Circa il 70% della superficie terrestre è coperto d’acqua. Quest’acqua evapora e si condensa in nuvole. Le nuvole causano precipitazioni e quest’acqua ricade sulla superficie terrestre, pronta per ricominciare il ciclo.

Perché mi interessa? Il ciclo dell’acqua è fondamentale non solo per il tempo, ma per la vita sulla terra. La pioggia è necessaria per la sopravvivenza delle piante e degli esseri umani. La condensazione è necessaria per la formazione di nubi. L’evaporazione è necessaria per raffreddare e mantenere un buon equilibrio di vapore acqueo nell’aria.

Figura A: Il ciclo dell’acqua

L’acqua sulla Terra ora è la stessa acqua che è stata sulla Terra dall’inizio. La pioggia che cade su di noi è la stessa acqua che pioveva sui dinosauri, King Tut e George Washington. Cosa rende possibile questa fantastica impresa? Il ciclo dell’acqua. Il ciclo dell’acqua è il processo che ricircola l’acqua in modo da poter avere corpi idrici, nuvole e precipitazioni.

Il primo passo del ciclo dell’acqua è l’evaporazione. Circa l ‘ 85% del vapore acqueo nell’aria proviene dall’acqua evaporata dagli oceani. L’altro 15% proviene da evapotraspirazione, che è un termine catch-all per l’acqua che evapora da terra. Ciò include il vapore acqueo prodotto dalle piante durante la traspirazione, l’acqua proveniente da laghi, torrenti, pozzanghere e umidità del suolo, l’evaporazione diretta della neve e persino il vapore acqueo dal respiro degli animali.

La seconda fase del ciclo dell’acqua è la condensazione. Ora che l’atmosfera è piena di vapore acqueo, quel vapore acqueo si condensa in gocce d’acqua. A volte, come la mattina presto, il vapore acqueo si condensa sull’erba come rugiada e filtra di nuovo nel terreno, pronto per essere evaporato di nuovo. Ma la maggior parte del vapore acqueo si condensa più in alto nell’aria e forma nuvole. Una volta che le gocce d’acqua sono in una nuvola, possono accadere due cose. O la nuvola si dissiperà e le gocce d’acqua diventeranno di nuovo vapore, o la nuvola crescerà e inizierà a precipitare.

La terza e ultima fase del ciclo dell’acqua è la precipitazione. Le precipitazioni includono tutta l’acqua che cade dal cielo, sia in forma liquida che congelata, che raggiunge il suolo. Una volta che la precipitazione si fa strada verso il suolo, può finire per immergersi nel terreno, scappare in ruscelli e laghi, diventare manto nevoso, essere usato dalle piante, essere inalato dagli animali o cadere direttamente nell’oceano. Quindi il ciclo dell’acqua può ricominciare e continuare per milioni di anni a venire.

Figura B: Infiltrazione e deflusso

A parte i passaggi precedenti del ciclo dell’acqua, ci sono anche modi in cui l’acqua può essere immagazzinata sulla Terra che svolgono un ruolo nel ciclo dell’acqua in vari momenti durante l’anno. L’acqua può essere immagazzinata in laghi, torrenti, ghiacciai, iceberg e terra.

Quando le precipitazioni cadono verso la terra, parte dell’acqua filtra nel terreno, un processo noto come infiltrazione. La quantità di acqua che filtra nel terreno varia con diversi fattori quali durata, tipo e forza di precipitazione, tipo di terreno, pendenza del terreno e copertura del terreno. La durata e la forza delle precipitazioni giocano un ruolo nella quantità di acqua che il terreno può contenere e se l’acqua si infiltrerà nel terreno o viaggerà attraverso la superficie del terreno. Alcuni tipi di terreni trattengono l’acqua meglio di altri e possono assorbire più acqua. Come la pendenza del terreno varia, così fa la quantità di acqua che sarà in grado di penetrare nel terreno. Se c’è un ripido pendio, l’acqua sarà più probabile che corra giù per la collina piuttosto che essere assorbita dal terreno. Se il terreno non ha pendenza, è più probabile che l’acqua penetri nel terreno o rimanga sopra il terreno (come su una strada pianeggiante) e potenzialmente causi inondazioni. La quantità di acqua che il terreno assorbe dipenderà anche dalla copertura del terreno. La vegetazione influisce sulla velocità dell’acqua che si muoverà su una superficie. Più vegetazione porta ad acqua che scorre più lentamente.

