agua y Repercusión Bioclimática. A su vez las características climáticas de nuestro planeta, están determinadas, fundamentalmente, como hemos esbozado, por la interacción de la atmósfera y los océanos, que calentados por el sol, actúan como un inmenso motor térmico. En ello influye la incidencia de la radiación solar, que varía con la hora y la estación del año y la latitud terrestre, además de la disposición de los océanos y los continentes, junto con la altura y morfología de las tierras. El calor solar es mayor en la superficie terrestre que en las capas altas de la atmósfera, lo que produce corrientes ascendentes de convención, localizadas mas en la zona del ecuador que en los polos, impulsando inmensos sistemas de circulación global. En la zona polar la atmósfera es más fría y forma una capa densa y relativamente pegada a la superficie, donde las presiones a los 5.000 m. son más bajas que en la zona tropical, estas depresiones polares succionan aire tropical. Que es desviado por la rotación terrestre en dirección 0., alrededor de la tierra en las latitudes medias, formando grandes corrientes que llegan hasta zonas alejadas al N. y al S. y son responsables de la humedad y los cambios climáticos que caracterizan las zonas templadas de ambos hemisferios. Estas corrientes atmosféricas principales, se complementan y modifican con otras para producir intercambios térmicos entre los océanos y los continentes, viéndose a su vez afectado el conjunto por las características geográficas, dando lugar a una serie de cinturones climáticos latitudinales, junto con otra variedad de climas locales y microclimas, con unas variaciones típicas a lo largo del año y una periodicidad anual con ligeras oscilaciones en tomo de unas medias, de las que a base de datos estadísticos se disponen mapas de las distintas épocas del año. De estas características climáticas las precipitaciones atmosféricas junto con las temperaturas, son los elementos fundamentales de los que dependen la vida animal y vegetal y, en gran medida, la economía general de las distintas zonas. Siendo las precipitaciones de tal importancia que muchos autores utilizan solo este elemento en su apreciación del clima, definiendo como desértico el de menos de 120 mm. de precipitación anual, árido entre 120 y 250 mm. Semiárido entre 250 y 500 mm., moderadamente húmedo entre 500 y 1.000 mm., húmedo entre 1.000 y 2.000 mm. y muy húmedo por encima de los 2.000 mm. La distribución media de las precipitaciones por la situación latitudinal en la superficie del globo, es sensiblemente la siguiente: Pluviosidad muy fuerte en la zona ecuatorial entre 0 y 20º de latitud, entre 1.500 y 3.000 mm. con reparto en una estación seca y una estación húmeda.


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Pluviosidad casi nula entre los 20º y 30º en las zonas desérticas. Pluviosidad entre 400 y 800 mm. entre 30º y 40º. Pluviosidad entre 800 y 1,500 mm. entre 40º y 70º.

Pluviosidad débil en latitudes por encima de los 70º.

Existiendo a su vez dentro de ello, como hemos indicado anteriormente, otras distribuciones climáticas, dependiendo de la ubicación y características geográficas. La variación temporal de las precipitaciones junto con las de las temperaturas, a lo largo del año da, por un lado, las disponibilidades naturales de agua para las plantas y, por otro, las cantidades precisas para el ciclo vital de las distintas especies para un terrenos determinado que junto con las temperaturas da lugar a la evolución de los distintos ecosistemas. Esto da lugar a una serie de clasificaciones de tipos de regiones húmedas a áridas, como con el índice de Martonne (Pa/T+ 10) definido como un cociente en el que figura la pluviometría en el dividendo y la temperatura en el divisor, o los de Dantin y Revenga en sentido inverso (100T/P), o por los diagramas Ombométricos de Gaussen, en los que se dibujan las curvas de temperaturas medias mensuales en Cº a lo largo del año, superpuestas con las de la pluviometría en milímetros, con una escala normalmente P=2T, definiendo como períodos secos aquellos en que la curva de precipitaciones está por debajo de las de temperaturas, a los métodos más completos de las fichas climáticas de Thornthwaite, en el que se mide la diferencia entre la evapotranspiración potencial de una superficie cubierta de vegetación y la evaporación real, es decir, la diferencia entre el agua que se evaporaría en conjunto de las plantas terreno, teniendo el agua necesaria para la temperatura existente y la que realmente se evapora de la precipitación caída, habida cuenta la reserva de agua que queda en el terreno, definiéndose como árido, cuando se supera los 25 mm. que corresponde al punto de marchitez de las plantas. Las evaporaciones reales varían según las disponibilidades de agua y tiene como limite la evaporación potencial, depende, además, de la temperatura, de los vientos y el grado de humedad del aire y la presión barométrica, se diferencia la evaporación directa del agua y la del agua del suelo. En los climas templados la evaporación supone un cuarto a la mitad de las precipitaciones, en los áridos es superada y puede llegarse a cifras superiores a los 2.200 mm. de evaporación anual. La transpiración es la evaporación que producen los vegetales a la atmósfera del agua absorbida para su ciclo vital, quedando en ella inmovilizada el agua de asimilación.


