METEOROLOGÍA GENERAL. Práctica 2: Radiación. a) Qué es la radiación? b) En qué se diferencia de otras formas de transmisión de energía?

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1 METEOROLOGÍA GENERAL Práctica 2: Radiación Ejercicio 1 a) Qué es la radiación? b) En qué se diferencia de otras formas de transmisión de energía? Ejercicio 2 Ubique dentro del siguiente gráfico las distintas bandas de emisión de energía con sus correspondientes longitudes de onda Bandas: Infrarrojo, Rayos Gamma, Visible, Microondas, Ultravioleta, Radio, Rayos - X Longitudes de Onda: nm, 750 nm 1mm, nm, mm, m, nm, nm Ejercicio 3 a) De qué depende la emisión de energía radiante de un cuerpo? b) Dados dos cuerpos A y B cuyas temperaturas son 5500º C y 20º C, respectivamente, calcule las emisiones de ambos cuerpos. Ejercicio 4 a) De qué depende la longitud de onda de máxima emisión? b) Calcule la longitud de onda de máxima emisión para los cuerpos A y B del ejercicio 3. Ejercicio 5 Ubique, según el espectro electromagnético, a que tipo de rayos corresponden las longitudes encontradas en el ejercicio 4, aproximadamente. Ejercicio 6 Un cuerpo ideal con temperatura 0 K cuánta radiación emite? 1

2 Ejercicio 7 Qué tipo de radiación emite la tierra? Ejercicio 8 Sabiendo que la energía emitida por la superficie de la tierra es 0.10 cal/cm 2 min a) Qué temperatura debería registrarse en la superficie terrestre si fuera considerada cuerpo negro? b) Si la temperatura media real de la superficie terrestre es de 15ºC, a qué se debe la diferencia hallada en a)? Ejercicio 9 Cómo se comporta la atmósfera frente a la radiación solar y terrestre? Ejercicio 10 A qué se debe el color azul del cielo? Ejercicio 11 a) Qué es el albedo? b) Cuáles son los factores que lo modifican? c) La figura 1 muestra la dependencia del albedo (gráfico a-, izquierda) y la absorción (gráfico b-, derecha) de las nubes (expresados como porcentajes) en función del contenido de agua líquida que contienen y el ángulo zenital solar. i) Para un ángulo zenital de 20º y un contenido de agua líquida de 100 g/m 2, Qué porcentaje de la radiación incidente es reflejada? Si el contenido de agua disminuye a 50 g/m 2 y el ángulo se mantiene en 20º, Crece o disminuye la radiación reflejada? Si el ángulo aumenta a 60º y el contenido de agua se mantiene en 100 g/m 2, Crece o disminuye la radiación reflejada? ii) Para un ángulo zenital de 20º y un contenido de agua líquida de 100 g/m 2, Qué porcentaje de la radiación incidente es absorbida por la nubosidad? Si el contenido de agua disminuye a 50 g/m 2 y el ángulo se mantiene en 20º Crece o disminuye la radiación absorbida por la nube? Si el ángulo aumenta a 60º y el contenido de agua se mantiene en 100 g/m 2 Crece o disminuye la radiación absorbida por la nube? 2

3 Figura 1. dependencia del albedo (gráfico a-, izquierda) y la absorción (gráfico b-, derecha) de las nubes (expresados como porcentajes) en función del contenido de agua líquida que contienen y el ángulo zenital solar. Ejercicio 12 a) Qué instrumentos son utilizados para medir la radiación? En qué se basan para realizar la medición? b) Qué es y cómo se mide la heliofanía? Ejercicio 13 En la planilla excel radiación_1999.xls se presentan datos cada 15 minutos a lo largo del día para DOS estaciones de Estados Unidos de Febrero de Cada día y estación se encuentra en una hoja distinta dentro de la planilla. Procedimiento a) Grafique la radiación de onda larga (OL) entrante y saliente a lo largo de un día con intervalos de 15 minutos (las dos variables en el mismo gráfico). Repita el procedimiento para la radiación de onda corta (OC). b) Calcule el promedio de radiación entrante y saliente (OL y OC) para cada hora del día Recuerde que Watt = Joule/seg. c)grafique la temperatura d) Grafique el total de la radiación que llega a la Tierra y el total de la radiación que emite y refleja la Tierra e) Estime la temperatura del aire asumiendo que es un cuerpo negro f) Estime la temperatura del aire suponiendo que es un cuerpo negro y desprecie el efecto invernadero. g) Recalcule la temperatura del aire calculada en e) pero asumiendo que cambia el albedo del suelo en un factor %. h) Calcule el balance radiativo Discuta los resultados obtenidos. Compare gráficos entre sí, compare estaciones y compare días. 3

4 Ejercicio 14 En la siguiente tabla se presentan datos horarios de radiación de onda larga emitida por la superficie terrestre, y de temperatura. a) Calcule para cada hora la irradiancia suponiendo que el cuerpo se comporta como un cuerpo negro. b) Grafique ambas series de irradiancia c) Cómo es la el comportamiento a lo largo del día de la irradiancia calculada? d) Compare el comportamiento de la irradiancia calculada con respecto a la observada. A qué pueden deberse las diferencias? Fecha Hora T (º C) Irradiancia Calculada (Watts/m 2 ) Irradiancia Medida (Watts/m 2 ) 2/02/99 12:00 AM /02/99 01:00 AM /02/99 02:00 AM /02/99 03:00 AM /02/99 04:00 AM /02/99 05:00 AM /02/99 06:00 AM /02/99 07:00 AM /02/99 08:00 AM /02/99 09:00 AM /02/99 10:00 AM /02/99 11:00 AM /02/99 12:00 PM /02/99 01:00 PM /02/99 02:00 PM /02/99 03:00 PM /02/99 04:00 PM /02/99 05:00 PM /02/99 06:00 PM /02/99 07:00 PM /02/99 08:00 PM /02/99 09:00 PM /02/99 10:00 PM /02/99 11:00 PM

5 Ejercicio 15 i) Esquematizar el balance de calor anual medio dado solo por las componentes radiativas de: a) La superficie terrestre b) La atmósfera ii) El balance de calor dado solo por las componentes radiativas en la superficie terrestre (a del punto i) y en la atmósfera (b del punto i), es igual en valor y signo? Qué componentes no radiativas existen en el sistema climático que permiten relacionar la superficie con la atmósfera? iii) Esquematizar el balance de calor anual medio dado por todas las componentes (radiativas y no radiativas de: la superficie terrestre, la atmósfera y el sistema planetario. 5