ORIGEN Y EVOLUCIÓN DE LA ATMÓSFERA

Transcripción

1 ORIGEN Y EVOLUCIÓN DE LA ATMÓSFERA ORIGEN EVOLUCIÓN INICIO DE LAS COLISIONES DE PLANETESIMALES. PRIMERA ETAPA ATMÓSFERA LIGERAMENTE REDUCTORA EVOLUCIÓN ATMÓSFERA OXIDANTE METANO AMONIACO VAPOR DE AGUA DIÓXIDO DE CARBONO MONÓXIDO DE CARBONO PEQUEÑAS CANTIDADES DE HIDRÓGENO

2 COMPOSICIÓN DE LA ATMÓSFERA CONJUNTOS DE GASES MAYORITARIOS MINORITARIOS VARIABLES NITRÓGENO 78% OXÍGENO 21% ARGÓN 0,93% DIÓXIDO DE CARBONO 0,03% REACTIVOS NO REACTIVOS MONÓXIDO DE CARBONO OZONO HIDRÓGENO HELIO

3 OTROS COMPONENTES (VARIABLES) SÓLIDOS EN CONTAMINANTES VAPOR SUSPENSIÓN ATMOSFÉRICOS DE AGUA LAS VARIACIONES SE DEBEN CORRIENTES ATMOSFÉRICAS CERCANÍA DE NÚCLEOS INDUSTRIALES ACTIVIDAD VOLCÁNICA

4 DISTRIBUCIÓN VERTICAL DE LA PRESIÓN ATMOSFÉRICA CAPAS DE LA ATMÓSFERA SEGÚN LA TEMPERATURA ESTRUCTURA VERTICAL DE LA ATMÓSFERA CAPAS DE LA ATMÓSFERA SEGÚN SU COMPOSICIÓN CAPAS SEGÚN EL ESTADO DE IONIZACIÓN DE SUS COMPONENTES

5 DISTRIBUCIÓN VERTICAL DE LA PRESIÓN ATMOSFÉRICA PRESIÓN ATMOSFÉRICA VARÍA FUERZA QUE EJERCE LA ATMÓSFERA POR UNIDAD DE SUPERFICIE CON LA ALTITUD, SIN EMBARGO EL DESCENSO NO ES CONSTANTE.

6 CAPAS DE LA ATMÓSFERA SEGÚN LA TEMPERATURA TROPOSFERA ESTRATOSFERA MESOSFERA IONOSFERA O TERMOSFERA EXOSFERA

7 TROPOSFERA Capa inferior de la atmósfera, OCURRE en contacto con la superficie terrestre. Altitud media de unos 12 Km (8 en los polos y en el ecuador). La Tª va disminuyendo de manera casi constante te a medida da que se asciende, con un descenso medio de 0,65 ºC cada 100m, fenómeno conocido como GVT gradiente vertical de Tª.) Alcanzando -70 ºC en la tropopausa. p FENÓMENOS ATMOSFÉRICOS EFECTO INVERNADERO

8 ESTRATOSFERA Comienza en la tropopausa y termina a una altitud de unos 50-60Km, en una zona de transición denominada estratopausa. El aire se dispone en estratos horizontales, de manera que se dan movimientos horizontales y no verticales. Es una capa de poca densidad, donde la Tª aumenta con la altitud alcanzándose los 4ºC en la estratopausa NOS ENCONTRAMOS CAPA DE OZONO Entre los 15 y los 30Km, alcanzando una mayor concentración a unos 25 Km

9 MESOSFERA Capa situada entre la estratopausa y la mesopausa, que se encuentra a unos 80Km de altura. Las Tº descienden hasta unos -80ºC en la mesopausa. SE OBSERVAN ESTRELLAS FUGACES El rozamiento con el aire hace que El rozamiento con el aire hace que los meteoritos entren en ignición, desintegrándose antes de chocar con la superficie de nuestro planeta.

