Il sistema climatico planetario comprendo oltre all'atmosfera anche la idrosfera, la criosfera (ghiaccio e neve), la litosfera e la biosfera, intesa quest'ultima come l’insieme degli esseri viventi e della vegetazione. Tutti questi componenti hanno un ruolo preciso nel determinare il clima della Terra, ma è soprattutto la idrosfera, cioè l'insieme dell'acqua presente sul pianeta, che svolge un ruolo fondamentale contribuendo ad accumulare e a ridistribuire il calore fornito dal sole.
L'acqua allo stato libero, cioè non legata chimicamente ad altri elementi, si presenta in natura sotto forma solida, liquida e gassosa. Le principali sedi di residenza dell’acqua allo stato libero sono:
1) oceani e mari che oltre il 97% dell'acqua presente sul pianeta;
2) ghiacci dell'Antartide e della Groenlandia con circa il 2,4% dell’acqua;
3) superficie e nel sottosuolo terrestre si raccoglie e scorre il restante 1%.
4) Nell'atmosfera terrestre, sotto forma di vapore, è contenuto soltanto lo 0,03%.
La quantità di acqua presente sulla superficie e nel sottosuolo terrestre unita a quella contenuta nell’atmosfera sottoforma di vapore consente la vita di ogni specie animale e vegetale sulle terre emerse.
L’irraggiamento solare è il principale responsabile del cambiamento di stato dell’elemento acqua e del suo trasferimento da una sede di residenza all’altra.
La radiazione solare provoca un aumento della temperatura sul globo terrestre che da luogo alla trasformazione del ghiaccio in acqua e dell’acqua in vapore acqueo.
L’aumento disomogeneo della temperatura, superiore all’equatore e minore ai poli, provoca una differenza di densità fra le masse di acqua o di aria determinandone come conseguenza il movimento. In base alle zone di transito o di arrivo delle diverse masse d’aria si potranno verificare le trasformazioni di stato del vapore acqueo in esse contenuto sottoforma di precipitazione piovosa, grandigena o nevosa.
Pur essendoci continue trasformazioni dell’acqua da uno stato fisico all'altro e trasferimenti da una sede di residenza all'altra la sua distribuzione sul pianeta, nelle percentuali medie sopra citate valutate su tempi sufficientemente lunghi da poter caratterizzare il clima, non sembra aver subito modifiche nel corso delle ere geologiche e in particolare nell'ultimo milione di anni nonostante si siano avvicendati periodi glaciali e interglaciali.
La distribuzione attuale può essere senz’altro fatta risalire a circa 10.000 anni fa, quando il pianeta si è assestato su una fase climatica calda, e si può anche affermare che si è stabilito un equilibrio dinamico che ha dato luogo a trasferimenti, da uno stato all’altro, su tempi così lunghi che le quantità in giuoco nei vari passaggi tendono ad equilibrarsi.
L’insieme dei flussi che trasportano l’acqua da un luogo di residenza all’altro e le trasformazioni da uno stato fisico all’altro prendono il nome di Ciclo Idrologico o più comunemente Ciclo dell’Acqua.
Il Ciclo Idrologico può essere schematizzato nel seguente modo:
1) per effetto dell'evaporazione (che è il trasferimento diretto dall'acqua allo stato liquido a quello di vapore), dell'evapotraspirazione (emissione di vapore in aria per i cicli metabolici delle piante) e della sublimazione (trasferimento diretto dell'acqua dallo stato solido a quello di vapore) si ha un passaggio di acqua dalla superficie terrestre in atmosfera.
2) una volta che è residente in atmosfera il vapore acqueo, contenuto nelle masse di aria in movimento, viene trasportato in regioni diverse da quelle in cui si è prodotto ed in particolari condizioni può condensare dando luogo alla formazione di corpi nuvolosi.
3) i corpi nuvolosi, in particolari condizioni, danno origine alle precipitazioni allo stato liquido oppure solido. In questo modo il Ciclo Ideologico si chiude ridando alla terra il vapore acqueo sottratto per evaporazione, evapotraspirazione o sublimazione.
Condensazione. E' il processo per cui il vapor d'acqua, risalendo di quota nell'atmosfera trasportato dalle correnti ascensionali, si raffredda e quindi si ritrasforma in liquido.
Intercettazione. E' il processo per cui le precipitazioni non raggiungono il suolo perché durante la loro discesa incontrano degli ostacoli, per esempio le piante, gli alberi e gli edifici di un agglomerato urbano.
Precipitazione. E' il termine usato per descrivere l'acqua che cade sulla superficie terrestre dall'atmosfera ed in base al suo stato si parla di pioggia, grandine, neve o nevischio e nebbia.
Acque di superficie. Sono le masse di acqua che scorrono dalle zone più alte in direzione di quelle più basse andando a formare i fiumi, i ruscelli, i bacini ed i laghi.
Flussi di superficie. La precipitazione piovosa, raggiungendo un terreno già saturo di acqua, non riesce ad infiltrarsi ed inizia a scorrere in superficie causando a volte le innondazioni.
Flussi sotterranei. Una parte della precipitazione caduta si infiltra nel sottosuolo e fermandosi solo dopo aver incontrato uno strato di materiale impermeabile inizia a scorrere verso il basso e se raggiunge un bacino di acque di superficie si unisce ad esso.
Infiltrazione. E’ la parte delle precipitazioni che non viene intercettata, non evapora ma penetra nel suolo.
Vapor d'acqua. E' la parte dell’acqua di superficie oppure dell’acqua di mare trasformata allo stato gassoso dal calore del sole.
Evaporazione. Il calore emesso dal Sole raggiunge e riscalda l'acqua di superficie o l’acqua di mare trasformandola in vapore d'acqua che andrà a mescolarsi in una massa di aria.
Acqua degli Oceani è 1.370.000 Km³ pari al 96,97%
Acqua dolce dei Laghi è 126.000 Km³ pari al 0,009%
Acqua salata dei Laghi e mari chiusi è 104.000 Km³ pari al 0,007%
Acqua dei corsi d’acqua è 1.200 Km³ pari al 0,00008%
Acqua di scorrimento sul suolo è 66.100 Km³ pari al 0,004%
Acqua della falda acquifera è 4.400.000 Km³ pari al 0,295%
Acqua in profondità è 4.400.000 Km³ pari al 0,295%
Ghiaccio delle calotte polari e continentale è 34.000.000 Km³ pari al 2,40%
Vapore acqueo è 13.000 Km³ pari al 0,0003%
Se invece di considerare gli andamenti globali del ciclo idrologico si volesse valutare il bilancio idrico in una colonna di atmosfera di sezione unitaria occorre tenere presente i seguenti processi:
1) Apporto di vapore acqueo in atmosfera per l’evaporazione dalle acque di superficie, per l’evapotraspirazione dalla biosfera e per sublimazione della criosfera.
2) Apporto o sottrazione di vapore acqueo a causa dei movimenti delle masse di aria che, a seconda della loro natura ed origine, possono essere più o meno ricche di umidità.
3) Sottrazione di vapore acqueo in atmosfera per effetto delle precipitazioni piovose, nevose, grandine, della brina e la rugiada.
In pratica sulla scala di tempo della Meteorologia tutti e tre i termini debbono essere considerati: se al contrario si considerano scale di tempo dell'ordine dell'anno, il secondo termine si annulla ed il bilancio idrico si ottiene semplicemente dalla differenza tra evaporazione e precipitazione.
In un anno circa 7 miliardi di miliardi di litri di acqua evaporano verso l'atmosfera. |
