Capitolo campione - Connessioni naturali (Scientifica SS2) by Mondadori Education

Unità

L'idrosfera

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OSSERVA Esamina con attenzione il grafico e rispondi alle domande. I Paesi maggiori consumatori di acqua in bottiglia (litri/anno)

250 200 150

ANALIZZA 1 Vero o falso?

Tra i Paesi riportati nel grafico: a il Paese che consuma più acqua in bottiglia è la Germania b il consumo di acqua in bottiglia per l’Italia si aggira intorno ai 200 litri/anno a persona c il Paese che consuma meno acqua in bottiglia sono gli Stati Uniti d il consumo maggiore di acqua in bottiglia si aggira intorno ai 200 litri/anno a persona

V F

XV F XV F X

V F

RIELABORA 100

2 Partendo dal grafico proposto, scrivi in ordine crescente i

Paesi che consumano più acqua in bottiglia e il loro relativo consumo.

APPROFONDISCI

3 Fai una ricerca in Rete e scopri i dati relativi all’utilizzo di acqua

in bottiglia in Italia. Il consumo è lo stesso in tutte le regioni? rm

lg i

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Ita

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L’Italia è la terza al mondo con un consumo di acqua in bottiglia pari a 206 litri/anno per persona

4 Scopri i motivi per cui, in particolare in Italia, c’è una grande

tendenza a comprare l’acqua confezionata piuttosto che utilizzare l’acqua disponibile dai rubinetti.

STEM Approfondisci il tema della crisi idrica del Lago d'Aral con il Compito di realtà a p. 210.

8.1 L’idrosfera continentale

VIDEO

e il ciclo dell’acqua L'idrosfera; Il ciclo dell'acqua

Come si è detto nell'Introduzione, l'idrosfera è costituita per circa il 97% da acque oceaniche e solo per il 3% da acque continentali. Di queste, il 70% è "imprigionato" allo stato solido nei ghiacciai; il restante 30% è allo stato liquido ed è fondamentale per noi, poiché è l'unica riserva idrica facilmente accessibile. Se consideriamo solo quest’ultima, possiamo distinguere tra acque superficiali, che scorrono nei fiumi, si accumulano nei laghi, e acque sotterranee, che si infiltrano nel sottosuolo formando le falde acquifere. Prima di occuparcene dobbiamo però descrivere il più grande sistema di depurazione esistente sulla Terra: il ciclo dell’acqua.

biosfera atmosfera laghi e fiumi acque sotterranee ghiacciai e ghiacci polari mari e oceani

600 km3 13 000 km3 200 000 km3 8 400 000 km3 29 000 000 km3 1 350 000 000 km3

Fig. 1 I serbatoi idrici dell’idrosfera.

Il ciclo dell’acqua Sul nostro pianeta ingenti quantità d’acqua si trasferiscono da un ambiente all’altro, sia fluendo direttamente allo stato liquido sia per mezzo di passaggi di stato (da solido a liquido, da liquido a vapore e viceversa). Questi processi di trasferimento coinvolgono atmosfera, oceani e terre emerse (fiumi, laghi, suoli ecc.), che funzionano da temporanei “serbatoi di accumulo” [Fig. 1] e sono detti, nel complesso, ciclo dell’acqua [Fig. 2]. Il motore principale del ciclo è il Sole, che riscalda la superficie degli oceani provocandone l’evaporazione 1 . Il vapore acqueo sale verso le zone alte dell’atmosfera, si raffredda e si condensa (ossia torna allo stato liquido) formando nubi: le precipitazioni che ne derivano riportano l’acqua sulla superficie terrestre. Il ciclo descritto si chiude rapidamente se l’acqua precipita direttamente in mare 2 , ma diventa più complesso se le precipitazioni interessano la terraferma 3 . In questo caso, infatti, l’acqua può seguire “percorsi” diversi: precipitazioni sulla terraferma 111 000 km3

immagazzinamento in neve e ghiaccio

deflusso superficiale

precipitazioni sul mare 385 000 km3

Sole

evapotraspirazione 71 000 km3

3 4

2 5

infiltrazione

evaporazione dal mare 425 000 km3 deflusso sotterraneo

Fig. 2 Il ciclo dell’acqua. 180

Unità 8

L'idrosfera

deflusso superficiale complessivo 40 000 km3

una parte torna rapidamente nell’atmosfera perché evapora e una parte si infiltra nel terreno e viene assorbita dalle radici delle piante, ma viene comunque restituita all’atmosfera grazie alla traspirazione attraverso le foglie (nel complesso si parla di evapotraspirazione) 4 ; • una parte ritorna infine agli oceani grazie al deflusso superficiale operato dai fiumi, che trasportano verso il mare le acque raccolte dalle precipitazioni e quelle ricevute dal sottosuolo, e al deflusso profondo (verso i fiumi o direttamente al mare) 5 . In alcuni casi l’acqua rimane per lungo tempo sulla terraferma: se penetra in profondità nel terreno va ad alimentare le le falde acquifere [§ 8.5], dove può restare per centinaia di anni; se solidifica va a far parte di un ghiacciaio 6 , dove può rimanere bloccata per migliaia di anni. •

MI METTO ALLA PROVA 1 Completo la mappa concettuale par-

tendo dalla traccia proposta. CICLO DELL'ACQUA

.......

EVAPOTRASPIRAZIONE .......

2 Abbino termini e definizioni.

Il bilancio idrologico globale e regionale

a deflusso b evapotraspirazione c ciclo dell’acqua d Sole

Il bilancio idrologico (o idrico) globale della Terra vede un equilibrio perfetto tra la quantità d’acqua che precipita, o condensa, su mari e continenti e quella che da essi torna nell’atmosfera: il ciclo dell’acqua è infatti un circuito chiuso, in cui non vi sono variazioni della quantità totale. Se si considerano tempi lunghi, anche i “serbatoi” che contengono l’acqua (atmosfera, oceani, laghi, fiumi, sottosuolo ecc.) mantengono costante il loro “livello”. Le cose cambiano se si considerano regioni limitate di territorio e tempi relativamente brevi. I bilanci idrologici regionali sono fortemente influenzati dal clima e dal regime pluviometrico: un eccesso o una scarsità di precipitazioni possono creare situazioni di squilibrio tra i “guadagni” e le “perdite” idriche [Fig. 3].

d 1 È il motore del ciclo dell’acqua: ___ 2 Coinvolge atmosfera, mare e terre c emerse (fiumi, laghi ecc.): ___ b 3 È opera di mari, suoli e piante: ___ a 4 È superficiale o profondo: ___

Bilanci idrologici e clima consumo delle riserve

300

200

100 0

L A mesi

CLIMI EQUATORIALI UMIDI

200

millimetri

200 100

L A mesi

CLIMI TROPICALI

300

La stagione delle piogge crea eccedenza idrica; deflusso ed evapotraspirazione intensi e falde sature. La stagione secca crea deficit idrico; deflusso ed evapotraspirazione ridotti e falde svuotate.

300

surplus idrico

100 0

A causa delle abbondanti e continue precipitazioni, le falde acquifere sono sempre sature, la vegetazione rigogliosa e il deflusso superficiale imponente per tutto l’anno.

millimetri

ricostituzione delle riserve

millimetri

deficit idrico

Fig. 3

L A mesi

CLIMI MEDITERRANEI

Le stagioni influenzano notevolmente il bilancio idrico: nei mesi invernali si ha di norma eccedenza idrica, in quelli estivi deficit anche pesanti (come accade tradizionalmente nel Meridione d’Italia).

100 0

L A mesi

CLIMI ARIDI

Le elevate temperature favoriscono l’evapotraspirazione, che non è bilanciata dalle scarse precipitazioni; si crea deficit idrico, le falde acquifere formatesi nel passato si impoveriscono sino quasi a esaurirsi. L'idrosfera

Unità 8

181

8.2 Le acque superficiali:

i corsi d’acqua

Le acque superficiali sono in perenne movimento: scorrono infatti verso il mare sospinte dalla forza di gravità, poiché si trovano di norma a quote più elevate rispetto alla superficie degli oceani.

Il monitoraggio dei corsi d'acqua

Ruscellamento: l’inizio del viaggio Il lungo cammino delle acque superficiali verso il mare inizia quando l’acqua caduta con le precipitazioni inizia a scorrere sul terreno, dapprima disordinatamente in rivoli che si modificano di continuo, poi scavando solchi più profondi e durevoli, e si dirige verso torrenti e fiumi: è il ruscellamento [Fig. 4].

Le acque si incanalano: i corsi d'acqua

Fig. 4 Quando l'acqua piovana non penetra nel terreno inizia a scorrere in superficie dando origine al ruscellamento.

Le acque ruscellanti finiscono per raccogliersi in corsi d’acqua (torrenti e fiumi) che seguono un percorso definito e diventano acque incanalate. I fiumi sono corsi d’acqua alimentati da precipitazioni, sorgenti, falde acquifere o dallo scioglimento di nevi e ghiacciai. Mentre scorrono verso altri fiumi, verso laghi o verso il mare, le loro acque scavano un solco entro il quale si incanalano: è l’alveo (o letto o impluvio), delimitato sui lati da argini (o sponde) naturali. La porzione di territorio che raccoglie tutte le acque che andranno a confluire in uno stesso corso d’acqua prende il nome di bacino idrografico, ed è delimitata dalla linea spartiacque (o di displuvio), che solitamente collega i punti più elevati della zona che circonda il fiume [Fig. 5]. In alcuni casi è più utile considerare il bacino idrogeologico, che tiene conto anche delle acque e degli spartiacque sotterranei e può non coincidere con quello idrogeografico. Ogni bacino idrografico è percorso da un reticolo fluviale, costituito dal fiume principale e dai suoi affluenti diretti o indiretti. I territori i cui fiumi sfociano direttamente in mare sono detti zone esoreiche, quelli in cui i fiumi sfociano in un lago interno sono detti zone endoreiche, quelli in cui manca un reticolo fluviale permanente (nei climi aridi) sono detti zone areiche.

VIDEO deflusso superficiale spartiacque idrografico spartiacque idrogeologico

Fig. 5 Il bacino idrografico è delimitato dagli spartiacque superficiali. Quando le acque presenti in un bacino idrografico raggiungono, per vie sotterranee, acque di fiumi di bacini idrografici adiacenti, il bacino di alimentazione non coincide con il bacino idrografico e prende il nome di bacino idrogeologico. 182

Unità 8

L'idrosfera

rocce permeabili

rocce impermeabili

Le caratteristiche dei corsi d’acqua Per descrivere un fiume occorre definirne alcune caratteristiche. • La lunghezza, dipende dalle caratteristiche del territorio. Nelle immense pianure africane, americane o asiatiche i fiumi percorrono grandi distanze; in Italia i fiumi sono brevi poiché le catene montuose da cui si originano sono relativamente vicine alle coste verso cui si dirigono. • La forma dell’alveo dipende dalla larghezza e dalla profondità del fiume. • La pendenza varia da fiume a fiume, ma si modifica gradualmente anche lungo il percorso di un medesimo fiume [Fig. 6]. Fig. 6 In base alla variazione della pendenza, si usa dividere il corso di un fiume in tre zone successive: il corso superiore, dove la pendenza è massima, il corso medio e il corso inferiore, con pendenza minima o nulla.

corso superiore

corso inferiore

corso medio

•

La velocità di un corso d’acqua dipende prevalentemente dalla pendenza, ma anche dalle caratteristiche dell’alveo. È massima se un fiume ha un alveo arrotondato, poiché l’acqua scorre incontrando meno attrito; è minima se l’alveo è stretto e profondo. La presenza di irregolarità nell’alveo rallenta il flusso dell’acqua, poiché causa turbolenza. Inoltre, se consideriamo una qualsiasi sezione trasversale del fiume, notiamo che la velocità di scorrimento è massima al centro e sulla superficie, mentre diminuisce in prossimità delle sponde e del fondo dell’alveo a causa dell’attrito [Fig. 7]. La portata di un fiume è la quantità di acqua che passa attraverso una sezione trasversale del corso d’acqua in un’unita di tempo e si misura in m3/s. La portata varia, nel medesimo fiume, a seconda della stagione e in base all’intensità delle precipitazioni: per questo motivo si parla di portata massima o di piena e di portata minima o di magra [Fig. 8]. La variazione della portata nell’arco dell’anno si definisce regime del corso d’acqua. I torrenti di montagna hanno regime irregolare, i fiumi di pianura hanno invece un regime più regolare e, pur risentendo delle variazioni stagionali, non sono mai in secca. Nelle regioni in cui le precipitazioni sono scarse, i corsi d'acqua sono in secca per buona parte dell'anno: è il caso delle fiumare dell'Italia meridionale e degli uadi nordafricani.

