Storia dell'idrologia, oggetto di studio e ricerca

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David Holt
Storia dell'idrologia, oggetto di studio e ricerca

Il idrologia È la scienza responsabile dello studio dell'acqua in tutti i suoi aspetti, compresa la sua distribuzione sul pianeta e il suo ciclo idrologico. Affronta anche il rapporto dell'acqua con l'ambiente e gli esseri viventi.

I primi riferimenti allo studio del comportamento dell'acqua risalgono all'antica Grecia e all'Impero Romano. Le misurazioni del flusso della Senna (Parigi) effettuate da Pierre Perrault e Edme Mariotte (1640) sono considerate l'inizio dell'idrologia scientifica.

Stazione idrometeorologica nel Parco Nazionale della Serra da Bocaina, Brasile. Fonte: Halley Pacheco de Oliveira [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], da Wikimedia Commons.

Successivamente sono proseguite le misurazioni sul campo e sono stati sviluppati strumenti di misura sempre più accurati. Attualmente l'idrologia basa la sua ricerca principalmente sull'applicazione di modelli di simulazione.

Tra gli studi più recenti spicca la valutazione del ritiro dei ghiacciai per effetto del riscaldamento globale. In Cile, la superficie glaciale del bacino del Maipo si è ritirata del 25%. Nel caso dei ghiacciai andini, la loro riduzione è correlata al riscaldamento dell'Oceano Pacifico.

Indice articolo

  • 1 Storia
    • 1.1 Antiche civiltà
    • 1.2 Rinascimento
    • 1.3 XVII secolo
    • 1.4 XVIII secolo
    • 1.5 XIX secolo
    • 1.6 XX e XXI secolo
  • 2 Campo di studio
  • 3 Esempi di ricerche recenti
    • 3.1 Idrologia delle acque superficiali
    • 3.2 Idrogeologia
    • 3.3 Criologia
  • 4 Riferimenti

Storia

Civiltà antiche

Data l'importanza dell'acqua per la vita, lo studio del suo comportamento è stato oggetto di osservazione sin dall'inizio dell'umanità.

Il ciclo idrologico è stato analizzato da diversi filosofi greci come Platone, Aristotele e Omero. Mentre a Roma Seneca e Plinio si occupavano di capire il comportamento dell'acqua.

Tuttavia, le ipotesi avanzate da questi antichi saggi sono oggi considerate errate. Il romano Marco Vitruvio fu il primo ad indicare che l'acqua infiltrata nel terreno proveniva dalla pioggia e dalla neve..

Inoltre, in questo momento è stata sviluppata una grande quantità di conoscenze idrauliche pratiche, che hanno permesso la costruzione di grandi opere come gli acquedotti di Roma oi canali di irrigazione in Cina, tra gli altri..

Rinascimento

Durante il Rinascimento, autori come Leonardo da Vinci e Bernard Palissy diedero importanti contributi all'idrologia; è riuscito a studiare il ciclo idrologico in relazione alle infiltrazioni delle acque meteoriche e al loro ritorno attraverso le sorgenti.

XVII secolo

Si ritiene che l'idrologia come scienza sia nata in questo periodo. Sono state avviate le misurazioni sul campo, in particolare quelle effettuate da Pierre Perrault e Edmé Mariotte nella Senna (Francia).

Edmond Halley. Fonte: sconosciuto [dominio pubblico], tramite Wikimedia Commons

Degno di nota è anche il lavoro svolto da Edmond Halley nel Mar Mediterraneo. L'autore è riuscito a stabilire la relazione tra evaporazione, precipitazione e flusso.

Secolo XVIII

L'idrologia ha fatto importanti progressi in questo secolo. Sono stati effettuati numerosi esperimenti che hanno permesso di stabilire alcuni principi idrologici.

Possiamo evidenziare il teorema di Bernoulli, che afferma che in un flusso d'acqua la pressione aumenta quando la velocità diminuisce. Altri ricercatori hanno fornito contributi rilevanti in relazione alle proprietà fisiche dell'acqua.

Tutti questi esperimenti costituiscono la base teorica per lo sviluppo di studi idrologici quantitativi..

XIX secolo

L'idrologia si rafforza come scienza sperimentale. Importanti progressi sono stati compiuti nel campo dell'idrologia geologica e nella misurazione delle acque superficiali.

In questo periodo furono sviluppate importanti formule applicate agli studi idrologici, spiccano l'equazione del flusso capillare di Hagen-Pouiseuille e la formula del pozzo di Dupuit-Thiem (1860)..

L'idrometria (disciplina che misura il flusso, la forza e la velocità dei liquidi in movimento) pone le sue basi. Sono state sviluppate formule per la misurazione del flusso e sono stati progettati vari strumenti di misurazione sul campo.

D'altra parte, Miller, nel 1849, scoprì che esiste una relazione diretta tra la quantità di precipitazioni e l'altitudine.

XX e XXI secolo

Durante la prima parte del 20 ° secolo, l'idrologia quantitativa è rimasta una disciplina empirica. A metà del secolo iniziarono a essere sviluppati modelli teorici per effettuare stime più accurate..

Nel 1922 fu creata la International Association for Scientific Hydrology (IAHS). La IAHS raggruppa gli idrologi in tutto il mondo fino ai giorni nostri.

Importanti contributi sono forniti all'idraulica dei pozzi e alle teorie sull'infiltrazione dell'acqua. Allo stesso modo, le statistiche vengono utilizzate negli studi idrologici.

Nel 1944, Bernard pose le basi dell'idrometeorologia evidenziando il ruolo dei fenomeni meteorologici nel ciclo dell'acqua.

