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Tema 5: Sistemas fluidos externos. La hidrosfera
LA HIDROSFERA
• Conjunto de todas las aguas (continentales, marinas, subterráneas…)• Es una capa discontinua y de espesor variable, donde podemos encontrar agua en cualquiera de los tres estados.
Eduardo Gómez
LA HIDROSFERA
Eduardo Gómez
Balance Hídrico
Es la relación entre las entradas (precipitaciones…) y las salidas (evapotranspiración, escorrentía…)
Se puede calcular desde el balance global del planeta hasta el de una cuenca geográfica. Normalmente estos balances se hacen para un periodo determinado de tiempo.
Agua disponible
Agua existente al inicio
Agua que sale
Aportes durante el
periodo
EmbalsesAcuíferos
PrecipitacionesRíos
Evaporaciónríos, consumo
Tema 5: Sistemas fluidos externos. La hidrosfera
Eduardo Gómez
Balance Hídrico
Agua disponible
Agua existente al inicio
Agua que sale
Aportes durante el
periodo
EmbalsesAcuíferos
PrecipitacionesRíos
Evaporaciónríos, consumo
Tema 5: Sistemas fluidos externos. La hidrosfera
Eduardo Gómez
En la hidrosfera se pueden distinguir dos grandes sistemas:
1. Sistema continentalAguas superficiales
RíosLagos
Aguas subterráneas
2. Sistema marítimo - oceánico
Tema 5: Sistemas fluidos externos. La hidrosfera
El ciclo del agua
Eduardo Gómez
Tema 5: Sistemas fluidos externos. La hidrosfera
En el Ciclo del Agua podemos distinguir dos parámetros:
1. Tiempo de residencia:Es el tiempo que una molécula de agua permanece en un lugar determinado. Varía en función de la zona de la hidrosfera donde se encuentra:
. Atmósfera: 9-10 días.
. Ríos: 12-20 días.
. Lagos: 1-100 años.
. Acuíferos subterráneos: 200 años.
. Océanos: 3000 años.
2. Tasa de renovación: Es la cantidad de agua que sale o entra de un determinado compartimento (lago, mar, río,...) por unidad de tiempo, dividido por el volumen del agua de este compartimiento.
Tasa de renovación = Cantidad de agua / unidad de tiempo
Cuanto mayor es el tiempo de residencia, menor es la tasa de renovación.
Ambos parámetros influyen en la concentración de sales que se encuentran en disolución en el agua procedentes de la disolución de las rocas.
En el mar el tiempo de residencia es muy largo, por lo cual el agua se renueva muy lentamente, con lo que su contenido en sales es elevado. Por ello se denominan aguas saladas.
Las aguas continentales tienen un tiempo de residencia más corto, se renuevan de manera rápida y por esta razón, la mayoría de las aguas continentales tienen un contenido en sales bajo y por ello se les llama aguas dulces.
AGUAS SUPERFICIALES
Eduardo Gómez
Tema 5: Sistemas fluidos externos. La hidrosfera
•Son las aguas que circulan. •Es un ecosistema abierto, con una circulación (flujo) de materia no cíclica (al contrario que en los lagos).•Presentan variaciones a lo largo del recorrido (variaciones horizontales)
•Contribuye a la depuración del sistema debido a sus características
•Microorganismos•Fenómenos físicos (turbulencias, oxigenación…)•Sedimentación, materiales en suspensión
RÍOS:
AGUAS SUPERFICIALES
Eduardo Gómez
Tema 5: Sistemas fluidos externos. La hidrosfera
RÍOS:
Al estudiar las aguas continentales utilizamos como unidad la cuenca hidrográfica que es lasuperficie del terreno que incluye un río y todos sus afluentes desde el nacimiento hasta ladesembocadura. El agua que se infiltra en el suelo formando las aguas subterráneas tambiénforman parte de ésta.
La línea imaginaria que separa dos cuencas se denomina línea divisoria de aguas .Los cursos de agua superficiales de la cuenca hidrográfica constituidos por los ríos y afluentesforman una red hidrográfica.
AGUAS SUPERFICIALES
Eduardo Gómez
Tema 5: Sistemas fluidos externos. La hidrosfera
RÍOS:
Según donde desagüen las aguas superficiales, se distinguen dos tipos de cuencas hidrográficas:
•Cuenca hidrográfica abierta o exorreica: Son aquellas en las que el agua fluye hastadesembocar en el mar. Es el tipo de cuenca más frecuente.
