L'idrosfera continentale: un viaggio tra acque dolci e ghiacciai

In questo appunto viene descritta la cosiddetta idrosfera continentale, con spiegazione di che cosa sia, delle sue principali caratteristiche e di alcuni elementi importanti di cui si riporta la descrizione principale: acque continentali, fiumi, laghi, ghiacciai, sorgenti e fenomeni carsici, ecc...

Oltre all’impressionante idrosfera marina, la Terra possiede anche una discreta quantità di acqua sotto forma di ghiaccio, marino e continentale, e sotto forma di neve: è la criosfera. E a questa si aggiunge, sia pure in quantità minore, ma con gran diffusione, l’acqua dei fiumi, dei laghi e quella sotterranea, cioè il complesso delle cosiddette acque continentali. L’idrosfera continentale è pertanto costituita dalle acque dolci.

Ciclo dell'acqua e importanza

L’esistenza di questa acque continentali è legata al fatto che il vapore acqueo presente nell’atmosfera non rimane statico, ma prima o poi condensa in gocce di pioggia, e talora si trasforma anche in neve oppure in grandine.

Un terzo dell’acqua si scarica in mare attraverso i fiumi, un terzo torna nell’atmosfera evaporando e la terza s’infiltra nelle rocce in profondità per poi ricomparire sotto forma di sorgenti.

Sorgenti, acque, correnti, laghi e ghiacciai forniscono, sia ai vegetali che agli animali, quella quantità d’acqua che è indispensabile per il loro ciclo vitale. Attualmente la quantità complessiva di acqua utilizzata dall’uomo ogni anno supera i 5000km3, con un incremento annuo del 4,5%.

Le acque correnti forniscono ingenti quantità di energie e, per concludere, in esse vivono in gran quantità microrganismi capaci di decomporre i rifiuti degli animali e dell’uomo; ma l’inquinamento crescente compromette l’efficacia del processo, provocando gravi danni alle comunità acquatiche vegetali e animali.

Il ciclo dell’acqua o ciclo biologico è costituito dall’insieme di processi che consente all’acqua di “lasciare gli oceani, immettersi nell’atmosfera, pervenire alle terre emerse e agli esseri viventi, per poi ritornare agli oceani”.

Se una massa d’aria già satura riceve ulteriore vapore acqueo, o se la temperatura diminuisce, ha luogo una condensazione (o la sublimazione) che da origine alle precipitazioni. Quest’acqua di precipitazione cade sugli oceani e sulle terre emerse, penetrando nel suolo per infiltrazione e in buona parte va ad alimentare le falde acquifere; nel sottosuolo da origine a un deflusso profondo, fino a quando riaffiora nei letti fluviali, nelle sorgenti o nei fondali marini.

Un’altra porzione da origine a un deflusso superficiale che si concentra nei fiumi e torna agli oceani. Una parte dell’acqua presente nel suolo torna direttamente nell’atmosfera mediante evaporazione; un’altra parte viene assorbita dalle piante e trasportata fino alle foglie, per poi essere di nuovo liberata nell’atmosfera con la traspirazione. A questi ultimi due processi si da globalmente il nome di evaporazione.

Formazione e caratteristiche dei ghiacciai

Nelle regioni dove le precipitazioni vengono soprattutto in forma solida si formano sovente dei campi di neve; questi, se vengono coperti da altre nevicate, si trasformano gradualmente in manti di ghiaccio. I fiocchi di neve, vengono stipati, si rimpiccioliscono e, se sono coperti di altra neve, fondono e ricristallizzano assumendo forma granulare; ciò avviene per la pressione della neve sovrastante, che provoca anche l’espulsione dell’aria, in parte per i movimenti molecolari che rientrano nei fenomeni di ricristallizzazione.

Dallo stadio descritto (nevaio), si passa al vero e proprio ghiaccio compatto e azzurrognolo della parte più profonda dei ghiacciai, per appiattimento dei granuli e per cementazione da parte dell’acqua di fusione delle nevi superficiali, che penetra negli interstizi, ne scaccia l’aria e ricongela si tratta di un lento processo.

