1. INTRODUCCIÓN CICLO DEL AGUA
FUNCIONAMIENTO MÁQUINA DEL CLIMA GRADIENTE Diferencia
entre dos puntos en parámetros atmosféricos (
temperatura, humedad, presión), tanto vertical como
horizontalmente. El gradiente genera un movimiento de
circulación de fluidos. COMPORTAMIENTO DE LA
ATMÓSFERA Y LA HIDROSFERA. El aire es menos denso. El aire
es más compresible. El aire tiene más movilidad. El
agua almacena más el calor. El agua conduce más el
calor
MOVIMIENTOS VERTICALES Dependen de la temperatura que condiciona
la densidad. A mayor temperatura menor densidad. El aire es mal
conductor del calor, no se calienta por radiación solar
directa. Se calienta por debajo o irradiación del suelo,
calentado previamente por el Sol. El aire de la superficie
caliente y menos denso sube y se va enfriando. El aire
frío en altura y más denso desciende y se calienta.
El agua es mejor conductor del calor. Se calienta la parte
superior y es menos densa. El fondo permanece frio y por tanto es
más denso. Por tanto en principio no hay movimientos
verticales, a no ser que debido al clima el agua superficial se
enfríe y descienda.
MOVIMIENTOS HORIZONTALES Se producen tanto en el aire (vientos)
como en el agua (corrientes) Se deben a la distinta
insolación, mayor en el ecuador y menor en los polos. El
calor se transporta del ecuador a los polos. La presencia de
masas continentales dificulta el transporte del calor y
desvía vientos y corrientes.
2. COMPOSICIÓN DE LA ATMÓSFERA COMPONENTES – MEZCLA
DE GASES. N2 ( 78%). Es un gas inerte y poco reactivo. O2 ( 21%).
Es muy activo y reacciona con otros elementos. Ar (0,9%). Gas
noble, inerte. CO2 (0,035%). Interviene en la fotosíntesis
y el efecto invernadero. Otros gases como gases nobles, metano
gases de azufre e hidrógeno. – PARTÍCULAS EN
SUSPENSIÓN. Polvo levantado del suelo. Partículas
salinas de origen marino. Humos y cenizas de volcanes y
combustiones. Agua. Microorganismos, polen, esporas..
CAPAS ATMÓSFERA SEGÚN COMPOSICIÓN –
HOMOSFERA.. Hasta los 80 Km de altura y presenta una
composición de gases uniforme en cualquier punto. Se dan
unas pequeñas variaciones: Vapor de agua ( mayor
proporción a ras del suelo) y ozono (mayor
proporción a los 30 Km). – HETEROSFERA.. Por encima de los
80 Km Los gases se colocan en capas por pesos. En la parte mas
baja el nitrógeno, por encima el oxígeno, el helio
y el hidrógeno
3. ESTRUCTURA DE LA ATMÓSFERA ENERGÍA PROCEDENTE
DEL SOL El Sol es una estrella que desprende energía
electromagnética de diferentes longitudes de onda –
Radiación visible (42%) – Radiación anterior a la
visible ( 9%). De onda corta. Sobre todo ultravioleta, rayos
gamma y X. – Radiación superior a la visible (51%). De
onda larga. Sobre todo infrarroja.
ESTRUCTURA DE LA ATMÓSFERA. CAPAS TROPOSFERA. Hasta unos
12 km de altitud. Forma el 75% de la masa total de la
atmósfera y casi todo el vapor de agua y partículas
en suspensión. Los primeros 500 m forman la capa sucia
(sal, polvo, contaminantes) que dan un color rojo al cielo. En
ella se originan los fenómenos atmosféricos y el
efecto invernadero. El aire se mueve tanto horizontalmente como
verticalmente. La temperatura desciende con la altitud ,unos
6,5ºC cada 100m y se denomina gradiente térmico
vertical. El límite superior es la tropopausa, que no es
constante ni en el espacio ni en el tiempo. En verano es
más alta, ya que el aire caliente es menos denso y ocupa
más volumen que el frio.
