DINÁMICA ATMOSFÉRICA

Transcripción

1 DINÁMICA ATMOSFÉRICA

2 Composición atmosférica La atmósfera está compuesta por: Aire: Mezcla de diversos gases. Aerosoles: Pequeñas partículas líquidas y sólidas dispersas en el aire.

3 Composición del aire

4 Dióxido de carbono Dióxido de carbono: Procede de: Emanaciones volcánicas. Combustión. Respiración de los seres vivos. Se retira de la atmósfera mediante: La fotosíntesis. El ciclo de las rocas. Aumenta la absorción de la radiación infrarroja (Su desaparición provocaría un descenso de la temperatura de La Tierra de 21 grados)

5 Estructura de la atmósfera

6 Estructura de la atmósfera La distribución del aire no es uniforme en toda la atmósfera, la atracción gravitatoria determina que sea más denso en la zona más próxima a la superficie terrestre. La absorción de determinadas radiaciones hace que su comportamiento varíe en la vertical, distinguiéndose según sus propiedades: Troposfera Estratosfera Mesosfera Termosfera

7 Troposfera

8 Troposfera Es la capa más próxima a la superficie, contiene casi las ¾ partes del aire y casi la humedad total. En ella se producen movimientos en la vertical y en la horizontal (Tropein=girar,revolver en griego) En ella se producen los distintos fenómenos meteorológicos. Presenta un gradiente térmico negativo (0,65ºC /100m) hasta la tropopausa. La Tierra calienta esta masa de aire hasta una determinada altura, por eso la tropopausa se encuentra más próxima en los polos que en el Ecuador.

9 Por qué el cielo es azul? El color azul del cielo se debe a la dispersión Rayleigh. La luz es una onda electromagnética, con diferentes longitudes de onda que se corresponden con los diferentes colores. Al atravesar la atmósfera, la longitud de de onda larga de la luz: la luz roja, anaranjada y amarilla pasa sin ser casi afectada. Parte de la luz de longitudes de onda más cortas (correspondiente al azul) es dispersada por las moléculas gaseosas del aire. A cualquier parte del cielo que miremos, estaremos viendo algo de esa luz dispersada, que es azul, y por eso el cielo es de ese color.

10 Estratosfera

11 Estratosfera Se extiende entre la tropopausa y la estratopausa a una altura aproximada de 50Km. Presenta movimientos en la horizontal, ausencia en la vertical. pero su Los movimientos en la horizontal generan vientos de hasta 250 Km/h y presentan dirección este en verano y oeste en invierno (relacionado con el calentamiento diferente de la ozonosfera) Los movimientos en la vertical (menos de 1 dm/s) impiden el acceso de las masas de nimboestratos.

12 Ozono Formación del ozono: Como se observa en la reacción (1), los enlaces de la molécula de oxígeno se pueden romper al absorber la energía de un fotón de radiación ultravioleta de longitud de onda menor de 240 nm, formando dos átomos de oxígeno libres. En (2) un átomo de oxígeno libre reacciona con una molécula de oxígeno formando una de ozono. Destrucción del ozono: En (3) se observa que las moléculas de ozono absorben radiaciones ultravioleta de menos de 320 nm, rompiéndose en moléculas de oxígeno más átomos de oxígeno libres. Los átomos de oxígeno libres reaccionan con más moléculas de ozono (4) formándose oxígeno molecular.

13 Estratosfera Se produce un incremento progresivo de temperatura debido a la absorción de una parte de la radiación solar que genera el ozono y desprende calor. El ozono está continuamente formándose y destruyéndose en la estratosfera, en una serie de reacciones, O 2 + hn (< 240 nm) ----> O + O (1) Formación del ozono O + O > O 3 (2) O 3 + hn (< 320 nm) ----> O + O 2 (3) Destrucción del ozono O + O > O 2 + O 2 (4)

14 Mesosfera

15 Mesosfera En la mesosfera la temperatura disminuye a medida que se aumenta la altura, hasta llegar a unos -80 ºC e incluso -90 C, es la zona más fría de la atmósfera. La baja densidad del aire en la mesosfera determina la formación de turbulencias. En esta región las naves espaciales que vuelven a la Tierra empiezan a notar los vientos y el rozamiento con la atmósfera.

16 Termosfera o ionosfera Dentro de esta capa, la radiación ultravioleta, pero sobre todo los rayos gamma y los rayos X provenientes del Sol, provocan la ionización de átomos y moléculas. En dicho proceso los gases que la componen elevan su temperatura a varios cientos de grados. Además, en esta capa se desintegran la mayoría de los meteoritos debido al rozamiento con el aire. En las regiones polares las partículas cargadas portadas por el viento solar son atrapadas por el campo magnético terrestre dando lugar a la formación de auroras.

