UNIDAD II / Documento # 1 ATMÓSFERA

Transcripción

1 UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA CENTRO DE ESTUDIOS DEL MAR Y ACUICULTURA CURSO: RECURSOS NATURALES CUARTO CICLO RESPONSABLE: LICDA. Irene Franco UNIDAD II / Documento # 1 ATMÓSFERA Atmósfera, mezcla de varios gases que rodea un objeto celeste (como la Tierra) cuando éste cuenta con un campo gravitatorio suficiente para impedir que escapen. La atmósfera es la capa gaseosa que cubre la Tierra y que se mantiene atrapada a ella por la fuerza de atracción gravitacional. La atmósfera terrestre está compuesta por nitrógeno y oxígeno principalmente. En términos relativos al tamaño de la Tierra, cuyo radio es alrededor de 6400 km, el espesor de la atmósfera es muy pequeño considerando que el 99% de su masa se concentra en los primeros 30 km sobre la superficie de la Tierra. La atmósfera terrestre tiene varias funciones básicas: protege al planeta de los rayos solares que son dañinos; permite la vida terrestre al ofrecer oxígeno para el reino animal y dióxido de carbono para el vegetal; proporciona agua potable, y ajusta la presión vital sobre nuestro organismo. Desde el punto de vista del clima tiene una función fundamental, pues regula la temperatura terrestre: equilibra la del día con la de la noche (momento en que no llegan los rayos solares que dan luz y calor), y transporta el calor de las zonas más cálidas a las más frías del planeta. El transporte de aire en la atmósfera recibe el nombre de circulación atmosférica. Composición: Cerca de la superficie terrestre la atmósfera seca (sin vapor de agua) está compuesta en un 99% de su volumen por nitrógeno (78.1%) y oxígeno (20.9%). El 1% restante se reparte entre un conjunto de otros gases, entre los cuales destacan el argón (A) con una concentración de 0.93%, el anhídrido carbónico (CO2) con 0.033% y otros como el neón (Ne) y el helio (He) con concentraciones aún menores.

2 Aparte de estos gases, que mantienen una concentración más o menos constante en los primeros 80 km sobre la superficie, la atmósfera terrestre contiene también una concentración variable (entre un 1% y 4% del volumen total) de vapor de agua (H2O). Este se incorpora a la atmósfera mediante el proceso de evaporación desde la superficie, y es removido de ella mediante el proceso de condensación en las nubes, y posterior precipitación en forma líquida (lluvia) o sólida (nieve o granizo). El vapor de agua y el CO2 son los dos componentes gaseosos más importantes en la generación del efecto invernadero en la atmósfera terrestre. Formación: La actual mezcla de gases se ha desarrollado a lo largo de millones de años. La atmósfera primigenia debió estar compuesta únicamente de emanaciones volcánicas. Los gases que emiten los volcanes actuales están formados por una mezcla de vapor de agua, dióxido de carbono, dióxido de azufre y nitrógeno, sin rastro apenas de oxígeno. Si ésta era la masa gaseosa presente en la atmósfera primitiva, han tenido que desarrollarse una serie de procesos para dar lugar a la atmósfera actual. Uno de ellos fue la condensación. Al enfriarse, la mayor parte del vapor de agua de origen volcánico se condensó, dando lugar a los antiguos océanos. También se produjeron reacciones químicas. Parte del dióxido de carbono debió reaccionar con las rocas de la corteza terrestre para formar carbonatos, algunos de los cuales se disolverían en los nuevos océanos. Más tarde, cuando evolucionó en ellos la vida primitiva capaz de realizar la fotosíntesis, los organismos marinos recién aparecidos empezaron a producir oxígeno. Se cree que casi todo el oxígeno que en la actualidad se encuentra libre en el aire procede de la combinación fotosintética de dióxido de carbono y agua. Hace unos 570 millones de años, el contenido en oxígeno de la atmósfera y los océanos aumentó lo bastante como para permitir la existencia de la vida marina. Más tarde, hace unos 400 millones de años, la atmósfera contenía el oxígeno suficiente para permitir la evolución de animales terrestres capaces de respirar aire.

