Guia Essencial de Geofísica, Hidrologia i Clima

Principis Fonamentals de la Geofísica

Mecànica de Fluids i Geologia Estructural

Principi de Pascal

La pressió exercida sobre un fluid incompressible situat en un recipient tancat es transmet amb la mateixa intensitat en totes les direccions i a tots els punts del fluid. Es pot expressar com: P1 = F1/A1 = P2 = F2/A2.

Constants i Densitat de l'Aigua

• Gravetat (g): 9,8 m/s²
• Densitat de l'aigua: 1000 kg/m³ (o 1 g/cm³ o 1 kg/L)

Principi d'Arquimedes

Un cos submergit en un fluid experimenta una força d'empenta vertical cap amunt igual al pes del fluid desplaçat.

Tectònica de Plaques i Falles

Moviments de Plaques Tectòniques

• Separació de plaques (Divergència): Genera extensió i formació de conques.
• Convergència de plaques: Provoca compressió i formació de serralades.

Tipus de Falles

• Falla Normal/Directa: Causada per tensió.
• Falla Inversa/Encavalcament: Causada per compressió.
• Falla Direccional (de Desplaçament Horitzontal): Causada per cisallament.

Geomorfologia i Hidrologia Superficial

Tipus de Dunes

Classificació de dunes segons la seva morfologia i dinàmica:

• Duna Longitudinal (NO): Caracteritzada per +VE-V.
• Duna Longitudinal (LONGI): Caracteritzada per +V-A.
• Duna Barjan (Lluna): Caracteritzada per +V1/2A, amb forma de mitja lluna.
• Duna Transversal: Caracteritzada per +V+A.
• Duna Parabòlica (IB): Caracteritzada per 1/2V 1/2A 1/2 VE.

Tipus de Platges

• Platja Dissipativa: Caracteritzada per sorra fina, típica d'estiu, amb crestes difuses i baixa pendent.
• Platja Reflectiva: Caracteritzada per sorra gruixuda, alta energia, típica d'hivern, amb una cresta i alta pendent.
• Platja Intermèdia: Onada que trenca a baixa pendent, pot ser perillosa.

Cabal i Precipitació

• Cabal: Representat per un hidrograma.
• Precipitació: Representada per un hietograma (amb pic, corba d'ascens i esgotament).

Aqüífers

• Aqüífers Lliures: Contenen material lliure o saturat.
• Aqüífers Captius (Semiconfinats): La part superior té poca permeabilitat.

L'Atmosfera i el Clima

Conceptes Fonamentals de l'Atmosfera

• Atmosfera: Capa de gasos que envolta la Terra, essencial per a la vida i la regulació del clima.
• Homosfera: Regió de l'atmosfera terrestre on la composició de gasos és homogènia, aproximadament fins als 80 km d'altitud.
• Heterosfera: Capa de l'atmosfera situada per sobre de l'homosfera, on la composició de gasos varia amb l'altitud.
• Aire: Mescla de gasos que constitueix l'atmosfera terrestre, principalment nitrogen i oxigen.

Capes de l'Atmosfera

• Troposfera: Capa més baixa de l'atmosfera, on es desenvolupen els fenòmens meteorològics i es concentra la major part de l'aire.
• Estratosfera: Capa de l'atmosfera situada per sobre de la troposfera, que conté la capa d'ozó.

Radiació Atmosfèrica

• Radiació Ultraviolada (UV): Radiació electromagnètica amb longituds d'ona més curtes que la llum visible, potencialment nociva per als éssers vius.
• Radiació Infraroja (IR): Radiació electromagnètica amb longituds d'ona més llargues que la llum visible, percebuda com a calor.

Circulació Atmosfèrica Global

• Xemeneia Equatorial: Fenomen de circulació atmosfèrica a l'equador, on l'aire calent ascendeix i es desplaça cap als pols.
• Vents Alisis: Vents constants que bufen des dels tròpics cap a l'equador, influenciats per la rotació terrestre.
• Vents de l'Oest (Contraalisis): Vents predominants que bufen des de les latituds mitjanes cap als pols, també coneguts com a vents de ponent.

Models de Circulació Atmosfèrica

• Teoria de Halley: Model que explica la circulació atmosfèrica global basant-se en el moviment de l'aire calent i fred.
• Cèl·lula de Hadley: Patró de circulació atmosfèrica entre l'equador i els tròpics, amb ascens d'aire calent a l'equador i descens als tròpics.