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La tasa de transpiración es la relación entre el peso del agua absorbido en total, contando la evaporación durante un período de vegetación y la materia seca producida. Las cantidades de agua transpiradas pueden llegar a 200 I/día en algunos árboles como el tilo, con independencia de la superficie que ocupan y la lluvia que pueda caer y las tasas de transpiración varían entre cifras como de 270 para el sorbo, 500 para el trigo y 1.000 para la alfalfa. La evapotranspiración es la suma de pérdidas por evaporación y transpiración en unos terrenos con vegetación, siendo la cifra más significativa de las necesidades de agua, depende de la zona y en Europa se estiman las siguientes cifras anuales: bosques de abetos de 180 a 365 mm. llegando a 1.000 mm. para las hayas y superiores para los eucaliptos que se le suele utilizar para desecar zonas pantanosas, el trigo de 800 a 1.000 mm., la avena 1.000 a 1.700 mm., praderas 750 a 1.500 mm. Como diferencias de ensayos en Holanda entre la evaporación del agua, de la tierra saturada y la tierra saturada con coberturas de césped, se tiene 590, 440 y 770MM., respectivamente. Como ejemplo se acompañan figuras de mapas de la climatología en la tierra (2. l), en España (2.2), y clasificación ecológica de los medios ambientales (2.3). Además ha de tenerse en cuenta el papel fundamental del agua, tanto en su disponibilidad a lo largo del tiempo para el mantenimiento de los distintos ecosistemas, como transmisor biológico a través de las superficies de escorrentía y cursos fluviales, funcionando por un lado de manera similar al sistema circulatorio humano, como aportador de nutrientes a las distintas zonas y por otro como sistema excretor de eliminación de restos nocivos.


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Ciclo Hidrológico El agua no permanece estacionaria sobre la Tierra sino que se establece una circulación del agua entre los océanos, la atmósfera y la litosfera-biosfera de forma permanente. Es lo que se conoce como ciclo hidrológico. El ciclo hidrológico se podría definir como el “proceso que describe la ubicación y el movimiento del agua en nuestro planeta". Es un proceso continuo en el que una partícula de agua evaporada del océano vuelve al océano después de pasar por las etapas de precipitación, escorrentía superficial y/o escorrentía subterránea. El concepto de ciclo se basa en el permanente movimiento o transferencia de las masas de agua, tanto de un punto del planeta a otro, como entre sus diferentes estados (líquido, gaseoso y sólido). Este flujo de agua se produce por dos causas principales: la energía Solar y la gravedad. Fases del Ciclo Hidrológico

Evaporación: El ciclo se inicia sobre todo en las grandes superficies líquidas (lagos, mares y océanos) donde la radiación solar favorece que continuamente se forme vapor de agua. El vapor de agua, menos denso que el aire, asciende a capas más altas de la atmósfera, donde se enfría y se condensa formando nubes. Precipitación: Cuando por condensación las partículas de agua que forman las nubes alcanzan un tamaño superior a 0,1 mm comienza a formarse gotas, gotas que caen por gravedad dando lugar a las precipitaciones (en forma de lluvia, granizo o nieve).

