Un Introduzione all’Idrologia

Riccardo Rigon

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rolo

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ycle

2

S'incomincia con un temporale. ...

Erano rotolii, onde che finivano in uno sbuffo: rumori noti,

cose del paese. Tutto quello che abbiamo qui è movimentato,

vivido, forse perché le distanze sono piccole e fisse come in

un teatro. Gli scrosci erano sui cortili qua attorno, i tuoni

quassù sopra i tetti; riconoscevo a orecchio, un po' più in su,

la posizione del solito Dio che faceva i temporali quando noi

eravamo bambini, un personaggio del paese anche lui. Qui

tut to è come intensif icato , quest ione di scala

probabilmente, di rapporti interni. La forma dei rumori e

di questi pensieri (ma erano poi la stessa cosa) mi è parsa per

un momento più vera del vero, però non si può più rifare con

le parole.

Luigi Meneghello - Incipit di “Libera Nos A Malo”

Introduzione

R. Rigon

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Obiettivi

•Si spiega che cos’è e di che cosa si occupa l’idrologia:

•Quali sono gli elementi del ciclo idrologico

•Le scale spaziali e temporali coinvolte

•Il bilancio di massa e di energia su scala globale

•La curva di Budyko

Introduzione

R. Rigon

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Il ciclo Idrologico

L’acqua sulla Terra fluisce dall’atmosfera al suolo, e quindi nei fiumi verso il

mare per poi ritornare verso l’atmosfera:

l’ idrologia e’ la scienza che studia questi flussi, il ciclo idrologico, e le riserve

d’acqua

R. Rigon

Introduzione

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Il ciclo Idrologico

I flussi dall’atmosfera alla superficie terrestre si chiamano precipitazioni.

L’acqua giunta al suolo si infiltra e defluisce all’interno del suolo (i deflussi

sono allora detti laterali ) oppure ruscella in superficie.

Contemporaneamente agisce l’evaporazione dai suoli, dalle superfici idriche

e la traspirazione dalle piante e dagli animali (in una parola:

l’evapotraspirazione). Infiltrazione ed evapotraspirazione costituiscono

i flussi verticali.

R. Rigon

Introduzione

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Da dove deriva l’acqua sulla Terra ?

Durante i primi secondi di formazione dell’universo sono stati creati

idrogeno ed elio. Secondo le attuali teorie cosmogenetiche, l’ossigeno si è

formato un pò più il là, ma costituisce il terzo elemento più abbondante

Bal

l, P

., 1

99

9

Introduzione

R. Rigon

7

Da dove deriva l’acqua sulla Terra ?

Se si considera che l’elio è una sostanza inerte, non stupisce il fatto (in

realtà stupisce comunque), che l’acqua di cui abbiamo così bisogno, sia un

composto di idrogeno ed ossigeno. Con proprietà chimiche un pò strane,

indeed.

Bal

l, P

., 1

99

9

Introduzione

R. Rigon

8

Jac

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Oce

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Ma quanta acqua c’è sulla Terra ?

Circa 1400 milioni di km3

Shiklomanov and Skolov (1983)

R. Rigon

Introduzione

9

OceaniAcque sotterranee salineAcque dolci

Solo il 3% dell’acqua presente sulla Terra è acqua dolce

R. Rigon

Quanta acqua ?

10!10

Ghiaccio e NeveAcque sotterraneeAcque dolci superficiali

OceaniAcque sotterranee salineAcque dolci

Le acque dolci

in superficie

sono solo lo

0.34% delle

acque totali

R. Rigon

Quanta acqua ?

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Ghiaccio e NeveAcque sotterraneeAcque dolci superficiali

OceaniAcque sotterranee salineAcque dolci

Acqua nei fiumi e nei laghiAcqua nei suoli

R. Rigon

Quanta acqua ?

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Collocazione Area coperta Volume % % delle acque[106km2] [106km3] dolci

Oceani 361.300 1.338 96.5 -Acque di falda 134.8 23.4 1.7 -Acque di falda dolci 10.530 0.76 30.1Umidita del suolo 82 0.0165 0.001 0.05Ghiacci e neve perenni 16.2275 24.0641 1.74 68.7Antartico 13.980 21.600 1.56 61.7Groenlandia 1.8024 2.340 0.17 6.68Isole artiche 0.2261 0.0835 0.006 0.24Aree montane 0.224 0.0406 0.003 0.12Permafrost 21 0.3 0.022 0.86Acque nei laghi 2.0587 0.1764 0.013 -Acque dolci nei laghi 1.2364 0.091 0.007 0.26Acque salate nei laghi 0.8223 0.0854 0.006 -Lagune e paludi 2.682.6 0.01147 0.0002 0.006Acque nei fiumi 148.8 0.00212 0.0002 0.0006Acqua negli esseri viventi 510 0.0012 0.0.0001 0.0003Acqua nell’atmosfera 510 0.0129 0.001 0.04Totale d’acqua 510 1385.98561 100 -Totale d’acqua dolce 148.8 35.02921 2.53 100

In tabella con bibliografia

Dati tratti da: Distribuzione delle risorse idriche mondiali (Global Change in the Geosphere-Biosphere, NRC, 1986, Shiklomanov and Skolov (1983). Ma si vedano anche: Oki et al., 2001; Shiklomanov, I. A., 2000; Vorosmarty et al., 2000; Hanasaki et al., 2006

Quanta acqua ?

R. Rigon

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sostiene la vita sulla Terra

plasma la superficie della Terra

regola il clima

Il motore dei cicli idrologici sono la radiazione solare che produce nell’atmosfera

e all’interno della suolo i gradienti di temperatura, pressione, densità e i

cambiamenti di fase dell’acqua; la forza di gravità; le tensioni supeficiali;

numerose forze di origine elettrochimica.

Il ciclo Idrologico

Introduzione

R. Rigon

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Ma ...

A. Kleidon

Osservando i nostri pianeti vicini

Venere Terra Marte

Su nessuno di loro c’è molto ossigeno ... e nemmeno tanta acqua

15

Ma ...

A. Kleidon

Osservando i nostri pianeti vicini

Venere Terra Marte

96.5% CO2 3.5% N2

93.5% CO2 2.7% N2

78 % N2 31% O2

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La vita presente sulla Terra influenza la composizione dell’atmosfera e dell’idrosfera

A. Kleidon

Len

ton

, T.,

19

98

La distribuzione dei gas in atmosfera è forse mantenuta tale dal fatto che la Terra ospita specie viventi ?

Figure 1 The effect of life on the Earth’s atmosphere. a, Atmospheric compositions of Earth, Mars and Venus (excluding water vapour and noble gases). b, Estimated fluxes of gases at the Earth’s surface in teramoles (1012 moles) per year, with (pre-industrial) life and without life.

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Holl

and

, 20

06

Time before present (Gyears)

Concentrazione dell’ossigeno nell’atmosfera

A. Kleidon

La vita presente sulla Terra influenza la composizione dell’atmosfera e dell’idrosfera

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Concentrazione della CO2 nell’atmosfera

A. Kleidon

La vita presente sulla Terra influenza la composizione dell’atmosfera e dell’idrosfera

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Quindi

Si può forse congetturare che, viceversa, anche

•i cicli idrologici come li vediamo oggi sono il risultato della presenza della

vita sulla Terra

R. Rigon

La vita presente sulla Terra influenza la composizione dell’atmosfera e dell’idrosfera