Hidrología: historia, objeto de estudio e investigación
La hidrología es la ciencia que se encarga del estudio del agua en todos sus aspectos, incluyendo su distribución en el planeta y su ciclo hidrológico. Asimismo, aborda la relación del agua con el medio ambiente y los seres vivos.
Las primeras referencias sobre el estudio del comportamiento del agua se remontan a la Antigua Grecia y el Imperio romano. Las mediciones del caudal del Sena (París) realizadas por Pierre Perrault y Edme Mariotte (1640) se consideran el inicio de la hidrología científica.
Posteriormente se continuaron realizando mediciones de campo y se desarrollaron instrumentos de medición cada vez más exactos. Actualmente la hidrología basa sus investigaciones principalmente en la aplicación de modelos de simulación.
Entre los estudios más recientes, destaca la evaluación del retroceso de los glaciares por efecto del calentamiento global. En Chile, la superficie glacial de la cuenca del Maipo ha retrocedido un 25%. En el caso de los glaciares andinos, su reducción está relacionada con el calentamiento del océano Pacifico.
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Debido a la importancia del agua para la vida, el estudio de su comportamiento ha sido objeto de observación desde los inicios de la humanidad.
El ciclo hidrológico fue analizado por distintos filósofos griegos como Platón, Aristóteles y Homero. Mientras que en Roma Séneca y Plinio se preocuparon de entender el comportamiento del agua.
No obstante, las hipótesis planteadas por estos antiguos sabios son consideradas erróneas en la actualidad. El romano Marco Vitruvio fue el primero en indicar que el agua infiltrada en el suelo provenía de la lluvia y la nieve.
Además, en esta época se desarrollaron una gran cantidad de conocimientos hidráulicos prácticos, lo que permitió la construcción de grandes obras como los acueductos de Roma o los canales de irrigación en China, entre otros.
Durante el Renacimiento, autores como Leonardo da Vinci y Bernard Palissy hicieron importantes aportes a la hidrología; lograron estudiar el ciclo hidrológico con relación a la infiltración del agua de lluvia y su retorno a través de los manantiales.
Se considera que en este período nace la hidrología como ciencia. Se iniciaron mediciones en campo, particularmente las realizadas por Pierre Perrault y Edmé Mariotte en el río Sena (Francia).
También destacan los trabajos hechos por Edmond Halley en el mar Mediterráneo. El autor logro establecer la relación existente entre la evaporación, la precipitación y el caudal.
La hidrología obtuvo avances importantes en este siglo. Se realizaron numerosos experimentos que permitieron establecer algunos principios hidrológicos.
Podemos destacar el teorema de Bernoulli, que establece que en una corriente de agua la presión aumenta cuando disminuye la velocidad. Otros investigadores hicieron aportes relevantes con relación a las propiedades físicas del agua.
Todos estos experimentos constituyen la base teórica para el desarrollo de los trabajos hidrológicos cuantitativos.
La hidrología se fortalece como una ciencia experimental. Se hicieron importantes avances en el campo de la hidrología geológica y en la medición de aguas superficiales.
En este período se desarrollaron importantes fórmulas aplicadas a los estudios hidrológicos, Destaca la ecuación de Hagen-Pouiseuille del flujo capilar y la fórmula del pozo de Dupuit-Thiem (1860).
La hidrometría (disciplina que mide el caudal, fuerza y velocidad de líquidos en movimiento) asienta sus bases. Se desarrollaron fórmulas para medición de caudales y se diseñaron diversos instrumentos de medición en campo.
Por otra parte, Miller, en 1849, encuentró que hay relación directa entre la cantidad de precipitación y la altitud.
Durante la primera parte del siglo XX la hidrología cuantitativa seguía siendo una disciplina empírica. A mediados de siglo, se comienzan a desarrollar modelos teóricos para hacer estimaciones más exactas.
En el año 1922 fue creada la Asociación Internacional de Hidrología Científica (IAHS por sus siglas en inglés). La IAHS agrupa a los hidrólogos a nivel mundial hasta la época actual.