Neve e ghiaccio si conservano come tali solo al di sopra del limite delle nevi persistenti, ovvero laddove per effetto dell’altitudine, della latitudine, della scarsa esposizione al Sole, dei venti, e per gli altri fattori minori, non tutta la neve caduta giunge a sciogliersi durante le stagioni calde, cosicché una parte di essa può accumularsi e permanere di anno in anno.

A parità di latitudine, il limite di nevi permanenti è più basso sui versanti esposti verso Nord, meno soleggiati; esso scende anche nelle regioni dove i venti dominanti favoriscono l’accumulo di maggiori spessori di neve.

A volte gli accumuli nevosi non riescono a conservarsi e quindi a trasformarsi in ghiaccio, a causa dell’equilibrio instabile in cui vengono a trovarsi quando giacciono sui pendii ripidi: se lo spesso della coltre di neve supera un certo limite o se un rapido aumento della temperatura provoca una parziale fusione, si hanno le valanghe.

Movimenti e tipi di ghiacciai

Un ghiacciaio è una grande massa d’acqua di ghiaccio che occupa una superficie a varia inclinazione e si muove sotto la spinta del proprio peso. Ogni ghiacciaio è costituito da due parti principali:

1. La zona di alimentazione è la parte alta, ossia la zona di accumulo della neve che si trasforma;
2. La zona di ablazione è tutta la parte che scende sotto il limite delle nevi permanenti; in questa zona prevale la fusione o comunque la perdita di ghiaccio.

Alla fine del ghiacciaio vi è un lobo terminale arcuato oppure una parete di fusione, la fronte (o bocca) dalla quale può fuoriuscire un torrente glaciale.

Secondo le proprietà fisiche, i ghiacciai possono essere distinti in varie categorie a differente comportamento:

1. Ghiacciai polari (o freddi), dove la massa di ghiaccio conserva temperature sotto lo 0°C tutto l’anno;
2. Ghiacciai temperati (o caldi), come quelli delle Alpi, nei quali durante l’estate la temperatura sale sopra lo 0°C;
3. Ghiacciai intermedi (o subpolari), nei quali la fusione è limitata e giunge non oltre una certa profondità.

I movimenti verso valle di un ghiacciaio dipendono da vari fattori; anzitutto dalla plasticità del ghiaccio e dalla facilità dei piccoli moti intergranulari. Vari granuli possono anche fondere sotto forte pressione, facilitando lo spostamento; poi vi è la forza di gravità, la rugosità del fondo, la presenza di ostacoli. La velocità del ghiaccio è in genere piccola nell’interno delle calotte glaciali continentali, ma diventa enorme sui loro emissari. Il movimento è variabile da punto a punto: la velocità è superiore lungo la parte mediana e superiore, mentre è minore verso le sponde e il fondo, a causa dell’attrito tra la massa di ghiaccio e il substrato roccioso. I movimenti irregolari portano alla formazione di spaccature: i crepacci, che spesso s’incrociano isolando blocchi chiamati seracchi. La differenza tra alimentazione e ablazione, ossia il bilancio di massa glaciale, determina o l’accrescimento o la riduzione del ghiacciaio.

Infiltrazione e sorgenti

L’infiltrazione dipende da vari fattori. Le acque possono scendere nel sottosuolo se le rocce sono permeabili. La permeabilità dipende dal grado di fatturazione e dalla loro porosità. Quest’ultima proprietà è connessa alla maggiore o minore presenza di interstizi tra i granuli che compongono la roccia. Nel sottosuolo non vi sono laghi o fiumi d’acqua, ma sistemi idrici, contenuti all’interno di rocce che accolgono l’acqua negli interstizi fra i loro granuli o in molte piccole fessure.

