El ciclo del agua, también conocido como ciclo hidrológico, es el proceso de transformación y circulación del agua en la Tierra. Describe la presencia y el movimiento del agua en la Tierra y sobre ella, entre los océanos, la atmósfera, la superficie terrestre y el subsuelo.
El agua de la Tierra está siempre en movimiento y cambia constantemente de estado: pasa de líquido a vapor, de vapor a líquido o hielo, y viceversa. El ciclo hidrológico no tiene un principio ni un fin claros, porque es una continuidad de procesos que se repiten sucesivamente.
¿Qué es el ciclo del agua?
El ciclo hidrológico o ciclo del agua es el proceso de circulación del agua entre los distintos compartimentos de la hidrosfera. Se trata de un ciclo biogeoquímico en el que el agua se traslada de unos lugares a otros y cambia de estado físico.
En este ciclo intervienen principalmente la energía del Sol y la gravedad. El Sol proporciona el calor necesario para que el agua se evapore, mientras que la gravedad hace que el agua condensada precipite y que circule por la superficie y el subsuelo.
El ciclo del agua ha estado ocurriendo durante miles de millones de años, y la vida sobre la Tierra depende de él. La Tierra sería un sitio inhóspito si el ciclo del agua no tuviese lugar.
¿En qué estados se encuentra el agua?
El agua existe en la Tierra en tres estados: sólido, líquido y gaseoso. El estado sólido incluye el hielo y la nieve; el estado líquido comprende el agua de los océanos, mares, ríos, lagos y aguas subterráneas; y el estado gaseoso corresponde principalmente al vapor de agua presente en la atmósfera.
Océanos, ríos, nubes y lluvia están en constante cambio: el agua de la superficie se evapora, el agua de las nubes precipita y la lluvia se filtra por la tierra. Sin embargo, la cantidad total de agua en el planeta no cambia.
| Estado del agua | Ejemplos |
|---|---|
| Sólido | Hielo, nieve, glaciares, casquetes polares y granizo |
| Líquido | Océanos, mares, ríos, lagos, lluvia y aguas subterráneas |
| Gaseoso | Vapor de agua y parte de las nubes |
¿Dónde se encuentra el agua del planeta?
La mayor parte de la masa del agua se encuentra en forma líquida, sobre todo en los océanos y mares, y en menor medida como agua subterránea o agua superficial, por ejemplo en los ríos y arroyos.
El segundo compartimento por su importancia es el del agua acumulada como hielo, sobre todo en los casquetes glaciares antártico y groenlandés, con una participación pequeña de los glaciares de montaña y de la banquisa.
Por último, una fracción menor está presente en la atmósfera como vapor o, en estado gaseoso, como nubes. Esta fracción atmosférica es muy importante para el intercambio entre compartimentos y para la circulación horizontal del agua.
La mayor parte del agua del planeta está en los mares y océanos. Alrededor del 97 % de este recurso se encuentra en los mares y océanos, y solo queda el 3 % de agua dulce, del cual el 2,5 % se encuentra en los glaciares.
Características del ciclo del agua
- Es un ciclo hidrológico en el que el agua circula por el planeta Tierra en diferentes estados: líquido, sólido y gaseoso.
- Está formado por procesos como la evaporación, la transpiración, la condensación, la precipitación, la infiltración, la escorrentía, la circulación subterránea, la fusión y la solidificación.
- Intervienen diversos factores ambientales, como el viento, la temperatura, la humedad, la gravedad y la energía solar.
- La energía solar es la principal impulsora del ciclo del agua.
- No tiene su inicio en un punto determinado, sino que se trata de una continuidad de procesos que se repiten sucesivamente.
- Para su estudio se usa con frecuencia el fenómeno de la evaporación como el inicio del ciclo.
- El agua se desplaza entre los océanos, la atmósfera, la superficie terrestre y el subsuelo.
- El agua cambia de estado físico, pero la cantidad total de agua del planeta no cambia.
