UNITÀ 5 L IDROSFERA. Lezione 1 Le proprietà dell acqua

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1 Lezione 1 Le proprietà dell acqua Approfondimento - Il bilancio idrico globale Calcolare il bilancio idrico globale significa analizzare l aspetto quantitativo del ciclo dell acqua cioè il valore numerico delle masse d acqua che si spostano e il bilancio totale che ne risulta. L evaporazione annua delle superfici oceaniche ammonta a circa km 3, mentre l evaporazione dal suolo e dalle acque superficiali più la traspirazione delle piante raggiungono i km 3 d acqua all anno. Quindi, l evapotraspirazione totale annua è di km 3 ; ciò significa che annualmente un uguale quantità d acqua deve essere restituita (in forma solida o liquida) con le precipitazioni meteoriche per garantire un equilibrio idrico della superficie terrestre. Effettivamente, le precipitazioni restituiscono ai continenti e agli oceani l acqua evaporata, ma non in modo uniforme: infatti, annualmente vengono riversati circa km 3 d acqua sulla superficie delle terre emerse e circa km 3 d acqua sugli oceani. Poiché le terre emerse perdono per evapotraspirazione km 3 d acqua all anno e ne ricevono con le precipitazioni km 3, ne risulta che i continenti ricevono circa km 3 d acqua in più ( = km 3 ) di quanta non ne cedano [fig. 1]. Quest acqua in eccesso va a costituire l acqua di superficie e l acqua sotterranea che, per scorrimento superficiale e sotterraneo, raggiungono il mare. Quest acqua in eccesso prende il nome di deflusso. Possiamo, quindi, esprimere con una formula il bilancio idrico globale: P = E + G + R dove: P = precipitazioni E = evapotraspirazione G = guadagno o perdita d acqua nel sistema R = deflusso (considerato positivo se in uscita dai continenti e negativo se in entrata nei mari) Fig. 1. Il bilancio idrico globale: i dati indicano il flusso d acqua annuale dalle terre emerse agli oceani.

2 L acqua ricevuta con le precipitazioni meteoriche non può essere, tuttavia, completamente utilizzata dalle piante e dagli animali poiché va perduta in vari modi. Quindi, quando le perdite d acqua, mensili o annuali, superano il volume delle partecipazioni, il bilancio risulta passivo, mentre quando il volume delle precipitazioni supera le perdite d acqua, si ha un bilancio attivo. Modificazioni atmosferiche e ambientali possono, a lungo termine, variare in modo considerevole i valori del bilancio idrico. Per esempio, un abbassamento della temperatura dell intero pianeta porterebbe a una diminuzione delle riserve di vapore acqueo con conseguente diminuzione delle precipitazioni e del deflusso [fig. 2]. Fig. 2. L acqua del suolo riveste un importante ruolo nel ciclo idrogeologico. La zona dell acqua del suolo riceve acqua dalle precipitazioni attraverso l infiltrazione. Perde, invece, acqua attraverso evapotraspirazione, scorrimento e percolazione (dovuta alla forza di gravità). Tra la zona dell acqua del suolo e quella sotterranea si trova una zona intermedia che trattiene l acqua.

3 Lezione 2 Le acque dolci Approfondimento - Il modellamento della superficie terrestre causato dai fiumi Le acque dei fiumi sono acque incanalate ed esercitano un azione di modellamento diversa dalle acque selvagge. L azione erosiva dell acqua di un fiume comprende tre stadi: giovinezza, maturità e vecchiaia che nel loro insieme costituiscono il ciclo di erosione di un fiume. Nello stadio di giovinezza l attività erosiva forma valli strette e profonde, determinando l erosione dei letti e dando così origine a solchi a volte assai profondi, con incisioni notevoli, forre e canyon con creste e pendii e il corso d acqua e ricco di rapide e cascate. Nello stadio di maturità le valli sono più allargate ed estese e la rete idrografica è più organizzata ed espansa. Nello stadio di vecchiaia l inclinazione del corso è prevalentemente minima, l azione di erosione e trasporto notevolmente ridotta e il corso d acqua è lento [fig. 1]. Osservando il profilo longitudinale di un fiume, si nota come l erosione sia più attiva nel corso superiore del fiume, dove la velocità e la turbolenza dell acqua sono più elevate. A volte lungo il percorso si creano delle Fig. 1. Gli stadi di erosione fluviale: di giovinezza, maturità e vecchiaia. cascate che tendono, per l erosione, a essere demolite e a far arretrare il salto corrispondente verso monte (erosione regressiva) [fig. 2]. L erosione dell acqua di un fiume non agisce solo in profondità, ma anche sui fianchi dell alveo, allargando il fondo vallivo e provocando a volte frane e smottamenti. Le valli fluviali e torrentizie, in sezione trasversale, presentano una caratteristica forma a V. I materiali che il fiume trasporta nelle sue acque in parte arrivano fino al mare, in parte vengono depositati lungo il percorso sotto forma di depositi alluvionali o alluvioni. Hanno questa origine le pianure alluvionali, come la Pianura Padana che si è formata per i depositi del fiume Po e dei suoi affluenti. Ma l accumulo di materiale e il conseguente innalzamento del letto di un fiume possono Fig. 2. Il profilo longitudinale di un corso d acqua dalla sorgente alla foce: si osservi come la parte iniziale sia più ripida e, con il procedere del cammino del fiume, diventi più dolce. 3