3 Estructura: La atmósfera se divide en varias capas. La exosfera es la capa más externa de la atmósfera: comienza a unos 500 km de la superficie terrestre y su límite superior se confunde gradualmente con el espacio interplanetario (a unos km de distancia). En esta región los escasos átomos de hidrógeno, oxígeno y helio están tan separados que rara vez chocan. La termosfera se extiende desde la parte superior de la mesosfera, a unos 90 km de la superficie de la Tierra, hasta los 500 km aproximadamente. Aquí se encuentra la mayor parte de la ionosfera, una capa formada por unas partículas cargadas de electricidad, llamadas iones. En la ionosfera la radiación solar ioniza los gases atmosféricos, que se concentran en unas bandas que reflejan hacia la Tierra las ondas radiomagnéticas, por lo que es importante para la comunicación por radio. Las auroras también se producen en la ionosfera. Las temperaturas de la termosfera aumentan con la altitud y son extremadamente elevadas (pueden alcanzar los ºC) como resultado de la absorción de la radiación solar. La mesosfera se extiende desde la parte superior de la estratosfera, a unos 50 km de la superficie terrestre, hasta los 80 km aproximadamente. En esta capa, las temperaturas descienden rápidamente hasta los -90 C, y se forman grandes turbulencias y vientos. La estratosfera se extiende desde la parte superior de la troposfera hasta unos 50 km sobre la superficie de la Tierra. En esta capa de la atmósfera se encuentra la capa de ozono. En su parte más baja la temperatura se mantiene constante para luego aumentar hasta alcanzar unos 80 ºC en su parte superior. La capa de ozono está dentro de la estratosfera, a unos 30 km de la superficie de la Tierra. Contiene moléculas de ozono que se forman por la interacción de la luz del Sol con el oxígeno. Estas moléculas protegen la vida en el planeta al filtrar y absorber las peligrosas radiaciones ultravioletas del Sol y regular el calor que nos llega. La contaminación provocada por sustancias químicas como los clorofluorocarbonos (CFC) destruye esta capa protectora, perjudicando la salud de las personas (se piensa que puede provocar un incremento de cáncer de piel y cataratas), además de dañar los ecosistemas terrestres y acuáticos. La troposfera es la capa de la atmósfera más cercana a la corteza terrestre y se extiende hasta los 16 km de altitud sobre las regiones ecuatoriales. No obstante, su altitud puede variar según la estación y disminuye hacia las regiones polares (unos 10 km). Es la capa atmosférica donde se producen la mayor parte de los fenómenos meteorológicos porque concentra el vapor de agua y la mayor parte de los gases de la atmósfera. En la troposfera la temperatura disminuye con la altura, a raíz de 6,5 ºC por kilómetro, hasta alcanzar aproximadamente los -60 C. En la parte más próxima a la estratosfera se desarrollan las corrientes en chorro (jetstream), vientos de gran velocidad que soplan del oeste.

4 Presión: La presión en un cierto punto corresponde a la fuerza (peso) que la columna atmosférica sobre ese lugar ejerce por unidad de área, debido a la atracción gravitacional de la Tierra. La unidad utilizada para la presión atmosférica se denomina hectopascal (hpa) o milibar (mb) y corresponde a una fuerza de 100 Newton por metro cuadrado. La presión atmosférica promedio a nivel del mar es ligeramente superior a 1000 hpa, lo que corresponde a una fuerza cercana a 10 toneladas por metro cuadrado (1 Kg por cm2). Como la atmósfera es compresible, el efecto de la fuerza gravitacional hace que su densidad (masa por unidad de volumen) disminuya con la altura, lo cual a su vez explica que la disminución de la presión con la altura no sea lineal.

