Idrosfera Continentale Geografia fisica - A.A. 2015/2016
Introduzione n Ciclo Idrologico n n Ghiacciai, acque sotterranee, corsi d acqua e laghi Risorse Idriche e principali utilizzi dell Idrosfera Continentale n Inquinamento delle acque continentali
Idrosfera Continentale: una porzione dell idrosfera terrestre L idrosfera continentale comprende i ghiacciai, le nevi, il ghiaccio nel terreno, le acque sotterranee, i laghi e i corsi d acqua. Essa rappresenta soltanto il 4% delle risorse idriche globali del sistema Terra. Tuttavia si tratta di acqua «dolce», essenziale per tutti gli organismi. Il complesso delle acque allo stato solido prende il nome di criosfera. Il complesso delle acque allo s t a t o l i q u i d o costituisce le acque continentali.
Il ciclo dell acqua L esistenza delle risorse idriche è legata alla continua circolazione delle acque tra atmosfera, idrosfera, litosfera e biosfera, cioè al ciclo dell acqua o ciclo idrologico. L acqua si sposta ciclicamente tra i principali serbatoi naturali: oceano globale, atmosfera, terre emerse. Il ciclo dell acqua (circolazione dall oceano all atmosfera, alle terre emerse, poi oceano) si realizza attraverso variazioni dello stato fisico dell acqua ed è alimentato dall energia solare. Il riscaldamento provoca l evaporazione delle acque superficiali degli oceani. L acqua entra nell atmosfera sotto forma di vapore. Con la condensazione (o sublimazione), l acqua tornata allo stato liquido raggiunge in parte i continenti e in parte ritorna agli oceani e ai mari.
Il ciclo dell acqua Dell acqua di precipitazione: una porzione penetra nel suolo per infiltrazione (falde idriche) e può alimentare un deflusso profondo (che in tempi più o meno lunghi riporterà l acqua in superficie: sorgenti, letti fluviali, bassi fondali marini); una porzione alimenta il deflusso superficiale (che attraverso i fiumi convoglia le acque verso gli oceani e i mari); una porzione torna all atmosfera per evaporazione; una porzione è assorbita dalle piante e da queste restituita all atmosfera per traspirazione. All insieme di questi ultimi due processi si dà il nome di evapotraspirazione.
Il ciclo dell acqua Il ciclo dell acqua può essere tradotto in termini quantitativi eseguendo il bilancio idrologico globale della Terra, espresso dall equazione: P = D + ET + I dove P rappresenta l entità delle precipitazioni, ET l evapotraspirazione D il deflusso superficiale e I l infiltrazione Si tratta di un bilancio termico idrologico su un elevato numero di anni (bilancio annuale medio =/ particolare) Il bilancio idrologico assume valori differenti nelle diverse zone del pianeta (=/ condizioni climatiche). La determinazione del bilancio idrologico di un dato territorio è importante ai fini della programmazione dell uso dell acqua
Il ciclo idrologico***
Le nevi permanenti, il ghiaccio e i ghiacciai Nelle regioni dove le precipitazioni avvengono in forma solida si formano campi di neve. Se coperti da altre nevicate, si trasformano in manti di ghiaccio La trasformazione della neve in ghiaccio è un processo lento, che avviene per modificazioni successive: la neve invernale che riesce a conservarsi fino alla stagione fredda successiva viene coperta e compressa da altra neve, fonde e ricristallizza, aumentando progressivamente la sua densità (nevaio ghiacciaio) Neve e ghiaccio si conservano come tali soltanto al di sopra del limite delle nevi permanenti, cioè laddove le condizioni climatiche sono tali da non consentire, nella stagione calda, la completa fusione della neve caduta in inverno Tale limite si trova a quote molto elevate presso l Equatore (4000-5000m) e raggiunge massime altezze (6000m) ai tropici (precipitazioni più scarse). Verso i poli il limite si abbassa (Antartide: livello del mare)
