Il ciclo idrologico mantiene in movimento l'approvvigionamento di acqua dolce della Terra. Come funzionano le cose Acqua -- La beviamo, ci bagniamo in esso, e ci giochiamo. L'acqua ci dà la vita, ma troppo o troppo poco può anche togliere la vita. È la sostanza più comune sulla Terra, ma troppo spesso non c'è una goccia da bere. Gli straordinari attributi dell'acqua danno vita a questo pianeta, che altrimenti sarebbe sterile e senza vita. Per esempio, l'acqua si espande effettivamente quando gela, diventando meno denso. Se il ghiaccio non galleggiasse sull'acqua, il nostro pianeta sarebbe un posto molto diverso oggi. Il ghiaccio affonderebbe sul fondo di laghi e fiumi, dove il sole non sarebbe in grado di scioglierlo in primavera, un processo necessario per fare nuvole e pioggia, che continuano il flusso del ciclo. Questo accadeva ogni anno fino a quando, infine, non era rimasto altro che ghiaccio e una landa desolata inabitabile.
L'acqua esiste in tre stati:solido, liquido e gas - che comprendono la Terra ciclo idrologico , meglio conosciuto come ciclo dell'acqua. In questo ciclo, l'acqua dolce arriva sulla Terra come pioggia, nevischio, neve e grandine, che si riversa giorno e notte sugli oceani e sulla terra. L'acqua che colpisce la terra scorre in corpi d'acqua più grandi, come laghi e fiumi, oppure si infiltra nel sottosuolo e diventa acqua di falda, nutrire le nostre colture nel processo. Quando torna il sole, riscalda l'acqua e fa vapore, che si alza e si condensa in nubi, che si raccolgono, appesantirsi d'acqua e ricadere sulla Terra sotto forma di pioggia.
Questo ciclo è andato avanti dall'inizio del mondo e ha reso possibile la vita sulla Terra. Infatti, non c'è né più né meno acqua nel mondo oggi di quella che c'era quando c'erano i dinosauri. Pensa al ciclo dell'acqua terrestre come al metodo di riciclaggio definitivo. Non c'è da stupirsi che gli idrologi ne siano così affascinati.
Vai alla pagina successiva per leggere i diversi rami della scienza che gli idrologi utilizzano per studiare il ciclo dell'acqua della Terra.
Ti senti un po' assetato?Mentre circa il 70% della superficie terrestre è ricoperta d'acqua, Il 97 percento dell'acqua è acqua salata dell'oceano, che non è idoneo al consumo umano. Del 3 percento che è acqua dolce, il 2% è congelato nei ghiacciai, lasciando solo l'1 per cento dell'acqua potabile del mondo intero. Pensaci la prossima volta che ti fai una doccia davvero lunga.
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Leonard Malczynski, un idrologo, ingegnere informatico ed economista presso i Sandia National Laboratories, crea modelli utilizzando la dinamica del sistema per aiutare i pianificatori dell'acqua a prevedere come diversi fattori possono alterare l'uso da parte dei consumatori. Andy Nelson/The Christian Science Monitor/Getty Images L'idrologia è lo studio del flusso dell'acqua attraverso il ciclo idrologico, e idrologi sono le persone che conducono la ricerca. Mentre la maggior parte delle persone non pensa molto all'acqua, gli idrologi ne esaminano ogni aspetto:da dove proviene e in quali quantità, dove va, come ci arriva e cosa gli succede nel processo.
Per fare questo, usano molta matematica e alcuni gadget davvero fantastici, e a volte si bagnano anche un po'. I risultati sono sorprendenti. Gli idrologi aiutano progettisti e ingegneri a costruire dighe e argini per proteggere le città dalle inondazioni, tracciano l'inquinamento e trovano nuove fonti d'acqua - aiutano persino a tracciare l'acqua
nello spazio.
Poiché l'acqua è ovunque ed è fondamentale per quasi tutto ciò che facciamo, gli idrologi abbracciano quasi ogni ramo della scienza, dalla fisica e geologia all'astronomia e all'ecologia. Ci sono tanti modi per studiare le acque della Terra; Qui ci sono solo alcuni.
Idrologia spaziale è lo studio del movimento delle acque della Terra attraverso il ciclo idrologico utilizzando un database spaziale sviluppato in un sistema informativo geografico (GIS). Ciò significa che cercano di collegare lo spazio variabile che è la terra con il tempo e il flusso variabili che è l'acqua
[fonte:Purdue University].
