La Zona Vadosa y la Zona Crítica Terrestre (zona de aireación, zona no saturada, regolito y nappa) (Conceptos y Definiciones)

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Diferencias entre la zona vadosa y la zona crítica terrestre. Fuente: Escola Superior de Agricultura “Luiz de Queiroz”; Universidade de São Paulo

Las denominadas zona vadosa y zona no saturada son vocablos sinónimos muy habituales en la literatura científica. Sin embargo, si uno busca por estos términos en Internet (español-castellano), puede sorprenderse  por la escasez del material divulgativo que alberga, así por lo ambiguo y a veces confundente de sus definiciones. Muy recientemente, ya en el siglo XX surgió el concepto de Zona Crítica Terrestre, que incumbe a las biocenosis, los suelos, el regolito, la zona no saturada y la zona saturada (aguas subterráneas), intentando llevar a cabo un estudio integrado y holístico de todos estos cuerpos cercanos a la superficie terrestre.   Hoy intentaremos ofreceros material para que entendáis sus similitudes y diferencias, ya que se trata de conceptos solapantes que, además, varían algo su significado en función de la disciplina científica que los traten.  Por lo tanto, intentaré ser lo más breve posible en esta entradilla para que a la postre luego podáis leer lo que se ha escrito acerca del tema y que me ha parecido de interés. De hecho, ya adelanto que, para mi sorpresa la Wikipedia española no atesora capítulos (al menos hasta octubre de 2017), ni sobre la zona vadosa, ni acerca de la zona crítica terrestre (de la que prácticamente no existe material en nuestro idioma, en contraste con la abundancia que disfruta esta enciclopedia libre en lengua anglosajona). También os mostraré enlaces con vistas a que entendáis conceptos relacionados como el de “napa” y regolito. Este post es por tanto meramente divulgativo.

 La Zona Vadosa (ZV) (o zona no saturada) da cuenta de los materiales y estructuras que acaecen entre la superficie terrestre emergida y las aguas subterráneas. En consecuencia incluye tanto a suelos como regolitos, como veréis abajo. Por su parte la Zona Critica Terrestre (ZCT) abarca la zona vadosa y las aguas subterráneas, teniendo un límite, siempre arbitrario, en las rocas subyacentes, cuando se encuentran poco alteradas por la vida. Por lo tanto, ZCT incluye ZV y Aguas subterráneas (¿en toda su profundidad?: es un tema aun no aclarado, al menos cuando esas aguas freáticas penetran hasta muchas decenas e incluso centenas de metros de profundidad). Suele utilizarse el concepto suelo para dar cuenta de la capa fértil de la tierra, mientras que regolito se usa para referirse al material que se ubica entre este y las aguas subterráneas. Sin embargo, debe tenerse en cuenta que, a veces, pueden aparecer capas de materiales encharcados, descolgados por encina de las aguas subterráneas, cuya acumulación de líquido puede deberse a ciertos procesos edafogenéticos (como la lixiviación y acumulación de abundante cantidad de arcilla a cierta profundidad) que no debe confundirse con las aguas freáticas o subterránea sensu stricto, e incluso en la acepción más amplia del término. Hablamos de las denominadas “napas o capas colgadas”.

 Estas capas que conforman la Zona Crítica terrestre, no suelen ser estáticas, ganando o perdiendo espesor, como si de un acordeón se tratase, en función de factores ambientales y antrópicos, en un breve plazo de tiempo (digamos que decenios). Por ejemplo, tras una prolongada sequía o la sobreexplotación de acuíferos, las aguas subterráneas descienden y, como corolario, el regolito y la zona vadosa se extienden en profundidad.  Lo contrario ocurriría tras periodos prolongados de lluvias intensas, entre otras razones.

 Y seguidamente os dejo ya material sobre estos conceptos con vistas a que vosotros extraigáis vuestras propias conclusiones. Eso sí al final del post os reproduzco una nota de prensa escrita en inglés en el cual el autor parece confundir casi todos los conceptos. ¡Menos mal! que se trata una noticia científica divulgada por  ScienceDaily). ¡Sin comentarios!.