1 Completo la mappa concettuale par-

tendo dalla traccia proposta. RUSCELLAMENTO FIUMI

ALVEO

.......

2 Abbino termini e definizioni.

letto di piena

a portata b linea spartiacque c bacino idrografico d regime

letto di morbida

1 Corrisponde al territorio che letto di magra

roccia in posto Fig. 7 La velocità varia nelle diverse parti di uno stesso fiume.

MI METTO ALLA PROVA

alluvioni fluviali

Fig. 8 La portata di un fiume varia in base alle stagioni e alle precipitazioni.

raccoglie le acque che convergono c verso lo stesso corso d’acqua: ___ 2 Quantità di acqua che attraversa una sezione trasversale del corso a d’acqua in un’unita di tempo: ___ 3 È la variazione della portata nell’ard co dell’anno: ___ b 4 Separa due bacini idrografici: ___ L'idrosfera

Unità 8

183

8.3 I laghi:

bacini d’acqua dolce I laghi sono accumuli di acqua dolce, salmastra (poco salata) o salata che si formano in depressioni o conche della superficie terrestre e non si prosciugano nemmeno nei periodi “di magra”. Esistono laghi completamente privi di comunicazione con le acque marine (sistemi endoreici) e laghi che sono collegati al mare per mezzo di fiumi (sistemi esoreici): • nei sistemi endoreici l’acqua in entrata (afflusso) è garantita da precipitazioni, fiumi, falde acquifere, sorgenti sotterranee, mentre la principale causa della fuoriuscita d’acqua dal lago (deflusso) è l’evaporazione: è questo il caso dei laghi isolati all’interno di continenti come il lago d’Aral, o di quelli che occupano crateri o caldere di vulcani spenti [Fig. 9a]. Se l’evaporazione è molto intensa possono diventare “salati”, come il Mar Caspio; • nei sistemi esoreici l’afflusso e il deflusso sono garantiti dalla presenza di fiumi in entrata (immissari) e fiumi in uscita (emissari), come nei laghi prealpini dell’Italia settentrionale (Maggiore, Garda, Como) [Fig. 9b].

I laghi si trasformano nel tempo b Fig. 9 I laghi vulcanici laziali (a) sono sistemi endoreici, mentre il lago di Garda (b), con i suoi immissari e, come unico emissario, il fiume Mincio, è un sistema esoreico.

Fig. 10 Le successive fasi di vita di un lago.

Ogni lago subisce nel tempo una serie di trasformazioni che lo porteranno a estinguersi. Una modificazione delle condizioni climatiche (come un periodo di siccità), ma soprattutto il continuo deposito di sedimenti da parte degli immissari, che riempie progressivamente la conca, possono provocare la diminuzione della profondità del fondale: il lago 1 si trasforma in stagno 2 , quindi in palude 3 e infine in torbiera 4 [Fig. 10]. Stagni e paludi possono formarsi anche da acque che ristagnano dopo l’esondazione (fuoriuscita dall’alveo) di un fiume, da meandri abbandonati, da acquitrini originati da acque piovane.

1 Lago. Nella sua fase “adulta” questo bacino presenta vegetazione lungo le coste e strati di sedimenti che via via si accumulano sul fondale.

3 Palude. Gli spazi occupati dalla vegetazione aumentano fino a occupare buona parte della superficie del lago.

2 Stagno. Il processo di sedimentazione si accentua: la vegetazione trova nuovo substrato sul quale attecchire e diffondersi verso le zone più interne. Spazi occupati dalle acque si alternano a spazi “conquistati” dalla vegetazione.

4 Torbiera. La superficie del lago è totalmente occupata dalla vegetazione e si è trasformata in suolo. Il progressivo accumulo di materiale vegetale in decomposizione forma strati di torba, un “carbone ancora giovane”.

184

Unità 8

L'idrosfera

Le diverse origini dei laghi I laghi hanno origini diverse, in base al modo in cui si sono formate le depressioni e le conche che le loro acque hanno occupato [Fig. 11]. Le diverse tipologie di laghi

Fig. 11

LAGHI VULCANICI

LAGHI GLACIALI

Occupano i crateri o le caldere di vulcani spenti e per questo sono facilmente riconoscibili dalla loro forma circolare. In Italia sono diffusi nel Lazio (Albano, Bolsena, Nemi, Vico, Bracciano).

Occupano conche che si sono formate a causa dell’erosione glaciale. I laghi di circo sono molto piccoli, di forma circolare e si trovano in alta montagna. I laghi vallivi occupano le valli a U, scavate dall’erosione operata dai ghiacciai durante le ultime glaciazioni. Sono vallivi i laghi prealpini (Garda, Maggiore, Lugano, Como, Iseo).

LAGHI CARSICI

Occupano conche che si sono formate in seguito all'azione modellante esercitata dagli agenti naturali. Si trovano nel Carso (Venezia-Giulia) e nell’Appennino.

LAGHI DI SBARRAMENTO

Si formano quando il corso di un fiume viene bloccato da una frana o da una colata lavica. L’acqua si accumula a monte dello sbarramento, formando il lago.

LAGHI RELITTI

LAGHI TETTONICI

Si formano in seguito a movimenti degli starti più profondi della crosta continentale che fratturandosi e abbassandosi permette all'acqua di penetrare e formare laghi di forma allungata. Alcuni esempi sono il Mar Morto e i laghi della zona del Corno d’Africa come il Tanganica (il più esteso tra i laghi africani e il secondo al mondo di acqua dolce, con i suoi 68 000 km2 di superficie), il Malawi e il Niassa.

Sono testimonianze di antichi mari intrappolati a causa di movimenti della crosta oceanica e continentale. Un esempio è il Mar Caspio: è il lago più esteso del pianeta (371 000 km2), ma è di acqua salata.

LAGHI ARTIFICIALI

Sono laghi formati da sbarramenti artificiali (dighe) costruiti sul corso di alcuni fiumi per la produzione di energia elettrica o come riserva di acqua dolce per l’irrigazione.

MI METTO ALLA PROVA 1 Completo la mappa concettuale partendo dalla traccia

proposta. ....... TRASFORMAZIONE LAGO

....... ENDOREICO

....... .......

2 Scelgo l’alternativa corretta.

a Nei laghi endoreici il deflusso d’acqua è garantito da fiumi emissari/evaporazione.

b I laghi vallivi sono un tipo di lago glaciale/tettonico. c I laghi carsici/relitti si formano grazie al modellamento di

rocce calcaree. d I laghi relitti/di sbarramento sono il residuo di antichi mari. e Il Mar Morto è un lago tettonico/residuo. L'idrosfera

Unità 8

185

8.4 I ghiacciai: acqua solida fiocchi di neve 1 I fiocchi di neve si compattano. neve granulare 2 Assumono una forma sempre più sferica. firn 3 L’aria viene espulsa.

ghiaccio

4 La neve diventa sempre più densa.

Fig. 12 Le fasi del metamorfismo glaciale.

I ghiacciai sono masse permanenti di ghiaccio in movimento presenti nelle zone polari (calotte glaciali) o ad alta quota (ghiacciai di montagna). Occupano circa il 10% delle terre emerse e contengono il 70% delle riserve d’acqua dolce della Terra. Si originano da precipitazioni nevose che si accumulano in nevai, in cui la neve caduta nella stagione invernale non si scioglie in modo completo durante la fresca stagione estiva.

Il metamorfismo glaciale La neve che si deposita nei nevai è inizialmente formata da fiocchi ricchi d’aria e molto leggeri; a mano a mano che su di essi si depositano nuovi strati di neve la massa nevosa si compatta, espellendo aria e assumendo una forma granulare sempre più compatta (firn); infine, a causa della pressione degli strati sovrastanti, una parte della neve fonde, penetra tra i granuli e poi ricongela, cementando i granuli tra loro e formando, negli anni, ghiaccio compatto (metamorfismo glaciale) [Fig. 12].

Il limite delle nevi permanenti La quota al di sopra della quale i ghiacciai permangono tutto l’anno è detta limite delle nevi permanenti (LNP). È una quota che varia con la latitudine: ai poli è grosso modo a livello del mare, a medie latitudini è a 2000-3000 m, all’Equatore (clima caldo-umido) sale a circa 4500 m e ai tropici (clima caldo-secco) supera i 5000 m. La quota dipende anche da altri fattori: l’esposizione al Sole (nel nostro emisfero il limite è più elevato sui versanti esposti a sud), la quantità di precipitazioni nevose, il vento. Il limite delle nevi permanenti [Fig. 13] divide il bacino collettore 1 , la zona del ghiacciaio in cui l’accumulo prevale sulla fusione, dal bacino ablatore 2 , in cui le perdite dovute alla fusione del ghiaccio sono elevate. La parte terminale verso valle viene chiamata fronte del ghiacciaio 3 .

nevaio

perdita estiva

limite delle nevi perenni

perdita estiva

fronte del ghiacciaio 1

accumulo invernale

bacino collettore bacino ablatore Fig. 13 La struttura di un ghiacciaio di montagna. 186

Unità 8

L'idrosfera

crepacci trasversali

accumulo invernale

Il bilancio di massa Per ogni ghiacciaio è possibile calcolare il bilancio di massa, dato dalla differenza tra accumulo e perdita di neve (detta ablazione). Se il bilancio è positivo il ghiacciaio si espande, se è negativo il ghiacciaio si ritira. La fase di riscaldamento globale che si sta verificando sul nostro pianeta sta provocando il ritiro dei ghiacciai in tutto il mondo [Fig. 14]. Fig. 14 Stati Uniti, Montana. Il ghiacciaio Grinnell nel 1900 e nel 2008 : immagini di un progressivo e inesorabile scioglimento.

Il movimento dei ghiacciai Un ghiacciaio situato su un versante montuoso scende lentamente verso valle sospinto dalla forza di gravità: non si tratta di un semplice scorrimento lungo un pendio, perché i ghiacciai non si comportano come un unico blocco rigido, ma si deformano plasticamente come un fluido molto viscoso [Fig. 15]. La velocità di un ghiacciaio può variare da 1 m a 300 m l’anno (dipende da pendenza e caratteristiche del terreno). Se il ghiacciaio incontra dei ripidi dislivelli, la sua parte superiore (più rigida e fragile di quella inferiore) si frattura formando dei crepacci [Fig. 16], profonde spaccature trasversali. I crepacci possono anche essere longitudinali, se il ghiacciaio si espande in un’ampia valle, o obliqui, a causa dell’attrito con le pareti rocciose laterali. Se il fondovalle è particolarmente sconnesso, i tre tipi di crepacci possono coesistere. In questo caso vengono isolati dei blocchi di ghiaccio prismatici o piramidali, detti seracchi [Fig. 17]. La velocità di spostamento del ghiacciaio è maggiore al centro e in superficie. Lungo le pareti laterali e sul fondo la velocità di scorrimento è rallentata dall’attrito.

Fig. 16 Crepacci profondi.

movimento complessivo zona d i

frattura

zione

scorrimento interno

scivolamento

roccia in posto Fig. 15 Il movimento complessivo di un ghiacciaio consiste in uno scivolamento rispetto al fondo roccioso e in uno scorrimento interno dovuto alla deformazione plastica.

