tiempo de retención del lago

El tiempo de retención del agua de un lago (también llamado tiempo de residencia , edad del agua o tiempo de renovación ) es una magnitud calculada que expresa el tiempo promedio que el agua (o alguna sustancia disuelta) permanece en un lago determinado . En su forma más simple, esta cifra se obtiene dividiendo el volumen del lago entre el caudal de entrada y salida. Expresa, aproximadamente, el tiempo que tarda una sustancia introducida en un lago en salir de él. El tiempo de retención es particularmente importante en lo que respecta a inundaciones o contaminantes aguas abajo.

El tiempo de retención global de un lago (el tiempo medio total que el agua permanece en él) se calcula dividiendo el volumen del lago por la tasa media de entrada de todos los afluentes o por la tasa media de salida (que idealmente incluye la evaporación y la filtración ). Esta métrica supone que el agua del lago está bien mezclada (en lugar de estratificada ), de modo que cualquier porción del agua del lago es muy similar a cualquier otra. En realidad, los lagos más grandes y profundos generalmente no están bien mezclados. Muchos lagos grandes se pueden dividir en porciones distintas con un flujo limitado entre ellas. Los lagos profundos generalmente están estratificados, y el agua más profunda se mezcla con poca frecuencia con el agua superficial. Estos suelen modelarse mejor como varios subvolúmenes de agua distintos. ^{[ 1 ]}

Es posible calcular valores más específicos del tiempo de residencia para un lago en particular, como los tiempos de residencia individuales para subvolúmenes (por ejemplo, brazos específicos) o la distribución del tiempo de residencia para las distintas capas de un lago estratificado. Estos valores suelen reflejar mejor la hidrodinámica del lago. Sin embargo, cualquier enfoque de este tipo constituye una simplificación y debe basarse en la comprensión de los procesos que operan en el lago.

Se pueden utilizar dos enfoques (a menudo combinados) para dilucidar cómo funciona un lago en particular: mediciones de campo y modelado matemático . Una técnica común para la medición de campo consiste en introducir un trazador en el lago y monitorear su movimiento. Este puede ser un trazador sólido, como un flotador diseñado para tener flotabilidad neutra dentro de una capa de agua específica, o a veces un líquido. Este enfoque se conoce a veces como el uso de un marco de referencia lagrangiano . Otro enfoque de medición de campo, utilizando un marco de referencia euleriano , consiste en registrar diversas propiedades del agua del lago (incluido el movimiento de masas, la temperatura del agua, la conductividad eléctrica y los niveles de sustancias disueltas, típicamente oxígeno) en varias posiciones fijas del lago. A partir de estos datos, se puede construir una comprensión de los procesos dominantes que operan en las distintas partes del lago, así como su alcance y duración. ^{[ 1 ]}

Las mediciones de campo por sí solas no suelen ser una base fiable para generar tiempos de residencia, principalmente porque representan necesariamente un subconjunto pequeño de ubicaciones y condiciones. Por lo tanto, las mediciones se utilizan generalmente como entrada para modelos numéricos. En teoría, sería posible integrar un sistema de ecuaciones hidrodinámicas con condiciones de contorno variables durante un período muy largo, suficiente para que las partículas de agua entrantes salgan del lago. Se podrían entonces calcular los tiempos de viaje de las partículas utilizando un método lagrangiano. Sin embargo, este enfoque excede el nivel de detalle disponible en los modelos hidrodinámicos actuales y la capacidad de los recursos informáticos actuales. En cambio, los modelos de tiempo de residencia desarrollados para la dinámica de gases y fluidos , la ingeniería química y la biohidrodinámica pueden adaptarse para generar tiempos de residencia para subvolúmenes de lagos. ^{[ 1 ]}

Un modelo matemático útil es la medición de la rapidez con que las entradas de agua pueden rellenar un lago. El tiempo de renovación es una medida específica del tiempo de retención, donde el enfoque está en "cuánto tiempo se tarda en reemplazar completamente toda el agua de un lago". Este modelado solo puede realizarse con un balance preciso de toda el agua ganada y perdida por el sistema. El tiempo de renovación se convierte simplemente en una pregunta sobre la rapidez con que las entradas de agua al lago podrían llenar todo el volumen de la cuenca (esto aún supone que las salidas de agua permanecen sin cambios). Por ejemplo, si el lago Michigan se vaciara, sus afluentes tardarían 99 años en rellenarlo por completo. ^{[ 2 ]}

El tiempo de residencia que se indica se ha tomado del cuadro de información del artículo correspondiente, salvo que se especifique lo contrario.

• Ciclo del agua: Tiempos de residencia

• Hoja informativa n.° 1 de la EPA sobre los Grandes Lagos
• Atlas de los Grandes Lagos de la EPA
• Jody Richardson, Alistair McKerchar (diciembre de 2006). "Peces de agua dulce y tiempo de residencia en lagos" . Consultado el 22 de mayo de 2007 .- Relación entre el tiempo de residencia en los lagos de Nueva Zelanda y las poblaciones de koaro , eperlano y pez bully común .