 Juan José Ibáñez

 Continúa…….

 Zona Vadosa

ZOna Vadosa (zona de aireación, zona no saturada, pero ver también esta página Web). En el documento publicado por Orlando Silva Rojas De la Universidad Rovira y Virgili  (Universitat Rovira i Virgili).

 El subsuelo puede describirse también en términos de los regímenes de agua que se desarrollan en su interior. El perfil hidrológico consiste de la zona no saturada o zona vadosa y la zona freática (Figura 1.1B). La zona no saturada va desde la superficie hasta el nivel freático permanente, e incluye la zona de raíces, el perfil de suelo, y la franja capilar, la cual es una zona saturada de tensión que limita con el nivel freático. El agua en el nivel freático se encuentra a presión atmosférica; por encima de este nivel la presión es menor que la atmosférica y por debajo es mayor. El sistema es no saturado por encima de la franja capilar, lo que significa que no sólo el agua está bajo tensión, sino que parte de la porosidad está ocupada por el aire. El espesor de la franja capilar depende del tipo de material poroso. Es de unos pocos centímetros para material grueso y puede ser del orden de un metro para materiales finos. Una descripción más exacta incluiría otras regiones saturadas dentro de la zona no saturada, tales como las que resultan de la infiltración de superficie o que se deben a capas que actúan como barrera y que son responsables de que se produzcan encharcamientos. Por conveniencia, la palabra “suelo” se generalizará en este trabajo para incluir toda la región comprendida entre la superficie y la matriz rocosa [Warrick, 2003].

 Wikipedia en Inglés.

 The vadose zone, also termed the unsaturated zone, is the part of Earth between the land surface and the top of the phreatic zone, the position at which the groundwater (the water in the soil’s pores) is at atmospheric pressure (“vadose” is from the Latin for “shallow”). Hence, the vadose zone extends from the top of the ground surface to the water table.

 Traducción:

La zona vadosa, también denominada zona no saturada  o insaturada, es la parte de la Tierra entre la superficie terrestre y la parte superior de la zona freática, la posición en la que el agua subterránea (el agua en los poros del suelo) está a presión atmosférica (del latín para “superficial”). Por lo tanto, la zona vadosa se extiende desde la parte superior de la superficie del suelo (en contacto con la atmósfera) hasta la capa freática.

Napa 

Nivel freático (Wikipedia)

El nivel freático corresponde al nivel superior de una capa freática o de un acuífero en general. A menudo, en este nivel la presión de agua del acuífero es igual a la presión atmosférica. También se conoce como capa freática, manto freático, napa freática, napa subterránea (del francés nappe=mantel), tabla de agua (traducción del inglés, “water table”) o simplemente freático.

 Al perforar un pozo de captación de agua subterránea en un acuífero libre, el nivel freático es la distancia a la que se encuentra el agua desde la superficie del terreno. En el caso de un acuífero confinado, el nivel del agua que se observa en el pozo corresponde al nivel piezométrico.

 Napa

Napa o capa colgada: Masa de agua subterránea, generalmente de dimensiones moderadas, situada sobre un estrato relativamente impermeable, y que está localizada entre un nivel freático y la superficie del terreno.

 Regolito

Regolito Wikipedia: es el término general usado para designar la capa de materiales no consolidados, alterados, como fragmentos de roca, granos minerales y todos los otros depósitos superficiales, que descansa sobre roca sólida inalterada. Alcanza su máximo desarrollo en los trópicos húmedos, donde se encuentran profundidades de varios centenares de metros de roca alterada. Su límite inferior es el frente de meteorización.