5 Las Nubes: Las nubes están compuestas por minúsculas partículas de agua suspendidas en el aire, que se han condensado en torno a núcleos de polvo, polen, hielo o sal. Aparecen cuando una masa de aire se enfría al ascender y se expansiona. Sus formas dependen de la humedad existente en el aire. Básicamente se reconocen tres formas principales. Los diez tipos de nubes se clasifican según estas formas y su altitud en la atmósfera, y su análisis y observación pueden servir para predecir el tiempo a corto plazo. Los cirros tienen formas de jirones o plumas. La palabra cirro significa "rizo" en latín. Los estratos están dispuestos en capas delgadas. Los cúmulos forman masas esponjosas. El prefijo alto- corresponde a las nubes de nivel medio. El prefijo y sufijo nimbo (lluvia en latín) se utiliza para las nubes que producen precipitaciones. El prefijo cirro- se utiliza para denominar nubes de gran altitud, aunque ésta varía según la estación y latitud.

6 Capa de Ozono: El gas ozono está formado por moléculas constituidas por tres átomos de oxígeno (O3). En el ambiente natural la molécula de ozono es muy inestable tendiendo a separarse en una molécula de oxígeno molecular (O2) y en un átomo de oxígeno (O). En la tropósfera la concentración de ozono es extremadamente baja. En los ambientes urbanos se forma por reacciones fotoquímicas en las cuales participan elementos gaseosos contaminantes (principalmente óxidos de nitrógeno), transformándose a su vez en un elemento contaminante muy indeseable por sus efectos nocivos sobre la salud. La concentración de ozono aumenta considerablemente en la estratósfera, donde alcanza un máximo a unos 25 km de altitud. También en este nivel el ozono es altamente inestable, pero su concentración se mantiene relativamente estable debido a procesos de interacción con la radiación solar que aseguran tasas similares de producción y destrucción del ozono. Esta capa cumple un rol fundamental en la mantención de la vida animal y vegetal en la Tierra, en la medida que absorbe la mayor parte del componente ultravioleta de la radiación solar, que en el caso específico del hombre favorece el desarrollo de cáncer a la piel. EFECTO DE LAS ACTIVIDADES HUMANAS SOBRE LA ATMÓSFERA: Las actividades humanas están variando la composición global de la atmósfera terrestre. Uno de los principales impactos, debido fundamentalmente al uso de combustibles fósiles, ha sido el incremento de la concentración de dióxido de carbono que puede afectar al clima planetario a través del proceso conocido como efecto invernadero. La emisión de dióxido de azufre y de óxidos de nitrógeno emitidos a la atmósfera por las industrias y los vehículos origina la lluvia ácida, de efectos dañinos sobre el medio ambiente. En la parte más baja de la atmósfera está presente, en proporciones muy reducidas, el ozono, un isótopo del oxígeno con tres átomos en cada molécula. La capa atmosférica que va de los 20 a los 40 km tiene un mayor contenido en ozono, producido por la radiación ultravioleta procedente del Sol. Pero, incluso en este estrato, el porcentaje es sólo de un 0,001 por volumen. Las perturbaciones atmosféricas y las corrientes descendentes arrastran distintas proporciones de ozono hacia la superficie terrestre. En las capas bajas de la atmósfera, la actividad humana incrementa la cantidad de ozono, que se convierte en un contaminante capaz de ocasionar daños graves en las cosechas.