- Es vital para el mantenimiento y la estabilidad del planeta porque resulta indispensable para la vida de los organismos.
- Regula el clima, la temperatura mundial y otras condiciones de la Tierra.
¿Cuáles son las etapas del ciclo del agua?
La manera más sencilla de explicar el ciclo del agua en la naturaleza es mediante cuatro etapas principales: evaporación, condensación, precipitación y recolección. Para describirlo con mayor precisión también se incluyen la transpiración, la infiltración, la escorrentía y la circulación subterránea.
- Evaporación y transpiración.
- Condensación.
- Precipitación.
- Infiltración, escorrentía, circulación subterránea y recolección.
1. Evaporación
El ciclo del agua suele comenzar con la evaporación del agua desde la superficie hacia la atmósfera. La evaporación consiste en el cambio del estado líquido al estado gaseoso y tiene lugar cuando el Sol calienta la superficie de los ríos, lagos, lagunas, mares y océanos.
El agua líquida de los océanos y otros cuerpos de agua se evapora y pasa de estado líquido a gaseoso por la acción de la luz solar y el calentamiento de la Tierra. Este vapor de agua, por diferencia de densidad, asciende hacia las capas superiores de la atmósfera.
La evaporación sucede porque el Sol transmite energía al agua y provoca que algunas moléculas adquieran la energía cinética suficiente para salir del medio líquido. Además de la radiación solar, otros factores importantes son la temperatura, la humedad y la velocidad del viento.
En general, cuanto más alta es la temperatura, más rápida es la evaporación. La cantidad de energía solar necesaria para este proceso es la mitad de toda la que recibe la radiación terrestre.
2. Transpiración
Los seres vivos también contribuyen al proceso de evaporación mediante la transpiración de las plantas y la sudoración de los animales. La transpiración es un caso especial de evaporación que suele incluirse en la evapotranspiración o evaporación total.
En las plantas, el vapor de agua se libera a través de unos microporos conocidos como estomas. Las plantas extraen agua del suelo mediante sus raíces y liberan a la atmósfera una parte de ella en forma de vapor.
Los seres vivos, especialmente las plantas, contribuyen con un 10 % al agua que se incorpora a la atmósfera.
3. Sublimación
La sublimación es el paso directo del agua del estado sólido al estado gaseoso. En este proceso, el hielo pasa directamente a vapor sin convertirse primero en líquido.
La sublimación ocurre en la superficie helada de los glaciares o de la banquisa y es cuantitativamente poco importante en comparación con la evaporación.
4. Condensación
La condensación es el proceso inverso a la evaporación: el agua en estado gaseoso pasa al estado líquido. Cuando el vapor de agua asciende a la atmósfera y llega a altitudes mayores, las bajas temperaturas permiten que se condense.
El aire humedecido se enfría y el vapor se transforma en pequeñas gotas de agua. Estas gotas se concentran en partículas que forman nubes y neblina.
Las gotas de agua suspendidas se juntan poco a poco entre sí, por lo que se hacen más grandes y pesadas. Las nubes se vuelven oscuras a medida que contienen una mayor cantidad de gotas de agua.
El proceso se inicia cuando se supera la cantidad máxima de vapor de agua que puede contener un volumen de aire a una determinada temperatura. Normalmente, la condensación se produce por el enfriamiento o por la mezcla de ese volumen con otros volúmenes de aire.
5. Precipitación
La precipitación ocurre cuando el agua condensada de la atmósfera desciende hacia la superficie en forma de pequeñas gotas. Cuando las gotas de agua contenidas en las nubes son grandes y pesadas, rompen su estado de equilibrio y se producen las lluvias o precipitaciones.
La precipitación puede ser líquida, como la lluvia, o sólida, como la nieve, la escarcha y el granizo. En las regiones donde las temperaturas son menores, el agua puede caer en forma más o menos sólida.