Un corpo roccioso permeabile, ma capace di trattenere in quantità utile per alimentare sorgenti e pozzi, è denominato acquifero. Se in superficie affiorano gli strati permeabili di un acquifero, l’acqua che penetra si muove verso il basso per gravità, finché non incontra un corpo roccioso impermeabile, denominato acquicludo, che ne ostacola il movimento: l’acqua andrà gradualmente accumulandosi nell’acquifero, dove darò origine a una falda idrica.

Se le acque superficiali penetrano in profondità e si raccolgono in un acquifero compreso tra due acquicludi, si forma una falda imprigionata. In una falda imprigionata l’acqua è sottoposta a una pressione che dipende dalla sua differenza di quota rispetto alla superficie della falda nella zona di alimentazione. Se il dislivello è grande l’acqua fluisce spontaneamente dai “pozzi artesiani.

Le sorgenti sboccano in superficie spontaneamente. Esse possono erogare acque potabili, se il contenuto di sali oscilla tra i 10 e i 50 centigrammi per litro; acque termali, tra i 20 e i 100°C; acque termominerali, calde e ricche di sali.

L’origine delle sorgenti può essere collegata a condizioni geologiche e topografiche diverse. I casi più frequenti sono dati dalle sorgenti di deflusso, che si realizzano quando uno strato impermeabile inclinato affiora lungo un versante di una valle fa scolare l’acqua accumulata entro le rocce sovrastanti.

Le sorgenti di sbarramento sono dovute a un ostacolo laterale, come ad esempio una faglia, che fa accumulare, lungo un piano inclinato, una quantità d’acqua tale emergere in superficie. Le sorgenti di trabocco sorgano ai lati di un letto concavo che raccoglie acqua più di quanta esso possa contenere.

Le sorgenti carsiche lasciano sboccare le acque che sono penetrate in un rilievo attraverso innumerevoli cavità presenti in una rocca calcarea.

Fiumi e bacini idrografici

Un fiume è un corso d’acqua perenne, alimentato dalle sorgenti, dalle piogge e dall’eventuale scioglimento delle nevi e dei ghiacci. Quelli che durante le stagioni non piovose sono asciutti o intermittenti prendono il nome di torrenti.

La porzione di terra emersa che contribuisce con le sue acque ad alimentare un fiume, un torrente o un ruscello, ne costituisce il bacino idrografico, o bacino imbrifero; questo è delimitato dalla linea spartiacque, che lo separa dai bacini adiacenti, e racchiude al suo interno un sistema fluviale o reticolo idrografico, costituito dal corso principale d’acqua e da tutti quelli secondari, detti affluenti.

In un alcuni casi un fiume è alimentato anche da acque sotterranee presenti in bacini contigui; in tali casi, oltre al bacino idrografico, si deve quindi distinguere il bacino idrogeologico, che può essere più esteso per un fiume e più ristretto per un altro corso d’acqua. La pendenza di un corso d’acqua è il rapporto tra il “dislivello esistente fra la sorgente e la foce” e la “lunghezza del suo percorso”; i relativi valori variano notevolmente da un fiume all’altro, poiché dipendono dalle caratteristiche del rilievo.

È uso comune dividere il fiume in tre parti:

1. Il corso superiore, ossia il tratto che da valla sorgente allo sbocco della pianura.
2. Il corso medio, ossia che si sviluppa nella pianura.
3. Il corso inferiore, cioè il tratto vicino alla foce.

La portata è senza dubbio il parametro più utilizzato (oltre a velocità, pendenza e lunghezza) per studiare le caratteristiche idrologiche di un corso d’acqua.

Da velocità o portata, dipende l’energia della corrente fluviale.

Origine e tipi di laghi

L’origine dei laghi può essere riferite a cause diverse, e in base alle caratteristiche genetiche di queste depressioni che contengono acqua, se ne possono individuare di vari tipi.

I laghi di escavazione glaciale sono i laghi di circo e i laghi vallivi. I primi occupano le conche scavate dai ghiacciai, nella loro parte iniziale, durante le epoche glaciali dell’Era quaternaria. I laghi glaciali vallivi sono invece dovuti all’escavazione di un tratto terminale di valle ad opera delle parti più basse dei ghiacciai.