10 ESTRELLAS FUGACES

11 IONOSFERA O TERMOSFERA Esta capa se extiende hasta los 600 Km, donde se sitúa la termopausa. Su nombre se debe a su alto contenidos en iones, producidos porque el nitrógeno y el oxígeno presentes absorben la radiación ac solar de onda más corta, aumentando mucho la temperatura ( hasta los 100ºC) SE OBSERVAN REBOTAN LAS ONDAS DE RADIO EMITIDAS DESDE LA TIERRA AURORAS BOREALES En el hemisferio norte AURORAS AUSTRALES En el hemisferio sur

12 AURORAS BOREALES Y AUSTRALES SON MANIFESTACIONES DE LUZ Y COLOR PRODUCIDAS POR EL ROZAMIENTO DE LOS ELECTRONES QUE LLEGAN DEL SOL Y LAS MOLÉCULAS DE LA IONOSFERA. SU COLOR DEPENDE DE LA MOLÉCULA CON LA QUE CHOQUEN LOS ELECTRONES Y DE LA PRESIÓN ATMOSFÉRICA. ES AMARILLO-VERDOSO CUANDO CHOCAN CON LAS MOLÉCULAS DE OXÍGENO A MUY BAJA PRESIÓN; ROJO, SI ESA MISMA COLISIÓN TIENE LUGAR A MUY BAJA PRESIÓN, Y AZUL SI EL IMPACTO ES CONTRA UNA MOLÉCULA DE NITRÓGENO.

13 AURORA BOREAL

14 AURORA BOREAL

15 AURORA BOREAL

16 CAPAS DE LA ATMÓSFERA SEGÚN SU COMPOSICIÓN HOMOSFERA HETEROSFERA Comprende los primeros 80Km y, aunque la densidad del aire disminuye rápidamente con la altura, la proporción de los distintos gases, con la excepción del ozono y del vapor de agua que son variables, es bastante uniforme, pues hay mecanismos efectivos de mezcla turbulenta. Se extiende desde los 80-90Km hasta el límite exterior. En esta capa predominan los mecanismos de difusión sobre los de mezcla, lo que determina que las moléculas se acumulen en función de sus fuerzas gravitacionales que hacen que las más pesadas se sitúen más bajas.

17 CAPAS DE LA HETEROSFERA CAPA DE NITRÓGENO (N2) (acompañado de oxígeno molecular y atómico), ENTRE 80 Y 200KM CAPA DE OXÍGENO ATÓMICO ( 0 ), ENTRE 200 Y 1100KM CAPA DE HELIO(HE), ENTRE 1100 Y 3500KM CAPA DE HIDRÓGENO ATÓMICO(H) CAPA DE HIDRÓGENO ATÓMICO(H), ENTRE 3500 Y KM

18 CAPAS SEGÚN ESTADO DE IONIZACIÓN DE LOS COMPONENTES NEUTROSFERA O QUIMIOSFERA IONOSFERA Comprende los primeros 80 km y en ella los átomos y las moléculas no están ionizados Los rayos x, gamma y ultravioleta ionizan a los componentes de esta capa

19

20 FUNCIONES DE LA ATMÓSFERA FUNCIÓN PROTECTORA REGULADORA DEL CLIMA Actúa como filtro de determinadas radiaciones electromagnéticas emitidas por el sol reduciendo sus efectos perjudiciales sin detener la maquinaria fotosintética, generando los gradientes térmicos que hacen circular las masas fluidas terrestres. EFECTO INVERNADERO

21 TIPOS DE RADIACIONES SOLARES DE ONDA CORTA U.V. DE ONDA MÁS LARGA LONGITUDES INTERMEDIAS ONDA LARGA ESPECTRO VISIBLE RAYOS X RAYOS GAMMA U.V SON RETENIDAS EN LA TERMOSFERA LA MAYOR PARTE ES FILTRADA POR LA CAPA DE OZONO ALCANZAN LA SUPERFICIE TERRESTRE DONDE JUEGAN UN PAPEL IMPORTANTE EN LA FOTOSÍNTESIS INFRARROJO ABSORBIDA POR LOS GASES DE EFECTO INVERNADERO

22

23

24 FUNCIÓN REGULADORA DEL CLIMA La radiación solar de onda corta que llega a la superficie se degrada y es emitida de nuevo desde el suelo y los océanos hacia la atmósfera en forma de radiación infrarroja. La atmósfera es opaca a la mayor parte de esta radiación de manera que es absorbida por los gases ( vapor de agua, CO 2 y ozono), provocando el calentamiento de la misma. Esta radiación infrarroja absorbida y convertida en calor es re-emitida y radiada, una parte hacia el espacio y otra, la mayoría hacia la superficie terrestre (contrarradiación) provocando el efecto invernadero, por el que la temperatura media global de la superficie terrestre es de unos 15ºC.