Retención: Pero no toda el agua que precipita llega a alcanzar la superficie del terreno. Una parte del agua de precipitación vuelve a evaporarse en su caída y otra parte es retenida (“agua de intercepción”) por la vegetación, edificios, carreteras, etc., y luego se evapora. Del agua que alcanza la superficie del terreno, una parte queda retenida en charcas, lagos y embalses (“almacenamiento superficial”) volviendo una gran parte de nuevo a la atmósfera en forma de vapor.


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Escorrentía superficial: Otra parte circula sobre la superficie y se concentra en pequeños cursos de agua, que luego se reúnen en arroyos y más tarde desembocan en los ríos (“escorrentía superficial”). Esta agua que circula superficialmente irá a parar a lagos o al mar, donde una parte se evaporará y otra se infiltrará en el terreno.

Infiltración: Pero también una parte de la precipitación llega a penetrar la superficie del terreno (“infiltración”) a través de los poros y fisuras del suelo o las rocas, rellenando de agua el medio poroso. Evapotranspiración: En casi todas las formaciones geológicas existe una parte superficial cuyos poros no están saturados en agua, que se denomina “zona no saturada”, y una parte inferior saturada en agua, y denominada “zona saturada”. Una buena parte del agua infiltrada nunca llega a la zona saturada sino que es interceptada en la zona no saturada. En la zona no saturada una parte de esta agua se evapora y vuelve a la atmósfera en forma de vapor, y otra parte, mucho más importante cuantitativamente, se consume en la “transpiración” de las plantas. Los fenómenos de evaporación y transpiración en la zona no saturada son difíciles de separar, y es por ello por lo que se utiliza el término “evapotranspiración” para englobar ambos términos. Escorrentía subterránea: El agua que desciende, por gravedad-percolación y alcanza la zona saturada constituye la “recarga de agua subterránea. El agua subterránea puede volver a la atmósfera por evapotranspiración cuando el nivel saturado queda próximo a la superficie del terreno. Otras veces, se produce la descarga de las aguas subterráneas, la cual pasará a engrosar el caudal de los ríos, rezumando directamente en el cauce o a través de manantiales, o descarga directamente en el mar, u otras grandes superficies de agua, cerrándose así el ciclo hidrológico.


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El ciclo hidrológico es un proceso continuo pero irregular en el espacio y en el tiempo. Una gota de lluvia puede recorrer todo el ciclo o una parte de él. Cualquier acción del hombre en una parte del ciclo, alterará el ciclo entero para una determinada región. El hombre actúa introduciendo cambios importantes en el ciclo hidrológico de algunas regiones de manera progresiva al desecar zonas pantanosas, modificar el régimen de los ríos, construir embalses, etc. El ciclo hidrológico no sólo transfiere vapor de agua desde la superficie de la Tierra a la atmósfera sino que colabora a mantener la superficie de la Tierra más fría y la atmósfera más caliente. Además juega un papel de vital importancia: permite dulcificar las temperaturas y precipitaciones de diferentes zonas del planeta, intercambiando calor y humedad entre puntos en ocasiones muy alejados. Las tasas de renovación del agua, o tiempo de residencia medio, en cada una de las fases del ciclo hidrológico no son iguales. Por ejemplo, el agua de los océanos se renueva lentamente, una vez cada 3.000 años, en cambio el vapor atmosférico lo hace rápidamente, cada 10 días aproximadamente.


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Ciclo Hidrológico Se pudiera admitir que la cantidad total de agua que existe en la Tierra, en sus tres fases: sólida, líquida y gaseosa, se ha mantenido constante desde la aparición de la Humanidad. El agua de la Tierra - que constituye la hidrósfera - se distribuye en tres reservorios principales: los océanos, los continentes y la atmósfera, entre los cuales existe una circulación continúa - el ciclo del agua o ciclo hidrológico. El movimiento del agua en el ciclo hidrológico es mantenido por la energía radiante del sol y por la fuerza de la gravedad. El ciclo hidrológico se define como la secuencia de fenómenos por medio de los cuales el agua pasa de la superficie terrestre, en la fase de vapor, a la atmósfera y regresa en sus fases líquida y sólida. La transferencia de agua desde la superficie de la Tierra hacia la atmósfera, en forma de vapor de agua, se debe a la evaporación directa, a la transpiración por las plantas y animales y por sublimación (paso directo del agua sólida a vapor de agua).