Las pequeñas gotas en suspensión forman las nubes. Cuando estas se saturan de agua, las gotas aumentan de tamaño y finalmente caen sobre la superficie terrestre por efecto de la gravedad.
| Tipo de precipitación | Forma del agua |
|---|---|
| Lluvia | Agua líquida |
| Nieve | Agua solidificada en forma de copos |
| Granizo | Precipitación sólida formada por hielo |
| Escarcha | Agua congelada sobre superficies frías |
6. Infiltración
La infiltración ocurre cuando el agua que alcanza el suelo penetra a través de sus poros y pasa a ser agua subterránea. Este proceso permite recargar los acuíferos, que son capas o niveles que contienen agua subterránea.
La proporción de agua que se infiltra y la que circula en la superficie depende de la permeabilidad del sustrato, de la pendiente y de la cobertura vegetal.
Parte del agua infiltrada vuelve a la atmósfera por evaporación o, en mayor medida, por la transpiración de las plantas, que la extraen mediante raíces más o menos extensas y profundas.
Otra parte se incorpora a los acuíferos, donde puede permanecer estancada o circular. Parte del agua subterránea alcanza la superficie allí donde los acuíferos intersecan la superficie del terreno.
7. Escorrentía
La escorrentía es el agua que circula sobre la superficie terrestre por efecto de la gravedad. Las precipitaciones forman canales naturales por los que el agua se desplaza, generalmente buscando su salida hacia ríos, lagos, embalses y océanos.
Las escorrentías son corrientes de agua que pueden permanecer secas o tener poco caudal, pero cuando llueve transportan una cantidad mayor de agua. En los climas no excepcionalmente secos, la escorrentía es el principal agente geológico de erosión y transporte de sedimentos.
Una parte del agua que llega a la superficie terrestre es aprovechada por los seres vivos; otra escurrirá por el terreno hasta llegar a un río, un lago o el océano. A este fenómeno se le conoce como escorrentía.
8. Circulación subterránea
La circulación subterránea se produce a favor de la gravedad, como la escorrentía superficial. El agua infiltrada puede seguir caminos subterráneos y llegar a capas más profundas.
Esta circulación se presenta en la zona vadosa, especialmente en rocas karstificadas, y en los acuíferos, donde el agua intersticial llena los poros de una roca permeable.
El agua subterránea puede incluso remontar por fenómenos en los que intervienen la presión y la capilaridad. También puede volver a emerger en forma de fuentes o formar parte de arroyos, ríos, lagos y océanos.
9. Fusión y solidificación
La fusión es el cambio de estado que se produce cuando la nieve pasa a estado líquido durante el deshielo.
La solidificación ocurre cuando el agua pasa del estado líquido al sólido. Al disminuir la temperatura en el interior de una nube por debajo de 0 °C, el vapor de agua o el agua misma pueden congelarse y precipitarse en forma de nieve o granizo.
En la nieve se forman copos de hielo cuando se congelan la humedad y las pequeñas gotas de agua de las nubes. En el granizo, el ascenso rápido de las gotas de agua dentro de una nube da origen a la formación de hielo, que aumenta de tamaño durante ese ascenso.
¿Qué ocurre con el agua después de la precipitación?
El destino del agua precipitada se divide en varias posibilidades. Una determinada cantidad vuelve a la atmósfera por evaporación; otra es interceptada por las hojas y vuelve a evaporarse; otra parte se infiltra en el suelo; y otra fluye como escorrentía hacia los ríos, los lagos y los mares.
Una parte del agua alimenta los océanos y otros cuerpos de agua, y otra es directamente aprovechada por los seres vivos. Una tercera fracción se filtra a través del suelo y se acumula formando acuíferos o capas de agua subterránea.
El agua que se ha infiltrado puede seguir caminos subterráneos y llegar a capas más profundas, pero también puede circular hacia los mares y océanos. Tarde o temprano, toda esta agua vuelve nuevamente a la atmósfera, debido principalmente a la evaporación.
¿Por qué es importante el ciclo del agua?