Fig. 17 Seracchi. L'idrosfera

Unità 8

187

I principali tipi di ghiacciai Gli esperti di glaciologia, la scienza che studia i ghiacciai, distinguono tra ghiacciai continentali e ghiacciai di montagna, in base alla loro estensione e alla loro forma.

spessore delle calotte (m) 4000 3000 2000 1000 ghiaccio assente

profondità (km)

Fig. 18 Il profilo e le relative sezioni delle calotte glaciali di Groenlandia (a) e Antartide (b). X 3 2 1 0 -1

calotta di ghiaccio 0

500

profondità (km)

Ghiacciai continentali Chiamati anche calotte glaciali o inlandsis, occupano vaste distese all’interno di alcuni continenti (soprattutto Antartide e Groenlandia e, in misura minore, Canada e Islanda) e costituiscono il 99% del volume complessivo dei ghiacciai. Questo tipo di ghiacciaio ha la forma di una lente che nella parte centrale può superare i 3000 m di spessore [Fig. 18]: al centro si trova la zona di alimentazione (bacino collettore) e ai margini masse di ghiaccio che fluiscono verso il mare a velocità relativamente elevate (sino a 1 km/anno). Quando i ghiacci entrano in acqua, ricevono una spinta verso l’alto che li frantuma: si formano gli iceberg, enormi blocchi di ghiaccio che si distaccano dal ghiacciaio e vanno alla deriva verso latitudini più basse, fondendo lentamente. La calotta antartica ha uno spessore medio di 2100 m (3600 al centro), un’estensione di 13 600 000 km2 e rappresenta l’86%, in volume, di tutti i ghiacciai: una sua parte non ricopre il continente, ma galleggia sul mare formando piattaforme glaciali continentali. Nelle zone polari, il ghiaccio può originare anche dal congelamento delle acque marine, che avviene intorno a –3 °C. Il fenomeno si verifica più facilmente nelle zone costiere, in cui la temperatura è più bassa e la salinità minore, a causa degli apporti fluviali di acqua dolce. Si forma in questo modo la banchisa polare, che in inverno può arrivare a uno spessore di 4-6 m, mentre in estate si assottiglia e si frantuma in lastre che vanno alla deriva (pack): non va confusa con le piattaforme, che sono di origine continentale. 4 3 2 1 0 -1

monti Transantartici

calotta dell’Antartide occidentale 0

1000

calotta dell’Antartide orientale

piattaforma glaciale di Ross 3000

2000

distanza (km)

4000

5000

distanza (km)

Oceano Artico

Baia di Baffin

Antartide orientale X

Groenlandia

Polo Sud i Tr Antartide an sa occidentale nt art ici

lo Circo artico

Piattaforma glaciale di Ross

Canale di Danimarca a

b 188

Unità 8

L'idrosfera

Ghiacciai di montagna Questi ghiacciai sono caratterizzati dal fatto di essere posizionati lungo un pendio o alla sua base [Fig. 19]. Ne esistono di vari tipi: ghiacciai vallivi (o alpini), ghiacciai vallivi composti (o himalayani) e ghiacciai di circo [Fig. 20] circo glaciale

LNP

ghiacciaio tributario

ghiacciaio di circo

neve e firn lingua glaciale

acque di fusione

fronte

Fig. 19 Le diverse parti di un ghiacciaio di montagna.

Tipologie di ghiacciai di montagna

GHIACCIAI VALLIVI (O ALPINI)

Si formano in alta quota all’interno di depressioni (circhi glaciali) a forma di anfiteatro; da qui il ghiacciaio scorre nella valle sottostante, e forma una lingua glaciale il cui fronte avanza d'inverno e arretra d'estate. In foto ghiacciaio Gorner, sul gruppo del Monte Rosa.

GHIACCIAI VALLIVI COMPOSTI (O HIMALAYANI)

Sono una variante dei ghiacciai vallivi. Sono formati dall’unione di più lingue glaciali provenienti da valli diverse che confluiscono in un’unica valle principale. In foto, il ghiacciaio della Marmolada.

Fig. 20

GHIACCIAI DI CIRCO

Piccoli e privi di lingua glaciale, in questa fase di surriscaldamento del pianeta sono diventati predominanti anche sulle Alpi, dove costituiscono circa il 90% dei ghiacciai. In foto, un ghiacciaio di circo sul Susterhorn, nelle Alpi Bernesi.

MI METTO ALLA PROVA 1 Completo la mappa concettuale partendo dalla traccia

proposta. BACINO COLLETTORE

a di montagna b bilancio di massa c ablatore

ICEBERG

e di formazione di ghiaccio compatto. 1 Il ___ d prevale l’accumulo di neve, nel bacino ___ c 2 Nel bacino ___

GHIACCIAI

CONTINENTALI

.......

2 Completo le frasi con i termini proposti.

d collettore e metamorfismo glaciale

prevale la perdita. b è la differenza tra accumulo e ablazione. 3 Il ___ a possiedono una lingua glaciale. 4 I ghiacciai ___ L'idrosfera

Unità 8

189

8.5 Le acque sotterranee

Roccia con granuli di dimensioni grossolane, ghiaia o ciottoli.

Roccia con granuli di dimensioni varie.

spazi vuoti spazi spazi vuoti vuoti

cemento cemento cemento

Roccia in cui i granuli sono cementati, isolando così i pori. Fig. 21 Le dimensioni e la distribuzione dei pori fra i granuli di una roccia influenzano la permeabilità.

Le acque sotterranee derivano, per la quasi totalità, dalle acque piovane che si infiltrano nel suolo e sono un’importante fonte di acqua dolce, poiché rappresentano il 30% delle acque continentali. La capacità di assorbire acqua da parte di un terreno o di una roccia sedimentaria dipende principalmente dalla sua permeabilità (ma è favorita anche dalla presenza di una copertura vegetale e da una scarsa presenza di acqua nel sottosuolo). La permeabilità è la capacità che ha un terreno o una roccia di lasciarsi attraversare dall’acqua; nei suoli permeabili l’acqua si infiltra rapidamente e scende verso il basso (percolamento). La permeabilità dipende a sua volta dalla porosità del sedimento, che è il rapporto tra il volume degli spazi vuoti e il volume totale occupato dalla roccia: è elevata nei sedimenti, molto scarsa nelle rocce compatte. Le rocce che si lasciano attraversare facilmente dall’acqua sono dette permeabili, quelle che non si lasciano attraversare sono dette impermeabili. Affinché una roccia sia permeabile, non basta che sia porosa, ma i pori al suo interno devono essere di dimensioni adeguate e comunicanti tra loro, in modo da consentire il passaggio dell’acqua. Una roccia può essere molto porosa, ma se gli spazi vuoti tra i granuli sono troppo piccoli e i pori non sono comunicanti, si satura rapidamente d’acqua e risulta quindi impermeabile: è il caso delle argille [Fig. 21]. Le acque che penetrano nel sottosuolo sfruttano la permeabilità delle rocce componenti gli strati superficiali della crosta terrestre. Se le condizioni sono favorevoli, queste acque si potranno concentrare in alcuni strati porosi, formando le falde zona diacquifere. aerazione: rocce non sature

Le falde acquifere

precipitazioni

zona di saturazione: L’acqua piovana si infiltra nel terreno e discendescoper gli strati rrim gravità attraversorocce poroserocento sup ciosi permeabili fino a quando non incontra uno strato impermeabile, al di sopra del o fratturate erfi sature d’acqua c quale comincia ad accumularsi formando una falda, cioè una iariserva di acqua dolce le (acquifero) infiltrazione sotterranea non soggetta a evaporazione. superocce L’acqua occupa tutti gli spazi vuoti all’interno delle che sono perrficie frepermeabili, atica ciò sature d’acqua. Uno strato di roccia porosa e permeabile che può contenere acqua viene chiamato acquifero. falda freatica Esistono due tipi di falde: le falde freatiche e le falde artesiane [Fig. 22]. rocce impermeabili zona di aerazione: rocce non sature

zona di alimentazione della falda artesiana

precipitazioni

infiltrazione

scorr imen to s upe rfic iale

livello piezometrico

zona di saturazione: rocce porose o fratturate sature d’acqua (acquifero)

pozzo artesiano zampillante

supe rficie fr eatica

falda freatica

rocce impermeabili

rocce impermeabili zona di alimentazione adellaFalda falda freatica: artesiana il livello dell'acqua nel pozzo corrisponde a quello della superficiepozzo freatica artesiano zampillante livello Fig. 22 Falda freaticapiezometrico (a) e falda artesiana (b). 190

Unità 8

L'idrosfera

rocce impermeabili falda artesiana

Falda artesiana: il livello dell'acqua zampillante tende a raggiungere quello piezometrico

•

Le falde freatiche sono delimitate superiormente da una superficie permeabile, detta freatica, che si comporta come la superficie di un lago: si innalza nei periodi di forte piovosità e si abbassa, anche notevolmente, nei periodi di siccità. Quando si scava un pozzo, l’acqua viene portata in superficie con secchi o per mezzo di pompe [Fig. 22a]. Le falde artesiane sono delimitate superiormente da una superficie impermeabile: l’acqua risulta perciò compressa tra due strati impermeabili, e l’acquifero è detto confinato. La zona di alimentazione si trova sempre a quota più elevata. Per questo motivo e per la pressione esercitata dall’acqua nell’acquifero, quando si scava un pozzo, l’acqua risale spontaneamente sino a raggiungere il livello della zona di alimentazione (livello piezometrico). Se il pozzo artesiano si trova al di sotto di questo livello, l’acqua fuoriesce con un getto e il pozzo è detto zampillante [Fig. 22b].

CONNESSIONI

Le caratteristiche di un’acqua di sorgente dipendono, in particolare, dalla quantità totale di sali disciolti, indicata sull’etichetta dell’acqua imbottigliata come residuo fisso a 180 °C (mg/l).

Le sorgenti Quando le acque sotterranee tornano spontaneamente in superficie, formano le sorgenti. Questo può accadere per vari motivi [Fig. 23]: per esempio quando la falda interseca un pendio (sorgente di deflusso), oppure quando trabocca da uno strato impermeabile concavo verso l’alto (sorgente di trabocco) o fuoriesce da cavità sotterrane (sorgente carsica). Se dalla sorgente sgorga acqua con una temperatura superiore ai 20 °C, si parla di sorgente termale.

fagliapermeabili faglia rocce uperficie freatica cie freatica

freatica aldafalda freatica sorgente sorgente

superficie freatica sorgente sorgente falda freatica sorgente

strato di rocce impermeabili sorgente di deflusso

superficie superficie freatica freatica faglia sorgente sorgente sorgente

stratostrato di rocce di rocce impermeabili impermeabili sorgente di trabocco

superficie grotta grotta freatica

Fig. 23 Alcuni tipi di sorgenti. sorgente sorgente sorgente

strato di rocce impermeabili calcari calcari

grotta sorgente

calcari sorgente carsica

Tipico della Pianura Padana e delle pianure alluvionali in genere è un particolare tipo di sorgente, detto fontanile o risorgiva, che si forma al confine tra l’alta pianura pedemontana, costituita da sedimenti grossolani, e la bassa pianura, costituita prevalentemente da sedimenti fini: le acque delle falde, che si sono formate nell’alta pianura, scorrono “in discesa”, ma quando incontrano i sedimenti meno permeabili, presenti nella bassa pianura, sono costrette a risalire, formando una fascia continua di fontanili (linea delle risorgive) localizzata lungo il confine tra alta e bassa pianura [Fig. 24]. Le acque che emergono dalle risorgive hanno temperatura costante durante tutto l'anno e sono state a lungo usate per l'irrigazione invernale dei campi nella Pianura Padana.

terreno permeabile terreno impermeabile

Fig. 24 La zona dei fontanili tra alta e bassa pianura.

MI METTO ALLA PROVA 1 Completo la mappa concettuale partendo dalla traccia

proposta.

2 Completo le frasi con i termini proposti.

a carsica b permeabilità FALDE

ACQUE SOTTERRANEE

....... .......