Attualmente, gli idrologi nei loro diversi campi di studio hanno sviluppato modelli matematici complessi. Attraverso le simulazioni proposte è possibile prevedere il comportamento dell'acqua in diverse condizioni.

Questi modelli di simulazione sono molto utili nella pianificazione di grandi opere idrauliche. Inoltre, è possibile fare un uso più efficiente e razionale delle risorse idriche del pianeta.

Campo di studi

Il termine idrologia deriva dal greco hydros (acqua e logo (scienza), che significa scienza dell'acqua. Pertanto, l'idrologia è la scienza responsabile dello studio dell'acqua, compresi i suoi modelli di circolazione e distribuzione sul pianeta..

L'acqua è un elemento essenziale per lo sviluppo della vita sul pianeta. Il 70% della Terra è ricoperto d'acqua, di cui il 97% è salato e costituisce gli oceani del mondo. Il restante 3% è acqua dolce e la maggior parte è congelata ai poli e ai ghiacciai del mondo, rendendola una risorsa scarsa.

Nell'ambito dell'idrologia si valutano le proprietà chimico fisiche dell'acqua, il suo rapporto con l'ambiente e il suo rapporto con gli esseri viventi..

L'idrologia come scienza è di natura complessa, quindi il suo studio è stato suddiviso in vari campi. Questa divisione considera diversi aspetti che si concentrano su alcune delle fasi del ciclo idrologico: la dinamica degli oceani (oceanografia), dei laghi (limnologia) e dei fiumi (potamologia), acque superficiali, idrometeorologia, idrogeologia (acque sotterranee) e criologia (acqua solida).

Ghiacciaio Quelccaya (Perù). Fonte: Edubucher [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], da Wikimedia Commons

Esempi di ricerche recenti

La ricerca in idrologia negli ultimi anni si è concentrata principalmente sull'applicazione di modelli di simulazione, modelli geologici 3D e reti neurali artificiali.. 

Idrologia delle acque superficiali

Nel campo dell'idrologia delle acque superficiali, vengono applicati modelli di reti neurali artificiali per studiare la dinamica dei bacini idrografici. Pertanto, il progetto SIATL (Watershed Water Flow Simulator) viene utilizzato in tutto il mondo per la gestione dei bacini idrografici.

Programmi per computer come WEAP (Valutazione e pianificazione dell'acqua), sviluppato in Svezia e offerto gratuitamente come strumento completo di pianificazione della gestione delle risorse idriche.

Idrogeologia

In questo campo sono stati progettati modelli geologici 3D che consentono di creare mappe tridimensionali di riserve idriche sotterranee..

In uno studio condotto da Gámez e collaboratori nel delta del fiume Llobregat (Spagna), potrebbero essere localizzate le attuali falde acquifere. In questo modo è stato possibile registrare le sorgenti d'acqua di questo importante bacino che rifornisce la città di Barcellona.

Cryology

La criologia è un campo che è diventato molto popolare negli ultimi anni, principalmente grazie allo studio dei ghiacciai. In questo senso, è stato osservato che i ghiacciai del mondo sono gravemente colpiti dal riscaldamento globale.

Pertanto, si stanno progettando modelli di simulazione per stimare il comportamento futuro di perdita dei ghiacciai..

Castillo, nel 2015, ha valutato i ghiacciai del bacino del Maipo, riscontrando che la superficie glaciale si è ritirata di 127,9 kmDue, ritiro che si è verificato negli ultimi 30 anni e corrisponde al 25% della superficie iniziale del glaciale.

Nelle Ande, Bijeesh-Kozhikkodan e collaboratori (2016) hanno effettuato una valutazione della superficie dei ghiacciai durante gli anni dal 1975 al 2015. Hanno scoperto che durante questo periodo si è verificata una significativa riduzione di queste masse d'acqua ghiacciata..

La principale riduzione della superficie glaciale andina è stata osservata tra il 1975 e il 1997, in coincidenza con il riscaldamento dell'Oceano Pacifico..

Riferimenti

  1. ASCE Task Committee on Application of Artificial Neural Networks in Hydrology (2000) Artificial Neural Networks in Hydrology. I: Concetti preliminari. Journal of Hydrologic Engineering 5: 115-123.
  2. Campos DF (1998) Processi del ciclo idrologico. Terza ristampa. Università Autonoma di San Luis Potosí, Facoltà di Ingegneria. Editoriale Universitaria Potosina. San Luis Potosí, Messico. 540 pagg.
  3. Bijeesh-Kozhikkodan V, S F Ruiz-Pereira, W Shanshan, P Teixeira-Valente, A E Bica-Grondona, A C Becerra Rondón, I C Rekowsky, S Florêncio de Souza, N Bianchini, U Franz-Bremer, J Cardia-Simões. (2016). Un'analisi comparativa del ritiro glaciale nelle Ande tropicali utilizzando il rilevamento remoto Investig. Geogr. Cile, 51: 3-36.
  4. Castillo Y (2015) Caratterizzazione dell'idrologia glaciale del bacino del fiume Maipo attraverso l'implementazione di un modello glacio-idrologico semidistribuito a base fisica. Tesi di Laurea Magistrale in Scienze dell'Ingegneria, Menzione in Risorse Idriche e Ambiente. Universidad de Chile, Facoltà di scienze fisiche e matematiche, Dipartimento di ingegneria civile.
  5. Koren V, S Reed, M Smith, Z Zhang e D-J Seo (2004) Hydrology Laboratory research modeling system (HL-RMS) of the US National Weather Service. Giornale di idrologia 291: 297-318.
  6. Underground Hydrology Group (GHS), CSIC - Spagna. https://h2ogeo.upc.edu/es/ Revisionato il 27 gennaio 2019.

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