La importancia del ciclo del agua se resume en una sola palabra: vida. El agua es un elemento esencial para la vida y en la naturaleza se transmite de forma continua entre el aire, el mar y la tierra.
El ciclo del agua permite llevar el agua de un lugar a otro y proporciona la humedad necesaria para los ecosistemas y para que las plantas y los animales puedan sobrevivir. Además, influye en el clima y en el equilibrio de la temperatura de la Tierra.
El agua está en el epicentro del desarrollo sostenible y es fundamental para el desarrollo socioeconómico, la energía, la producción de alimentos, los ecosistemas y la supervivencia de los seres humanos.
El agua también forma parte crucial de la adaptación al cambio climático y es un vínculo decisivo entre la sociedad y el medioambiente. Las transformaciones del agua influyen en las variaciones climáticas, el desarrollo de la fauna y la flora y la preservación de ríos y lagos.
¿Cómo afecta el cambio climático al ciclo del agua?
- Aumenta la evaporación a medida que suben las temperaturas.
- Intensifica las precipitaciones extremas porque una atmósfera más cálida puede contener más vapor de agua.
- Modifica los patrones de precipitación según la región y la estación.
- Puede agravar las sequías y las inundaciones en determinadas zonas.
- Altera la disponibilidad de agua para los ecosistemas y las actividades humanas.
El ciclo hidrológico presenta cierta dependencia de una atmósfera poco contaminada y de un grado de pureza del agua para su desarrollo convencional. La contaminación puede entorpecer el ciclo al modificar los tiempos de evaporación y condensación.
¿Qué problemas afectan a la cantidad y calidad del agua?
El agua es un recurso amenazado. Aunque el planeta Tierra es conocido por su abundancia de agua, solo una pequeña parte puede usarse para el consumo humano.
Los dos problemas fundamentales son la escasez y la calidad del agua. La cantidad disponible constituye una preocupación importante, porque la población, los ecosistemas y las actividades humanas dependen de unas reservas limitadas de agua dulce.
La calidad del agua también está amenazada por contaminantes como detergentes, purines, pesticidas, desechos industriales, microplásticos y sustancias procedentes de las industrias químicas.
La contaminación y los procesos de urbanización e industrialización advierten de la necesidad de adoptar medidas destinadas a mejorar y preservar el agua, incluida la protección del ciclo hidrológico.
¿Cómo se estudia y se gestiona el agua?
La gestión del agua requiere reducir el consumo mediante una mayor eficiencia, controlar las redes de distribución para evitar pérdidas y buscar recursos alternativos, como la ampliación de los usos del agua regenerada.
También es necesario gestionar los embalses para mejorar la calidad del agua en origen y facilitar el tratamiento en las plantas potabilizadoras. La investigación y el desarrollo tecnológico pueden ayudar a optimizar la demanda de agua, especialmente en la agricultura.
La teledetección utiliza datos e imágenes obtenidos desde sensores instalados en satélites y permite realizar un seguimiento permanente del estado de los recursos hídricos a escala global.
Los satélites pueden aportar información sobre las inundaciones, la humedad del terreno y otros procesos relacionados con la circulación del agua.
¿Por qué es necesaria la cooperación internacional?
El ciclo del agua es global, por lo que los esfuerzos para protegerlo también deben serlo. La protección del agua está incluida en los Objetivos de Desarrollo Sostenible de la ONU, especialmente en el objetivo relacionado con el acceso al agua de calidad.
La cooperación internacional puede impulsar la economía circular, la reutilización del agua residual y la gestión integrada de los recursos hídricos. Estas medidas permiten considerar el agua como un recurso que debe utilizarse de manera eficiente y conservarse.
¿Cómo se puede representar el ciclo del agua?
Un dibujo sencillo del ciclo del agua puede mostrar un océano, el Sol, nubes, lluvia, ríos, montañas, plantas y aguas subterráneas. Las flechas deben indicar el movimiento continuo del agua.