Una conca lacustre il cui fondo è più basso del livello marino si chiama criptodepressione.

I laghi di sbarramento si originano per ostruzione di un tratto di valle.

I laghi carsici occupano depressioni prodotte dall’azione chimica delle acque meteoriche sulle rocce calcaree; depressioni il cui fondo è di regola tappezzato e reso impermeabile da “terra rossa”.

I laghi di cavità tettonica sono dovuti ad acque raccoltesi in depressioni causate da abbassamenti di porzioni della crosta terrestre.

I laghi craterici occupano i crateri di vulcani spenti.

I laghi rettili sono masse d’acqua, in origine marina, rimaste isolate da movimenti tettonici o da abbassamento del livello del mare; essi in genere sono salati.

I laghi costieri si formano per l’accumulo, vero mare, di cordoni litoranei di sabbia che in alcuni casi sbarrano le acque provenienti dalla terra emersa.

Vi sono infine, alcuni laghi naturali nettamente subordinati come numero di estensione, che possono avere origini diverse da quelle che abbiamo esaminato. Ma è ben più importante ricordare i laghi di sbarramento artificiale, formatisi per la costruzione di dighe ad opera dell’uomo e destinati a fornire energia elettrica o irrigazione.

Dinamica e caratteristiche dei laghi

Il bilancio idrico di un lago dipende da diversi fattori: presenza o assenza di collegamenti fluviali, drenaggio e raccolta delle acque piovane, perdite nel sottosuolo, evaporazione. Quanto alle proprietà delle acque lacustri, la trasparenza è inferiore a quella dell’acqua di mare, in genere perché le acque che si immettono in un lago disperdono in esso una discreta quantità di detriti in sospensione.

Il colore cambia da caso a caso e dipende da molti fattori, tra cui il tempo. La temperatura di un lago abbastanza grande attenua la rigidità invernale e il calore estivo. La salinità dipende dalla generi del lago: nel caso di laghi rimasti isolati dal mare e soggetti a forte evaporazione, a salinità è più alta di quella del mare; lo stesso si presenta quando un lago riceve forti quantità di Sali sciolte dalle rocce circostanti, dalle acque immesse.

Importante è la dinamica dei laghi, ovvero l’insieme dei movimenti delle loro acque, legata all’immissione ed emissione di acque ad opera di fiumi, alle differenze di temperatura, al vento e, nel caso di grandi laghi, a modesti effetti di marea. Caratteristiche dei laghi sono invece le stesse, oscillazioni dell’intera superficie acquea dovute a variazioni della pressione atmosferica da un luogo all’altro, al continuo soffiare del vengo lungo la stessa direzione.

Paludi, stagni e maremme

Vi sono poi, oltre ai laghi, conche d’acqua meno pronunciate: paludi, stagni e maremme.

Paludi e stagni sono sottili distese di acque basse, con pochissima profondità, in leggere depressioni a volte sotto il livello del mare. Essi possono rappresentare lo stadio di vecchiaia di un lago quasi prosciugato, oppure dipendere dall’espansione di acque fluviali in depressioni fuori degli argini, o dalla raccolta di acque piovane in terreni impermeabili piatti e bassi, o anche dall’emergere di una falda idrica; possono essere permanenti o meno (acquitrini) e, in genere, sono popolati ad una fitta vegetazione, fissa o galleggiante. In alcuni casi, come nelle cosiddette “Valli di Comacchio”, le grandi paludi vengono utilizzate per l’allevamento delle anguille.

Le maremme sono estese piante acquitrinose che si estendono presso il mare. Sono anch’esse popolate da una fitta vegetazione, sono in parte adatte al pascolo e costituiscono il luogo di ritrovo stagionale di “uccelli di passo” migratori. Per questo, per la preservazione di numerose specie in via d’estinzione e di paesaggi di estremo interesse scientifico e turistico, esse vengono protette come riserve naturali.