SORGENTI

.......

c artesiana d deflusso

b e la capacità che ha un terreno o una roccia di lasciarsi 1 La ___

attraversare dall’acqua. c è un accumulo di acqua sotterranea al di sopra 2 Una falda ___ di un terreno impermeabile. d nasce quando una falda incrocia un pen3 Una sorgente di ___ a nasce da cavità sotterranee. dio, mentre una sorgente ___ L'idrosfera

Unità 8

191

8.6 L’idrosfera marina:

oceani e mari

Le acque marine coprono oltre il 70% della superficie terrestre per un totale di 360 milioni di km2. Sebbene esse costituiscano un unico grande bacino che circonda i continenti, è consuetudine distinguere tra oceani (Pacifico, Atlantico e Indiano), di maggiori dimensioni e più profondi, e mari, meno estesi e spesso circondati da terre emerse (i cosiddetti mari interni, come il Mediterraneo). Nonostante la continuità dei bacini oceanici, le caratteristiche fisico-chimiche delle acque marine (salinità, temperatura, densità, gas disciolti, colore, trasparenza) non sono omogenee: cambiano nelle diverse zone climatiche e variano con la profondità. Vediamo come.

77,8% cloruro di sodio 10,9 % cloruro di magnesio 4,7 % solfato di magnesio 3,6 % solfato di calcio 2,5 % solfato di potassio 0,3 % carbonato di calcio

La salinità

0,2 % bromuro di magnesio Fig. 25 I principali sali disciolti nell’acqua marina.

CONNESSIONI

Una soluzione è un miscuglio omogeneo le cui componenti, soluto e solvente, non sono più distinguibili. Il rapporto in cui si trovano soluto e solvente è espresso da un parametro numerico detto concentrazione.

Fig. 26 Variazione della salinità delle acque oceaniche in funzione della latitudine (a) e della profondità, a latitudini diverse (b).

L’acqua del mare è una soluzione salata e amara perché contiene sali minerali: la quantità di sali disciolti in un certo volume di acqua è detta salinità. L’acqua di mare contiene numerosi tipi di sali, dal cloruro di sodio al carbonato di calcio, ma in concentrazioni molto diverse [Fig. 25]. La salinità delle acque marine è dovuta in gran parte all’apporto dei fiumi che trasportano in soluzione i prodotti della loro azione di erosione delle rocce: sebbene nei fiumi vi sia acqua “dolce” (nella quale la concentrazione dei sali disciolti è molto bassa), l’apporto continuo e prolungato nel tempo e la continua evaporazione dell’acqua oceanica (ma non dei sali) hanno prodotto le attuali concentrazioni. Oltre a ciò, una parte delle sostanze disciolte nel mare deriva dall’attività vulcanica sottomarina. Le acque marine subiscono anche “perdite” di sali, che sono utilizzati, per esempio, dagli organismi marini per la formazione dei loro gusci. Si crea così una situazione di equilibrio e le concentrazioni saline si mantengono costanti: la salinità del mare è in media del 35‰ (35 g di sali per 1 kg di acqua). La salinità delle acque superficiali di oceani e mari si modifica con la latitudine: nelle zone calde e secche l’acqua evapora più intensamente e la salinità è maggiore [Fig. 26a], nelle zone fredde o piovose la salinità è inferiore. Esistono alcune situazioni “limite”: nel Mar Baltico la salinità è del 6‰ per la scarsissima evaporazione delle acque, molto fredde; nel Mar Rosso raggiunge il 41-42‰ per la forte evaporazione. La salinità varia anche con la profondità. Si possono individuare tre strati [Fig. 26b]: superficiale, di transizione e profondo. Nella zona di transizione, detta aloclino (tra i 300 m e i 600 m di profondità), la salinità diminuisce al crescere della profondità all’Equatore e ai tropici, mentre aumenta in prossimità dei poli.

300 m

pic

tro

5‰

192

Unità 8

L'idrosfera

14‰

25‰ 40‰

zona profonda

salinità della superficie marina

din

itu

lat

600 m

t ua

ele

zona di transizione

aloclino

zona superficiale di mescolamento

bassa

salinità

alta

La densità

VIDEO

La densità delle acque marine aumenta in primo luogo con il crescere della profondità (perché l’acqua è sempre più “compressa” per l’aumento di pressione), ma anche con l’aumento della salinità (perché i sali “pesano”) e con la diminuzione della temperatura (i corpi freddi si contraggono). I mari

La temperatura La temperatura delle acque superficiali dipende dalla latitudine (quindi dall’inclinazione dei raggi solari): all’Equatore è mediamente di 27 °C, ai poli è di –2 °C; a latitudini intermedie risente molto delle variazioni climatiche [Fig. 27a]. Poiché la maggior parte dell’energia solare viene assorbita dagli strati superficiali, la temperatura dell’acqua diminuisce con la profondità, sino a raggiungere valori tra 0 °C e –2 °C negli oceani e intorno ai 13 °C nel Mediterraneo e nei mari poco profondi. Anche il modo in cui la temperatura si modifica in funzione della profondità dipende dalla latitudine. A medie e basse latitudini il profilo termico permette di suddividere le acque in tre strati [Fig. 27b]: uno strato superficiale caldo, in cui le acque risentono delle variazioni termiche diurne e stagionali; uno strato di transizione (il termoclino), in cui la temperatura diminuisce rapidamente e uno strato profondo freddo.

temperatura della superficie marina

–2 °C

14 °C

30 °C

bassa latitudine

profondità (km)

alta latitudine media latitudine

Fig. 27 Variazione della temperatura delle acque oceaniche in funzione della latitudine (a) e della profondità, a latitudini diverse (b). A latitudini medio basse la temperatura dell'acqua diminuisce all'aumentare della profondità, a latitudini elevate varia di poco. temperatura

bassa

alta

strato superficiale

termoclino

2 acque profonde

3 4

I gas disciolti I gas disciolti nelle acque marine provengono in massima parte dall’atmosfera: per questo motivo predominano l’azoto (N2, 1,4-1,5% in volume), l’ossigeno (O, 0,8-0,9%) e il diossido di carbonio (CO2, 0,1%). La loro concentrazione è molto bassa, ma aumenta se le acque sono fredde: i mari freddi sono infatti i più pescosi del mondo per l’abbondanza di CO2, fondamentale per la fotosintesi, e di ossigeno, essenziale per la respirazione dei viventi.

Colore e trasparenza Il colore delle acque marine tende all’azzurro perché riflette il cielo, ma è notevolmente influenzato dalle caratteristiche dei fondali e dalla presenza di sedimenti (le argille nel Mar Giallo) o plancton (Mar Rosso). La trasparenza, invece, dipende dalla quantità di particelle in sospensione. I mari tropicali sono in generale più azzurri e trasparenti, mentre i mari freddi sono più grigi e torbidi. La luce non penetra in modo uniforme nelle acque: la componente azzurra dello “spettro solare” raggiunge i 250 m di profondità, le altre sono assorbite prima. Oltre i 250 m il buio è totale.

MI METTO ALLA PROVA 1 Completo la mappa concettuale partendo dalla traccia

proposta. COLORE ACQUE MARINE

.......

TEMPERATURA

.......

GAS DISCIOLTI

.......

ALOCLINO

2 Completo le frasi con i termini proposti.

a aloclino b termoclino c salinità d caldi c è la quantità di sali disciolti in un certo volume di acqua. 1 La ___ 2 La zona di transizione in cui la concentrazione salina dimia quella in cui diminuinuisce con la profondità è detta ___ b sce la temperatura è detta ___ d 3 Le acque marine più salate sono quelle dei climi ___ L'idrosfera

Unità 8

193

8.7 Il moto ondoso

verso di propagazione dell’onda lunghezza livello medio del mare d’onda cresta altezza ventre

ampiezza mezza lunghezza d’onda

Fig. 28 Principali caratteristiche delle onde.

Il moto ondoso è un movimento oscillatorio irregolare provocato dall’azione del vento sulla superficie del mare. Il vento spira con raffiche che “premono” sulla superficie dell’acqua in modo discontinuo: quando una raffica produce un avvallamento in un punto della superficie marina (il ventre dell’onda), nelle zone vicine si verifica un momentaneo innalzamento (la cresta dell’onda) poiché l’acqua è incomprimibile. Il successivo abbassamento per gravità della cresta dell’onda provoca l’innalzamento in un’altra zona vicina: si origina così il moto oscillatorio dell’acqua (che va su e giù), grazie al quale l’onda si può propagare [Fig. 28]. La velocità di propagazione di un’onda dipende dalla forza del vento, e varia tra 30 e 60 km/h, mentre l’altezza delle onde può raggiungere, nelle burrasche, i 15 m (frangenti di mare aperto). Per valutare l’intensità del moto ondoso in relazione alla velocità del vento, si utilizza la scala Beaufort [Fig. 29]. Esistono due tipi di onde: • le onde forzate, irregolari, sono direttamente originate dal vento; • le onde libere, che derivano dalle precedenti, si propagano anche in assenza di vento, sino a notevoli distanze dalla zona di origine, attenuandosi gradualmente.

v velocità del vento h altezza delle onde 1 nodo = 1,85 km/h

v: >56 nodi h: 15 m stato: uragano

v: 42÷48 nodi h: 9 m stato: burrasca fortissima v: 31÷35 nodi h: 5,5 m stato: burrasca moderata v: 20÷24 nodi h: 3 m stato: vento fresco v: 11÷14 nodi h: 1 m stato: vento moderato

v: 4÷6 nodi h: 0,2 m stato: brezza leggera

11 9

v: 49÷56 nodi h: 11 m stato: fortunale v: 36÷41 nodi h: 7 m stato: burrasca forte v: 25÷30 nodi h: 4 m stato: vento forte v: 15÷19 nodi h: 2 m stato: vento teso

v: ≤1 nodi stato: calma

v: 2÷3 nodi h: 0,1 m stato: bava di vento

Fig. 29 La scala Beaufort è suddivisa in 12 gradi, che corrispondono ad altrettanti aspetti tipici della superficie del mare. 194

Unità 8

L'idrosfera

v: 7÷10 nodi h: 0,6 m stato: brezza tesa

Onde di mare aperto e onde costiere Il moto ondoso assume, inoltre, caratteristiche diverse in mare aperto o in prossimità della costa [Fig. 30]. frangente di spiaggia 4 ve n t o

moto ellittico

3 1 moto circolare

Fig. 30 Onde in mare aperto e in prossimità della costa.

le onde si muovono più velocemente nelle acque profonde

acque basse

acque profonde

spiaggia

In mare aperto, dove non c’è attrito con i fondali, le particelle d’acqua effettuano solo dei movimenti circolari 1 . In questo caso si parla di onde di oscillazione, nelle quali si propaga l’energia ma non vi è un reale spostamento di materia: infatti, una barca soggetta a questo moto si limita a oscillare su e giù. Il movimento circolare delle particelle superficiali si trasmette agli strati sottostanti, ma con una perdita graduale di energia: con il crescere della profondità il raggio delle circonferenze si riduce sino ad annullarsi 2 . A profondità maggiori della metà della lunghezza dell’onda (mediamente oltre i 30-40 m) non vi è alcun movimento: il moto ondoso è un fenomeno superficiale. In prossimità della costa il moto ondoso assume caratteristiche diverse. Quando la profondità delle acque diventa inferiore a metà della lunghezza dell’onda, il moto delle particelle d’acqua più profonde risente dell’attrito del fondale, quindi esse percorrono orbite sempre più schiacciate (ellittiche) 3 . In questo caso si parla di onde di traslazione, poiché si verifica un reale movimento orizzontale, di andata e ritorno, delle particelle d’acqua. A causa dell’attrito con il fondale, inoltre, le particelle d’acqua più in profondità rallentano, mentre quelle sulla parte sommitale dell’onda procedono veloci: di conseguenza, l’onda perde il suo equilibrio e si “rovescia” sulla battigia (la parte bagnata della spiaggia), formando un frangente di spiaggia 4 . Al frangente si alterna un ritorno dell’acqua verso il mare, detto risacca. Le onde tendono inoltre a disporsi parallelamente alla costa perché si muovono più velocemente nelle acque profonde [Fig. 31]. Onde del tutto anomale e pericolose sono i maremoti (o tsunami), causati da terremoti localizzati nei fondali o da eruzioni vulcaniche sottomarine.

le onde si muovono più lentamente in acque basse

fronte d'onda

Fig. 31 Le onde si dispongono parallelamente alla linea di costa.

