La hidrosfera: almacenes y circulación

Objetivos

1. Distinguir el stock de agua del ritmo al que se renueva, sin confundir un río caudaloso con un gran almacén.
2. Recorrer el ciclo hidrológico nombrando el proceso y la energía que lo mueve.
3. Comparar la circulación superficial, arrastrada por el viento, con la termohalina, movida por la densidad.
4. Relacionar esas piezas con la vida y el clima, y leer el Duero con ese criterio.

Explicación

La hidrosfera no es «el agua del mapa». Es el conjunto de almacenes y de flujos. Un almacén grande puede renovarse despacio. Un almacén pequeño puede ser el que usamos cada día precisamente porque se renueva deprisa. Mezclar stock y flujo es el error que esta lección corrige primero.

Dónde está el agua

En los balances de manual, el océano concentra del orden del 97 % del agua. Casi todo el resto que es dulce está en hielo o bajo tierra. Ríos, lagos, humedad del suelo, atmósfera y seres vivos suman una fracción muy pequeña del stock. No hace falta el decimal exacto de cada casilla para el argumento, y no lo inventamos: el océano domina; el hielo domina el agua dulce; el agua subterránea es el siguiente almacén dulce; los ríos son poco volumen.

Lo que los ríos sí tienen es renovación. El agua que ves en el cauce no es una reserva del tamaño del cauce: es un tránsito. Si se corta la entrada, el stock visible desaparece en días o semanas, no en milenios. La atmósfera es un stock todavía más pequeño y se renueva en una escala de días. Un casquete de hielo o un acuífero profundo van en otra escala, de mucho más tiempo. Por eso proteger solo «el agua del grifo de hoy» sin mirar el acuífero, o mirar solo el acuífero sin mirar lo que el río repone, son dos cegueras distintas.

El ciclo hidrológico

El Sol evapora agua del océano y de los continentes. Las plantas añaden transpiración; las dos salidas juntas son la evapotranspiración. El vapor asciende, se enfría y condensa. La precipitación devuelve el agua. En tierra, una parte escurre en superficie, otra se infiltra, alimenta acuíferos y acaba saliendo a ríos o al mar. La gravedad cierra el retorno. No se fabrica agua nueva: cambia de almacén.

Cada flecha tiene un límite. La infiltración depende del suelo y de la pendiente. El escurrimiento rápido llega al río con poca depuración natural. Lo que el ciclo no hace es «limpiar» por magia una sustancia que no se evapora con el agua: el vapor deja atrás muchas sales. Por eso el océano es salado y la lluvia, en origen, no.

Circulación superficial

El viento cede momento a la capa superficial del mar. La rotación desvía ese movimiento (Coriolis), y los continentes impiden que el agua siga en círculo perfecto. El resultado son los grandes giros subtropicales. No hace falta la espiral de Ekman completa: basta saber que el transporte neto de la capa superficial no va exactamente en la dirección del viento y que, donde el agua superficial se aparta, sube agua más profunda. Esa surgencia enfría la costa y trae nutrientes.

Las corrientes del borde oeste de los giros, como la del Golfo y su continuación hacia el Atlántico norte, son más estrechas e intensas que las del borde este. Transportan calor. Europa occidental es menos fría de lo que su latitud sugeriría, en parte por ese reparto. No damos aquí una velocidad en metros por segundo: el mecanismo no la necesita y una cifra suelta suele estar mal citada.

La termohalina, en prosa

«Termo» es temperatura y «halina» es sal. La densidad del agua de mar sube si el agua se enfría y si se vuelve más salada. En latitudes altas del Atlántico norte, el enfriamiento y la formación de hielo marino (la sal se queda en el agua que no se congela) pueden densificar el agua hasta que se hunde. Ese agua profunda se extiende. En otros lugares, el retorno hacia la superficie es lento. El dibujo de la «cinta transportadora» es un esquema útil, no una tubería ni una velocidad fija. La escala de un circuito completo es de siglos a un milenio, según el esquema: mucho más lenta que la corriente superficial empujada por el viento. Puede cambiar de régimen. No lo calculamos.

Importa al clima porque mueve calor y porque el agua profunda almacena carbono disuelto fuera del contacto rápido con la atmósfera. Pararla o debilitarla no es un interruptor de aula.

Funciones para la vida y el clima

El agua es el medio de las células y el disolvente de casi toda la química biológica. Su calor específico alto da inercia térmica: el mar modera temperaturas que en un continente se disparan. Las corrientes reparten calor de unas latitudes a otras. El vapor es, además, un gas de efecto invernadero y transporta calor latente cuando se evapora y condensa. En tierra, el ciclo alimenta ríos que erosionan y acuíferos que sostienen manantiales en seco. Quitar el océano del razonamiento climático deja un planeta que no es el nuestro.

Comparar las dos circulaciones

• Superficial. Motor: viento. Profundidad: la capa alta del océano. Ritmo: rápido, de días a años según el recorrido. Se organiza en giros.
• Termohalina. Motor: densidad (frío y sal). Profundidad: llega al fondo. Ritmo: siglos a un milenio en el esquema global. No la dibujes como un río de agua dulce.

Glosario de esta lección

Stock y flujo. Cuánta agua hay en un almacén, frente a cuánta pasa por él en un tiempo. Un río gana en flujo y pierde en stock.

Evapotranspiración. Evaporación física más transpiración de las plantas. Es la salida de agua a la atmósfera desde el continente.

Giro subtropical. Circuito superficial cerrado por el viento, Coriolis y los continentes.

Surgencia. Ascenso de agua profunda donde la superficial se aparta. Suele ser más fría y más rica en nutrientes.

Circulación termohalina. Movimiento profundo debido a diferencias de densidad por temperatura y salinidad. La cinta transportadora es su caricatura útil.

Calor específico. Energía que hace falta para subir un grado la temperatura de una masa. Alto en el agua: el mar se calienta y se enfría despacio.

Ejemplo resuelto

Medir con placa

Opcional. La temperatura de un vaso no es la temperatura del Atlántico norte.

Ocultar medición con placa

#include <OneWire.h>
#include <DallasTemperature.h>

OneWire bus(2);                       // datos en el pin 2
DallasTemperature sensores(&bus);

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  sensores.begin();
}

void loop() {
  sensores.requestTemperatures();
  float t = sensores.getTempCByIndex(0);
  if (t == DEVICE_DISCONNECTED_C) {
    Serial.println("error");
  } else {
    Serial.println(t);                // °C
  }
  delay(1000);
}

import serial
puerto = serial.Serial("/dev/ttyACM0", 9600, timeout=2)
linea = puerto.readline().decode("utf-8", errors="replace").strip()
print(linea)  # grados Celsius, o "error". Prueba también /dev/ttyUSB0.

Comprueba

Esquema para dibujar

Dibuja el contraste entre stock y renovación, o la circulación superficial frente al hundimiento por densidad.

El océano es casi toda el agua; el hielo y el subsuelo, casi toda el agua dulce; ríos y atmósfera, poco stock y mucha renovación. El ciclo lo mueve el Sol y lo cierra la gravedad. El viento organiza giros superficiales que reparten calor. La densidad organiza un circuito profundo, lento, que no es una tubería. El Duero ilustra el flujo; no ilustra el 97 %. Un DS18B20 mide la temperatura de su sonda, y un pH barato sin calibrar no mide el pH.