La cantidad de agua movida, dentro del ciclo hidrológico, por el fenómeno de sublimación es insignificante en relación a las cantidades movidas por evaporación y por transpiración, cuyo proceso conjunto se denomina evapotranspiración.


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El vapor de agua es transportado por la circulación atmosférica y se condensa luego de haber recorrido distancias que pueden sobrepasar 1,000 km. El agua condensada da lugar a la formación de nieblas y nubes y, posteriormente, a precipitación. La precipitación puede ocurrir en la fase líquida (lluvia) o en la fase sólida (nieve o granizo). El agua precipitada en la fase sólida se presenta con una estructura cristalina, en el caso de la nieve, y con estructura granular, regular en capas, en el caso del granizo. La precipitación incluye también incluye el agua que pasa de la atmósfera a la superficie terrestre por condensación del vapor de agua (rocío) o por congelación del vapor (helada) y por intercepción de las gotas de agua de las nieblas (nubes que tocan el suelo o el mar). El agua que precipita en tierra puede tener varios destinos. Una parte es devuelta directamente a la atmósfera por evaporación; otra parte escurre por la superficie del terreno, escorrentía superficial, que se concentra en surcos y va a originar las líneas de agua. El agua restante se infiltra, esto es penetra en el interior del suelo; esta agua infiltrada puede volver a la atmósfera por evapotranspiración o profundizarse hasta alcanzar las capas freáticas. Tanto el escurrimiento superficial como el subterráneo van a alimentar los cursos de agua que desaguan en lagos y en océanos. La escorrentía superficial se presenta siempre que hay precipitación y termina poco después de haber terminado la precipitación. Por otro lado, el escurrimiento subterráneo, especialmente cuando se da a través de medios porosos, ocurre con gran lentitud y sigue alimentando los cursos de agua mucho después de haber terminado la precipitación que le dio origen. Así, los cursos de agua alimentados por capas freáticas presentan unos caudales más regulares. Como se dijo arriba, los procesos del ciclo hidrológico recurren en la atmósfera y en la superficie terrestre por lo que se puede admitir dividir el ciclo del agua en dos ramas: aérea y terrestre. El agua que precipita sobre los suelos va a repartirse, a su vez, en tres grupos: una que es devuelta a la atmósfera por evapotranspiración y dos que producen escurrimiento superficial y subterráneo. Esta división está condicionada por varios factores, unos de orden climático y otros dependientes de las características físicas del lugar donde ocurre la precipitación.


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Así, la precipitación, al encontrar una zona impermeable, origina escurrimiento superficial y la evaporación directa del agua que se acumula y queda en la superficie. Si ocurre en un suelo permeable, poco espeso y localizado sobre una formación geológica impermeable, se produce entonces escurrimiento superficial, evaporación del agua que permanece en la superficie y aún evapotranspiración del agua que fue retenida por la cubierta vegetal. En ambos casos, no hay escurrimiento subterráneo; este ocurre en el caso de una formación geológica subyacente permeable y espesa. La energía solar es la fuente de energía térmica necesaria para el paso del agua desde las fases líquida y sólida a la fase de vapor, y también es el origen de las circulaciones atmosféricas que transportan el vapor de agua y mueven las nubes. La fuerza de gravedad da lugar a la precipitación y al escurrimiento. El ciclo hidrológico es un agente modelador de la corteza terrestre debido a la erosión y al transporte y deposición de sedimentos por vía hidráulica. Condiciona la cobertura vegetal y, de una forma más general, la vida en la Tierra.

El ciclo hidrológico puede ser visto, en una escala planetaria, como un gigantesco sistema de destilación, extendido por todo el Planeta. El calentamiento de las regiones tropicales debido a la radiación solar provoca la evaporación continúa del agua de los océanos, la cual es transportada bajo forma de vapor de agua por la circulación general de la atmósfera, a otras regiones. Durante la transferencia, parte del vapor de agua se condensa debido al enfriamiento y forma nubes que originan la precipitación. El regreso a las regiones de origen resulta de la acción combinada del escurrimiento proveniente de los ríos y de las corrientes marinas.