También se define como regolito la capa continua de material fragmentario, incoherente, producida por impactos meteoríticos, que forma normalmente los depósitos superficiales en planetas, satélites y asteroides donde la atmósfera es delgada o ausente; el ejemplo clásico es el regolito lunar, con varios metros de espesor, con componentes que varían desde bloques de tamaño métrico hasta polvo microscópico y partículas de vidrio.

Límite entre la superficie terrestre y las aguas subterráneas .

 Zona Crítica Terrestre

Vayamos ahora a ver que encontramos en Google español por “Zona Crítica terrestre)”  en la primera página del buscador Google podemos tan solo decetar estos ítems realmente relacionados con el concepto).

 La Zona Crítica Terrestre: El Nuevo Paradigma de la Edafología | Un

De la Edafología a la Zona Crítica Terrestre: ¿Iniciativa Institucional o .

 [PDF]De la Edafología a la Zona Crítica Terrestre – ResearchGate.

 ¿Qué que pienso?. ¡Lamentable!. De hecho en nuestra bitácora tenemos una categoría  (Zona Crítica Terrestre y El Futuro de la Edafología) en la que ya hemos incluido decenas de post que conciernen a este concepto.  Eso sí, hemos detectado una página Web más difícil de encontrar por su denominación (Zona Crítica y Sustentabilidad Ambiental) de la UNAM en donde podréis encontrar material sobre el tema. Es decir dos post previos de esta bitácora y un documento publicado y almacenado en el repositorio Researchgate, también escrito por mí.

 La Zona Crítica Terrestre (Earth’s critical zone)

Earth’s critical zone is the “heterogeneous, near surface environment in which complex interactions involving rock, soil, water, air, and living organisms regulate the natural habitat and determine the availability of life-sustaining resources” (National Research Council, 2001[1]). The Critical Zone, surface and near-surface environment, sustains nearly all terrestrial life.[1]

 The Critical Zone is an interdisciplinary field of research exploring the interactions among the land surface, vegetation, and water bodies, and extends through the pedosphere, unsaturated vadose zone, and saturated groundwater zone. Critical Zone science is the integration of Earth surface processes (such as landscape evolution, weathering, hydrology, geochemistry, and ecology) at multiple spatial and temporal scales and across anthropogenic gradients. These processes impact mass and energy exchange necessary for biomass productivity, chemical cycling, and water storage.

The Critical Zone is studied at Critical Zone Observatories,where multiple scientific communities study various aspects of the Critical Zone that can lead to synthesized understanding of complex systems.[2]

 La zona crítica de la Tierra es el “entorno heterogéneo cercano a la superficie (del suelo) en el que ocurren interacciones complejas que involucran rocas, suelos, aguas, aire y organismos vivos. Se trata del tramo que regulan el hábitat natural y determinan la disponibilidad de los recursos que sustentan la vida” (National Research Council, 2001) ). La Zona Crítica, la superficie y el entorno cercano a la superficie, sostienen casi toda la vida terrestre. [1]

 La Zona Crítica es un campo interdisciplinario de investigación que explora las interacciones entre la superficie terrestre, la vegetación y los cuerpos de agua, extendiéndose a través de la pedosfera (edafosfera), zona vadosa insaturada y zona de aguas subterráneas saturadas. La ciencia de la Zona Crítica que integra los procesos que acaecen en la superficie de la Tierra (como la evolución del paisaje, meteorización, hidrología, geoquímica y ecología) a múltiples escalas espaciales y temporales y a lo largo de gradientes antropogénicos. Estos procesos impactan el intercambio de masa y energía necesario que determinan la productividad de la biomasa, siclos biogeoquímicos y el almacenamiento de agua.

La Zona Crítica se estudia en los Observatorios de la Zona Crítica, donde múltiples comunidades científicas estudian varios aspectos de la Zona Crítica que pueden conducir a la comprensión sintetizada de sistemas complejos. [2].

 Noticia de Prensa en la que se confunden casi todos los conceptos que usan ¿¿??