ESTRATOSFERA. Alcanza hasta los50 Km desde la superficie, hasta
la estratopausa. Contiene la capa de ozono, con máximas
concentraciones entre 15 y 35 Km. La temperatura aumenta con la
altura, pudiendo alcanzar entre 0º y 4º, subiendo
suavemente al principio y a los 30 km el ascenso es
rápido, debido a la capa de ozono que atrapa a la
radiación U V. Las corrientes de aire son sólo
horizontales, no verticales.
MESOSFERA. Hasta los 80 km de altura. La temperatura va
descendiendo hasta alcanzar valores por debajo de -100º, ya
que no hay nada que atrape radiación solar. TERMOSFERA O
IONOSFERA. Alcanza hasta unos 100 km. Los gases se encuentran en
capas (heterosfera) y absorben los rayos X y gamma, que hace que
aumente la temperatura con la altitud. La densidad del aire se
aproxima a la del vacio. La interacción de
partículas procedentes del sol con los átomos
ionizados de esta capa(ionosfera) provoca las auroras . Su color
depende de las partículas que chocan. EXOSFERA Hasta los
800 km. Bajísimas densidades, formada sobre todo por
O,H,He.
Formación de auroras boreales y australes
BALANCE ENERGÉTICO La energía solar que llega a la
atmósfera se reparte de la siguiente forma. – Entre un 28%
y 30% es reflejada por las nubes, gases y partículas en
suspensión; suelo y superficie helada y nevada: Esta
radiación reflejada se denomina albedo. – Entre el 19% y
21% es absorbido por las nubes, vapor de agua, partículas
del aire y la capa de ozono. – Entre el 47% y 51% es absorbido
por la superficie terrestre y oceanos, que parte se libera de
nuevo , en forma de radiación infrarroja y parte se pierde
en calor.
FUNCIONES DE LA ATMÓSFERA FUNCIÓN PROTECTORA En la
termosfera se absorben las radiaciones de onda corta y alta
energía( rayos X y rayos gamma). En la estratosfera , la
capa de ozono, se absorbe la radiación UV . FUNCIÓN
REGULADORA El albedo, que supone un 30% de la energía que
manda el Sol, produce un enfriamiento de la Tierra. Parte de la
energía emitida por la atmósfera es absorbida por
los gases de efecto invernadero , provocando el calentamiento El
equilibrio entre el albedo y el efecto invernadero natural ha
permitido mantener una temperatura en la Tierra de 15º, Si
no hubiera atmósfera la temperatura de la superficie
sería -18ºC.
4. DINÁMICA ATMOSFÉRICA CONVECCIÓN
TÉRMICA – Son movimientos verticales del aire debido a la
temperatura. – El aire superficial caliente y menos denso, tiende
a elevarse, formando convecciones térmicas ascendentes .
El aire de las partes altas frio y denso, tiende a
descender
CONVECCIÓN POR HUMEDAD La presencia de vapor de agua en el
aire, le hace ser menos denso. Hay más moléculas de
agua de peso molecular menor 18, que ocupan el lugar de otras
como la de oxígeno que pesa 32. Humedad absoluta: Cantidad
de vapor de agua en un volumen de aire en g/cm3 Humedad relativa:
Cantidad de vapor de agua en % que hay en un metro cúbico
de aire, en relación con la que podría contener a
la temperatura en la que se encuentra. Si una masa de aire
asciende, se va enfriando y se alcanza el punto de rocío,
el vapor se condensa y se forma una nube. Punto de rocío:
Se produce cuando el aire no puede contener más vapor y
está saturado. Núcleos de condensación o
higroscópicos: Son partículas de ( polvo, humo.
NOx, ClNa..) que sirven para que se forme la gota de agua y
llueva.