MI METTO ALLA PROVA 1 Completo la mappa concettuale partendo dalla traccia

proposta. ONDE

MARE APERTO .......

LIBERE .......

....... .......

.......

2 Completo le frasi con i termini proposti.

a oscillazione c moto ondoso e traslazione b Beaufort d libere f forzate c è un fenomeno oscillatorio irregolare. 1 Il ___ f si originano sotto l’azione del vento, quelle ___ d 2 Le onde ___

si propagano in anche in assenza di vento. b 3 L’intensità del moto ondoso si valuta con la scala ___ a vicino alla costa onde di ___ e 4 In mare aperto si formano onde di ___, L'idrosfera

Unità 8

195

8.8 Le maree Le maree sono un movimento periodico di variazione del livello del mare dovuto essenzialmente a cause astronomiche, ma influenzato anche da altri fattori, come le caratteristiche delle coste. Nelle maree la fase di innalzamento delle acque è detta flusso e il suo culmine alta marea; la fase di abbassamento è detta riflusso e il suo culmine bassa marea: il dislivello fra questi due estremi è definito escursione o ampiezza di marea. Negli oceani, l’ampiezza delle maree è mediamente di 1-2 m, ma in casi particolari può raggiungere valori elevati [Fig. 32]: circa 10 m a Mont Saint Michel in Normandia, 12-13 m nel Golfo di Saint-Malo in Bretagna e addirittura 19 m circa nella Baia di Fundy (Nuova Scozia). Nel mar Mediterraneo l’ampiezza delle maree è mediamente di 0,5 m, ma nell’alto Adriatico può arrivare a 1 m.

Le cause delle maree

Fig. 32 Il Fort National, a Saint-Malo, in Bretagna, può essere raggiunto solo durante la bassa marea.

Due distinte forze provocano l’innalzamento del livello marino: una è l’attrazione gravitazionale della Luna, che attira verso di sé le acque marine, l’altra è la forza centrifuga, originata dalla rotazione della Terra e della Luna intorno a un baricentro situato a 1600 km di profondità all’interno della Terra. La Luna esercita un’intensa attrazione gravitazionale sulle acque oceaniche che si trovano nella zona della superficie terrestre a essa più vicine [Fig. 33]. All’attrazione lunare si aggiunge l’effetto della forza centrifuga: in quella zona si verifica quindi un’alta marea. Nello stesso momento si produce un’alta marea anche dalla parte opposta, dove la forza centrifuga raggiunge il valore massimo per la maggiore distanza dal baricentro (prevalendo sull’attrazione gravitazionale della Luna che ha verso opposto ma è molto ridotta). Nelle zone di bassa marea la combinazione delle due forze produce invece una forza indirizzata verso il centro della Terra, provocando l’abbassamento del livello marino.

Il ciclo delle maree Fig. 33 L'attrazione gravitazionale della Luna e la forza centrifuga provocano le maree.

A causa della rotazione terrestre, in ogni luogo della Terra si dovrebbero avere due alte maree, alternate con due basse maree, in 24 ore. Poiché, però, nel corso di una giornata la Luna percorre un tratto di orbita intorno a noi [Unità 2] culminando sul medesimo meridiano con circa 50 minuti di ritardo, anche l’alta marea subirà il medesimo ritardo:

Nel punto P' l'attrazione lunare e l'accelerazione centrifuga hanno verso opposto, la risultante è ugualmente rivolta verso l'esterno. Si ha alta marea.

Il baricentro (B) del sistema Terra-Luna è spostato rispetto al centro della Terra. A

accelerazione centrifuga attrazione lunare risultante B = baricentro

Terra

Luna P'

P C

accelerazione centrifuga attrazione lunare risultante B = baricentro 196

Luna

Unità 8

L'idrosfera

Nei punti A e A' la risultante è rivolta verso l'interno. Si ha bassa marea.

Nel punto P l'attrazione lunare e l'accelerazione centrifuga hanno lo stesso verso e la risultante è rivolta verso la Luna. Si ha alta marea.

per questo motivo un’alta marea si ripete, in un dato luogo, ogni 12 h 25 min e il ciclo completo è di 24 h 50 min (giorno di marea). Il ciclo delle maree, in realtà, è reso più complesso dalla presenza del Sole, che esercita anch’esso un’azione di attrazione gravitazionale sulle acque e culmina su ogni meridiano ogni 24 ore. A ogni culminazione provoca due alte maree solari, decisamente più deboli di quelle lunari, poiché l’attrazione gravitazionale che il Sole esercita sulla Terra, a causa della grande distanza, è meno della metà di quella esercitata dalla Luna. Queste Luna lunari. maree, che hanno un periodo di 24 h, non sono “sincronizzate” con quelle piena In questa complessa situazione possiamo considerare due casi limite [Fig. 34]: quando il Sole, la Terra e la Luna sono allineati, gli effetti dell’azione di Sole e Luna si sommano producendo maree più intense, dette maree sizigiali (o maree vive); quando invece la Terra Luna e il Sole sono disposti a 90° tra loro, si verificano maree più deboli, dette maree di quadratura (o maree morte). Maree vive e maree morte si ripetono due volte al mese in qualsiasi luogo, mentre negli altri giorni si verificano situazioni intermedie.

marea solare Luna nuova Sole marea lunare Fig. 34 Marea sizigiale (a) e marea di quadratura (b).

primo quarto marea solare

Luna piena

marea solare

Luna nuova Sole Terra

Sole Terra

marea lunare

ultimo quarto

L’alta marea, inoltre, non si verifica esattamente quando la Luna culmina sul meridiaquarto no, sia per motiviprimo astronomici (l’attrazione gravitazionale di altri pianeti e la forza di solare Coriolis), sia per causemarea fisiche e geografiche (l’attrito con i fondali, l’andamento delle coste). Il livello del mare tarda infatti a sollevarsi e questo ritardo, che varia da pochi minuti a qualche ora rispetto alla culminazioneSole lunare, è detto ora di porto (perché solo in quel momento le navi di grandi dimensioni possono entrare in alcuni porti). Terra Le maree non sono sempre delle semplici oscillazioni del livello del mare: se le coste marea lunare sono molto basse, le maree possono produrre anche spostamenti orizzontali delle acultimo quarto que, detti correnti di marea, che invadono ampi territori. A volte accade che il mare penetri nella foce dei fiumi risalendone il corso: in Europa il fenomeno si verifica nella Senna e nel Tamigi. Un altro movimento periodico delle acque, tipico di piccoli bacini marini e di minore intensità rispetto alle maree, è quello delle sesse: si tratta di oscillazioni causate dal vento e da variazioni di pressione atmosferica. Nell’alto Mar Adriatico, se si verificano in concomitanza con l’alta marea, possono causare il fenomeno dell’acqua alta a Venezia. MI METTO ALLA PROVA 1 Completo la mappa concettuale partendo dalla traccia

proposta.

2 Completo le frasi con i termini proposti.

a sizigiale

MAREE CAUSE .......

CICLO

ALTA .......

b ampiezza

c di quadratura

d 1 Il dislivello tra bassa ed alta marea è detto ___ a 2 Una marea ___ si verifica quando Sole e Luna sono allineati,

c si verifica quando Sole e Luna sono disposti a una marea ___ 90° tra loro. 3 Vero o falso? Le maree sono causate dall’attrazione gravitazionale della Luna e del Sole e dalla forza centrifuga prodotta dalla rotazione di Terra e Luna intorno al baricentro. V F

L'idrosfera

Unità 8

197

8.9 Le correnti oceaniche Le correnti oceaniche sono movimenti continui di ingenti masse d’acqua dotate di caratteristiche (come la salinità e la temperatura) diverse da quelle delle acque circostanti: veri e propri fiumi che scorrono nel mare. Le correnti sono costanti nella direzione e nella velocità, che è bassa (pochi km/h), e coprono grandi distanze, trasferendo con l’acqua anche calore, nutrienti, ossigeno da una zona all’altra degli oceani. Influenzano considerevolmente il clima di molte zone del pianeta. Esistono correnti orizzontali e correnti verticali: le orizzontali possono essere superficiali o profonde, le verticali ascendenti o discendenti.

Le correnti superficiali

c. di Humbolt

L'idrosfera

ico

riale

oz a

e q u at o

c. del Brasile

c. sud-equatoriale

el M

controcorrente equatoriale

Oceano Atlantico Nell’Oceano Atlantico le correnti calde si muovono c. antartica dalle coste africane verso le circumpolare Americhe. La corrente nordequatoriale, in prossimità del continente americano, si divide in due: una parte compie un moto circolatorio e ritorna fredda verso l’Equatore come corrente delle Canarie, una parte si incunea nel Golfo del Messico, prende il nome di corrente del Golfo e prosegue verso il nord dell’Europa. La corrente sud-equatoriale scorre lungo le coste brasiliane, raggiunge l’Antartide e ritorna fredda verso l’Equatore come corrente del Benguela. Unità 8

Kuro Scivo

c. del Benguela

c. Australiana orientale

c. d

c nord-equatoriale

c sud-equatoriale

198

Can

el c. d o f Gol c. nordequatoriale c. sud-

Oya Shio

arie

c. del Labrador

c. delle Aleutine c. della California

c. di Humbolt

c. Nord atlantica

c. d

Oceano Pacifico Nell’Oceano Pacifico, due correnti calde si dirigono dalle Americhe sino all’Asia (corrente sud-equatoriale e corrente nord-equatoriale), per poi tornare fredde verso l’Equatore (corrente di Humboldt e corrente della California); interposta tra di esse scorre la controcorrente equatoriale.

e l le

Fig. 35 Le principali correnti oceaniche.

Le correnti superficiali, formate da acque poco profonde, sono prodotte dall’azione di venti che soffiano sempre nella stessa direzione (come gli alisei). Il moto e la direzione delle correnti sono influenzati dalla direzione del vento e dall’effetto di Coriolis [Unità 2]; quest’ultimo fa sì che compiano, in ogni bacino oceanico, un movimento circolare (in senso orario nell’emisfero boreale e antiorario in quello australe) [Fig. 35]. Le correnti oceaniche superficiali sono definite fredde se la loro temperatura è inferiore a quella delle acque circostanti, calde in caso contrario. Le prime inibiscono l’evaporazione e inaridiscono le zone costiere, ma apportano nutrienti ai mari (corrente del Labrador, corrente di Humboldt); le seconde apportano umidità alle zone costiere, provocando abbondanti piogge, e rendono il clima più mite (corrente del Golfo).

c. antartica circumpolare

Antartide Intorno all’Antartide si forma la corrente antartica circumpolare, che scorre da ovest a est contribuendo a mantenere molto bassa la temperatura del continente.

Le correnti verticali Le correnti verticali possono essere causate dal vento oppure da differenze di densità delle acque. Nel primo caso si formano ai margini dei continenti e sono discendenti (downwelling) quando il vento spira dal continente verso l’oceano, e ascendenti (upwelling) nel caso contrario. Queste ultime provengono dai fondali marini, sono fredde e ricche di nutrienti (fosfati e nitrati) che favoriscono lo sviluppo del plancton. Le differenze di salinità causano in particolare le correnti discendenti che si originano in prossimità dei poli. Le acque che arrivano dall’Equatore diventano più dense, perché si raffreddano e si arricchiscono di sali espulsi dal ghiaccio della banchisa, e di conseguenza sprofondano.

formazione della circolazione profonda

corrente di superficie calda

corrente profonda fredda formazione della circolazione profonda Fig. 36 Il modello a nastro trasportatore della circolazione profonda.

