2.1 Armazenamento da água na hidrosfera

A hidrosfera inclui as partes da Terra que são principalmente água, tais como os oceanos, calotas de gelo, lagos e rios. Várias partes da hidrosfera podem ser vistas na Figura 2.1. Os oceanos são azuis; a neve e o gelo são brancos nas calotas de gelo da Antártida, e em altas montanhas como o Monte Kilimanjaro. (As áreas amarelas e marrons são desertos, e a vegetação aparece cinza-verde.)

Figure 2.1 Uma vista da Terra a partir da Apollo 17 em 1972. As áreas azuis são oceanos, os redemoinhos brancos são nuvens e a área uniformemente branca é a capa de gelo da Antártida.

A água se move sobre, sobre e através da Terra em um ciclo contínuo impulsionado pelo Sol e pela gravidade. É conhecido como o ciclo da água ou o ciclo hidrológico (mostrado pelas setas azuis na Figura 2.2) e envolve água como líquido, sólido (gelo e neve) e gás (vapor de água). A água pode tomar muitos caminhos diferentes através do ciclo, mas o volume total de água no ciclo hidrológico permanece virtualmente constante. Há dois tipos principais de água no ciclo:

1. água metereológica, que é água doce derivada da condensação da atmosfera e que se acumula como água superficial (rios e lagos de água doce) e água subterrânea;

2. água salina, a água do mar dos oceanos e muitos lagos.

Figure 2.2 A água, ou hidrológica, ciclo. A água move-se (setas azuis) entre reservatórios (caixas) da hidrosfera.

Pequenas quantidades de água magnética do interior da Terra são adicionadas ao ciclo por erupções vulcânicas. Por outro lado, a água presa nos poros do sedimento, água de formação, é, pelo menos a curto prazo, isolada do ciclo da água. Esta pode ser água que estava originalmente presa nos sedimentos durante a sua formação, ou água que percolou para as rochas mais tarde. A água de formação é geralmente salina, principalmente porque a maioria dos sedimentos são marinhos e a água presa nos sedimentos seria água do mar.

Todas as partes da hidrosfera armazenam água temporariamente, e são chamadas de reservatórios. Estes reservatórios naturais da hidrosfera não devem ser confundidos com os reservatórios construídos pelo homem, utilizados para armazenar água em terra: por exemplo, a atmosfera é um reservatório, contendo 13 × 1015 kg de água. O estudo do movimento da água sobre e sob o solo e a física e química da água é chamado de hidrologia.

A água reside por diferentes períodos de tempo em diferentes reservatórios. O tempo médio que a água permanece em um reservatório antes de se mudar para outro é chamado de tempo de residência para aquele reservatório (Tabela 2.1). Um reservatório de hidrosfera esvazia e se reabastece na mesma taxa, e o tempo de residência é calculado a partir da taxa de reabastecimento em relação ao volume do reservatório. Pode haver várias formas de transferência de água de e para um reservatório (Figura 2.2).

Por exemplo, o tempo de residência dos rios, assumindo que a única transferência significativa dos rios é pelo escoamento:

O tempo de residência é um conceito que pode ser aplicado a qualquer processo cíclico, não apenas ao ciclo da água. A Figura 2.2 mostra que as transferências do ciclo estão em equilíbrio: em particular, a água perdida para a atmosfera por evaporação e transpiração é equilibrada pela água devolvida pela precipitação. O tempo de permanência dá uma indicação de quão rapidamente a água num reservatório da hidrosfera pode ser renovada. O tempo de residência mais curto, 11 dias, é para o vapor de água na atmosfera, que é continuamente renovado pela evaporação dos oceanos e da terra, e é perdido pela precipitação. Este é um sub-ciclo rápido do ciclo da água. Os subciclos envolvendo os oceanos, as calotas polares e a água subterrânea são muito mais lentos (Tabela 2.1).

Há um grande volume de água doce fechada nas calotas polares (Tabela 2.1), mas estas estão longe dos centros populacionais e dos países áridos que precisam dela. Não é económico transportar esta água neste momento, mas pode vir a sê-lo no futuro.

Parte dos oceanos e das calotas polares, o maior volume de água é subterrânea, armazenada em rochas porosas abaixo da superfície da Terra. A água subterrânea mais rasa move-se muito rapidamente ao longo do ciclo e é água doce, pelo que pode ser utilizada para recursos hídricos. Mas é apenas uma pequena proporção do total da água subterrânea, e o seu tempo de residência é relativamente curto, variando de algumas semanas a alguns anos. A água subterrânea abaixo de uma profundidade de algumas centenas de metros move-se mais lentamente ao longo do ciclo, e os tempos de residência são muito mais longos, até dez mil anos (Tabela 2.1). Grande parte desta água é salina ou porque teve tempo para dissolver os sais das rochas, ou porque tem origem na água do mar.

Os lagos do mundo contêm grandes volumes de água (Quadro 2.1) e são mais acessíveis do que as calotas polares. Contudo, mais da metade desses lagos são salinos (Figura 2.3), e 80% da água dos lagos de água doce ocorre em apenas 40 grandes lagos, incluindo os Grandes Lagos da América do Norte (32 × 1015 kg) e o Lago Baikal na Ásia (22 × 1015 kg). Os rios são muito úteis para os recursos hídricos. Embora armazenem muito pouca água (Tabela 2.1), a água neles é rapidamente renovada – tem um tempo de residência de apenas algumas semanas.

Figure 2.3 O Mar Morto, no Oriente Médio. Este lago contém grandes quantidades de água, mas é ainda mais salino que a água do mar, por isso não é prático usá-lo como recurso hídrico.

A água encontrada no subsolo e nas calotas de gelo, lagos e rios forma cerca de 4% do total no ciclo da água; mas como as águas subterrâneas mais profundas, as calotas de gelo e os lagos salinos não são utilizáveis como fontes de água no momento, a quantidade de água que pode ser usada para recursos hídricos é muito menor, apenas cerca de 1% do total. Esta água é distribuída de forma muito desigual, como se pode apreciar quando ouvimos falar da extensa escassez de água e das secas em muitas partes do mundo. Para entender mais detalhadamente os problemas de disponibilidade e distribuição da água, vamos agora olhar para os processos do ciclo da água que transferem água entre os reservatórios da hidrosfera.