Il ciclo dell’acqua è un processo essenziale per il bilancio idrico del pianeta e ha un impatto diretto sul clima, sugli ecosistemi e sulla disponibilità di risorse idriche per l’uomo e la natura. È, unitamente al ciclo del carbonio, al ciclo dell’azoto, al ciclo dello zolfo e al ciclo del fosforo, un ciclo biogeochimico.
Il ciclo dell’acqua descrive il modo in cui l’acqua viene scambiata attraverso il suolo, l’oceano e l’atmosfera della Terra. L’acqua è una specie vitale per la sopravvivenza dell’uomo se si pensa al fatto che oltre il 70% delle cellule umane è costituito da acqua.
Dell’acqua presente sulla Terra il 97.5% è acqua salata mentre della parte rimanente oltre il 99% si trova sotto forma di ghiaccio o di acqua sotterranea e meno dell’1% dell’acqua dolce si trova nei laghi, nei fiumi e in altre forme disponibili. Per aumentare la disponibilità di acqua si procede quindi allo scavo di pozzi al fine di raggiungere le falde acquifere, alla raccolta dell’acqua piovana e all’uso della desalinizzazione.
Tuttavia la maggior parte dell’acqua presente sulla Terra, ad eccezione di quella superficiale, non si sposta da un luogo all’altro, molto rapidamente.
Fasi del ciclo dell’acqua
Il ciclo dell’acqua è dovuto all’energia del sole che riscalda la superficie dell’oceano e le altre acque superficiali, provocando l’evaporazione dell’acqua liquida e la sublimazione del ghiaccio, trasformandolo direttamente dallo stato solido a quello gassoso. Questi processi spostano l’acqua dalla terra all’atmosfera sotto forma di vapore acqueo.
Evaporazione
L’evaporazione avviene quando l’acqua passa dallo stato liquido allo stato gassoso. Durante il passaggio di stato viene scambiata una notevole quantità di calore, circa 2.6 kJ di energia per portare ogni grammo di acqua da 20 °C allo stato di vapore.
In genere, la radiazione solare e altri fattori come la temperatura dell’aria, la pressione del vapore, il vento e la pressione atmosferica influenzano il fenomeno che avviene in qualsiasi area geografica.
Condensazione
La condensazione è il processo in cui il vapore acqueo cambia il suo stato fisico da vapore a liquido. Il vapore acqueo condensa su piccole particelle sospese nell’aria per formare la rugiada, la nebbia o le nuvole. Affinché avvenga la condensazione, è necessaria la presenza di particolato atmosferico, sali marini, ioni causati dai fulmini e i prodotti della combustione contenenti l’acido solforoso e l’acido nitroso che fungono da nucleo di condensazione
La condensazione si verifica quando l’aria si raffredda o quando aumenta la quantità di vapore nell’aria fino al suo punto di saturazione. Quando il vapore acqueo condensa tornando allo stato liquido emette la stessa quantità di calore assorbito nel corso dell’evaporazione che viene rilasciato nell’ambiente.
Precipitazione
La precipitazione costituisce la terza fase del ciclo dell’acqua e si verifica quando l’acqua cade sotto forma di pioggia dall’atmosfera e raggiunge il suolo.
Quando le gocce d’acqua raggiungono una dimensione critica, la goccia è esposta alla gravità e alla resistenza per attrito. Una goccia in caduta lascia dietro di sé una scia turbolenta che consente alle gocce più piccole di cadere più velocemente.
L’altro processo che può verificarsi è quello di formazione dei cristalli di ghiaccio. Si verifica quando il ghiaccio si sviluppa in nuvole fredde o in formazioni nuvolose nell’alta atmosfera dove si verificano temperature gelide. Quando le gocce d’acqua vicine si avvicinano ai cristalli, alcune goccioline evaporano e condensano sui cristalli che, raggiunte dimensioni critiche, cadono sotto forma di neve o ghiaccio.
La pioggia può cadere su un corpo idrico come gli oceani, mari, fiumi o laghi i può cadere sulla terra da cui può essere trasportata, può penetrare nel suolo o può essere assorbita dalle piante.
Infiltrazione
L’infiltrazione comporta il passaggio dell’acqua dalla superficie alle acque sotterranee ed è legata alla porosità del terreno e alla permeabilità del suolo. Il terreno si comporta quindi come una spugna assorbendo l’acqua che riesce a trattenere mentre quella in eccesso inizia a scorrere sulla terra. L’acqua viene immagazzinata nel sottosuolo e una parte filtra fino alla falda freatica.
Percolazione
Il fenomeno per il quale l’acqua, per capillarità o per forza di gravità si muove attraverso il suolo è detto percolazione pertanto le acque sotterranee hanno origine dalla percolazione delle acque superficiali. Il movimento dell’acqua è possibile a causa delle cavità o dei pori presenti nelle formazioni geologiche.
La massa totale d’acqua nel corso del ciclo dell’acqua rimane praticamente costante, così come l’ammontare d’acqua in ciascuna riserva, quindi, in media, la quantità d’acqua che lascia una riserva è pari a quella che ritorna a essa.