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LA ISOSTACIA


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Las anomalías de Bouguer son casi siempre negativas en zonas montañosas y altiplanicies y positivas sobre los mares profundos. Además, la magnitud de la anomalía de Bouguer depende de la altitud del continente o de la profundidad de las aguas. Tales observaciones sugieren que las correcciones de Bouguer son excesivamente grandes. El exceso de materiales entre la superficie y el geoide en los continentes y el defecto de material que implica la presencia de agua en vez de rocas en los mares, no tienen efectos gravitacionales tan grandes como los deducidos a partir de sus masas y dimensiones.

Pierre Bouguer, alrededor de 1750, observó por vez primera que la atracción gravitacional de las montañas era más pequeña de lo que cabría esperar. Los resultados de Bouguer fueron confirmados por Sir George Everest en observaciones realizadas en la India unos 100 años más tarde. La discrepancia existente entre la atracción gravitacional esperada y la realmente observada fue puesta de manifiesto en Inglaterra, por el Arcediano Pratt y propuso la siguiente explicación.

Las montañas no son simplemente masas yacentes sobre la superficie de la Tierra, sino que se originaron a causa de las temperaturas anormalmente elevadas del interior de la Tierra, que determinaron la dilatación de los materiales y por consiguiente una disminución de su densidad. La prominencia de las montañas es consecuencia de la expansión sin implicar la presencia de nuevas masas materiales. La masa material por unidad de área entre la superficie y un determinado nivel, llamado profundidad de compensación, es la misma en todas partes.

La teoría de Pratt fue criticada por Sir G.B. Airy, quien propuso otro tipo de explicación. Según él, la corteza terrestre flota sobre un sustrato poco resistente, pero no necesariamente líquido, de gran densidad. En lugares montañosos, donde la superficie alcanza gran altura, la corteza ligera es anormalmente gruesa enraizándose profundamente en el sustrato, de la misma manera como un iceberg tiene gran parte de su masa sumergida en el agua. La hipótesis de Airy no conduce a una única profundidad de compensación como en el caso de la explicación de Pratt, sin embargo, la masa por unidad de área entre la superficie y la máxima profundidad de enraizamiento de la corteza, es en todas partes la misma. Debido a que supone un mayor espesor de la corteza bajo las montañas, el esquema de compensaciones de Airy, en ocasiones recibe el nombre de hiótesis de las raíces de las montañas. La idea de que las montañas no son excesos de carga situadas sobre la superficie, sino que su masa visible es compensada por un defecto de masa en profundidad, recibe el nombre de teoría de la isostasia, y la compensación del exceso de masa en superficie por una reducción de masa en profundidad es llamada compensación isostática.


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No es necesario que los materiales por debajo de la profundidad de compensación sean rígidos. Estos materiales forman la astenosfera, concepto originado a partir de la teoría de la isostacia muchos años antes de que se propusiese el desplazamiento de los fondos marinos.

En la figura 1 se esquematizan las hipótesis de Pratt y Airy ; para simplificar la corteza se representa mediante un número de prismas independientes flotando sobre un líquido más denso.

El cálculo cuantitativo de la compensación isostática, se realiza fácilmente a partir de la condición de que la masa, por encima de un nivel determinado, es constante por unidad de superficie. En la fig. 2 se indican los cálculos para el esquema de Pratt y en la fig. 3 para el Airy. Nótese que en este último caso, el grosor de la corteza a nivel del mar no interviene en las ecuaciones que expresan las condiciones de compensación. Ambos esquemas proporcionan un método para calcular la distribución de masas en el interior de la Tierra, a partir de las elevaciones en superficie. Por consiguiente, la teoría gravitacional nos


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capacita para calcular las atracciones debidas a las masas compensadas y a hacer una posterior corrección del valor observado de la gravedad, conduciendo a una anomalía isostática.