Le correnti profonde Secondo il modello del nastro trasportatore [Fig. 36], il “motore” della circolazione profonda (o termoalina) è la corrente nord-atlantica profonda, che si forma nel mare di Norvegia-Groenlandia e nel mare del Labrador (Canada) quando le acque fredde e dense sprofondate con le correnti discendenti iniziano a scorrere in profondità verso sud sino all’emisfero australe. Quando raggiunge la zona antartica la corrente si divide: un ramo entra nell’Oceano Indiano, mentre il ramo principale prosegue fino all’Antartide, dove si unisce alla corrente circumpolare. Si forma quindi una corrente fredda e densa che raggiunge l’Oceano Pacifico. Da essa, per compensare il continuo flusso d’acqua “in entrata”, nasce una corrente di ritorno poco profonda: più calda e meno salata, si unisce al ramo indiano e scorre verso l’Atlantico, dove risale verso la superficie e forma la corrente del Golfo, le cui acque, giunte nei mari nordici, si raffreddano e sprofondano ridando origine alla corrente nordatlantica: il circuito si chiude.

Le correnti locali Oltre alle correnti su grande scala nei mari vi sono correnti locali causate dai venti, dalle maree o dalle differenze di salinità e di temperatura delle acque (come le acque dolci di un fiume e quelle salate del mare). Esiste infine il caso delle correnti presenti negli stretti che separano, ma solo superficialmente, le acque di un oceano da quelle di un mare, come nel caso dello stretto di Gibilterra, dove, per bilanciare l’intensa evaporazione delle acque del Mediterraneo, si crea una corrente superficiale in entrata, che è solo parzialmente compensata dalla corrente in uscita, più profonda e fredda [Fig. 37].

Fig. 37 Lo stretto di Gibilterra. Le acque dell’Atlantico, meno dense, entrano nel Mediterraneo superficialmente, impedendo al nostro mare di diminuire di livello. Le acque salate e dense del Mediterraneo scorrono a una certa profondità (200-300 m) verso l’oceano.

Oceano Atlantico

Mar Mediterraneo

La soglia di Gibilterra (rilievo che separa i due bacini) impedisce alle acque più fredde e profonde dell'Atlantico di entrare in quelle più calde del mediterraneo. L'idrosfera

Unità 8

199

El Niño: le correnti equatoriali si invertono

Sudam

erica

Fig. 38 Ricostruzione grafica del riscaldamento del fenomeno del Niño.

El Niño, noto anche come ENSO (El Niño-Southern Oscillation), è un fenomeno climatico periodico che provoca un anomalo riscaldamento delle acque dell’Oceano Pacifico al largo delle coste del Perù e dell’Ecuador, con importanti conseguenze sul clima dell’intero pianeta [Fig. 38]. Quando la circolazione delle correnti atmosferiche e oceaniche è “normale” [Fig. 39a], la fredda corrente di Humboldt risale dall’Antartico e sprofonda in prossimità del Tropico, causando un rimescolamento delle acque costiere sudamericane: le correnti ascendenti che si originano arricchiscono le acque di nutrienti e plancton, per cui la zona è tra le più pescose del mondo. Grazie alla corrente di Humboldt, inoltre, nel versante orientale del Pacifico le acque sono più fredde rispetto al versante occidentale. Questa situazione è mantenuta stabile dai venti alisei, che spirano da est (zona di alta pressione) verso ovest (zona di bassa pressione) e portano aria calda e umida verso le coste dell’Asia, che godono infatti di un clima piovoso (mentre sul versante americano il clima è secco) [Unità 7]. L’aria calda degli alisei, inoltre, giunta sulle coste asiatiche, sale in quota, ritorna verso est e discende ormai fredda verso le coste sudamericane. Durante gli episodi di El Niño [Fig. 39b] la temperatura delle acque superficiali al largo della costa sudamericana aumenta rispetto ai valori tipici stagionali (sino a raggiungere i 28-30 °C), a causa dell’intensificarsi della controcorrente equatoriale, che trasferisce verso est acque calde producendo una situazione dicircolazione omogeneità termica in atmosferica tutto l’oceano. Il fenomeno raggiunge il suo culmine nel periodo natalizio e questo acque spiega il nome che gli è stato dato (El Niño,calde cioè “Il Bambinello”). alisei L’anomalo riscaldamento delle acque oceaniche è causato dalventi fatto che i venti alisei invertono la loro direzione, spirando da ovest verso est e trasportando aria calda e marina umida. Il clima sugli aridi altopiani andini diventa più caldocorrente e umido, con abbondanequatoriale ti piogge, mentre in Indocina, Australia, Filippine e Africa orientale le piogge si riAsia termoclino ducono drasticamente. Questo fenomeno, che dura circa un anno, si verifica con una frequenza irregolare, variabile tra i 3 e i 7 anni, e non sempre con la stessa intensità.

1 Completo la mappa concettuale partendo dalla traccia

proposta. CORRENTI OCEANICHE

200

DIFFERENZA DENSITÀ

.......

Unità 8

L'idrosfera

Sudam

erica

controcorrente marina equatoriale termoclino

Asia

2 Scelgo l’alternativa corretta.

venti alisei

a Le correnti oceaniche hanno direzioni costanti/variabili. b Le correnti superficiali sono causate dal vento/dalle differen-

controcorrente ze di densità. marina equatoriale termoclino c Le correnti ascendenti sono dette di upwelling/downwelling.

PROFONDE Asia VENTO

corrente marina equatoriale termoclino

circolazione atmosferica

acque calde

....... .......

venti alisei

rica

MI METTO ALLA PROVA

Asia

circolazione atmosferica

venti alisei

Sudam e

Fig. 39 Circolazione atmosferica e oceanica normali (a) e inversione della circolazione durante El Niño (b).

acque calde

erica

circolazione atmosferica

acque calde

El Niño

Sudam

situazione normale

d Il modello del nastro trasportatore descrive la circolazione

profonda/superficiale. 3 Descrivo oralmente in 3 minuti il fenomeno del Niño.

8.10 L’inquinamento

dell’idrosfera

L’inquinamento dell’idrosfera è causato dall’introduzione da parte dell’uomo di sostanze o di energie capaci di produrre effetti negativi sulle risorse biologiche dell’ambiente acquatico, sulla qualità delle acque e quindi sulla salute umana. È un fenomeno globale, che coinvolge tutte le acque presenti nei mari, nei fiumi, nei laghi, nel sottosuolo e persino nei ghiacciai. Nel caso delle acque continentali il problema è grave soprattutto nei laghi: in essi infatti si concentrano gli inquinanti trasportati dai fiumi e il totale ricambio delle acque lacustri richiede un tempo decisamente maggiore rispetto ai corsi d’acqua. Per fortuna le acque possiedono, almeno in parte, la capacità di autodepurarsi, grazie alla presenza di microrganismi che ossidano le sostanze organiche biodegradabili e anche alcune sostanze inorganiche, e a particolari processi chimici, sempre di ossidazione, indipendenti dalla presenza di microrganismi. L’azione autodepurante però oggi è insufficiente perché troppo lenta. Il delicato e complesso ecosistema delle acque continentali e marine è attualmente soggetto ad aggressioni di diverso tipo. Inquinamento organico (o batteriologico) È prodotto principalmente dalle acque reflue degli allevamenti e dagli scarichi urbani. Si tratta di materiali “naturali”, quindi biodegradabili, ma l’esplosione demografica avvenuta nell’ultimo secolo ha incrementato in modo esponenziale la produzione di queste “acque luride”, che contengono spesso batteri patogeni pericolosi per l’uomo perché provocano gravi malattie (tifo, colera, salmonellosi ecc.). I batteri decompositori presenti nelle acque non riescono, in tempi brevi, a "degradare” i prodotti fognari e gli organismi marini (in particolare i mitili e le ostriche) finiscono per accumulare al loro interno, concentrandoli, quantità ingenti di organismi patogeni, diventando così potenzialmente pericolosi per la salute dell’uomo. Queste acque, inoltre, eccessivamente ricche di nutrienti (ioni nitrato, nitrito e fosfato) vanno incontro al fenomeno dell’eutrofizzazione, vale a dire un abnorme sviluppo di alcuni tipi di alghe il cui processo di decomposizione consuma ingenti quantità di ossigeno e ne riduce drasticamente la quantità disciolta nelle acque, con gravi danni all’ecosistema acquatico [Fig. 40].

VIDEO

L'inquinamento delle acque

Fig. 40 Riducendo l’ossigeno a disposizione degli organismi acquatici, l’eutrofizzazione è spesso causa di morie di pesci.

L'idrosfera

Unità 8

201

Fig. 41 Gli scarichi agricoli, urbani e industriali sono la fonte principale di inquinamento chimico delle acque.

Inquinamento chimico Gli inquinanti chimici hanno una triplice origine: l’attività industriale, quella agricola e i rifiuti urbani [Fig. 41]. Le sostanze tossiche più pericolose presenti negli scarichi industriali sono i solventi (trielina, acetone ecc.) e i metalli pesanti (mercurio, cadmio, selenio, cromo ecc.), che, percorrendo l’intera catena alimentare (plancton-crostacei-molluschi-pesci), a ogni passaggio si concentrano maggiormente. L’agricoltura dà un contributo non indifferente all’inquinamento chimico delle acque, con fertilizzanti e pesticidi (insetticidi e diserbanti). Oltre a produrre danni gravissimi alla fauna ittica, gli inquinanti chimici sono pericolosi per l’uomo. Si sono verificati casi di avvelenamento da mercurio con centinaia di vittime (come a Minamata, in Giappone, negli anni Sessanta). I detersivi, infine, causano l’eutrofizzazione delle acque per l’elevato contenuto di fosfati. Inquinamento termico e radioattivo L’inquinamento termico è provocato dagli scarichi di acque di raffreddamento, molto calde, provenienti da impianti industriali. L’inquinamento radioattivo può essere causato dall’esplosione di ordigni nucleari e dagli scarichi di scorie radioattive da parte di centrali nucleari [Fig. 42].

Fig. 42 Lo scarico di scorie nucleari nei mari è un’azione illegale che costituisce un problema di rilevanza globale.

Fig. 43 Tra le principali vittime dell’inquinamento da petrolio ci sono gli organismi acquatici e gli uccelli marini, incapaci di volare con il piumaggio intriso di petrolio. 202

Unità 8

L'idrosfera

Inquinamento da petrolio È un problema che riguarda in particolar modo le acque marine. Le fonti di inquinamento sono molteplici: la pulitura delle cisterne delle navi in mare aperto (illegale, ma difficilmente controllabile), gli incidenti navali, le perdite da parte delle piattaforme petrolifere e delle raffinerie costiere, la condensazione di gas di scarico di navi e motoscafi. Gli idrocarburi che si liberano in mare formano ampie chiazze galleggianti che ostacolano l’assorbimento dell’ossigeno atmosferico da parte delle acque sottostanti, e possono impedire la fotosintesi da parte del plancton, con danno evidente per l’intero ecosistema. I componenti più “pesanti” finiscono per formare grumi catramosi che si depositano sul fondo del mare, dove avranno il tempo di distruggere la vita nei fondali, prima di venire degradate dalle acque marine e dai batteri. Il danno più evidente è però quello subìto dalle coste, in cui rischiano di scomparire tutti gli organismi acquatici (soprattutto molluschi e crostacei) e gli uccelli marini [Fig. 43]. Esistono microrganismi marini che sono in grado di degradare le componenti più “leggere” del petrolio, ma la loro azione è estremamente lenta. È possibile effettuare vari interventi di disinquinamento, ma l’intervento migliore è la prevenzione: un’azione efficace è stata quella di dotare le petroliere di un doppio scafo.

Le plastiche La plastica rappresenta la gran parte (dal 60% al 95%) dei rifiuti rinvenuti nei mari e il principale rifiuto rinvenuto sulle spiagge. Le immagini raccolte negli ultimi 35 anni dalla NASA mettono in evidenza che si sono formate negli oceani almeno cinque enormi isole di plastica, la più grande delle quali è la Great Pacific Garbage Patch (“grande chiazza di immondizia del Pacifico”). Anche nel Mediterraneo vi sono isole di plastica [Fig. 44]. Negli oceani la combinazione di radiazione solare e acqua salata accelera la frammentazione delle plastiche: le microplastiche, “confuse” con il fitoplancton, entrano nella catena alimentare dei pesci. L’unica possibile soluzione è l’interruzione dello sversamento dei rifiuti di plastica grazie al riciclaggio.

