Obtención de la capa límite atmosférica mediante el método de Pasquill empleando ecuaciones de radiación solar

2. Introducción
3. Objetivo
4. Categorías
   de estabilidad atmosférica
5. Distancia
   Tierra-Sol
6. Declinación
   Solar
7. Posición
   del Sol relativa a superficies horizontales
8. Altura
   de la capa límite
9. Discusión
   de los Resultados
10. Conclusiones
11. Referencias
    bibliográficas

Resumen

La altura de la capa límite atmosférica es
considerada uno de los parámetros básicos en la
modelación de la dispersión de los contaminantes
atmosféricos, existiendo gran dificultad para
determinarlo, al no formar parte de las prácticas
meteorológicas rutinarias. El presente estudio muestra una
alternativa de solución para el caso específico de
Cuba, mediante la utilización del método de
Pasquill, el cual presenta también dificultad, al no
existir en Cuba mediciones de nivel de insolación en las
estaciones meteorológicas, para ello se utilizaron
expresiones matemáticas para determinar la
insolación y poder aplicar el método de Pasquill,
constituyendo así la novedad del trabajo.

Palabras claves: Insolación, Capa límite
atmosférica, Contaminación.

Introducción

En el presente trabajo, se realiza el análisis de la
capa límite atmosférica (CLA) o altura de la capa
de mezcla (Z), parámetro fundamental, en los estudios de
contaminación atmosférica.

La contaminación de la atmósfera ocurre cuando
las concentraciones de contaminantes alcanzan niveles capaces de
provocar riesgo, daño o molestia grave para las personas,
animales, vegetación, el clima y bienes de cualquier
naturaleza. Tales concentraciones se producen cuando la
atmósfera es incapaz de dispersar adecuadamente las
emisiones que se reciben en el área, ya sea porque estas
son excesivas, o porque las condiciones meteorológicas son
desfavorables a la dispersión, o por la ocurrencia de la
combinación de los dos factores anteriores, trayendo como
resultado un caso agudo de contaminación.

La CLA o (Z), representa el estrato de aire sujeto a
la influencia de la superficie terrestre. Esta definición
imprecisa sobre el aire que respiramos abre un ilimitado campo de
investigación orientado a descubrir cómo se
comporta y cual es la extensión del estrato en el que se
emiten los vertidos contaminantes y en el que se desarrolla la
vida sobre la Tierra. Precisamente, en los modelos que estudian
la contaminación atmosférica, la altura de la capa
límite es considerada como un parámetro esencial,
del que sin embargo, no es sencillo obtener información al
no formar parte de las prácticas meteorológicas
rutinarias que llevan a cabo los organismos responsables en
materia de medio ambiente.

Aparentemente, la altura de la capa límite parece una
variable sencilla. Frente a otros términos
meteorológicos, su nombre no sugiere que le
acompañe una compleja definición teórica ni
parece existir, a priori, una gran dificultad en determinar
cuantitativamente el nivel hasta el que se produce mezcla
turbulenta en el aire. Sin embargo, este parámetro
esencial en la modelización atmosférica presenta
una enorme dificultad en su correcta estimación, no
existiendo una expresión matemática que sea
aceptada universalmente por la comunidad científica
internacional hasta la fecha, sobre el mejor y más exacto
procedimiento para determinar el espesor de mezcla
atmosférico.

Pero a la dificultad en cuantificar hasta donde el aire siente
la influencia de la superficie terrestre, se le une,
además, la controversia en la elección de un nombre
que designe apropiadamente a este estrato de aire. Así, la
bibliografía sobre el tema, está repleta de
términos entre los que se encuentran por ejemplo, la capa
límite atmosférica, capa límite planetaria,
capa mecánica, capa convectiva, de forma que ningún
otro parámetro de las Ciencias Atmosféricas
parece presentar tantos nombres diferentes para asignar a un
mismo concepto. Las razones que han conducido a todos estos
nombres solo se entienden si se retrocede en el tiempo, unos 150
años hacia atrás, situándose en los
orígenes del descubrimiento del concepto de capa
límite.

La historia comienza a finales del siglo XIX cuando, a
raíz de los estudios sobre fluidos realizados por William
Froude (1810-1879), aparece por vez primera dicho concepto. Las
investigaciones de Froude estaban orientadas a estudiar los
efectos de resistencia friccional en una plataforma delgada que
se encontraba inmersa en agua (Garratt, 1992). Junto con su hijo
Robert (1846-1924), Froude desarrolló leyes para los
modelos a escala y preparó las bases del desarrollo de la
teoría de la capa límite. Por aquellos años,
Lord Rayleigh (1842-1919) propuso la técnica del
análisis dimensional y Osborne Reynolds (1842-1912)
publicó en 1883 un excelente trabajo en el que se mostraba
la importancia de los efectos viscosos a través de un
parámetro adimensional, denominado en su honor como
número de Reynolds. Mientras tanto, la
teoría de los fluidos viscosos desarrollada por Navier
(1785-1836) y Stokes (1819-1903) en la que habían
añadido los términos viscosos a las ecuaciones del
movimiento, permanecía relegada debido a su dificultad
matemática.