Ambos esquemas de compensación isostática contienen un parámetro que debe ser calculado con exactitud, a fin de que las anomalías sean mínimas. En el esquema de Pratt, es la profundidad de compensación; en el de Airy es el espesor de la corteza a nivel del mar (Aunque esta última cantidad no aparece en la expresión del espesor de las raíces montañosas, la atracción gravitacional de las masas compensadas depende de él). Estos parámetros son ajustados, hasta que las anomalías isostáticas resultantes se hacen mínimas para un área de dimensiones continentales tales como Europa o los Estados Unidos. Debido a que se dispone de un parámetro ajustable, tanto la anomalía de Pratt como la de Airy son normalmente algo menores que las anomalías al aire libre. Sin embargo, los datos gravimétricos son de poca ayuda a la hora de escoger entre los dos esquemas de compensación, ya que ambos son aproximadamente de igual eficacia para la reducción del valor de las anomalías.

Espesores de la corteza a nivel del mar de unos 50 km, conducen, sobre el esquema de Airy a anomalías mínimas. Ésta es, con notable exactitud, la profundidad de la discontinuidad de Moho en regiones continentales. El esquema de Pratt, conduce a anomalías mínimas si la profundidad de compensación es algo mayor de 100 km, lo que la sitúa en el límite superior de la zona de baja velocidad en regiones continentales. En la discontinuidad de Moho, se produce un importante cambio de densidad y una compensación isostática del tipo Airy resultará de los cambios en el espesor de la corteza definida según los datos sísmicos. Este hecho gobierna la diferencia en estructura bajo los continentes y océanos. Por otra parte, la profundidad de compensación de Pratt corresponde más exactamente con la profundidad de la astenosfera, si esta última coincide con la zona de baja velocidad. Una combinación de los esquemas de Pratt y Airy, puede estar más cerca de la verdad que cualquiera de los dos por sí mismo. Puede ser necesaria la existencia de flujos en la astenosfera para explicar aquellas anomalías que no desaparecen por cambios en el espesor de la corteza. El proceso de compensación es indudablemente complicado, y no existe ninguna razón para suponer que en todas partes se produzca de la misma manera.

La teoría de la isostasia ofrece una fácil explicación a la profunda erosión que afectó a los antiguos sistemas montañosos. La erosión quita materiales situados por encima del nivel del geoide; consecuentemente, las montañas quedan sobre compensadas. La masa compensada es más ligera que la circundante, por consiguiente tiende a "flotar", elevándose. El movimiento vertical total puede ser muchas veces superior a la altura de las montañas. La disposición


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que normalmente presentan los núcleos profundamente erosionados de antiguas montañas, es consecuencia de este proceso de elevación isostática.

CÁLCULO DEL BALANCE ISOSTÁTICO SOBRE EL MODELO DE PRATT

Para la compensación isostática,


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CÁLCULO DEL BALANCE ISOSTÁTICO SOBRE EL MODELO DE AIRY

Para la compensación isostática,


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CONCLUSIONES

En relación al ciclo hidrológico se tiene que llegar a la idea de no alterar el equilibrio entre hombre-medio ambiente, para así no influir solamente en este ciclo sino en otros factores que al alterarse alguno crean un efecto negativo en ambas partes. Con respecto al tema de la isostasia, existen teorías a lo largo de la historia para definir la misma que en síntesis es el equilibrio de fuerzas entre la corteza terrestre y el manto, lo cual evita que la corteza se hunda en dicho manto.


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RECOMENDACIONES

Tratar de no dañar o seguir alterando nuestro ciclo hidrológico al arrojar desechos sólidos, líquidos (químicos) en ríos, lagos y mares. Así como tratar de evitar lo que es la lluvia ácida. Con respecto al tema de la isostasia nos da fundamentos para un mejor estudio de los rasgos mayores de la corteza, como son los continentes, las cuencas oceánicas y por consiguiente comprender la respuesta de la corteza de la erosión y sedimentación.


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BIBLIOGRAFÍA

REFERENCIAS ELECTRÓNICAS

http://www.jmarcano.com/nociones/ciclo1.html http://www.explora.cl/otros/agua/ciclo2.html http://www.tiacael.igeofu.unam.mx http://www.slideshare.net/quest141ees/isostacia-presentation http://www.Ingeniería.unam.mx/posgradoingcivil/DocsGeotecnia/propegeo2005V1.pdf http://www.xuletas.es/ficha/tema-15-geología/

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TRABAJO FINAL CICLO HIDROLÓGICO E ISOSTACIA