•Cuenca hidrográfica cerrada o endorreica: Son aquellas en las que las aguas superficialesse infiltran en el terreno o se acumulan en un lago. Estas aguas nunca desembocan en elmar. Son típicas de las zonas áridas o semiáridas en las que las precipitaciones sonocasionales, acumulándose el agua en depresiones del terreno formando lagos. Sucontenido en sales es alto, debido a que en estas zonas se produce una elevada evaporacióndel agua.
AGUAS SUPERFICIALES
Eduardo Gómez
Tema 5: Sistemas fluidos externos. La hidrosfera
•Son las aguas que NO circulan. •Es un ecosistema cerrado, con un flujo de materia cíclico•Presentan variaciones verticales.•Se distinguen tres zonas:
•Zona litoral. •Poca profundidad•Existen plantas y se produce más biomasa
•Zona Limnética. •Hasta donde llega la luz solar (aproximadamente 30 m)•El oxigeno consumido por los seres vivos es igual al producido por el fitoplacton
•Zona profunda. •No hay luz solar ni fotosíntesis. •Solo existen bacterias y hongos que descomponen la materia orgánica que cae al fondo. •La temperatura permanece constante en torno a los 4ºC
LAGOS:
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Zona profunda
ZONAS DE LOS LAGOS
Eduardo Gómez
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Zonificación vertical de los lagos
La capa superficial de aguas cálidas, iluminadas y poco densas donde se concentra la vida.
Las aguas profundas más frías y densas.En la zona límite entre las dos capas de cambio de temperatura existe una capa intermedia de agua llamada termoclina.
Los lagos tienen una dinámica anual que se rige por las variaciones de temperatura producidas durante las estaciones del año y que ocasionan cambios en la densidad del agua.
En verano se calientan las aguas superficiales y se diferencian dos capas de temperatura y densidad diferentes:
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Al llegar el otoño (y en algunos la primavera) se produce un descenso de latemperatura que provoca la mezcla de las aguas del lago y la termoclina desaparece.En invierno, si se hiela la superficie del lago, los seres vivos sobreviven en el aguadebajo de esta capa de hielo que hace de aislante, de forma que por muy largo quesea el invierno, un lago de tamaño considerado no llega a helarse.
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En verano, la mayor actividad biológica y la menor solubilidad del oxígeno a causa de la temperatura, pueden hacer que el oxígeno se agote (en las capas profundas no hay renovación del O2 debido a la falta de movimiento de las aguas) y se provocan fenómenos de eutrofización
AGUAS SUBTERRÁNEAS
Eduardo Gómez
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Es el agua que se infiltra en el suelo en función de:
La porosidad del suelo (relación entre espacios vacíos y el volumen total)p.ej. Una porosidad del 10% indica que 100cm3 de roca contienen (pueden contener 10 cm3 de agua.
Permeabilidad. Es la capacidad de permitir que el agua circule por los espacios vacios si estos están comunicados unos con otros. Si los huecos están aislados, el agua se acumula, no circula.
Eduardo Gómez
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La primera capa del suelo se llama zona de aireación, donde los poros están llenos de aire.El agua desciende hasta encontrar una capa de roca impermeable y se acumula en los poros, formando la zona de saturación.El contacto entre las dos zonas se llama nivel freático.
La porosidad depende de:
1. Tipo de roca (las más porosas son las sedimentarias)
2. Depende de si la roca ha sufrido procesos de meteorización, desgaste o cualquier otro proceso que modifique su porosidad original (porosidad primaria) que pasa a llamarse porosidad secundaria.
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Tema 5: Sistemas fluidos externos. La hidrosfera
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El nivel al que la presión de agua coincide con la presión atmosférica se llamanivel piezométrico y coincide con la altura máxima del acuífero (es el nivel alque llegaría el agua si no estuviera confinada en la parte superior por una capaimpermeable). Si éste está entre dos capas impermeables se encuentra a mayorpresión y al abrir un pozo, el agua sube hasta llegar al nivel piezométrico y quese igualen las presiones.
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Tipos de acuíferos
ACUÍFEROS CONFINADOS:
Situados entre dos capas impermeables. El nivel freático es inferior al nivel piezométrico, lo que provoca que al perforar un pozo el agua ascienda.
ACUÍFEROS LIBRES:
No tienen por encima ningún materialimpermeable.En estos acuíferos, al perforar pozos que losatraviesen total o parcialmente, el agua alcanzaun nivel que sería el mismo que tendría dentrode la formación geológica, es decir el nivelfreático (nivel real) coincide con el nivelpiezométrico
Eduardo Gómez
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La lentitud del flujo de agua en un acuífero determina también el tiempo que requiere para su recarga y, como consecuencia, el agua subterránea debe ser considerada como recurso no renovable a escala de la vida humana. Además, esta lenta dinámica determina que sea muy difícil la depuración del agua freática una vez que se ha contaminado.