25

26

27 DINÁMICA ATMOSFÉRICA Estudia la presencia y evolución de las masas de aire. Variaciones de temperatura Variaciones de humedad Diferentes por Experimentan desplazamientos Frías - cálidas Secas - húmedas Dinámica atmosférica Responsable de los fenómenos atmosféricos

28 MOVIMIENTOS DE LAS MASAS DE AIRE VERTICALES HORIZONTALES Debidos a las Debidos a las Variaciones de la temperatura con la altura. Variaciones horizontales de la presión. Directamente relacionados con Directamente relacionados con Calentamiento de la superficie terrestre o a causa de la presión Distribución de la radiación solar y el diferente calentamiento de la superficie i terrestre t

29 MOVIMIENTOS VERTICALES DEL AIRE Se deben a GRADIENTE VERTICAL TÉRMICO GRADIENTES ADIABÁTICOS Inversiones térmicas Gradiente Adiabático Seco (GAS) 1 ºC/100 m Gradiente Adiabático Húmedo (GAH) 0,6 ºC/100m

30

31 PROCESOS ADIABÁTICOS Procesos en los que la variación de la temperatura de un gas no se debe a intercambios energéticos sino a expansión o compresión del mismo Al subir Al bajar Disminuye presión Aumenta volumen (se expande) P.V T = R Aumenta presión Disminuye volumen (se comprime) DISMINUYE TEMPERATURA AUMENTA TEMPERATURA

32 HUMEDAD DEL AIRE Hay que diferenciar tres conceptos HUMEDAD ABSOLUTA Se dice del contenido de agua de una masa de aire, se mide en ml/m 3 HUMEDAD DE SATURACIÓN Es la máxima cantidad de vapor de agua que puede contener una masa de aire. Este valor depende de la temperatura. HUMEDAD RELATIVA Se define como el porcentaje de agua que contiene una masa de aire, en relación a la humedad de saturación. Se calcula dividiendo la humedad absoluta entre la humedad de saturación. HR = HA / HS

33 PR A partir de entonces el aire condensa el exceso de humedad, sigue enfriándose al subir pero según el GAH. Cuando se alcanza el 100 % de HR el aire está saturado de humedad. A la temperatura a la que ocurre esto se denomina Punto de Rocío. Cuando el aire asciende, se enfría debido al GAS, su HS disminuye y por lo tanto su HR va aumentando. u HR iza scender, su nso se reali ienza a des do el descen ndo el GAS el aire com menor y tod siguien En cuanto se hace m

34 GRADIENTE ADIABÁTICO Variación de temperatura que experimenta una masa de aire al ascender o descender, sin ganar ni ceder energía. PUNTO DE ROCÍO C d l ió Curva de evolución de los gradientes adiabáticos seco y húmedo.

35 AL SUBIR DIFERENTES COMPORTAMIENTOS DEL AIRE EN MASAS ASCENDENTES Y DESCENDENTES AL BAJAR Descenso discontinuo de la temperatura Ascenso continuo de la temperatura GAS hasta el nivel de condensación GAH desde el nivel de condensación GAS Todo el trayecto

36 INESTABILIDAD ATMOSFÉRICA Cuando GAS < GVT La temperatura de la masa de aire disminuye más lentamente que la del aire circundante. EL AIRE ASCIENDE CON FACILIDAD Se origina un núcleo de baja presión en la superficie. El aire circundante cu converge hacia a el núcleo de baja presión. Se originan DEPRESIONES BORRASCAS Y CICLONES.

37 SITUACIÓN DE INESTABILIDAD ATMOSFÉRICA

38 La convergencia en superficie es otra causa del ascenso de aire

39 Las depresiones se representan con una B. Las isóbaras de menor presión se sitúan en el centro, rodeadas por las de mayor presión.

40 ESTABILIDAD ATMOSFÉRICA Cuando GAS > GVT La temperatura de la masa de aire es menor que la del aire circundante. EL AIRE DESCIENDE (SUBSIDENCIA) Se origina un núcleo de alta presión en la superficie. El aire circundante diverge desde el núcleo de alta presión. Se originan ANTICICLONES.