7 La capa de ozono se ha convertido en motivo de preocupación desde comienzos de la década de 1970, cuando se descubrió que los clorofluorocarbonos (CFC) estaban siendo vertidos a la atmósfera en grandes cantidades a consecuencia de su empleo como refrigerantes y como propelentes en los aerosoles. La preocupación se centraba en la posibilidad de que estos compuestos, a través de la acción solar, pudiesen atacar fotoquímicamente y destruir el ozono estratosférico, que protege la superficie del planeta del exceso de radiación ultravioleta. Como consecuencia, los países industrializados abandonaron la utilización de clorofluorocarbonos. Efecto Invernadero: Efecto invernadero, término que se aplica al papel que desempeña la atmósfera en el calentamiento de la superficie terrestre. La atmósfera es prácticamente transparente a la radiación solar de onda corta, absorbida por la superficie de la Tierra. Gran parte de esta radiación se vuelve a emitir hacia el espacio exterior con una longitud de onda correspondiente a los rayos infrarrojos, pero es reflejada de vuelta por gases como el dióxido de carbono, el metano, el óxido nitroso, los clorofluorocarbonos (CFC) y el ozono, presentes en la atmósfera. Este efecto de calentamiento es la base de las teorías relacionadas con el calentamiento global. Se están intentado distintos esfuerzos internacionales para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero. En 1997 se reunieron en Kioto representantes de los países integrantes de la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático, creada en el seno de la Cumbre sobre la Tierra, celebrada en Río de Janeiro en En el Protocolo de Kioto se estableció que los países desarrollados debían reducir sus emisiones de gases causantes del efecto invernadero en un 5,2% para el año 2012 respecto a sus emisiones en el año El protocolo entró en vigor en febrero de 2005, tres meses después de que Rusia lo ratificara y se alcanzaran las exigencias del propio protocolo, que señalaba que para que entrara en vigor debía ser ratificado por al menos 55 países desarrollados cuyas emisiones de gases de efecto invernadero sumaran el 55% del total.

8 Cambio Climático: La Convención Marco de Naciones Unidas sobre el Cambio Climático (CMCC) define el cambio climático como: Un cambio de clima atribuido directa o indirectamente a la actividad humana que altera la composición de la atmósfera mundial y que se suma a la variabilidad natural del clima observada durante periodos de tiempo comparables. A su vez distingue entre cambio climático atribuido a actividades humanas que alteran la composición atmosférica y variabilidad climática atribuida a causas naturales. En 2001, el Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático (IPCC), dependiente de la ONU y creado por la Organización Meteorológica Mundial (OMM) y el Programa de Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA), publicó un informe en el que confirmaba el aumento de la temperatura del planeta más de 0,6 ºC durante el siglo XX. Un estudio de 2004 confirmó que esta subida fue alrededor de 1ºC en el Ártico. Se avisaba en el informe de que este cambio climático global tendrá enormes repercusiones a escala planetaria, como: mayores inundaciones y sequías en todo el mundo; el deshielo de los glaciares polares y alpinos, que provocará la subida del nivel del mar y el anegamiento de zonas costeras; el aumento de la temperatura media de los océanos, o el empobrecimiento de la biodiversidad. Entre las causas que generan esta alteración climática destacaban en el mencionado informe el incremento de la concentración de gases efecto invernadero en la atmósfera terrestre, como las emisiones de dióxido de carbono (CO 2 ) por la quema de combustibles fósiles (entre otros motivos), de metano proveniente de la agricultura y de clorofluorocarbonos o CFC, que atacan la capa de ozono, y ello ocurre en parte debido a la deforestación. También aludían al aumento de las erupciones volcánicas y la mayor frecuencia del fenómeno de El Niño, que cambian la cantidad de energía solar que alcanza la Tierra, o al smog urbano, entre otras variadas y numerosas causas. Conocida la problemática y habiéndose realizado diversos estudios técnicos que la confirmaban, en febrero de 2005 entró en vigor el Protocolo de Kioto aprobado tras la Cumbre de Río, y que todavía no ha sido ratificado por algunos países desarrollados. Este protocolo analizaba el cambio climático y establecía la reducción mundial de las emisiones de gases de efecto invernadero, pero puso en evidencia los conflictos de intereses entre los distintos países y cómo la actividad humana contribuye sustancialmente a ese cambio climático.