Idrogeologia , o idrologia delle acque sotterranee , segue il flusso dell'acqua attraverso il suolo e nei sistemi sotterranei. idrogeologi aiutare a trovare fonti d'acqua sotterranee (falde acquifere) a cui possiamo attingere per l'acqua potabile. li controllano, così come il flusso di acqua nei siti sotterranei per determinare quanto viene prelevato. Capiscono anche come l'acqua scorre attraverso il suolo. Questo può sembrare noioso, ma se sei un agricoltore che ha bisogno della giusta quantità di umidità del suolo per far crescere i tuoi raccolti, sono informazioni vitali. Gli idrogeologi aiutano con le pratiche di irrigazione e monitorano l'inquinamento che filtra attraverso il suolo nei nostri pozzi.
Idrologia della zona di Vadose è un sottoinsieme dell'idrogeologia che si concentra sullo strato di terra direttamente sopra una falda acquifera, chiamata zona vadosa. Questa zona è importante perché funge da filtro finale e dispositivo di aerazione prima che la pioggia diventi acqua di falda, che a volte viene prelevato direttamente dal terreno tramite pozzi e utilizzato senza metodi di depurazione. Se la zona vadosa è malsana, così è gran parte della nostra acqua potabile.
Idraulica non ha nulla a che fare con il far fare alla tua auto trucchi davvero fantastici (beh, lo fa, solo non in questo contesto). Questo è lo studio del flusso fisico dell'acqua. I professionisti dell'idraulica utilizzano modelli matematici per tracciare il flusso dell'acqua da una fonte all'altra. Lo scopo principale di questo è tracciare non l'acqua ma i contaminanti in essa contenuti. Per esempio, se una fabbrica scarica rifiuti industriali in un fiume, scorrerà a valle e alla fine si disperderà nell'oceano. Chissà dove andrà a finire? Lo fanno le persone che studiano idraulica.
Idrometeorologia , conosciuto anche come idroclimatologia , utilizza strumenti meteorologici per capire quanta pioggia cadrà e in quali aree specifiche. Questo è utile per molte ragioni, non solo per sapere quando prendere l'ombrello quando esci di casa. L'idrometeorologia può aiutare a determinare quanta acqua raggiungerà un'area in un dato anno. Questo aiuta con la costruzione di dispositivi di controllo delle inondazioni e
sistema di irrigazione.
In una forma di scienza conosciuta come dendroidrologia , dendroidrologi utilizzare gli anelli degli alberi per aiutare a determinare le precipitazioni storiche e le condizioni di siccità, flusso di corrente, deflusso, e altro ancora. La conoscenza di queste informazioni può aiutare le regioni prive di dati storici affidabili a prevedere il futuro idrologico.
Se l'approvvigionamento idrico mondiale contiene oggi la stessa quantità d'acqua che conteneva all'inizio, allora come è possibile sprecare l'acqua? Non tornerà? Perché le persone litigano per l'acqua? Scopri su
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Idrologia nell'esercitoGli idrologi non si limitano a controllare le inondazioni e l'inquinamento delle acque. La NASA ha un programma di idrologia che mappa gli oceani dallo spazio. Altri programmi negli Stati Uniti preparano rapporti idrologici sulle conseguenze per l'approvvigionamento idrico di un'area se nella regione fosse utilizzata un'arma di distruzione di massa. Questi rapporti possono essere utilizzati per aiutare a chiarire le ricadute di un attacco, o, d'altra parte, possono indicare un modo per togliere l'approvvigionamento idrico di una nazione [fonte:Global Security].
Gli idrologi cercano continuamente modi per migliorare gli impianti di trattamento delle acque. Flip Chalfant/Getty Images Mentre la Terra ha ancora la stessa quantità di acqua che ha sempre avuto, la richiesta di acqua è più grande che mai. La popolazione continua a crescere, e tutti hanno bisogno di essere nutriti e vestiti con materiali che devono essere coltivati usando l'acqua. Le stesse persone hanno bisogno di vivere in case costruite con l'acciaio, legname, o altri vari materiali da costruzione - di nuovo, questi materiali richiedono una grande quantità di acqua per la produzione o la crescita. Certo, le persone devono anche fare il bagno e lavare i vestiti e andare in bagno… tutto questo
prende l'acqua.
Vuoi conoscere il vero kicker? L'acqua non cade uniformemente su tutta la Terra. Un posto può avere troppa pioggia, provocando inondazioni e devastazioni, mentre un altro potrebbe ottenere molto poco, provocando una siccità. Una volta che l'acqua scende nello scarico, ci vuole un po' di tempo prima che venga rielaborato in qualcosa che può essere riutilizzato. Se non ci sono abbastanza precipitazioni per la tua zona e la popolazione usa troppa acqua, i livelli di riserva scendono più velocemente di quanto possano essere ricostituiti.