 Calculating ‘old’ and ‘new’ water runoff

by Staff Writers
Washington DC (SPX) Jul 03, 2017

Just ahead of a rainstorm, Cody Ross might run out to an agricultural research site as part of his graduate work. He’ll need to get some dye into an injection well. The point? To evaluate the path that water follows from the field during and after the rainstorm.

Ross, a member of the Watershed Systems Research Program at the University of Manitoba, is measuring water flow in a part of the soil called the vadose zone. Although the name might make you recall scary episodes of the “Twilight Zone,” the vadose zone is just the saturated level of soil right under the surface. It can be just a few centimeters to over a meter in depth. And the vadose zone is where important things happen in the soil.

The vadose zone is complex. Within it, sand particles are huge in comparison to clay particles, affecting water flow. That’s why you can see water percolate through sand quickly on a beach. Healthy soils also have a good amount of organic matter from decaying plants or insects. Finally, tiny pores exist, filled with air or stored water. Plant roots grow down into the soil to gather up water and nutrients. Microscopic microbes live down there, as well as larger animals like earthworms and nematodes.

Ross’ work is important because how water moves over, through, and around all those soil particles, organic matter, pores, microbes, and roots matters. It’s something growers would like to know – especially in places where precipitation is infrequent. The southeastern Canadian Prairie area, where Ross is researching, has a seasonally dry environment.

Studying water movement helps us better understand the availability of water in times of scarcity (drought) and abundance (floods),” says Ross. “It also helps us understand how our actions impact the availability and quality of water resources.” This, in turn, might affect policy decisions.

Previous work on water movement in the vadose zone has been done in hilly areas in the United States, or in the western Canadian Prairie. Just like you can’t expect one episode of the Twilight Zone (algo así como zona de penumbra: ¡Mamma mía!)to be the same as another, you can’t expect a soil in one region to act like one in another. There can even be differences in the same farm field, depending on the amount of organic matter, composition of soil particles, and other features. The southeastern Canadian Prairie soils, compared to western, have more organic matter in them. That increase in organic matter helps the soils retain moisture in summer and fall. It impacts drainage potential. Organic matter also influences how long the ground stays frozen in winter and spring.

Differences in the topography of the land are significant, too. Imagine sledding down a hillside in Vermont…and now imagine trying to sled in the flat areas of the southeastern Canadian Prairies. Gravity is not going to help you much there. The same is true for water.

Water movement in soil is also impacted by its chemical properties. Clay particles of soil actually have a negative charge. This means soils with a higher clay content can hold onto water better than sandy soils. Organic matter can absorb and release water, too.

Ross used other researchers’ math formulas – and developed some of his own – to predict how the water was moving during rainstorms and times of snow melt. The dye he injected into the wells helped him determine if the water he collected from waterways was “new” from the rain event, or “old” from previous storage.

“Research focused on the age of water has significance in many applications,” says Ross. “We want to know if water going to a stream came directly from the field, or followed an alternative path. Does that alternate route change the water quality? Does it slow the delivery to the channel?” All these questions can lead to helpful predictive tools.

As in most disciplines, the use of math has tremendous utility,” says Ross. “We used mathematic expressions to help us interpret how water moves in soil. The ability to use mathematical models in this way is very powerful. It is often less expensive than physical observations, especially in circumstances where research is focused on large or inaccessible regions.”

Ross’ research found that, unlike other areas, there was a significant amount of old water that moved to the streams. “Previous research conducted in the Prairies has pointed to new water as more dominant,” says Ross. “This was not the case in our study.”

Although you can’t control whether you’ll have a drought – or a flood – studying water movement in soil is important. “Having a better understanding of how water moves through the landscape provides insight for water management decisions,” says Ross. “Understanding the relative contributions from old and new water sources can influence management decisions related to flooding and water quality.”

Future research to build on Ross’ work might focus on alternate locations, to see how common Ross’ findings are. “Studies focused on how land use and climate change are impacting water movement in soil in the southeastern Canadian Prairie area would be beneficial,” Ross adds.

Research Report

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