Cuando existe equilibrionatural el agua salada
permanece estacionariamientras el agua dulce
fluye hacia el mar.
Al bombear agua dulcese reduce su flujo y lacuña de agua salada
avanza tierra adentro ala vez que se eleva la
interfase.
Si el bombeo de agua dulce es excesivo la interfase alcanza el nivel del pozo, extrayéndose
agua salada.
Salinización de un acuífero
LA HIDROSFERA
Eduardo Gómez
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Sistema marítimo
Características
1. Supone el 97% de la hidrosfera y el 75% de la superficie terrestre.2. Profundidad media 4000 m3. Movimientos verticales y horizontales4. Variaciones de nivel:
• Mareas, olas, inundaciones• Eustáticos: Debidos al clima. Si se hiela, el nivel baja y el deshielo provoca
que el nivel suba.5. Es la zona de mayor concentración de elementos limitantes para la vida, como
nitratos y fosfatos• Zonas litorales (aportes de sedimentos desde los continentes)• Zonas de afloramientos de materiales del fondo por corrientes verticales
6. Existe zonación vertical y horizontal que provoca la distribución de los organismos que lo habitan
Eduardo Gómez
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Mareas
Se deben a la atracción del sol y la lunasobre la tierra.La zona más cercana a la luna es atraídacon más fuerza. La deformación del aguapor la atracción provoca que se eleve sunivel respecto al continente. En el ladoopuesto pasa lo mismo por la fuerzacentrífuga.
Hay mareas vivas (sol y luna alineados) ymareas muertas (sol y luna en ángulo de 90º)
Sistema marítimo
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Mareas vivas
Mareas muertas
Sistema marítimo
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Parámetros físico-químicos del sistema marítimo
• El carácter salino del agua oceánica se debe a doscausas:• la disolución, por los ríos, de sales en los
continentes,• los aportes de sales desde las dorsales
oceánicas.• La salinidad puede variar dependiendo de varios
factores:• la evaporación y la formación de hielo
incrementan la salinidad.• Las precipitaciones y el aporte de agua dulce,
procedente de ríos o de la fusión de glaciares, lahacen disminuir.
• Las zonas de menor salinidad corresponden a laslatitudes intertropicales y templadas, donde lasprecipitaciones son más abundantes, mientras que lasde mayor salinidad son las zonas de los cinturonessubtropicales de altas presiones, donde laevaporación es más intensa y las precipitaciones sonmenos abundantes.
Salinidad
Eduardo Gómez
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Temperatura
1. La temperatura de los océanos y los lagos varía tanto en horizontal como en la vertical. • Las variaciones horizontales son latitudinales y son equivalentes a las que se dan
sobre los continentes.• En la vertical, los océanos tienen dos zonas térmicas: una somera templada
(epilimnion) y otra fría profunda (hipolimnion). La zona de transición se llama termoclina (mesolimnion).
Parámetros físico-químicos del sistema marítimo
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Densidad
Depende de la Tª, presión y salinidadLos cambios de densidad provocan corrientes profundas.La zona de cambio de densidad se llama picnoclina.
Parámetros físico-químicos del sistema marítimo
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• Igual que el los ambientes terrestres, la iluminación de las aguas varía con la latitud, siendo máxima en las zonas intertropicales y mínima en los polos. La profundidad a la que penetra la luz depende también de la materia en suspensión que tenga el agua y del crecimiento del fitoplancton.
• Las zonas iluminada o fóticas permiten la existencia de organismos fotosinteticos y contiene alimento para otros organismos consumidores. En las zonas afóticas sólo existen organismos heterótrofos y quimiosintéticos.
Parámetros físico-químicos del sistema marítimo
Iluminación
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Parámetros físico-químicos del sistema marítimo
Disolución de gases
El CO2 es el gas más soluble y, por lo tanto, el más abundante en el agua, seguido por el O2 y el N2.
El oxígeno disuelto en el agua procede de la atmósfera y de la actividadfotosintética y disminuye principalmente por el aumento de la temperatura y por elconsumo de los organismos, que lo utilizan para respirar. Las aguas más agitadas, fríasy con abundantes organismos fotosintéticos serán las que tengan más oxígeno.