Gli idrologi sono costantemente alla ricerca di modi per trovare più acqua per stare al passo con le richieste attuali. Gli impianti di trattamento delle acque prendono l'acqua che è stata utilizzata per i rifiuti e la riconvertono in fresca, acqua locale che può essere nuovamente consumata. Gli idrologi non solo cercano modi per migliorare queste strutture, cercano anche di trovare nuovi pozzi d'acqua sotterranei e, forse ancora più importante, capire come mantenere queste forniture con la minaccia sempre crescente di inquinamento.
L'inquinamento è un rifiuto industriale, emissioni delle auto, deflusso di pesticidi e rifiuti animali dagli allevamenti, e nutrienti extra nei terreni che causano uno squilibrio. Questi possono imbattersi in laghi, fiumi e torrenti; penetrare nelle acque sotterranee; oppure si accumulano nell'aria e ricadono a terra sotto forma di pioggia acida. La mappatura del corso di questi contaminanti attraverso l'idraulica ambientale è un modo in cui gli idrologi aiutano a localizzare e pulire
up inquinanti.
Don Mosè, Direttore dei progetti sperimentali per Wal-Mart, sfoggia l'asfalto assorbente nel parcheggio di una nuova, più eco-friendly sperimentale Wal-Mart Super Store in Aurora, Colonnello Thomas Cooper/Getty Images Un altro modo è attraverso innovazioni come i materiali per pavimentazione permeabili. Quando cade la pioggia, a volte contiene sostanze inquinanti. In posti con molte persone, come la maggior parte delle città, tende anche ad essere molto concreto. Questo lava via tutti gli inquinanti sulla strada e li mette nella fogna più vicina, sistema di scarico o fiume, che trabocca d'acqua e non ha altro posto dove andare. Il calcestruzzo è impermeabile:non permetterà all'acqua di attraversarlo nel terreno. Questo pone un problema, perché filtrare gli inquinanti con rocce e sabbia è il primo sistema di filtrazione naturale dell'acqua per le nostre acque sotterranee.
Una risposta a questo problema potrebbe essere il calcestruzzo permeabile. Questa superficie lascia passare l'acqua attraverso di essa, una specie di terreno. Riduce la pressione dei sistemi fognari nelle aree urbane dove tutta l'acqua e i rifiuti devono defluire durante una grande pioggia. Aiuta anche con il controllo delle inondazioni e il controllo dell'inquinamento. I costi, però, sono talvolta proibitivi. Scavare strade e sostituire il cemento non è un compito da poco. Il modo migliore per iniziare il processo di pianificazione permeabile è iniziare durante la fase di pianificazione di un progetto.
Questo è solo uno dei tanti modi in cui gli idrologi lavorano per mantenere sicure le nostre acque sotterranee. Altri idrologi ricercano i livelli di inquinamento nella neve, suolo e persino ghiacciai.
Nella pagina successiva, scopri come gli idrologi possono prevedere, e talvolta anche prevenire, inondazioni.
Un'azienda è circondata dall'acqua del fiume Mississippi a Foley, Mo. Joe Raedle/Getty Images Chiunque abbia mai sperimentato un'alluvione o abbia conosciuto qualcuno che l'ha fatto capisce che le inondazioni sono una faccenda seria. Possono eliminare intere comunità e distruggere centinaia di anni di storia in pochi secondi.
Alcune inondazioni possono arrivare all'improvviso - queste sono chiamate inondazioni improvvise o inondazioni critiche . A volte non è nemmeno necessario che piova nelle vicinanze perché si verifichi un'inondazione improvvisa. Inondazioni improvvise possono verificarsi quando una forte pioggia si verifica a monte e l'acqua scorre a valle, raccogliendo più slancio mentre passa. Un altro tipo di allagamento critico si verifica quando una sorta di dispositivo di ritenzione delle alluvioni, come una diga o un argine, si rompe e l'acqua fuoriesce.
Inondazioni non critiche sono inondazioni che accadono lentamente, per un periodo di tempo relativamente lungo. Questi si verificano quando le piogge abbondanti cadono per giorni e giorni, e fiumi, laghi e ruscelli si gonfiano oltre i loro normali confini. Non lasciarti ingannare dal nome:le inondazioni non critiche possono essere devastanti quanto le inondazioni improvvise se non sono preparate. e possono anche portare a inondazioni critiche.
Gli idrologi lavorano costantemente per prevenire e ridurre la gravità delle inondazioni. Idroclimatologi utilizzare i dati sulle precipitazioni e la tecnologia meteorologica per determinare la massima piovosità per un'area. Quindi cercano di determinare quando potrebbero verificarsi inondazioni e quanta pioggia ci vorrebbe per inondare un'area.