CONNESSIONI

Una catena alimentare è una sequenza in cui gli organismi di un livello sono cibo per quelli del livello successivo. Nel mare, per esempio, il primo livello della sequenza è costituito dal fitoplancton (produttori), di cui si nutrono gli organismi dello zooplancton (consumatori primari), che sono cibo per i pesci (consumatori secondari), a loro volta parte importante della nostra dieta (consumatori finali). Le microplastiche, scambiate per cibo dai pesci, rimangono al loro interno… per giungere infine nel nostro piatto.

Fig. 44 Nel Mediterraneo, la plastica rappresenta l’80% dei rifiuti dispersi nell’ambiente marino e costiero (dati Legambiente/COMMON, 2023). Più della metà dei rifiuti è monouso o usa e getta.

L’inquinamento e lo sfruttamento delle falde acquifere Le acque di falda sono le acque qualitativamente migliori che l’uomo ha a disposizione, poiché si depurano filtrando attraverso il sottosuolo poroso. Di conseguenza l’inquinamento e lo sfruttamento eccessivo delle falde acquifere sono problemi estremamente gravi, perché le acque sotterranee scorrono molto lentamente e hanno perciò tempi di ricambio estremamente lunghi. L’impoverimento delle falde costringe i comuni a fare uso di acque superficiali (di fiumi e laghi) per fornire acqua potabile alla popolazione. Si tratta però di acque meno pure, spesso ricche di sedimenti in sospensione e materiali organici che richiedono interventi di depurazione e potabilizzazione.

La depurazione delle acque La maggior parte degli inquinanti può essere eliminata dalle acque reflue (provenienti da scarichi industriali e domestici) per mezzo di depuratori, che accelerano i processi naturali di mineralizzazione dei prodotti organici, restituiscono acque pulite dal punto di vista igienico, producono gas combustibili e fanghi secchi ricchi di sali minerali utilizzabili come concimi in agricoltura. I processi di depurazione sono di due tipi: chimico-fisici (filtrazione di sedimenti in sospensione, separazione di componenti oleose, precipitazione di metalli, neutralizzazione di acidi ecc.) e biologici (ossidazione per mezzo dei fanghi attivi). Per la potabilizzazione a volte sono necessari interventi aggiuntivi come il trattamento con cloro o ozono per eliminare i batteri, l’addolcimento (riduzione della presenza di calcare), la dissalazione e l’aerazione per eliminare cattivi odori.

MI METTO ALLA PROVA 1 Completo la mappa concettuale par-

tendo dalla traccia proposta. ORGANICO

....... INQUINAMENTO ACQUE

TERMICO DA PETROLIO .......

2 Descrivo oralmente in massimo 5 mi-

nuti i principali tipi di inquinamento della acque marine e continentali. L'idrosfera

Unità 8

203

IN AGENDA Approfondisci l'obiettivo 6 sul sito delle Nazioni Unite

6. ACQUA PULITA E SERVIZI IGIENICO SANITARI

L’OBIETTIVO 6 MIRA A GARANTIRE A TUTTI LA DISPONIBILITÀ E LA GESTIONE SOSTENIBILE DELL’ACQUA E DELLE STRUTTURE IGIENICO-SANITARIE.

PERCHÉ È IMPORTANTE? L’accesso all’acqua potabile e ai servizi igienici di base è un diritto umano e, insieme all’acqua come risorsa, rappresenta un fattore determinante per tutti gli aspetti dello sviluppo sociale, economico e ambientale. Il nostro pianeta possiede sufficiente acqua per raggiungere questo obiettivo. Ma a causa di infrastrutture scadenti o cattiva gestione economica, ogni anno milioni di persone, di cui la gran parte bambini, muoiono per malattie dovute ad approvvigionamento d’acqua, servizi sanitari e livelli d’igiene inadeguati. La carenza e la scarsa qualità dell’acqua, assieme a sistemi sanitari inadeguati, hanno un impatto negativo sulla sicurezza alimentare, sulle scelte dei mezzi di sostentamento e sulle opportunità di istruzione per le famiglie povere di tutto il mondo.

Esplora

Rifletti

Rispondi

Cerca e consulta la pagina Water, Sanitation, Hygene (WASH) delle Nazioni Unite per approfondire la differenza tra avere accesso all’acqua potabile e avere accesso a servizi igienici e sanitari. Puoi impostare la tua ricerca a partire dall’indice delle schede all’indirizzo https://q3.hubscuola.it/57ad. 1 Alla luce di quanto hai letto riesci a delineare gli effetti econo-

L’OBIETTIVO 6 IN CIFRE Nel 2020 5,8 miliardi di persone hanno avuto accesso ad acqua potabile controllata, vale a dire a sorgenti di acqua non contaminata e prontamente disponibile, i restanti quasi 2 miliardi della popolazione mondiale no. Il mancato accesso ad acqua pulita e servizi igienici mette queste fette di popolazione a rischio per diverse malattie e, a peggiorare la situazione, c’è il fatto che, una volta contratte, anche per trattare adeguatamente queste malattie è indispensabile disporre di 75% ha accesso ad acqua potabile controllata

acqua pulita. Dove l’acqua scarseggia ed è di faticoso reperimento le persone spesso decidono che lavarsi le mani non è una priorità, favorendo ancora di più l’insorgere di malattie. Si stima che quasi 830 mila persone, di cui oltre il 35% sono bambini sotto i 5 anni, muoiano ogni anno di dissenteria causata da acqua potabile infetta. I numeri sono in costante calo ma resta ancora molto da fare.

15% ha accesso a una fonte di acqua controllata entro i 30 km di distanza

mici e sociali della mancanza di servizi igienico sanitari? 2 Quali sono le sfide dei prossimi anni per raggiungere l’Obiettivo 6? 3 Descrivi in un testo di 100 parole il grafico qui sotto riportato.

Morti attribuite all'uso di acqua non potabile 1990-2019

10%

6% South-East Asia Region (WHO) Sub-Saharan Africa (WB)

1% preleva acqua non trattata direttamente da laghi, stagni o fiumi Fonte: WHO (World Health Organization)

204

Unità 8

In Agenda

5% utilizza acqua da pozzi e sorgenti non sicure 4% ha accesso limitato all'acqua potabile oltre i 30 km di distanza

World

Middle East & North Africa (WB) Europe & Central Asia (WB) North America (WB) 1990

1995

2000

Fonte: Our World in Data

2005

2010

2015

2019

VIDEO

Obiettivo n° 6

LO STRESS IDRICO Per stress idrico si intende una situazione in cui non c’è abbastanza acqua di qualità in grado di soddisfare le esigenze delle persone e dell’ambiente. Questa condizione, purtroppo, è già una realtà in molte parti d’Europa, dove siccità e scarsità d’acqua non sono più eventi rari o estremi e circa il 20% del territorio europeo e il 30% degli europei ne sono colpiti nel corso dell’anno. I cambiamenti climatici aggraveranno il problema, poiché la siccità sta aumentando di frequenza, entità e impatto, con tendenze particolarmente preoccupanti per l’Europa meridionale e sud-occidentale, dove la portata dei fiumi durante l’estate potrebbe diminuire fino al 40%, in uno scenario di aumento della temperatura di 3 °C.

Alcuni dei punti in cui è articolato l’obiettivo 6 dell’Agenda 2030 sono dedicati al tema della siccità e della scarsità di acqua a livello europeo. • L’obiettivo 6.4 sottolinea la necessità di aumentare l’efficienza nell’uso dell’acqua, combattere gli sprechi, garantire approvvigionamenti e fare fronte alla carenza idrica. • L’obiettivo 6.5 promuove una gestione integrata delle risorse idriche a livello europeo. • L’obiettivo 6.6, invece prevede di proteggere e risanare entro il 2030 gli ecosistemi legati all’acqua, comprese le montagne, le foreste, le paludi, i fiumi, le falde acquifere e i laghi. In quest’ottica il Green Deal europeo ha delineato ambiziosi traguardi da raggiungere per preservare il capitale idrico del nostro continente. Il 12 luglio 2023 il Parlamento europeo si è espresso a favore della Legge sul ripristino della natura, come punto fondamentale del Green Deal europeo, che segue raccomandazioni e pareri scientifici che sottolineano la necessità di ripristinare gli ecosistemi e i biomi, acquatici e non solo, su tutto il territorio europeo.

Esplora

Fonte: EEA (European Environmental Agency)

Rifletti

Rispondi

Cerca il testo della Legge sul ripristino della natura nel sito del Parlamento europeo. Consulta anche il report del luglio 2023 sullo stato di attuazione dei 17 Obiettivi 2030, in particolare la sezione dedicata all’Obiettivo 6. 1 Oltre l’85% delle zone umide del pianeta è andato perso negli ultimi trecento anni. Riesci a spiegare perché è imperativo proteggere e ristabilire gli ecosistemi acquatici? 2 L’immagine qui sotto mostra una zona dell’Emilia Romagna colpita dall’alluvione del maggio 2023. Sei in grado di scrivere una didascalia per la fotografia che comprenda anche la parola “siccità”? ................................................................. ................................................................. ................................................................. ..................................................................

In Agenda

Unità 8

205

Ripassa con la mappa modificabile e l'audiosintesi

Organizza le conoscenze IDROSFERA

è l'insieme delle acque presenti sulla Terra trasferimento di masse d'acqua da un ambiente all'altro

è caratterizzata da un costante

detto ciclo dell'acqua

comprende

3% acque continentali

fiumi

sono alimentati dalle acque del bacino idrografico

laghi

sono accumuli di acqua dolce o salmastra in conche o depressioni della superficie terrestre

ghiacciai

sono masse di ghiaccio in movimento si distinguono

ghiacciai continentali (Antartide e Groenlandia) ghiacciai di montagna

derivano dalle precipitazioni: l'acqua piovana si infiltra nel terreno e si accumula formando

acque sotterranee

falde freatiche

97% acque marine

falde artesiane

sono soluzioni di acqua e sali

hanno 3 tipi di movimenti moto ondoso

onde di oscillazione (mare aperto)

onde di traslazione (vicino alla costa) 206

Unità 8

Organizza le conoscenze

correnti marine

maree

sono oscillazioni periodiche del livello del mare

orizzontali (superficiali o profonde)

verticali (ascendenti o discendenti)

Verifiche

Svolgi il test in modalità autocorrettiva sul libro digitale

Conoscenze

7 Osserva le figure. Di quale tipo di laghi si tratta?

8.1 L’idrosfera continentale e il ciclo dell’acqua 1 Il ciclo idrologico coinvolge: a l’atmosfera b gli oceani c le terre emerse

Xd tutti i serbatoi citati

glaciale a ____________________

carsico b ____________________

.......... / 1

2 Scegli l’alternativa corretta.

a Il motore del ciclo dell’acqua è l’attrazione gravitazionale della Luna/il calore solare.

b Nel ciclo dell’acqua il deflusso superficiale/l’evapotraspirazione riporta l’acqua continentale nell’atmosfera.

.......... / 2

8.4 I ghiacciai: acqua solida 8 Scegli l’alternativa corretta.

a Il limite delle nevi permanenti dipende principalmente dalla longitudine/latitudine.

b In un ghiacciaio la differenza tra accumulo e ablazione è detta ﬁrn/bilancio di massa.

c I ghiacciai continentali sono detti anche inlandsis/di circo.

8.2 Le acque superficiali: i corsi d'acqua

.......... / 3

3 Scegli l’alternativa corretta.

L’alveo del fiume è delimitato dagli argini/dalle linee spartiacque. .......... / 1 4 Completa le frasi con i termini proposti.