Le nevi permanenti, il ghiaccio e i ghiacciai Un ghiacciaio è una grande massa di ghiaccio derivante dalla neve che occupa una superficie a varia inclinazione e si muove sotto la spinta del proprio peso In ogni ghiacciaio si individuano 2 parti con funzioni distinte: una zona di alimentazione (parte più alta, zona di accumulo della neve che si trasforma in ghiaccio e rifornisce il ghiacciaio); una zona di ablazione (parte sotto il limite delle nevi permanenti, zona in cui prevale la fusione o comunque la perdita di ghiaccio) Ogni ghiacciaio termina con la fronte, dalla quale può fuoriuscire un torrente glaciale
Le nevi permanenti, il ghiaccio e i ghiacciai In base alle proprietà fisiche (temperatura ed eventuale presenza di acqua di fusione), si distinguono: ghiacciai polari o freddi (come la calotta dell Antartide, dove l intera massa di ghiaccio conserva temperature sotto gli 0 per tutto l anno e la fusione è quasi inesistente); ghiacciai temperati o caldi (come quello delle Alpi, nei quali durante l estate la temperatura sale sopra lo 0 alternando fasi di fusione e di ricristallizzazione, con la circolazione di acqua abbondante); ghiacciai intermedi o subpolari (nei quali la fusione è limitata e giunge non oltre una certa profondità)
Le nevi permanenti, il ghiaccio e i ghiacciai In base alla forma si distinguono: calotte glaciali, o inlandsis (presenti in Antartide, Groenlandia e Islanda, con spessori fino ai 2000m e a volte giungono fino al mare, dove i movimenti di marea e le onde staccano blocchi di ghiaccio chiamati iceberg che vanno alla deriva finché fondono) ghiacciai di tipo scandinavo (partono come i primi da calotte glaciali, che coprono gli altopiani per poi scendere con più braccia lungo valli che sono disposte a raggiera o parallele) ghiacciai di tipo alaschiano (o pedemontani, sono formati da più colate glaciali distinte che scendono da vallate montane e giunti in pianura si congiungono per formare una fascia unica ai piedi delle catene montuose)
Le nevi permanenti, il ghiaccio e i ghiacciai ghiacciai di tipo hymalaiano o vallivi composti (confluiscono da più valli con lingue che scendono da alte catene. Il loro giaccio, che ha un comportamento plastico ma è molto viscoso, ne impedisce la mescolanza, cosicché alla fine si sovrappongono o si affiancano in un grande letto conservando la propria individualità) ghiacciai di tipo alpino o vallivo (partono generalmente da un alta e ampia concavità della roccia, detta circo, e scendono verso valle con una lingua che può essere molto sviluppata in lunghezza) ghiacciai di tipo pirenaico (di dimensioni ridotte, adagiati in forme più o meno concave scavate sotto le creste o lungo le pendici dei versanti e non presentano espansioni terminali a lingua)
Le nevi permanenti, il ghiaccio e i ghiacciai 1. Calotte Glaciali 2. Ghiacciaio Scandinavo 3. Ghiacciai di tipo alaschiano 4. Ghiacciai di tipo himalayano o vallivo composto
Le nevi permanenti, il ghiaccio e i ghiacciai 5. Ghiacciaio alpino o vallivo 6. Ghiacciaio pirenaico
Le nevi permanenti, il ghiaccio e i ghiacciai Nonostante l apparente immobilità, il ghiacciaio si sposta scorrendo. Il movimento dei ghiacciai è dovuto: - alla forza di gravità (tanto più efficace quanto maggiore è il pendio su cui poggia la massa ghiacciata e quanto più grande è lo spessore del ghiaccio) - alla plasticità del ghiaccio e ai moti intergranulari (i granuli possono fondere sotto forte pressione facilitando lo spostamento, soprattutto nei ghiacciai temperati dove è presente acqua di fusione) Le trazioni cui è sottoposto il ghiaccio durante il movimento portano alla formazione di crepacci e seracchi. La velocità del ghiaccio dei ghiacciai è variabile: - ridotta all interno delle calotte continentali, - intermedia nei ghiacciai di tipo himalayano, - minore nei ghiacciai alpini.