17 Auroras boreales y australes

18 Aurora boreal-austral Este fenómeno está de a la llegada de partículas cargadas proyectadas por el Sol que chocan con el campo magnético de la Tierra. Estos partículas electrizadas a alta energía son captadas y canalizadas por las líneas del campo magnético terrestre hacia los círculos polares. Estos electrones y a veces protones excitan o ionizan los átomos de la alta atmósfera (la ionosfera). Los átomos excitados, no pueden quedarse en este estado, electrón que cambia de capa, libera un fotón. Esta ionización provoca la formación del arco auroral, cuyo color depende átomos ionizados y de la altitud de donde las variaciones de tintes que percibimos en el cielo a altitudes comprendidas entre 80 y km.

19 Exosfera Por encima de la termopausa ( Km). Su límite está determinado por la igualdad de densidad de la atmósfera con el espacio interestelar. En esta capa las partículas pueden escapar de la atracción terrestre.

20 Magnetosfera

21 Magnetosfera Es la región más externa de la atmósfera terrestre, también conocida con el nombre de exosfera. Se extiende por encima de la ionosfera, a partir de los 500 km. En esta región las partículas ionizadas están gobernadas por el campo magnético terrestre y forman una característica envoltura modelada por las líneas de fuerza del campo magnético y por la interacción con el Viento solar. Por el lado del Sol el encuentro entre las partículas del viento solar y la envoltura más exterior de la magnetosfera forma una onda de choque; por el lado opuesto las mismas partículas del viento solar arrastran la magnetosfera, haciéndola adquirir la forma de una cola cometaria. La magnetosfera forma un verdadero escudo protector contra las partículas cargadas del viento solar, impidiéndolas llegar al suelo.

22 Electricidad terrestre

23 Electricidad terrestre La superficie de la Tierra tiene carga eléctrica negativa. La carga negativa se consumiría con rapidez si no se repusiera de alguna forma. Se ha observado un flujo de electricidad positiva que se mueve hacia abajo desde la atmósfera hacia la Tierra. La causa es la carga negativa de la Tierra, que atrae iones positivos de la atmósfera. Al parecer, la carga negativa se traslada a la Tierra durante las tormentas y el flujo descendente de corriente positiva durante el buen tiempo se contrarresta con un flujo de regreso de la corriente positiva desde zonas de la Tierra con tormentas.

24 Dinámica atmosférica Movimientos en la vertical en la troposfera Convección térmica El aire caliente es menos denso. El aire frío es más denso. Convección por humedad El aire húmedo es menos denso. El aire seco es más denso. Debidos a la presión Anticiclón: Alta presión Borrasca: Baja presión

25 Convección térmica El aire superficial, más caliente y menos denso tiende a ascender: corrientes térmicas ascendentes. El aire superior, más frío y denso tiende a descender.

26 Convección por humedad El vapor de agua que contiene el aire determina que este sea menos denso, ya que el agua tiene menor peso molecular (18) que otros componentes como son las moléculas de: Nitrógeno(28), Oxígeno (32) o dióxido de carbono (30).

27 Curva de saturación Relaciona el punto de rocío (temperatura) para un valor de humedad determinado.

28 Medidas de la humedad del aire 1. Humedad absoluta: Cantidad de vapor de agua en un volumen determinado (g/m cúbico). El aire que no puede contener más humedad está saturado, este valor está en función de la temperatura: el aire caliente puede contener más vapor de agua. Punto de rocío: Temperatura de saturación (abscisas) para una cantidad concreta de humedad (ordenadas). 2. Humedad relativa: Cantidad en % de vapor de agua que hay en 1 metro cúbico de agua.

29 Formación de las nubes Para que se formen las nubes se necesita: Humedad relativa del 100 %. Núcleos de condensación

30 Movimientos verticales debidos a la Isobaras: Son las líneas que unen puntos con la misma presión. presión atmosférica Delimitarán: Anticiclón (A) Zona de altas presiones. Borrasca (B) Zona de bajas presiones.

31 Los valores de las isobaras aumentan desde el centro. Al ascender una masa de aire cálido y/o húmedo, genera un vacio en superficie (baja presión) El aire frío de los alrededores se mueve hacia allí (viento desde el exterior hacia el interior). Borrasca

32 Anticiclón Los valores de las isobaras disminuyen desde el centro. El aire frío y denso desciende, haciendo que se acumule mucho aire en la zona de contacto, (alta presión). El viento sale desde el centro hacia el exterior.