El Sol emite calor sobre la superficie terrestre, lo que provoca la evaporación del agua. En ese momento, el agua pasa del estado líquido al estado gaseoso y asciende.
Durante el ascenso, el vapor se enfría y se produce la condensación. Las pequeñas gotas forman las nubes y, cuando estas se saturan, las gotas aumentan de tamaño y precipitan sobre la superficie terrestre en forma de lluvia, nieve o granizo.
Después de la precipitación, el agua puede discurrir por ríos, torrentes o barrancos, infiltrarse en el suelo, alimentar acuíferos o circular bajo tierra hasta llegar finalmente al mar. Allí, el proceso de evaporación vuelve a producirse debido al calor del Sol.
Experimento del ciclo del agua en un bote
Es posible observar una representación sencilla del ciclo del agua utilizando un bote de cristal cerrado herméticamente. El experimento permite crear las condiciones necesarias para observar la evaporación, la condensación y la precipitación en un espacio reducido.
Materiales
- Un bote de cristal reutilizado.
- Un plástico y una goma para taparlo herméticamente.
- Un rotulador que pinte sobre el cristal.
- Agua.
- Algunas gotas de colorante para el agua.
Procedimiento
- Dibujar en el bote las diferentes partes del ciclo del agua.
- Escribir el nombre de cada proceso.
- Verter el agua con unas gotas de colorante.
- Tapar el bote herméticamente con el plástico y la goma.
- Colocar el bote al Sol y esperar.
- Observar el recipiente durante varias horas y también durante los días siguientes, especialmente en los momentos soleados.
En un par de horas deberían aparecer pequeñas gotas en las paredes de cristal. Algunas estarán arriba, como si fueran nubes, y otras caerán de nuevo al fondo del bote, como la lluvia.
El agua del recipiente se calienta y se evapora; después, el vapor entra en contacto con las zonas más frías del cristal, se condensa en forma de gotas y finalmente cae por gravedad. De esta manera, el bote reproduce a pequeña escala algunos procesos del ciclo del agua en la naturaleza.
EXPERIMENTO - EL CICLO DEL AGUA
Preguntas frecuentes sobre el ciclo del agua
¿Qué es el ciclo del agua?
El ciclo del agua es el movimiento continuo del agua entre los océanos, la atmósfera, la superficie terrestre y el subsuelo. En él intervienen procesos como la evaporación, la condensación, la precipitación, la infiltración y la escorrentía.
¿Cuáles son las principales etapas del ciclo del agua?
Las principales etapas son la evaporación, la transpiración, la condensación, la precipitación, la infiltración, la escorrentía y la circulación subterránea. En una explicación simplificada suelen agruparse en evaporación, condensación, precipitación y recolección.
¿Qué diferencia hay entre evaporación y transpiración?
La evaporación transforma el agua líquida de superficies como océanos, ríos o suelos en vapor. La transpiración es el proceso por el que las plantas liberan vapor de agua a través de sus tejidos, especialmente mediante los estomas.
¿Cómo afecta el cambio climático al ciclo del agua?
El aumento de las temperaturas modifica la evaporación y los patrones de precipitación, y puede intensificar fenómenos extremos como lluvias intensas, inundaciones o sequías en determinadas regiones.
¿Qué es la infiltración?
La infiltración es el proceso por el que parte del agua que llega a la superficie penetra en el suelo. Esa agua puede alimentar la humedad del terreno y las reservas subterráneas.
¿Qué es la escorrentía?
La escorrentía es el agua que circula sobre la superficie terrestre por efecto de la gravedad y termina fluyendo hacia ríos, lagos y océanos, donde continúa el ciclo del agua.
¿Por qué se llama ciclo del agua?
Se llama ciclo del agua porque el agua se mueve continuamente entre la superficie terrestre, la atmósfera y el subsuelo. Después de evaporarse, condensarse, precipitar, infiltrarse o escurrir, vuelve a evaporarse y el proceso comienza de nuevo.
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