8.5 Le acque sotterranee 9 Vero o falso?

a Una falda acquifera è una riserva di acqua dolce sotterranea non soggetta ad evaporazione.

regime • portata • velocità • bacino idrografico

a Il ________________ bacino idrografico è la porzione di territorio che raccoglie

b Una falda artesiana è contenuta tra due strati

portata b La _________________ è la quantità di acqua che passa attra-

c Una sorgente che sgorga da una cavità sotterranea è

le acque che andranno a confluire in uno stesso corso d’acqua. verso una sezione del fiume nell’unità di tempo.

impermeabili di roccia.

.......... / 3 10 La salinità media delle acque marine è del:

di un fiume nell’arco dell’anno.

.......... / 4

a 27‰ b 71‰

Xc 35‰

d 90‰

8.3 I laghi: bacini d'acqua dolce

.......... / 1 11 Scegli l’alternativa corretta.

Nell’evoluzione di un lago:

Xa si forma prima uno stagno poi una palude

a La salinità superficiale è massima/minima nel climi caldi e secchi.

b si forma prima una palude poi uno stagno

b L’aloclino è una zona in cui varia la salinità delle acque in base

c si forma prima una torbiera e poi uno stagno

alla latitudine/profondità.

d non si verifica nessuna evoluzione

.......... / 1 6

V F

8.6 L'idrosfera marina: oceani e mari

regime d Si definisce ________________ la variazione di portata

XV F

detta di trabocco.

velocità La ________________ di scorrimento di un fiume dipende

dalla forma dell’alveo.

XV F

I maggiori laghi italiani, quelli prealpini, sono di tipo:

.......... / 2 12 Vero o falso?

a Nel profilo termico del mare a latitudini intermedie, il

a vulcanico

termoclino è una zona con un rapido aumento della temperatura.

Xb glaciale

c tettonico

V F

b I principali gas disciolti nelle acque marine sono azoto, ossigeno e idrogeno.

d carsico

V F

.......... / 2

.......... / 1 Verifiche

Unità 8

207

Verifiche 8.7 Il moto ondoso

19 Scegli l’alternativa corretta.

a La corrente fredda che lambisce le coste del Perù è la corrente

13 La distanza tra ventre e cresta di un’onda è detta: a lunghezza

del Benguela/di Humboldt.

c larghezza

Xb ampiezza

b La corrente calda che lambisce le coste inglesi è la corrente

d nessuna delle precedenti

.......... / 1

14 Scegli l’alternativa corretta.

subequatoriale/del Golfo.

c Le correnti sono influenzate dalla forza centrifuga/di Coriolis.

a Le onde che si formano per l’azione diretta del vento sono

dette forzate/libere. b Le onde che si propagano in assenza di vento sono dette forzate/libere. c Nelle onde di oscillazione le particelle d’acqua hanno moti ellittici/circolari. d In prossimità della spiaggia si formano onde di oscillazione/ traslazione. .......... / 4 15 Sulla spiaggia, al frangente si alterna: a la bassa marea b l’alta marea c la corrente marina d la risacca .......... / 1 16 L’intensità del moto ondoso si misura con: a la scala Richter b la scala Beaufort c entrambe d nessuna delle due .......... / 1

X X

8.8 Le maree 17 Vero o falso?

di Luna e Sole, sia dalla forza centrifuga del sistema Terra-Luna. V F b Le maree si ripetono ogni 24 ore. V F c Le maree vive sono quelle in cui Terra, Sole e Luna sono disposti a 90°. V F d Le sesse sono causate dal vento e dalle variazioni di pressione atmosferica. V F e L’ora di porto è il culmine della bassa marea. V F .......... / 5

8.9 Le correnti oceaniche 18 Completa le frasi con i termini proposti.

verticali • superficiali verticale a Le correnti _______________ sono causate dal vento o da differenze di densità delle acque. locali b Le correnti _______________ possono essere generate dalle differenze di salinità e di temperatura che caratterizzano, per esempio, le acque di un fiume e quelle del mare. .......... / 2 Unità 8

Verifiche

20 Vero o falso?

a All’origine della circolazione profonda c’è la corrente

XV F

nord-atlantica profonda.

b La corrente nello stretto di Gibilterra è provocata dalla differente temperatura e salinità tra Oceano Atlantico e Mediterraneo.

XV F

.......... / 2

8.10 L’inquinamento dell’idrosfera 21 Vero o falso?

c L’inquinamento chimico è causato soprattutto da metalli, solventi e pesticidi.

d L’inquinamento organico deriva dagli scarichi cittadini e dagli allevamenti.

XV F XV F

.......... / 2 22 23 L’inquinamento chimico ha origine dalle seguenti attività: a Attività industriale b Attività agricola c Produzione di rifiuti urbani

Xd Tutte le precedenti risposte sono corrette

.......... / 1

23 24 Quali di questi inquinanti sono prodotti dall’attività agricola?

a Le maree sono causate sia dall’attrazione gravitazionale

208

.......... / 3

a Solventi b Metalli pesanti

Xc Pesticidi

d Nessuno di questi

.......... / 1 24 25 Scegli l’alternativa corretta

a L’eutrofizzazione delle acque è provocata dai fosfati/solfati b Gli allevamenti i gli scarichi fognari urbani provocano inquinamento chimico/organico

c L’inquinamento organico/chimico si risolve con l’uso di depuratori

d L’inquinamento da petrolio riguarda prevalentemente le acque continentali/marine

.......... / 4

Unità 8: .......... / 50

Continua ad allenarti su HUB Test e scopri quanto sei preparato

Verifiche

Competenze

28 Effettua una ricerca sulle zone umide esistenti in Italia.

Il bilancio idrico 25 Il diagramma seguente evidenzia il rapporto tra precipitazioni ed

evapotraspirazione nella zona di Palermo. Osservalo con attenzione e rispondi alle domande.

Ai sensi della Convenzione internazionale di Ramsar, le zone umide sono “bacini, naturali o artificiali, permanenti o temporanei, con acqua stagnante o corrente, dolce, salmastra o salata”. Si tratta di stagni, paludi, acquitrini, torbiere, foci, golene, lagune, litorali ecc. in cui nel passato, in Italia, imperversava la zanzara anofele portatrice della malaria, per cui sono state in gran parte bonificate (ossia prosciugate). Quelle rimaste rivestono ora grande importanza ecologica (habitat degli uccelli acquatici), idrogeologica (alimentano le falde) e culturale-ricreativa (oasi naturalistiche).

L'acqua in bottiglia 29 Leggi il brano e svolgi le attività proposte. G

precipitazioni

evapotraspirazione

a In quali mesi il territorio ha un deficit di risorse idriche? b Per quali motivi? c In quali mesi si ricostituiscono le riserve d’acqua nel territorio? Le falde sotterranee 26 L’esperimento di laboratorio rappresentato

qui a fianco evidenzia che l’acqua attraversa il tubo A più rapidamente che il tubo B. Se immaginiamo che il contenuto dei due tubi simuli le caratteristiche di una roccia, che cosa possiamo dedurre? a Che la permeabilità aumenta al crescere della porosità della roccia b Che la permeabilità diminuisce al crescere della porosità della roccia c Che la permeabilità non è influenzata dalla porosità della roccia d Nessuna delle precedenti affermazioni è corretta

Gli italiani sono tra i maggiori consumatori di acqua minerale in bottiglia, ma il costo di questa scelta per l’ambiente è elevato. Le bottiglie sono fatte di PET (polietilen-tereftalato). Per produrre 1 kg di PET (circa 100 bottiglie) occorrono quasi 2 kg di petrolio e, paradossalmente, 17 litri di acqua, con emissione in atmosfera di 2-3 kg di diossido di carbonio, 40 g di idrocarburi, 25 g di ossidi di zolfo e 18 g di monossido di carbonio; a tutto ciò bisogna aggiungere le sostanze inquinanti rilasciate dagli autoveicoli pesanti che vengono utilizzati per il trasporto. a Una famiglia consuma 1 bottiglia d’acqua minerale al giorno: calcola le emissioni (di diossido di carbonio, ossidi di zolfo, monossido di carbonio e idrocarburi) prodotte per confezionare le bottiglie di acqua minerale consumate in una settimana. b Se la stessa famiglia consumasse acqua del rubinetto per un anno, di quanto si ridurrebbero le emissioni?

Il limite delle nevi persistenti 27 Il grafico seguente evidenzia la variazione del limite delle nevi per-

3000 2000 1000

Nord

0 90°

60°

30 °

0°

latitudine

200

Tropico del Capricorno

4000

Equatore

5000

Tropico del Cancro

altitudine (m s.l.m.)

6000

30 °

150 200 500 60°

0 90°

precipitazioni mm/anno

sistenti (curva blu) e quello delle precipitazioni (linea rossa). Osservalo e rispondi.

Sud

a Come varia il limite con la latitudine? b Come giustifichi il fatto che a parità di temperature medie ai tropici sia più elevato che all’Equatore?

Verifiche

Unità 8

209

Verifiche Le correnti 35 Con l’aiuto della figura descrivi in breve ma con i termini corretti la

circolazione oceanica nel Pacifico.

Sud

e qu a tor i a le

correnti calde

rie nt

ale

n t a le

Corrente antartica circumpolare

cc i d e

ao de

st r al i

an c.

st r al i

C . s ud -

n b ico

- e q u atoriale

Corrente antartica circumpolare

sud

oz a

C. sud- e qu a toria le

Oceano Pacifico

-equa toria le

n ord

Scivo

Kuro

c. C ontrocorrente equator iale

rie na Ca

e la

Oceano Atlantico

olfo

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c. d

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C. della Calif ornia

c. nord-e q u a tori a l e

c. di Humbolt

latitudine

90° 80° 70° 60° 50° 40° 30° 20° 10° 0° 10° 20° 30° 40° 50° 60° 70° 80° 90°

e l e u tin e ll e A

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c. d

Nord

or rad ab lL de c.

superficie della Terra. Osservando il grafico sapresti dire in quale emisfero è maggiore l’estensione degli oceani? Riesci a indicare a quali latitudini prevalgono invece le terre emerse?

c. de lle

30 Gli oceani e i mari non sono distribuiti in modo omogeneo sulla

c. del Bras ile

La distribuzione degli oceani

correnti fredde

Oceano Indiano

50 25

COMPITO DI REALTÀ Il Lago d’Aral: un disastro ecologico

2 5 5 0 7 5 100 125 150 175

milioni di km2

terre emerse

Tra l’Uzbekistan e il Kazakistan è avvenuta la riduzione di più del 75% della superficie del Lago d'Aral. Le immagini satellitari mostrano chiaramente il prosciugamento della maggior parte delle acque del lago, con conseguenti impatti disastrosi sull’ecosistema e sulla popolazione locale.

oceani

31 Il grafico evidenzia che:

re ato e

i pic

udin

latit

tro

ata

600 m

Equ

300 m

elev

zona di transizione

a aloclino

zona superficiale di mescolamento

zona profonda

bassa

salinità

alta

Fai una ricerca online sulle cause del prosciugamento del Lago d’Aral e sull’impatto che questo ha avuto sull’ecosistema e sulla vita degli abitanti del posto. Suddivisi in piccoli gruppi, create un volantino digitale visualizzabile tramite QR code per sensibilizzare la popolazione scolastica sui danni ambientali causati dal prosciugamento del lago. Presentate il lavoro svolto alla classe e, guidati dall’insegnante, discutete sui possibili interventi di recupero che gli Stati interessati stanno mettendo in atto per la tutela dell’ecosistema. Esponete il QR code collegato al vostro lavoro nei corridoi della scuola, in modo da poter sensibilizzare altri studenti su questo tema.

Il moto ondoso e le maree 32 Come mai a una certa distanza dalla costa le onde ti fanno andare

su e giù? 33 Come mai quando sei immerso in profondità al largo non percepi-

sci più il moto ondoso? a Perché è troppo debole per arrivare in profondità b Perché il movimento circolatorio delle particelle di acqua si riduce gradualmente con la profondità c Perché le onde ci sono solo vicino alla costa d Perché le onde sono solo un’illusione ottica 34 Realizza un disegno commentato in cui evidenzi la posizione di Luna, Terra e Sole nel caso di una marea sizigiale e di una di quadratura.

210

Unità 8

Verifiche

1990

2000

2010