Eduardo Gómez
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El calentamiento del océano
El océano es un regulador térmico por su capacidad de absorber la energía solar (debido a su calor específico) y la almacena durante más tiempo que la tierra, soltando el calor lentamente. Por eso las zonas cercanas al mar tienen menor amplitud térmica que los continentes.
El calor que pierde la hidrosfera (el océano) se debe a tres razones:1. Radiación de calor hacia el espacio2. Calentamiento de la atmosfera (conducción)3. Evaporación de agua en la superficie del mar
Eduardo Gómez
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Corrientes oceánicas
A pesar de ser más lentas y estar frenadas por la acción de los continentes, las corrientes oceánicas son un mecanismo de transporte del calor más eficaz que la atmósfera.
Hay dos tipos de corrientes oceánicas.
1. Corrientes superficiales2. Corrientes profundas
Eduardo Gómez
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Corrientes oceánicas superficiales
• Casi todas las corrientes marinas importantes son causadas por los vientos dominantes que soplan sobre la superficie. La energía se transmite del viento al agua a través del rozamiento del aire con la superficie del océano.
• Como la Tierra gira hacia el E, el agua tiende a acumularse en los bordes occidentales de los océanos, situándose en esa zona las corrientes más intensas.
• Debido a la fuerza de Coriolis, el movimiento del agua se ve desviado hacia la derecha en el hemisferio norte y, por consiguiente, la corriente tiene en la superficie una dirección que forma un ángulo de 45° con la dirección del viento
• El agua al girar (igual que los vientos) aleja las nubes y precipitaciones de las zonas que abandona (las situadas al este) que se vuelven secas y áridas.
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Corrientes oceánicas superficiales
Todas estas corrientes varían mucho de velocidad o localización exacta en función del viento, temperatura, cambios de presión, etc
Eduardo Gómez
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Corrientes oceánicas profundas
Existen otras corrientes que tienen una componente vertical importante y que son debidas a las diferencias de densidad. De este modo, el agua superficial enfriada en los océanos Ártico y Antártico se sumerge hacia el fondo, extendiéndose hacia el ecuador y desplazando hacia arriba al agua menos densa y más cálida.- Las diferencias de densidad también pueden ser consecuencia de la distinta salinidad. Una mayor evaporación conduce a una mayor salinidad, aunque en algunas zonas oceánicas ecuatoriales la máxima evaporación se ve compensada por el aporte de grandes cantidades de agua dulce realizado por las lluvias o por ríos importantes.- Las corrientes originadas por diferencias de temperatura y salinidad reciben el nombre de corrientes termohalinas.
POLO NORTEPOLO SUR
Agua fría y densaAgua fría y
densa
Ecuador
Agua cálida y poco densa
Eduardo Gómez
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Corrientes profundas originadas en mares cálidos por las diferencias de densidad debido a la evaporación.
Corrientes profundas originadas en mares fríos por las diferencias de densidad debido a la salinidad (el hielo de los polos no contiene sal, el agua que queda aumenta su salinidad.
Eduardo Gómez
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Diferencias de salinidad
Eduardo Gómez
Tema 5: Sistemas fluidos externos. La hidrosfera
Los océanos tienen dos capas, las aguas superficiales (0-200 m de profundidad) y las aguas profundas (>200 m de profundidad). Más de un 85% del volumen de los océanos son aguas profundas. La termoclina impide la mezcla.
Corrientes oceánicas profundas
El desplazamiento del agua superficialhacia el oeste provocado por los alisiosprovoca un “vacío” de agua en lasuperficie que favorece el ascenso deaguas profundas y frías.
Estas zonas de afloramiento de aguasprofundas son muy ricos (caladeros depesca) ya que éstas arrastran hacia lasuperficie los nutrientes acumulados enel fondo.
En general, estos afloramientos se dan en los bordes orientales de los continentescomo consecuencia de la compresión del agua en el otro borde oceánico.
Eduardo Gómez
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El océano global
Todos los océanos están conectados entre sí y contribuyen al transporte de energía y nubes por toda la tierra.
Cinta transportadora oceánica
Es una especie de río que recorre la mayor parte de los océanos del planeta.
Se inicia en el polo N, donde el agua fría y salada se hunde y origina una corriente profunda que recorre el atlántico de N a S.
Cuando llega al océano antártico asciende y una parte retorna hacia el N. El resto se sumerge de nuevo por enfriamiento superficial y va hacia el Índico.
Tema 5: Sistemas fluidos externos. La hidrosfera
En el Océano Índico una parte asciende y otra sigue hacia el Pacífico donde asciende definitivamente y vuelve más caliente por la superficie hacia el Polo Norte.