I fattori che influenzano l’infiltrazione influenzano anche il deflusso superficiale. Il deflusso si verifica quando l’acqua scorre attraverso la superficie del terreno. Se nessuna acqua è in grado di penetrare nel terreno, l’acqua scorrerà attraverso la superficie del terreno. Ciò si verifica molte volte vicino alle montagne poiché l’acqua che scorre rapidamente lungo una montagna non può essere assorbita dal terreno. Se un certo tipo di terreno non assorbe molto bene l’acqua o se il terreno è già saturo, l’acqua rimane in superficie. L’argilla è un esempio di terreno che assorbe lentamente l’acqua rispetto ai terreni sabbiosi. Più deflusso si verificherà su terreni con terreno argilloso piuttosto che terreni con terreno sabbioso. Il deflusso può verificarsi anche durante i fusciacche da neve dai fianchi delle montagne.

In che modo questo si riferisce alla silvicoltura?

Figura C: Woodfin Watershed nella Carolina del Nord occidentale è uno spartiacque boscoso che aiuta a proteggere le risorse idriche dall’inquinamento ed è protetto da sforzi di conservazione. (Immagine dalla Southern Appalachian Highlands Conservancy www.southwings.org)

Le foreste e gli alberi rappresentano una parte cruciale del ciclo dell’acqua. Il suolo assorbe le precipitazioni che cadono dalle nuvole e gli alberi attingono l’acqua dal suolo nelle loro radici per sostenere tutti i loro processi principali di vita come la crescita, la riproduzione e la manutenzione. Mentre l’acqua viaggia dalle radici alle foglie, l’acqua viene persa attraverso piccoli pori, o stomi, in un processo chiamato traspirazione. La traspirazione e l’evaporazione insieme comprendono l’evapotraspirazione totale, la quantità di acqua restituita all’atmosfera come vapore per continuare il ciclo dell’acqua. Le foreste utilizzano più acqua rispetto ai tipi di vegetazione a crescita inferiore e producono anche un deflusso superficiale inferiore, una ricarica delle acque sotterranee e una resa idrica. Le specie arboree e l’età, la struttura forestale e i modelli di raccolta influenzano la quantità di acqua richiesta da una foresta. Ad esempio, le conifere sempreverdi come i pini richiedono più acqua degli alberi decidui. Gli alberi giovani richiedono più acqua rispetto agli alberi più vecchi. Nel sud-est degli Stati Uniti specie arboree particolarmente inefficienti dall’acqua includono amarena, corniolo, pioppo giallo, tiglio, betulla, buckeye e sicomoro. Diradamento di una foresta può aiutare a ridurre la domanda di acqua da parte degli alberi, ma aumenta l’erosione e produce buchi nel baldacchino che rimuove ombra e riparo per altre specie forestali. Mantenere uno strato sottobosco sviluppato per proteggere l’umidità del suolo riduce il fabbisogno idrico delle foreste, anche se molti alberi vengono tagliati per ridurre il fabbisogno idrico degli alberi.

Poiché il cambiamento climatico provoca maggiori precipitazioni estreme e temperature più elevate, alberi e foreste svolgeranno un ruolo sempre più vitale nel ciclo dell’acqua della Terra. Le foreste aumentano la qualità dell’acqua riducendo al minimo l’erosione e intercettando il deflusso inquinato, che potrebbe diventare più importante se il cambiamento climatico minaccia le forniture idriche locali. Le foreste producono anche meno inquinamento chimico e nutritivo di operazioni agricole equivalenti e gestite in modo più intensivo. Le foreste possono ridurre l’impatto delle inondazioni assorbendo l’acqua durante i periodi di abbondanza e rilasciandola lentamente durante i periodi di siccità. Se piantare alberi per sequestrare CO2 per ridurre le concentrazioni di anidride carbonica nell’atmosfera, i gestori devono essere sicuri che la domanda di acqua degli alberi non peggiorerà le carenze idriche regionali durante la siccità, in particolare per le colture forestali a crescita rapida e a breve rotazione come il pioppo.

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Calore latente e sensibile, evapotraspirazione ed evaporazione, come si formano le nuvole, precipitazioni a sud-est

Link agli standard nazionali di educazione scientifica:

7th grade science: 7.E. 1. 2 : Spiega come il ciclismo dell’acqua dentro e fuori dall’atmosfera e le condizioni atmosferiche si riferiscono ai modelli meteorologici sulla terra.

Scienze della Terra: EEn.2.3.2: Spiegare come interagiscono le acque sotterranee e le acque superficiali.

Attività per accompagnare le informazioni di cui sopra:

Attività: Il ciclo dell’acqua (Link all’attività originale.)

Descrizione: Questa attività si concentra sulla costruzione di un modello rappresentativo del ciclo dell’acqua. Gli studenti svilupperanno i propri modelli del ciclo dell’acqua utilizzando le forniture consigliate e saranno in grado di spiegare tutti gli elementi del ciclo dell’acqua con i loro modelli.

Relazioni con gli argomenti: Il ciclo dell’acqua