33 Gradientes verticales Diferencia de temperatura entre dos puntos situados a una diferencia de altitud de 100 m. Entre ellos encontramos: Gradiente vertical de temperatura (GVT) Gradiente adiabático seco (GAS) Gradiente adiabático saturado o húmedo (GAH)

34 Gradiente vertical de temperatura Variación vertical en la temperatura del aire en condiciones estáticas. Suele ser de 0,65ºC/100m Varía con la latitud, estación

35 Inversión térmica Espacio en que el GVT es negativo: Aumenta con la altura. Se pueden producir en invierno, cuando el suelo enfría el aire próximo. Impiden la circulación del aire y la dispersión de los contaminantes.

36 Gradiente adiabático seco (GAS) Gradiente dinámico, afecta a una masa de aire que asciende por estar en desequilibrio (diferente temperatura o humedad) que el aire circundante. No intercambia calor con el entorno (adiabático). Es de 1ºC/100m, para el exterior es el GVT.

37 Condiciones del gas al ascender Al ascender disminuye la presión atmosférica. Al disminuir la presión el gas se expande, aumentando su volumen. Al expandirse disminuye su temperatura, porque el número de choques entre moléculas disminuye. Al descender el aire se comprime y aumenta su temperatura, liberándose calor.

38 Gradiente adiabático saturado (GAH) En la masa de aire que asciende, al alcanzar el punto de rocío, el vapor de agua se condensa y libera calor en este proceso, por lo que el gradiente a partir de ahora será menor. Será más bajo cuanto mayor humedad contenga, aproximándose al GAS progresivamente.

39 Condiciones de inestabilidad GVT > GAS Darán lugar a una borrasca. Se producen cuando una masa de aire asciende según el GAS dentro de una masa estática que varía según el GVT. GVT a la izquierda del GAS atmosférica Generará precipitaciones si el aire contiene suficiente humedad.

40 Estabilidad atmosférica

41 Condiciones de estabilidad o subsidencia 0 < GVT < 1 GVT < 0 No se generan movimientos verticales, ya que el aire ascendente se enfría más rápido que el aire circundante. GVT a la derecha del GAS Inversión térmica, se forman nubes a ras de suelo: niebla. Genera contaminación por subsidencia (aplastamiento contra el suelo)

42 Estabilidad atmosférica Subsidencia 0 < GVT < GAS Inversión térmica GVT > 0

43 Circulación general de las masas fluidas Se generan por la diferencia de energía recibida entre el Ecuador y los polos. El aire caliente es menos denso, por lo que asciende, de modo que el aire frío más denso se dirige hacía esas zonas. Las corrientes oceánicas transportan el calor de forma más eficaz debido a su elevado calor específico. Pueden ser: Superficiales: Condicionadas por el movimiento de los vientos. Profundas: Debidas a la diferencia de densidad, que será mayor cuanto más frías y/o saladas sean: corrientes termohalinas.

44 Dinámica global de las masas fluidas

45 Relación borrasca-anticiclón El viento superficial se desplaza desde los anticiclones hacia las borrascas. En altura el viento se desplaza desde las borrascas hacia los anticiclones. Este movimiento no es rectilíneo porque: El relieve cambia la trayectoria y puede: frenarlo, amplificarlo o formar torbellinos. El efecto Coriolis.

46 Fuerza de Coriolis Es consecuencia del giro de W a E de la Tierra. Es máxima en el ecuador y disminuye progresivamente hasta los polos. La circunferencia terrestre es máxima en el ecuador y mínima en los polos, pero todas realizan un giro completo cada 24 horas. Por tanto la velocidad será mayor en el Ecuador(1.670 Km/h) y progresivamente menor hasta los polos.

47 Efecto de Coriolis en el hemisferio norte Del ecuador hacia el polo: Al avanzar en latitud se encuentra con un suelo que avanza más despacio: se desvía hacia la derecha. Del polo hacia el ecuador: Al descender en latitud, el suelo gira más rápido por lo que se desviará hacia la izquierda.

48 Efecto Coriolis

49 Circulación general atmosférica

50 Circulación general atmosférica En las zonas ecuatoriales el aire caliente tenderá a ascender: Borrascas ecuatoriales. En las zonas polares el aire frío tiende a descender: Anticiclones polares. El aire se desplazará: en altura desde el ecuador hacia los polos. En superficie desde los polos hacia el ecuador. La fuerza de Coriolis provoca la desviación del aire (derecha en el norte e izquierda en el sur) Generando tres células convectivas: De Hadley De Ferrel Polar

51 Célula de Hadley Se generan las borrascas ecuatoriales por elevación del aire cálido hasta la tropopausa. El aire, en altura se dirige hacia ambos polos. El aire se desvía por el efecto de Coriolis. En los 30º de latitud (N y S)la célula se fragmenta: hacia los polos (minoritaria) hacia el ecuador, creando la zona de anticiclones subtropicales, que genera los mayores desiertos de la Tierra. Se cierra gracias a los Alisios, vientos que soplan del NE en le hemisferio norte y del SE en el hemisferio sur, desde esta zona de anticiclones hacia el sur, creando la ZCIT: zona de convergencia intertropical.