En este camino de vuelta arrastra aguas cálidas y nubes, originando lluvias y elevando las temperaturas de las zonas por donde pasa.
Esta corriente compensa los desequilibrios de Tª y salinidad entre el atlántico y el pacífico y contribuye a regular el CO2 atmosférico y por ejemplo hace que en Europa tengamos un clima por encima de lo que corresponde.
Eduardo Gómez
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El fenómeno del Niño
El fenómeno denominado El Niño consiste en un calentamiento de las aguas del Pacífico que tiene lugar cada 2 a 7 años y que tiene una gran influencia en el comportamiento del clima en diversos lugares del mundo.
En condiciones normales hay una masa superficial de agua cálida en la zona más oeste del océano Pacífico, en la franja tropical, cerca de Australia, mientras que cerca de las costas de América del Sur el agua superficial es más fría. Esta distribución del agua está ocasionada porque los vientos dominantes (alisios) en esta zona del océano van de este a oeste (de América hacia Australia) y arrastran al agua superficial cálida hacia Australia.
Este desplazamiento del agua superficial hace posible que agua profunda y fría salga a la superficie junto a las costas de América del Sur (corriente de Humboldt). Esta corriente arrastra nutrientes del fondo, crecen las poblaciones de peces y se forman las buenas pesquerías propias de la zona.
Eduardo Gómez
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Pero cada 2 a 7 años el régimen de los vientos cambia y soplan de este a oeste a la vez que lamasa de agua unos 3 a 7ºC más caliente que lo normal se hace más extensa y se traslada hacia eleste del Pacífico hasta llegar a tocar en ocasiones la costa de Perú. Este es el fenómeno llamadoEl Niño al que pusieron este nombre los pescadores de Perú que notaban que algunos años en laépoca de la Navidad (Niño Dios) el agua subía su temperatura.
Cuando sucede este fenómeno durante 12 a 15 meses las corrientes marinas cambian en lazona, se impide que afloren a la superficie las corrientes frías que arrastran nutrientes del fondoy las pesquerías disminuyen su población por falta de alimento. También se alteran las corrientesatmosféricas.
Eduardo Gómez
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Termoclina
Afloramiento
Lluvias torrenciales
Vientos alisios
ASIA AMERICA
Termoclina
Lluvias torrenciales
Vientos alisios
ASIA AMERICA
SITUACIÓN NORMAL El NIÑO
El Niño afecta también a la parte asiática (grandes sequías, temperaturas anormalmente altas, enfriamiento del océano, baja nubosidad…
Eduardo Gómez
Tema 5: Sistemas fluidos externos. La hidrosfera
EFECTOS DEL NIÑO A NIVEL GLOBAL
Cambio de circulación atmosférica.
Cambio de la temperatura oceánica.
Pérdida económica en actividades primarias.
Pérdidas de hogares.
A finales del 2006 en cantábrico oriental hubo escasas precipitaciones provocando así sequías.
Eduardo Gómez
Tema 5: Sistemas fluidos externos. La hidrosfera
http://www.elmundo.es/elmundo/2002/graficos/ago/s4/elnino.htmlUna animación sobre el fenómeno del Niño
Distribución de temperaturas en el mar durante el fenómeno del Niño de 1997
Eduardo Gómez
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El fenómeno de la Niña
Es una exageración de la situación normal, es decir
opuesta al Niño.
Durante los eventos La Niña las aguas calientes en el
Pacífico ecuatorial se concentran en la región junto
a Oceanía y es sobre esta región donde se desarrolla la nubosidad y la precipitación
más intensa.
La Niña de 1998 causó gravísimos desastres en Sudamérica y Oceanía
Eduardo Gómez
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CONSECUENCIAS DE LA NIÑA A NIVEL GLOBAL
•En los trópicos, las variaciones son radicalmente opuestas a las ocasionadas por El Niño.
•En el continente americano, las temperaturas del aire de la estación invernal, se tornan máscalientes de lo normal en el Sudeste y más frías que lo normal en el Noreste.
•En América del Sur, predominan condiciones más secas y más frescas que lo normal sobre ElEcuador y Perú; así como condiciones más húmedas que lo normal en el Noreste de Brasil.
•En América Central, se presentan condiciones relativamente más húmedas que lo normal,principalmente sobre las zonas costeras del mar Caribe.
* En México, provoca lluvias excesivas en el centro y sur del país, sequías y lluvias en el norte deMéxico, e inviernos con marcada ausencia de lluvias.