PRESIÓN ATMOSFÉRICA Es la presión que ejerce
una columna de aire sobre la superficie. Las capas bajas de la
atmósfera soportan el peso de las superiores, por tanto la
presión atmosférica es menor al ascender. En las
capas bajas , al ser el aire muy compresible y haber mayor
p.atmosférica, también es mayor la densidad. Zonas
de bajas presiones o borrascas: La temperatura calienta el aire,
que asciende, se enfría y el vapor de agua se condensa en
nubes y se da un tiempo inestable con precipitaciones. Zonas de
altas presiones o anticiclones: El aire frio y denso desciende
hacia la superficie. Este se va secando por calentamiento y el
agua se evapora, Se asocia a tiempo seco y soleado.
MOVIMIENTOS VERTICALES DEL AIRE. GRADIENTE TERMICO VERTICAL (GTV)
Variación de la temperatura del aire en condiciones
estáticas y de reposo La temperatura del aire desciende
6,5ºC/1Km o 0,65 / 100m Este puede variar con la latitud,
época del año
INVERSIÓN TERMICA. A veces se dan perturbaciones en el GTV
y la temperatura aumenta con la altitud
GRADIENTE ADIABÁTICO SECO (GAS) Variación de la
temperatura del aire que asciende verticalmente sin producirse
intercambio. La temperatura desciende 1ºC cada 100m. La
tº del aire que asciende (GAS) es distinta que la del aire
de esa zona (GTV). Asciende hasta alcanzar el equilibrio, en el
que la temperatura de los dos se iguala y el movimiento vertical
cesa. Cuando el ascenso del aire continua y desciende la
temperatura, se produce la condensación del vapor de agua
y tenemos el gradiente adiabático húmedo
5. DINÁMICA DE MASAS FLUIDAS DINÁMICA
ATMOSFÉRICA. – MOVIMIENTOS DEL AIRE. El aire que desciende
en un anticiclón provoca vientos superficiales desde el
centro del anticiclón hacia fuera. El aire ascendente en
una borrasca provoca vientos superficiales hacia el centro. En
las zonas de convergencia hay contacto entre masas de aire,
produciendose frentes que originan mal tiempo. En las zonas de
divergencia no hay contacto de masas de aire y origina buen
tiempo.
– EFECTO CORIOLIS. Es la fuerza ejercida por el movimiento de
rotación terrestre que hace que los vientos no se muevan
rectilíneos y lo hagan en espiral. En el hemisferio norte
un viento que se mueva hacia el norte se desvía hacia la
derecha o este y si se dirige al sur se desvía hacia la
izquierda u oeste.
CIRCULACIÓN GENERAL DE LA ATMÓSFERA. El aire en
contacto con la superficie de la Tierra en el ecuador, se
calienta y sube a la troposfera y fluye a los polos. El aire
frío de las zonas polares desciende a la superficie y
fluye hacia el ecuador. Si la Tierra fuera homogénea e
inmóvil, las corrientes formarían un circuito
cerrado, dándose dos células convectivas ( una en
cada hemisferio). Al ser heterogénea se establecen tres
ciclos por hemisferio
– CIRCULACIÓN EN EL HEMISFERIO NORTE
CIRCULACIÓN DEL AIRE EN EL HEMISFERIO NORTE. El aire
asciende en el ecuador y se dirige por las capas altas hacia el
noreste. Al llegar a la latitud de 30ª parte del aire , una
parte del aire desciende a la superficie formando una zona de
altas presiones denominada cinturón anticiclónico
subtropical, otra parte se queda circulando por la parte alta de
la troposfera en sentido del giro de la Tierra. Desde el
cinturón anticiclónico subtropical parten vientos
superficiales hacia el ecuador desviados hacia el oeste que son
los vientos alisios.También parten vientos hacia el norte
desviados hacia el este que son los vientos del oeste. Los viento
alisios de cada hemisferio convergen en la zona de convergencia
intertropical, que no coincide con el ecuador. Los vientos del
oeste al llegar a la zona de latitud 60º ascienden
,formándose una zona de bajas presiones templada. A la
zona de 60º llegan vientos superficiales de la zona de altas
presiones polares, que ascienden. En esta zona se produce el
choque de aire frío y cálido en un frente polar,
originándose borrascas subpolares