Tipus de Climes

• Clima Polar: Caracteritzat per temperatures molt baixes i precipitacions escasses, propi de les regions polars.
• Clima Equatorial: Amb temperatures altes i precipitacions abundants durant tot l'any, propi de les zones properes a l'equador.
• Clima Subtropical Sec (Desèrtic): Amb temperatures altes i precipitacions molt escasses, típic de les zones desèrtiques subtropicals.
• Clima Oceànic: Amb temperatures moderades i precipitacions regulars durant tot l'any, influenciat per la proximitat a l'oceà.
• Clima Mediterrani: Amb estius càlids i secs, i hiverns suaus i plujosos, característic de les regions al voltant del mar Mediterrani.
• Clima Subpolar: Caracteritzat per hiverns llargs i molt freds, i estius curts i frescos, amb una vegetació limitada principalment a la tundra.
• Clima Subtropical Humit (Tropical): Amb estius càlids i humits, i hiverns suaus, amb precipitacions abundants durant tot l'any, sovint localitzat en regions costaneres.

El Cicle de l'Aigua i la Hidrologia Subterrània

Fases del Cicle de l'Aigua

• Principals fases: Evaporació, condensació, precipitació, infiltració i retorn als oceans.

Conceptes Hidrològics

• Nívol: Conjunt de gotes d'aigua o cristalls de gel suspesos a l'atmosfera.
• Humitat Absoluta: Quantitat de vapor d'aigua real en un volum d'aire.
• Humitat Relativa: Percentatge de vapor d'aigua en l'aire en relació a la seva capacitat màxima.
• Interceptació: Retenció d'aigua de precipitació per la vegetació abans de caure al sòl.
• Percolació: Moviment vertical de l'aigua a través del sòl i els materials permeables.
• Porositat: Percentatge de buit en un material que pot contenir aigua.

Materials Aqüífers

• Materials Aqüífers: Materials permeables que emmagatzemen i condueixen aigua, com la sorra i el gravet.
• Materials Aqüitards: Materials amb permeabilitat baixa, que redueixen el flux d'aigua, com el llim.
• Materials Aqüiclosos: Materials impermeables que impedeixen el pas d'aigua, com l'argila.

Evapotranspiració i Balanç Hídric

• Evapotranspiració: Pèrdua d'aigua per evaporació directa i transpiració de les plantes.
• Evapotranspiració Potencial: Quantitat màxima d'aigua que podria perdre's amb disponibilitat il·limitada d'aigua.
• Evapotranspiració Real: Quantitat d'aigua que realment es perd per evapotranspiració.
• Excés Hídric: Situació on la precipitació supera l'evapotranspiració, generant aigua sobrant.
• Dèficit Hídric/Aridesa: Situació on la disponibilitat d'aigua és inferior a la demanda per vegetació o ús humà.

Tipus i Models d'Aqüífers

• Materials Aqüífers per Porositat: Emmagatzemen aigua en els seus porus, com la sorra.
• Materials Aqüífers per Fissuració: Emmagatzemen i condueixen aigua a través de fractures, com les roques calcàries.
• Model d'Aqüífer Lliure (Unitat Aqüífera Lliure): Conté aigua sense cap barrera impermeable a la part superior.
• Model d'Aqüífer Semiconfinat (Unitat Aqüífera Semiconfinada): Aigua confinada entre una capa permeable i una de semiimpermeable.

Zones i Problemes dels Aqüífers

• Zona Lliure: Part superior de l'aqüífer on l'aigua no omple completament els porus.
• Zona Saturada: Regió de l'aqüífer on tots els porus estan plens d'aigua.
• Interfície: Límit entre l'aigua dolça i salada en un aqüífer costaner.
• Salinització d'Aqüífers: Contaminació per intrusió d'aigua salada, sovint causada per sobreexplotació.

Tipus de Correntia (Flux d'Aigua)

• Correntia Cortical (Superficial): Flux superficial de l'aigua sobre el sòl cap a rius o altres cossos d'aigua.
• Correntia en Fils: Flux d'aigua que es desplaça en petits canals superficials.
• Correntia en Solcs: Aigua que flueix per petits solcs formats per l'erosió superficial.
• Correntia en Xaragalls: Flux d'aigua en canals més profunds causats per l'erosió intensa.
• Correntia en Canals: Desplaçament de l'aigua en cursos definits, com rius i rierols.

Mesura i Representació del Cabal

• Cabal: Volum d'aigua que flueix per una secció d'un riu o canal en un temps determinat.
• Hidrograma i les seves parts: Gràfic que mostra l'evolució del cabal d'un riu durant un període.
• Hietograma: Representació gràfica de la intensitat de la precipitació en funció del temps.
• Mètode de Càlcul de Cabal en un Canal: Utilitza la velocitat i la secció transversal del flux per determinar el volum.