Le nevi permanenti, il ghiaccio e i ghiacciai I movimenti di un ghiacciaio comportano il trasferimento della massa ghiacciata a quote o latitudini più basse, dove inizia l ablazione (riduzione della quantità di ghiaccio per fusione o distacco di iceberg) La differenza tra ablazione e alimentazione fornisce il bilancio di massa glaciale, che può aumentare o diminuire a seconda della superiorità o meno dell alimentazione rispetto all ablazione. Quando l ablazione supera l alimentazione il ghiacciaio si riduce. Nel caso in cui l alimentazione superi l ablazione il ghiacciaio di espande Attualmente i ghiacciai ricoprono circa 16 milioni di km 2 di terre emerse; di questi circa 13,5 milioni di km 2 si trovano nel Continente Antartico. Durante le epoche glaciali del Quaternario i ghiacciai erano ben più estesi e diffusi
Le nevi permanenti, il ghiaccio e i ghiacciai
Le acque sotterranee e le sorgenti L infiltrazione (= processo di penetrazione dell acqua nel suolo) dipende da numerosi fattori: permeabilità delle rocce (= proprietà di lasciarsi attraversare dall acqua >>> grado di fratturazione e dalla loro porosità, > o < presenza di interstizi tra i granuli Un corpo roccioso in grado di trattenere acque in quantità utile per alimentare sorgenti e pozzi è un acquifero. Un corpo roccioso impermeabile che impedisce il movimento è un acquicludo Le acque di precipitazione che si infiltrano nel sottosuolo scendono in profondità per gravità, finché non incontrano rocce impermeabili (acquicludo). Si forma così una falda idrica Una falda idrica che è contenuta in un acquifero affiorante in superficie ed è limitata inferiormente da un acquicludo è detta falda freatica. Una falda idrica contenuta in un acquifero compreso tra due acquicludi è detta falda imprigionata
Le acque sotterranee e le sorgenti Le acque infiltratesi nel sottosuolo possono riemergere attraverso le sorgenti. In base alla loro origine si distinguono: sorgenti di deflusso; sorgenti di sbarramento; sorgenti di trabocco; sorgenti carsiche. La portata di una sorgente è la quantità di acqua che s g o r g a nell unità di tempo. Essa si esprime in litri/ secondo.
Le acque sotterranee e le sorgenti*** A. Sorgente di deflusso B. Sorgente di Sbarramento C. Sorgente di Trabocco D. Sorgente carsica
I corsi d acqua Una parte delle acque di precipitazione cadute sulle terre emerse ritorna al mare attraverso i fiumi Un fiume è un corso d acqua perenne, alimentato dalle sorgenti, dalle piogge ed eventualmente dalla fusione delle nevi e dei ghiacci. Un torrente è un corso d acqua intermittente La porzione di terra emersa che con le sue acque alimenta un fiume (o un torrente) ne costituisce il bacino idrografico o imbrifero, che è delimitato dalla linea spartiacque che lo separa dai bacini adiacenti e racchiude al suo interno un sistema fluviale o reticolo idrografico (corso d acqua principale + secondari = affluenti) Il bacino idrogeologico di un sistema fluviale (o reticolo idrografico) ha estensione e limiti dipendenti dalla struttura geologica e perciò spesso non coincide con il bacino idrografico
I corsi d acqua q = A*v
I corsi d acqua La variazione della portata nell arco dell anno costituisce il regime di un corso d acqua, che è strettamente legato: - alle condizioni climatiche - alla struttura geologica - alla topografia - alla copertura vegetale - alle opere umane Il deflusso è la quantità di acque che un fiume porta in mare in un anno. L afflusso meteorico è la quantità di acqua che cade nel bacino idrografico del fiume in un anno. Il rapporto tra il deflusso e l afflusso meteorico è il coefficiente
I corsi d acqua
I laghi e le conche d acqua minori I laghi sono masse d acqua, per lo più dolce, raccolte in depressioni naturali senza comunicazione diretta con il mare. In base alla loro origine si distinguono: laghi di escavazione glaciale (laghi di circo e laghi vallivi): I primi occupano le conche scavate da grandi ghiacciai durante le epoche glaciali del Quaternario (laghi alpini sopra i 2000 m di quota). I laghi vallivi sono dovuti all escavazione profonda di un tratto terminale di valle ad opera delle parti più basse di ghiacciai oggi spariti (laghi prealpini come il lago Maggiore) laghi di sbarramento: si originano per ostruzione di un tratto di valle a causa di una frana, o di accumulo di materiale, o a causa di una colata di lava (lago Scanno in Abruzzo) laghi carsici: occupano depressioni causate dall azione chimica delle acque meteoriche sulle rocce calcaree (lago del Matese -Isernia)
