El tiempo de retención del lago (también llamado tiempo de residencia del agua del lago, o edad del agua o tiempo de descarga ) es una cantidad calculada que expresa el tiempo medio que el agua (o alguna sustancia disuelta) pasa en un lago en particular . En su forma más simple, esta cifra es el resultado de dividir el volumen del lago por el flujo que entra o sale del lago. Expresa aproximadamente el tiempo que tarda una sustancia introducida en un lago en salir nuevamente. El tiempo de retención es particularmente importante cuando se trata de inundaciones o contaminantes aguas abajo.
El tiempo de retención global de un lago (el tiempo medio general que el agua pasa en el lago) se calcula dividiendo el volumen del lago por la tasa media de entrada de todos los afluentes o por la tasa media de salida (idealmente incluyendo 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 parecida a cualquier otra. En realidad, los lagos más grandes y más profundos no suelen estar 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 raramente con el agua superficial. A menudo es mejor modelarlos como varios subvolúmenes distintos de agua. [1]
Es posible calcular cifras de tiempo de residencia más específicas para un lago en particular, como tiempos de residencia individuales para subvolúmenes (por ejemplo, brazos particulares), o una distribución del tiempo de residencia para las distintas capas de un lago estratificado. A menudo, estas cifras pueden expresar mejor la hidrodinámica del lago. Sin embargo, cualquier enfoque de este tipo sigue siendo una simplificación y debe guiarse por una 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 modelos matemáticos . Una técnica común para la medición de campo es introducir un trazador en el lago y monitorear su movimiento. Puede ser un trazador sólido, como un flotador construido para flotar de forma neutra dentro de una capa de agua particular o, a veces, un líquido. A veces se hace referencia a este enfoque como uso de un marco de referencia lagrangiano . Otro método de medición de campo, que utiliza un marco de referencia euleriano , consiste en capturar diversas propiedades del agua del lago (incluido el movimiento de masa, la temperatura del agua, la conductividad eléctrica y los niveles de sustancias disueltas, normalmente oxígeno) en varias posiciones fijas del lago. A partir de ellos se puede entender los procesos dominantes que operan en las distintas partes del lago y su alcance y duración. [1]
Las mediciones de campo por sí solas no suelen ser una base confiable para generar tiempos de residencia, principalmente porque necesariamente representan un pequeño subconjunto 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. Entonces se podrían calcular los tiempos de viaje de las partículas utilizando un método lagrangiano. Sin embargo, este enfoque excede el 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 dinámica de fluidos y gases , ingeniería química y biohidrodinámica se pueden adaptar para generar tiempos de residencia para subvolúmenes de lagos. [1]
Un modelo matemático útil es la medición de la rapidez con la que las afluencias pueden volver a llenar un lago. El tiempo de renovación es una medida específica del tiempo de retención, donde la atención se centra en "cuánto tiempo se tarda en reemplazar completamente toda el agua de un lago". Este modelado sólo se puede realizar con un presupuesto preciso de toda el agua ganada y perdida por el sistema. El tiempo de renovación simplemente se convierte en una cuestión de qué tan rápido podrían los flujos de entrada del lago llenar todo el volumen de la cuenca (esto aún supone que los flujos de salida no cambian). Por ejemplo, si se vaciara el lago Michigan , sus afluentes tardarían 99 años en volver a llenarlo por completo. [2]
El tiempo de residencia indicado se toma del cuadro de información del artículo asociado, a menos que se especifique lo contrario.