En las zonas altas de la troposfera se producen las corrientes en
chorro o jet streems, que circulan a gran velocidad alrededor de
la Tierra de este a oeste. Están causadas por el contraste
térmico que se produce en el choque de dos células
convectivas. Existe la corriente en chorro polar que circula en
latitudes de 60º y la corriente en chorro subtropical que lo
hace en latitudes de 30º
DINÁMICA DE LA HIDROSFERA CORRIENTES SUPERFICIALES Se
deben a los vientos superficiales permanentes que transfieren su
energía al agua por rozamiento. Los vientos alisios causan
corrientes ecuatorilaes hacia el oeste que giran a los polos en
el borde occidental de cada océano, formando corrientes
cálidas paralelas a la costa. Corriente del Golfo,
Kuroshio. Los vientos del oeste producen movimientos lentos de
agua , formando la deriva del viento del oeste( más
importante en el hemisferio austral, al ser los mares más
abiertos. Al llegar a las costas orientales del océano se
desvian a los polo a lo largo de la costa, formando corrientes
frías. C. Humbolt, C Benguela. En el hemisferio norte
existen flujos de agua fría hacia el ecuador por los
estrechos que unen el ártico con el atlántico y el
pacífico. C de Kanchatka, Labrador, Groenlandia.
CORRIENTES PROFUNDAS. Se forman debido a la diferente densidad
del agua, causada por las variaciones de temperatura y/o
salinidad. En latitudes altas (Groenlandia) el agua fría y
salada y por tanto más densa se hunde , formando una
corriente por el fondo del Atlántico norte al Sur. Al
contactar con el agua frías del Antártico
asciende´.
– EL OCÉANO GLOBAL El agua fría, salada y densa
cercana a Groenlandia se hunde y recorre el fondo del
Atlántico hasta llegar al Antártico (corriente
profunda). Al contactar con las aguas frías del
Antártico asciende. Parte vuelve a hundirse por el
enfriamiento superficial recorre el Indico y Pacífico en
los que asciende y se calienta de nuevo y recorre
superficialmente hasta Groenlandia
CONSECUENCIA DE LAS CORRIENTES. Redistribución del calor
desde zonas ecuatoriales hacia latitudes altas. Las corrientes
cálidas calientan zonas frías y las corrientes
frías templan regiones tropicales. Afloramientos: En las
zonas orientales de los océanos tropicales(costa oeste de
los continentes) el agua se separa por los vientos alisios. Este
agua cálida es reemplazada por aguas frías
profundas, ricas en materia inorgánica. Al llegar a la
superficie, se favorece por la energía solar el desarrollo
del plancton y el resto de seres vivos. Transporte y
redistribución de sedimentos.
EFECTO NIÑO. Fue utilizado por primera vez por pescadores
peruanos para referirse a una corriente cálida que
aparecía por navidad y provocaba escasa pesca. En
inglés se denomina ENSO. En condiciones normales los
vientos van de este a oeste, empujando las aguas superficiales
calentadas por el sol hacia Indonesia. Esto provoca el
afloramiento de aguas frías en las costas sudamericanas.
En Indonesia se dan fuertes lluvias y en Sudamerica sequía
Cada cierto tiempo (2 a 5 años), por cambios en la
presión atmosférica, los vientos alisios se
debilitan e invierten su dirección. Esto provoca el cambio
de las corrientes y al no desplazarse las aguas cálidas de
la superficie hacia el oeste, no se dan afloramientos. Se produce
un aumento de temperatura en la costa sudamericana, el plancton
muere y no hay pesca. Se producen intensas lluvias e inundaciones
en Sudamerica y sequía e incendios en Indonesia
En ocasiones y después de un efecto niño intenso se
produce una situación normal muy exagerada y se denomina
efecto niña. Los vientos alisios soplan con más
intensidad y arrastra hacia Indonesia mayor volumen de agua,
aflora más agua fría en las costas sudamericana. Se
producen precipitaciones muy grandes en Asia y Australia,
aumentando los tifones. Al disminuir la temperatura en las costas
americanas, aumenta la aridez y los huracanes