Tema 3. La influencia del relieve en los procesos atmosféricos

Transcripción

1 Tema 3. La influencia del relieve en los procesos atmosféricos

2 TEMA 3.- La influencia del relieve en los procesos atmosféricos. Introducción Modificaciones ejercidas por el relieve en el balance de energía. El efecto del relieve sobre la iluminación La geometría solar y las coordenadas solares. Las trayectorias seguidas por el sol en las diferentes latitudes. Cálculo de las coordenadas solares: la carta solar. El efecto de la orientación sobre la iluminación El efecto de los obstáculos sobre la iluminación El efecto del relieve sobre la radiación solar incidente. La radiación incidente en superficies horizontales e inclinadas. El efecto de la travesía de la atmósfera sobre la radiación incidente. Modificaciones ejercidas por el relieve sobre la circulación del aire. Vientos generados por la topografía. Vientos modificados por la topografía.

3 EFECTO DE SOMBRA DE UN OBSTÁCULO DE LONGITUD INFINITA LONGITUD DE LA SOMBRA ALTURA DEL OBSTÁCULO (A mayor altura, mayor sombra) ALTURA DEL SOL (A mayor altura, menor sombra) S B h L Sombras cortas con gran altura solar: Verano Horas centrales del día Cálculo L = B / tg h; donde: L =Longitud de la sombra B = Altura del obstáculo h= Altura solar

4 DIRECCIÓN DE LA SOMBRA ACIMUT DEL SOL La sombra se proyecta en dirección contraria al acimut del sol ACIMUT DEL OBSTÁCULO El obstáculo debe estar situado en la proyección del rayo solar.

5 EFECTO DE SOMBRA DE UN OBSTÁCULO SOBRE UN PUNTO Altura del sol Altura del obstáculo Distancia entre el punto y el obstáculo Acimut del sol Acimut del obstáculo Acimut del punto El punto estará en sombra cuando su distancia al obstáculo sea inferior a la longitud de la sombra proyectada por éste. El punto estará en sombra siempre que el obstáculo se sitúe entre el punto y el sol. h 0 h 0 Altura relativa del obstáculo en relación con el Sol Longitud de la sombra proyectada Altura solar por debajo de la cual el obstáculo ejercerá sombra sobre el punto Punto en sombra Punto sin sombra

6 El efecto de sombra con obstáculos infinitos y delimitados N N P P S S

7 LA DELIMITACIÓN DEL OBSTÁCULO CÁLCULO DEL ACIMUT DE LOS LÍMITES DEL OBSTÁCULO P h 1 h 2 Tang h 1 = OP /PP Tang h 2 = O P /PP O O P Ubicación en la carta solar CÁLCULO FINAL DE LAS SOMBRAS SELECCIÓN EN LA CARTA SOLAR DE LA ORIENTACIÓN DEL PUNTO UBICACIÓN DEL OBSTÁCULO EN SU ORIENTACIÓN

8 PROCESO DE CÁLCULO DE LAS SOMBRAS EJERCIDAS POR UN OBSTÁCULO SOBRE UN PUNTO 1. CÁLCULO DE LA CARTA SOLAR DE P 2. DELIMITACIÓN DE LA ORIENTACIÓN DE P 3. CÁLCULO DE h 0 Y SELECCIÓN DE LA CURVA CORRESPONDIENTE 4. CÁLCULO DE h 1 Y h 2 5. DELIMITAR EL OBSTÁCULO EN LA CURVA DE h SITUAR LA CURVA DE h 0 DELIMITADA EN EL ACIMUT DEL OBSTÁCULO 7. CÁLCULO DEL EFECTO DE SOMBRA

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10 TEMA 3.- La influencia del relieve en los procesos atmosféricos. Introducción Modificaciones ejercidas por el relieve en el balance de energía. El efecto del relieve sobre la iluminación La geometría solar y las coordenadas solares. Las trayectorias seguidas por el sol en las diferentes latitudes. Cálculo de las coordenadas solares: la carta solar. El efecto de la orientación sobre la iluminación El efecto de los obstáculos sobre la iluminación El efecto del relieve sobre la radiación solar incidente. La radiación incidente en superficies horizontales e inclinadas. El efecto de la travesía de la atmósfera sobre la radiación incidente. Modificaciones ejercidas por el relieve sobre la circulación del aire. Vientos generados por la topografía. Vientos modificados por la topografía.

11 La radiación solar incidente en una superficie θ h S i S = S i * cosθ S i = Radiación incidente en una superficie horizontal perpendicular al rayo solar S = Radiación incidente en una superficie horizontal no perpendicular al rayo solar Si θ = 0 cos θ= 1 S = S i Rayo solar perpendicular Si θ > 0 cos θ < 1 S < S i Rayo solar oblicuo

12 LA RADIACIÓN DE ONDA CORTA DIRECTA INCIDENTE EN UNA SUPERFICIE S = S i * cos θ, donde: S = densidad de flujo radiante incidente sobre la superficie. S i = densidad de flujo radiante perpendicular al rayo solar θ = Angulo formado entre el rayo solar y la normal a la superficie. θ Z p h p = pendiente h = ángulo formado entre el rayo solar y la superficie horizontal θ = ángulo formado entre el rayo solar y la normal a la superficie Z = ángulo cenital (ángulo formado entre el rayo solar y el cenit = 90-h). Si θ = 0 cos θ= 1 S = S i Rayo solar perpendicular Si θ > 0 cos θ < 1 S < S i Rayo solar oblicuo

13 LA RADIACIÓN INCIDENTE EN SUPERFICIES INCLINADAS SUPERFICIES HORIZONTALES θ = 90- h θ h S = S i * sen h SUPERFICIES INCLINADAS θ = 90 (h + p) cosθ= cosp * cosz + senp * senz * cos (A A p ) θ p Z h

14 Z θ h p

15 Ejemplos de cálculo de S a partir de la constante solar (CS) como aproximación a S i S = Si * cos θ, cosθ= cosp * cosz + senp * senz * cos (A Ap) 1Superficie horizontal. Ejemplo de cálculo de S para Sevilla el 21 de junio a las 12 horas en diferentes condiciones de pendiente. Condiciones comunes y generales S CS = W/m 2, h = 76º 2. Superficie a 45ºS 3. Superficie vertical sur

16 EL EFECTO DE LA TRAVESÍA ATMOSFÉRICA EL EFECTO DE LA TRAVESÍA ATMOSFÉRICA S sup = S ext ct m, Donde: S sup = densidad de flujo radiante en la superficie S ext = densidad de flujo radiante en el límite exterior de la atmósfera Ct = coeficiente de transparencia atmosférica (0,5 0,9) m = 1/senh