I laghi e le conche d acqua minori laghi craterici: occupano i crateri dei vulcani spenti, o vaste depressioni vulcaniche formate da gruppi di crateri di esplosione (laghi dell Italia centrale: Albano, Bolsena, Nemi, ecc.) laghi di cavità tettonica: causati da acque raccolte in depressioni causate da abbassamenti di porzioni di crosta terrestre a causa di movimenti tettonici (i laghi dell Africa orientale allineati lungo una grande fossa tettonica) laghi relitti: masse d acqua di origine marina rimaste isolate da movimenti tettonici o da addossamenti del livello del mare >> salati (mar Caspio e lago d Aral) laghi costieri: si formano per accumulo, verso il mare, di cordoni di sabbia che in alcuni casi sbarrano le acque provenienti dalle terre emerse (laghi delle Landes in Francia, laghi di Lesina e Varano, di Orbetello) laghi di sbarramento artificiale: formatisi per la costruzione di dighe
I laghi e le conche d acqua minori I laghi sono alimentati dalle acque meteoriche, da quelle di falda e da quelle degli immissari (fiumi). Parte della loro acqua viene rimossa per evaporazione e mediante eventuali emissari. Il bilancio tra l acqua ricevuta e quella persa è il bilancio idrico del lago. Dipende da: presenza/assenza di collegamenti fluviali, drenaggio e raccolta delle acque piovane, perdite nel sottosuolo, evaporazione.
I laghi e le conche d acqua minori Le principali caratteristiche delle acque lacustri riguardano: trasparenza: solitamente inferiore al mare poiché gli immissari generalmente disperdono una discreta quantità di detriti in sospensione colore: dipende da numerosi fattori tra cui il tempo atmosferico. Il geografo svizzero Forel ha istituito per i laghi una scala cromatica di 11 gradi di tonalità che vanno dall azzurro al giallastro per la classificazione salinità: dipende dalla genesi del lago
I laghi e le conche d acqua minori temperatura: dipende dalla latitudine, dall altitudine, dalla profondità del lago e dalle caratteristiche climatiche locali, nonché dalle temperature dell immissario. In ogni caso un lago abbastanza grande attenua la rigidità invernale e il calore estivo Nelle zone temperate e in laghi con una profondità di almeno 10 metri, la distribuzione del calore determina una stratificazione termica verticale delle acque. Nella stagione più calda la colonna d acqua può essere suddivisa in tre strati di spessore variabile in funzione della profondità e dell ubicazione geografica del lago: n Epilimnio (strato superiore): le acque sono continuamente rimescolate dal vento con temperature elevate e omogeneamente distribuite n Metalimnio (intermedio): con elevato gradiente termico verticale n Ipolimnio (profondo): dove l acqua ha temperature inferiori e
I laghi e le conche d acqua minori La dinamica dei laghi è l insieme dei movimenti delle loro acque. È dovuta principalmente: all immissione ed emissione di acque ad opera dei fiumi ai venti alle differenze di temperatura all interno della massa d acqua modesti effetti di marea Le sesse sono oscillazioni dell intera superficie lacustre, causate principalmente da variazioni della pressione atmosferica in associazione al continuo soffiare del vento in una stessa direzione Le paludi e gli stagni sono distese di acque basse ospitate in leggere depressioni, spesso sotto il livello del mare. Le maremme sono estese piane acquitrinose prossime al mare.
L inquinamento delle acque continentali Principali fonti d inquinamento di fiumi e laghi sono: - le acque residuali urbane - le acque di scarico delle industrie - le acque che derivano dall agricoltura Un altro fenomeno molto diffuso nei laghi (come in mare) è quello dell eutrofizzazione, che si manifesta per un eccesso di nutrienti la cui provenienza è dagli scarichi organici delle abitazioni e dai detersivi. Consiste nel proliferare di alghe «concimate» dai fosfati e dai nitrati. I fiumi smaltiscono più rapidamente dei laghi le sostanze inquinanti. Quando un fiume sfocia in un lago, la massa d acqua lacustre trattiene buona parte delle sostanze dannose provenienti dal fiume, oltre a quelle che vengono immesse direttamente nel lago dalle abitazioni e dalle industrie costiere. Le falde idriche, sia quelle freatiche che quelle artesiane, sono in collegamento con le acque correnti superficiali e possono essere facilmente inquinate.
L inquinamento delle acque continentali