41 SITUACIÓN DE ESTABILIDAD ATMOSFÉRICA

42 SITUACIONES DE ESTABILIDAD Que el GVT sea positivo y menor que el GAS (0<GVT>1) Que el GVT sea negativo (GVT<0). Se trata de una situación de estabilidad atmósferica en la que no se producen movimientos i verticales, por enfriarse más rápidamente la masa ascendente que el aire del exterior, estando en la gráfica el GVT a la derecha del GAS. En este caso nos encontramos con un fenómeno de inversión térmica que forma nubes a ras del suelo, llamadas niebla, y que atrapa la contaminación.

43

44 Las altas presiones se representan con una A. Las isóbaras de mayor presión se sitúan en el centro, rodeadas por las de menor presión

45 FENÓMENOS ATMOSFÉRICOS CONDENSACIÓN Se produce Puede ser por Cuando HR=100% IRRADIACIÓN No se producen nubes ni precipitaciones Cuando existe una superficie o partículas sólidas que actúan como núcleos de condensacion ASCENSO ADIABÁTICO Ascenso de una masa de aire y disminución de la temperatura hasta alcanzar el punto de rocío

46 CONDENSACIÓN POR IRRADIACIÓN ROCÍO ESCARCHA NIEBLAS Condensación en forma líquida cuando el punto de rocío está por encima de los 0 ºC Condensación en forma sólida cuando el punto de rocío está por debajo de los 0 ºC Condensación en un aire estable y en capas bajas de la atmósfera

47 CONDENSACIÓN POR ASCENSO ADIABÁTICO Ascenso de una masa de aire en un centro de bajas presiones hasta alcanzar el punto de rocío Pueden ser Cuando el punto de rocío Cuando el punto de rocío se alcanza por encima de se alcanza por debajo de 0 ºC 0 ºC NUBES Gotas de agua líquida en suspensión NIEVE Cristalización ordenada y lenta GRANIZO Cristalización desordenada y rápida

48

49

50 PRECIPITACIONES Forma en que el agua presente en la atmósfera retorna en forma líquida o sólida a la superficie terrestre. La formación de nubes puede ser por causas CONVECTIVAS OROGRÁFICAS FRONTALES O CICLÓNICAS

51 L i it i ti d d l GAS<GVT ( t ó f i t bl ) Las precipitaciones convectivas se producen cuando el GAS<GVT (atmósfera inestable) Son la causa más frecuente de lluvias en las regiones ECUATORIALES y SUBTROPICALES En las latitudes medias producen las típicas TORMENTAS DE VERANO

52 Las precipitaciones orográficas se producen cuando en su desplazamiento horizontal una masa de aire se ve obligada a ascender por encontrarse con una cordillera. En la ladera de BARLOVENTO se produce la condensación y la precipitación. En la ladera de SOTAVENTO el aire desciende mucho más cálido y seco Los mayores desiertos del planeta se deben a esta causa (Sahara, Patagonia, etc)

53 Las precipitaciones frontales se deben a la presencia de FRENTES. Los frentes son masas de aire de características diferentes que se ponen en contacto, de forma que el desplazamiento de una de ellas provoca el ascenso frontal de la otra (FRENTE FRÍO) o de ella misma (FRENTE CÁLIDO) Cuando una masa de aire cálido se encuentra atrapada apada entre e dos masas de aire frío se le denomina FRENTE OCLUIDO.

54 MOVIMIENTOS HORIZONTALES VARIACIONES HORIZONTALES DE PRESIÓN Debidas a Suponen Originan Distribución de la radiación solar Diferente calentamiento de la superficie terrestre Movimientos compensatorios Todo anticiclón en superficie se corresponde con una borrasca en altura y toda borrasca con un anticiclón VIENTOS El aire se desplaza de las zonas de alta presión a las de baja presión. Su velocidad es mayor cuanto más juntas estén las isóbaras. Se desvían debido a la Fuerza de Coriolis.