Se hacen importantes aportes en la hidráulica de pozos y las teorías de infiltración del agua. Asimismo, se comienza a utilizar la estadística en los estudios hidrológicos.
En 1944, Bernard sienta las bases de la hidrometeorología al destacar el papel de los fenómenos meteorológicos en el ciclo del agua.
Actualmente, los hidrólogos en sus distintos campos de estudio han venido desarrollando modelos matemáticos complejos. Mediante las simulaciones propuestas, es posible predecir el comportamiento del agua bajo distintas condiciones.
Estos modelos de simulación son de gran utilidad en la planificación de grandes obras hidráulicas. Además, es posible hacer un aprovechamiento más eficiente y racional de los recursos hídricos del planeta.
El término hidrología viene del griego hidros (agua) y logo (ciencia), que significa la ciencia del agua. Por tanto, la hidrología es la ciencia que se encarga del estudio del agua, incluyendo sus patrones de circulación y distribución en el planeta.
El agua es un elemento imprescindible para el desarrollo de la vida en el planeta. El 70% de la Tierra está cubierta de agua, de la cual el 97% es salada y conforma los océanos del mundo. El 3% restante es agua dulce, y la mayor parte está congelada en los polos y glaciares del mundo, por lo que constituye un recurso escaso.
Dentro del campo de la hidrología se evalúan las propiedades químicas y físicas del agua, la relación de la misma con el medio ambiente y su relación con los seres vivos.
La hidrología como ciencia tiene un carácter complejo, por lo que su estudio se ha dividido en diversos campos. Esta división contempla diversos aspectos que se enfocan en alguna de las fases del ciclo hidrológico: la dinámica de los océanos (oceanografía), de los lagos (limnología) y de los ríos (potamología), las aguas superficiales, la hidrometereología, la hidrogeología (aguas subterráneas) y la criología (agua sólida).
Las investigaciones en hidrología de los últimos años se han enfocado principalmente en la aplicación de modelos de simulación, modelos geológicos en 3D y redes neuronales artificiales.
En el campo de la hidrología de aguas superficiales, se están aplicando modelos de redes neuronales artificiales que permiten estudiar la dinámica de las cuencas hidrográficas. Así, el proyecto SIATL (Simulador de Flujos de agua de Cuencas Hidrográficas) se está utilizando a nivel mundial para el manejo de cuencas.
También se han desarrollado programas computacionales como WEAP (Water Evaluation and Planning), desarrollado en Suecia y que se ofrece de forma gratuita como una herramienta integral para la planificación del manejo de los recursos hídricos.
En este campo se han diseñado modelos geológicos en 3D que permiten crear mapas tridimensionales de las reservas subterráneas de agua.
En un estudio realizado por Gámez y colaboradores en el delta del río Llobregat (España) se pudieron ubicar los acuíferos presentes. De esta manera, se lograron registrar las fuentes de agua de esta importante cuenca que surte a la ciudad de Barcelona.
La criología es un campo que ha tomado gran auge en los últimos años, debido principalmente al estudio de los glaciares. En este sentido, se ha observado que los glaciares del mundo están siendo gravemente afectados por el calentamiento global.
Por tanto, se están diseñando modelos de simulación para estimar el comportamiento futuro de pérdida de los glaciares.
Castillo, en 2015, evaluó los glaciares de la cuenca del Maipo, encontrándose que la superficie glaciar ha retrocedido 127,9 Km2, retroceso que ha ocurrido en los últimos 30 años y corresponde al 25% de la superficie inicial del glacial.
En los Andes, Bijeesh-Kozhikkodan y colaboradores (2016) realizaron una evaluación de la superficie de los glaciares durante los años 1975 al 2015. Encontraron que durante este período hubo una importante reducción de estas masas de agua helada.
La principal reducción de la superficie glacial andina fue observada entre 1975 y 1997 coincidiendo con el calentamiento del océano Pacífico.
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