Con queste informazioni, gli idrologi lavorano con organizzazioni, come la Federal Emergency Management Agency (FEMA) degli Stati Uniti, per aiutare a pianificare lo sviluppo della città e la risposta alle emergenze. Questo si basa sull'idea che una grande alluvione si verifica una volta ogni cento anni. L'obiettivo di un idrologo è capire quali sono le peggiori possibilità di inondazione per un arco di cento anni e progettare intorno a tale possibilità per ridurre al minimo i danni e il costo della ricostruzione. Qualche volta, se il costo per costruire un dispositivo anti-inondazione con una forza di inondazione di un centinaio di anni è molto più del costo della ricostruzione, gli ingegneri costruiranno per la possibilità di un'alluvione di 25 o 30 anni, la peggiore alluvione possibile che potrebbe verificarsi ogni 25-30 anni. Questo di solito accade in aree remote, come parchi o foreste, dove non ci sono molte persone che potrebbero
essere influenzato.
Il lavoro degli idrologi determina dove e come costruire non solo dispositivi di inondazione come argini, dighe e canali sotterranei, ma anche dove mettere intere città e quartieri. La sicurezza è la cosa più importante. Il successo del controllo delle inondazioni non è sempre evidente, ma i tentativi falliti sono fin troppo ovvi.
Alcuni idrologi vanno ai confini della Terra per studiare il sistema idrico, altri vanno anche più lontano. Scopri fino a che punto alcuni sono disposti a spingersi nella pagina successiva.
Questa mappa digitale mostra il rischio di inondazioni in alcune aree del Regno Unito. Norwich Union produce mappe delle inondazioni utilizzando la tecnologia digitale, consentendogli di valutare il rischio di singole abitazioni in prossimità di pianure alluvionali. Norwich Union/Getty Images L'acqua è ovunque, ma non sempre è raggiungibile. Gli idrologi usano modelli, mappe e figure per aiutarli a distinguere dove si trova l'acqua:le falde acquifere sotterranee e i ghiacciai remoti non possono competere con un idrologo ben informato.
idrologi spaziali utilizzare GIS (sistemi di interfaccia globale) e GPS (sistemi di posizionamento globale) per aiutarli a mappare il flusso di flusso, inquinamento e vari problemi ambientali. Questi possono assomigliare a qualsiasi cosa, da un grafico a linee a un modello tridimensionale a grandezza naturale di un fiume o di un sistema idrico sotterraneo. Questi sistemi ad alta tecnologia utilizzano coordinate, misurazioni e dati per generare immagini dettagliate dell'area.
Gli idrologi andranno piuttosto lontano per ottenere informazioni sul movimento dell'acqua. I satelliti di telerilevamento orbitano attorno alla Terra, fotografare gli oceani e cosa sta succedendo in essi. I satelliti producono mappe topografiche dell'oceano, che aiutano gli idrologi a studiare gli oceani e i loro movimenti nel loro insieme. C'è anche uno strumento di telerilevamento della barriera corallina. Le barriere coralline sono una grande risorsa ecologica, contribuendo a produrre ossigeno e mantenere un equilibrio ambientale per l'intero pianeta. Sapere dove si trovano questi reef e come studiarli è molto importante.
Questa immagine da un satellite della NASA mostra la costa delle Bahamas, Florida e Cuba. Le rive sono barriere coralline poco profonde che riflettono la luce attraverso l'oceano, dandogli un colore blu brillante. Immagini Stocktrek/Immagini Getty Idrologia parametrica è una branca più teorica dell'idrologia. Utilizza la modellazione al computer per elaborare le relazioni tra gli eventi nel ciclo idrologico. Quindi utilizza queste relazioni per generare possibili nuovi eventi.
Globale, gli idrologi sono un gruppo ampio e diversificato. Sono dedicati alla conservazione dell'acqua della Terra con ogni mezzo necessario. Gli idrologi aiutano a mantenere il sostentamento dell'umanità aiutando a regolare le inondazioni, inquinamento e liquami. Non solo quello, riescono a realizzare dei modelli davvero affascinanti. L'idrologia è una branca della scienza che sarà sempre richiesta, soprattutto perché la nostra popolazione continua a crescere e la domanda di acqua dolce aumenta.
Per saperne di più sull'acqua che ci circonda, segui i link nella pagina successiva. Ti forniranno maggiori informazioni.
Acqua, Acqua ovunque?Gli scienziati hanno recentemente trovato resti di acqua nel vetro vulcanico raccolto dalla luna, inducendoli a chiedersi come sia nata la luna. Una vecchia idea era che un pianeta canaglia, delle dimensioni di Marte, schiantato contro la Terra, provocando la rottura di grandi pezzi del nostro pianeta. Questi pezzi si unirono e formarono la luna, sebbene qualche atomo leggero, come l'idrogeno, non riuscivano a sopravvivere. Trovare acqua nelle rocce potrebbe mettere in discussione l'età e l'origine della luna [fonte:National Geographic].