55 FUERZA DE CORIOLIS

56 VIENTO SEGÚN SU TRAYECTORIA Vientos en superficie Vientos en altura Trayectoria elíptica excéntrica, cruzando ligeramente las isóbaras. Debida a la fuerza de la presión, de Coriolis, de rozamiento y centrífuga. Trayectoria paralela a la isóbaras y alta velocidad Debida a la fuerza de la presión y de Coriolis. HN El aire sale de los anticiclones en sentido horario y penetra en las borrascas en sentido antihorario HS El aire sale de los anticiclones en sentido antihorario y penetra en las borrascas en sentido horario Viento GEOSTRÓFICO

57 VIENTOS EN SUPERFICIE

58 VIENTOS EN ALTURA

59 VIENTO SEGÚN ORIGEN Y LOCALIZACIÓN CONSTANTES PERIÓDICOS LOCALES Origen dinámico Origen térmico Origen Dinámico otérmico Se originan por la confluencia de las masas de aire desde las zonas subtropicales al ecuador. Circulan de Este a Oeste Estacionales Diarios Propios de cada zona ALISIOS MONZON BRISAS Simún, tramontana, levante, poniente cierzo, etc

60 CIRCULACIÓN GENERAL DE LA ATMÓSFERA En una Tierra estática, debido a la desigual incidencia de la radiación solar entre el ecuador y los polos, se formaría una célula convectiva en cada hemisferio, i de modo que el aire ascendería en el ecuador y descendería en los polos. El aire en superficie se movería de los polos al ecuador.

61 CIRCULACIÓN GENERAL DE LA ATMÓSFERA Debido al movimiento de rotación Debido al movimiento de rotación de la Tierra, las células convectivas se rompen en tres en cada hemisferio

62 CIRCULACIÓN GENERAL DE LA ATMÓSFERA

63 RIESGOS DERIVADOS DE LA DINÁMICA ATMOSFÉRICA Huracanes Tifones Ciclones Tornados y trombas de agua Gota fría Tormentas Caribe Japón y China Madagascar Arabia Golfo de Bengala

64 HURACANES TIFONES - CICLONES DEFINICIÓN Grupo de tormentas próximas entre si, con un diámetro medio de 500 Km que giran en espiral, debido a la fuerza de Coriolis, en torno a un punto central, llamdo ojo del huracán, de unos 40 Km de diámetro. DESPLAZAMIENTO De Este a Oeste al principio. Posteriormente en el HN se dirigen i hacia el noroeste y luego al norte. Las del HS se dirigen al suoreste y luego al sur. SE ORIGINAN Cerca del Ecuador, entre 5 y 20 º de latitud norte y sur CAUSAS Fuerte insolación que calienta el agua del mar a más de 27 ºC, lo que provoca una intensa evaporación y fuerte convección, dando lugar a nubes de desarrollo vertical COSECUENCIAS Grandes olas por la fuerza de succión de las borrascas y fuertes vientos en torno al ojo que pueden alcanzar hasta 350Km/h

65 1 Tifones - 2,3 Huracanes - 4,5,6, Ciclones

66 El 25 de agosto de 2005 el huracán Katrina arrasó el estado de Nueva Orleans, causando cientos de muertos y daños por valor de miles de millones de dólares. Vista por satélite Termografía por satélite

67 TORNADOS DEFINICIÓN Borrasca de pequeñas dimensiones pero gran intensidad, que origina una columna ascendente de aire y polvo. CAUSAS Remolino que surge de un calentamiento excesivo de la superficie terrestre. LOCALIZACIÓN Muy localizados en zonas áridas, frecuentes en el sur de Estados Unidos. La velocidad de giro está entre 160 y 500 Km/h El giro comienza cuando el viento de las capas altas sopla con mas intensidad y en diferente sentido de las capas bajas. TROMBAS DE AGUA Borrasca de dimensiones más pequeñas que los tornados y por tanto menos devastadoras que se originan sobre aguas cálidas.

68 GOTA FRÍA En España se forma al final del verano En España se forma al final del verano o principio del otoño. Se debe a un enfriamiento acelerado de una masa de aire cálido y húmedo por la presencia de una bolsa de aire polar frío.

69 TORMENTAS REQUIEREN TIPOS Una intensa convección y fuertes corrientes térmicas ascendentes. TORMENTAS DE CALOR Se forman en verano sobre el continente TORMENTAS DE FRÍO Se forman en verano o invierno, sobre los océanos.

70 Los cristales de hielo quedan con carga positiva (+) Estas condiciones originan una fuerte electrificación. Las gotitas de agua quedan con carga negativa (-) La superficie terrestre se carga positivamente (+) Estas cargas se acumulan en lugares puntiagudos. SE PRODUCEN DESCARGAS ELÉCTRICAS