4 provocare piene e rotture di argini. La parte terminale del Po ha ormai assunto un assetto sopraelevato di vari metri rispetto le campagne circostanti. Può allora capitare che, se in un periodo cadono piogge abbondanti, gli argini subiscano una rottura e provochino un inondazione. In seguito ai fenomeni di accumulo e di erosione, i fiumi assumono un aspetto sinuoso; l acqua agisce nella parte esterna della curva concava, mentre quella più interna, convessa, si arricchisce di materiali alluvionali. Si formano così i meandri [fig. 3]. Essi sono particolarmente evidenti dove esistono alte e basse maree di notevole ampiezza. Fig. 3. I meandri devono il loro nome al fiume Meandro dell Asia Minore. La loro formazione è dovuta all azione di erosione e di deposito che fa sì che il corso del fiume assuma una forma sinuosa in pianure alluvionali come quelle del Po, del Mississippi, del Danubio. 4

5 Lezione 3 Le acque salate Approfondimento - Il modellamento della superficie terrestre causato dal mare. Il ciclo di erosione del mare L erosione del mare Anche il mare esercita un azione erosiva, detto abrasione marina, lungo le zone di contatto con la superficie terrestre. L erosione è dovuta all alterazione delle rocce a contatto con l acqua, all azione degli agenti esogeni e soprattutto all azione delle maree, delle onde e delle correnti coadiuvate dai materiali che le acque trasportano. Si formano così guglie, scogli, grotte, forme rocciose a volte assai strane. Ma il mare non svolge solo un azione distruttiva: accumuli di detriti sabbiosi si possono depositare in forma di cordoni litoranei [fig. 1] che si snodano ad una certa distanza dalla linea di spiaggia. A volte i cordoni litoranei possono formare un vero e proprio lido, come quello che si è originato nella laguna di Venezia o possono chiudere un tratto di mare, formando delle lagune o delimitando un lago salato. In base alla forma delle coste, una prima distinzione viene fatta fra coste basse, come quelle delle spiagge dei lidi, delle lagune, dei delta, e coste alte, come quelle delle falesie con rocce che si protendono a picco sul mare, le rias o valloni della Dalmazia, i fiordi della Norvegia, derivati da ghiacciai oppure possiamo trovare anche coste miste, in cui le due forme si alternano. Fig. 1. Un cordone litoraneo può chiudere un tratto di mare dando origine a un lago costiero. Il ciclo di erosione del mare Il ciclo inizia con l erosione di una costa frastagliata nello stadio giovanile; nello stadio di maturità si formano insenature e promontori e la costa assume una forma sempre più articolata. Le frastagliature si riempiono poi di detriti sabbiosi, si formano cordoni litoranei e lingue di sabbia che possono racchiudere lingue interne e, al termine del ciclo, la costa, nello stadio di vecchiaia, diventa rettilinea. La rettificazione della costa, in genere, avviene quando il ciclo si ripete più volte [fig. 2]. Fig. 2. Evoluzione di una costa frastagliata in una costa rettilinea. 5

6 Lezione 4 I ghiacciai Approfondimento - Il modellamento della superficie terrestre causato dai ghiacciai Fig. 1. Ghiacciaio con le varie parti: fronte, morena (frontale, laterale, mediana) depositi periglaciali, bacino collettore. Fig. 2. L anfiteatro morenico è una grandiosa formazione morenica lasciata dal ghiacciaio con il suo ritiro, formato da colline elevate sulla pianura circostante. In figura lo schema dell anfiteatro morenico del lago di Garda. I ghiacciai [fig. 1] si trovano nelle zone polari e fra le alte cime montuose. In totale ricoprono più del 10% delle terre emerse; ma in epoche passate l estensione dei ghiacciai è stata sicuramente notevole. Basti pensare che nel Quaternario la coltre glaciale ricopriva quasi un terzo della superficie continentale e, con la sua azione modellatrice, ha lasciato numerose testimonianze in molte zone oggi completamente prive di ghiacci. L azione di un ghiacciaio è dovuta al suo lento movimento per il suo stesso peso lungo il pendio. Il movimento determina l erosione, esarazione, che si verifica soprattutto sul fronte del ghiacciaio e consiste nella fessurazione, frantumazione e levigazione delle rocce in seguito all azione del gelo e disgelo, all azione delle acque di fusione che scorrono sotto il ghiacciaio e ad un abrasione delle pareti laterali e del letto. Forme caratteristiche glaciali sono i circhi, depressioni a semicerchio assai frequenti nelle nostre Alpi. Nel suo movimento il ghiacciaio deposita sui fianchi, sul fondo e nel fronte ammassi di detriti chiamati morene che possono assumere aspetti anche imponenti, come negli anfiteatri morenici [fig. 2]. Nel suo lento scorrere verso valle il ghiacciaio può deporre anche dei massi, detti massi erratici, blocchi enormi abbandonati anche a notevole distanza dal luogo di origine. L evoluzione di un ghiacciaio, dal periodo di massima estensione ad oggi, avviene con il progressivo ritiro della massa glaciale che lascia una valle a forma di U, a differenza della valle fluviale che in sezione ha una forma a V; il fondovalle può essere riempito da materiali alluvionali e su di essi vi può scorrere un fiume o giacere un piccolo ghiacciaio, un nevaio o un lago. 6