52 Célula de Ferrel Situada entre las otras dos. Formada por vientos superficiales westeriales que: soplan desde el SO en el hemisferio norte. del NO en el sur soplan desde los anticiclones desérticos hacia las borrascas polares.

53 Célula polar 1. Viento de superficie que parte de los anticiclones polares: levante polar: Del NE en el hemisferio norte. Del SE en el hemisferio sur. 2. Alcanzarán los 60º de latitud, donde se elevan, formando las borrascas subpolares. Que descienden hasta los 30 ó 40 º de latitud.

54 Dinámica atmosférica Todos los cinturones de borrascas y anticiclones y la zona ZCIT se desplazan a lo largo del año. Durante el verano del hemisferio norte, todos se desplazan hacia el Polo Norte. Y en el invierno del hemisferio norte se desplazan hacia el sur.

55 Cinturones de borrascas y anticiclones

56 Dinámica hidrosférica La hidrosfera actúa como regulador térmico debido a su alto poder calorífico. Es muy abundante: ocupa las ¾ partes del planeta. En ella se generan corrientes que transmiten la energía calorífica, son de dos tipos: Superficiales: condicionadas por los vientos. Profundas: condicionadas por la temperatura y la salinidad.

57 Brisas marinas

58 Clima continental Las zonas continentales de latitudes medias y altas presenta gran amplitud térmica entre día/noche y verano/invierno. En invierno el aire situado sobre el suelo se enfría y se aplasta contra el suelo: anticiclón continental permanente que impide la entrada de aire húmedo. Induce la formación de nieblas y heladas.

59 Corrientes oceánicas superficiales

60 Corrientes oceánicas superficiales Condicionadas por los anticiclones, por tanto giran: En sentido horario en el Hemisferio Norte En sentido antihorario en el Hemisferio Sur. Vientos Alisios: De EW, arrastran la humedad con ellos generando aridez en el margen este. Deriva del W: Al llegar a la costa W retornan a su origen. En las costas orientales generan: Corriente del Golfo: Hacia altas latitudes, llevan calor y suavizan las temperaturas. Corriente de Canarias: Hacia zonas tropicales y ecuatoriales, refrescando.

61 Corrientes superficiales Contracorriente ecuatorial: De WE. Entre los giros anticiclones de los dos hemisferios. Corrientes frías del Polo Norte: Paralelas a la costa norte: Corriente del Labrador: Hasta Terranova. Kamchantka: En el estrecho de Bering. Groenlandia: Desde el océano glaciar Ártico. Corriente circumpolar antártica: Hasta los 60º y en sentido antihorario.

62 La cinta transportadora oceánica

63 Corrientes profundas Las aguas superficiales más frías tienden a hundirse, mientras afloran las aguas más cálidas. El agua se hundirá hasta el fondo si: Enfriamiento. Mucha salinidad por: Más evaporación que precipitación. Formación de hielos (no contienen sal) Evita el hundimiento la disminución de la salinidad por: Desembocadura de un río. Al derretirse un iceberg.

64 ENSO neutral Los Alisios empujan hacia el W el agua superficial del Pacífico sur creando un vacio que genera una corriente ascendente que arrastra nutrientes del fondo oceánico. Los Alisios parten de un anticiclón sobre la isla de Pascua hacia una borrasca en la costa Pacífica de Asia (genera tifones y lluvias).

65 Si los alisios amainan no se produce el arrastre por lo que el océano se caldea y persiste la termoclina que impide que las aguas afloren, decayendo la riqueza pesquera. Se produce una borrasca sobre la costa de Perú y un anticiclón con sequias en Indonesia, Australia y Filipinas. No se conoce su origen, puede deberse a procesos volcánicos El Niño

66 La niña Se produce si los Alisios soplan con más intensidad. Suele suceder cada 3 ó 5 años y durante 1 a 3 años.

67 El Niño yla niña Tanto el Niño como la Niña rigen la distribución e intensidad de las lluvias tropicales y causan cambios en los patrones climáticos de todo el mundo. El Niño: Se reducen los huracanes del Atlántico Norte tropical y aumentan en el Pacífico tropical norte. La Niña: Origina lluvias torrenciales, un aumento de los tifones en Indonesia y Australia y un incremento de la frecuencia e intensidad de ciclones tropicales en el Atlántico.