DEFINICIÓN Y COMPOSICIÓN

LA ATMÓSFERA

DEFINICIÓN Y COMPOSICIÓN La atmósfera es el conjunto de gases que rodea a la Tierra. Su composición ha variado a lo largo de la historia de la Tierra, pero actualmente está constituida por: Los componentes atmosféricos se pueden clasificar también en: 1. Mayoritarios: (los reseñados en la tabla anterior) 2. Minoritarios: (Hidrocarburos, NOx, Ozono, SO 2 3. Variables: Vapor de agua, contaminantes, Polen, polvo COMPOSICION DEL AIRE SECO Gas Abundancia Nitrógeno (N 2 ) 78,08% Oxígeno (O 2 ) 20,95% Argón (Ar) 0,93% Dióxido de carbono (CO 2 ) Otros gases nobles 0,03% Menos de 0,001%

Estructura de la atmósfera Se pueden distinguir varias capas según distintos criterios: Composición (poco utilizado) Temperatura (el más utilizado) Homosfera De lo 0 a los 80 km Gases mezclados de forma homogénea. Se la denomina aire. Capas de la atmósfera según la composición Heterosfera De los 80 a los 10000 km Distribución de los gases según la densidad: a. Capa de N 2 b. Capa de Oxígeno atómico c. Capa de Helio d. Capa de Hidrógeno atómico

TROPOSFERA La temperatura desciende con la altitud (de +15ºC a -70ºC). Es la capa en contacto con el desarrollo de la vida (de 0 m a 12 km). En ella se producen los fenómenos atmosféricos y se dan movimientos horizontales y verticales de las masas de aire. En ella tiene lugar el efecto invernadero natural. Es la capa donde se acumulan la mayoría de los contaminantes, por lo que, a sus primeros 500 m, también se le conoce como la capa sucia.

ESTRATOSFERA Capa que aparece tras la tropopausa y puede alcanzar los 60 km. La temperatura asciende con la altitud. Salvo en los primeros metros, no existen movimientos verticales, pero si horizontales. En ella se encuentra la capa de ozono (ozonosfera).

MESOSFERA Es la capa que sigue a la estratopausa. Alcanza los 80 km. La temperatura desciende hasta los 80ºC bajo cero.

IONOSFERA O TERMOSFERA Aparece tras la mesopausa y se extiende hasta más de 500 km. La temperatura aumenta enormemente, alcanzando temperaturas de 1000ºC. Es la capa que absorbe radiaciones altamente energéticas (rayos X y ɣ). En ella se producen las auroras polares y la reflexión de las ondas de radio y televisión.

EXOSFERA No se conocen bien sus límites y llega hasta donde se pueden detectar los efectos de la Tierra. Es también llamada magnetosfera, pues es donde se detectan los efectos de la Tierra al actuar como un imán.

4.1. REGULADORA DE LA TEMPERATURA De toda la radiación que emite el Sol solo una pequeña parte llega a la Tierra. La atmósfera permite el paso de parte de la radiación que calienta los materiales terrestres. Estos, posteriormente emiten este calor en forma de radiación de onda larga. La energía retenida en la Tierra permite que la temperatura media de la tierra permanezca en torno a los 15ºC. A este fenómeno se de denomina efecto invernadero natural. Gracias a él existe vida en la Tierra.

EFECTO INVERNADERO El efecto invernadero es un fenómeno natural en el que una parte de la energía solar emitida por la tierra es absorbida y retenida en forma de calor en la baja atmósfera. Los gases existentes en la atmósfera, principalmente el vapor de agua, son la causa del efecto invernadero. Otros gases, tales como el dióxido de carbono, el metano, los óxidos de nitrógeno, el ozono y los hidrocarburos, juegan también su papel en el efecto invernadero.

Los gases de efecto invernadero absorben la radiación infrarroja emitida por la superficie de la Tierra, por la propia atmósfera debido a la presencia tales gases, y por las nubes. La atmósfera emite radiaciones en todas la direcciones, incluso hacia la superficie de la Tierra. De esta forma los gases de efecto invernadero retienen el calor dentro del sistema troposfera-superficie.

4.2. FUNCIÓN PROTECTORA La atmósfera actúa de pantalla protectora evitando el impacto de meteoritos y otros cuerpos que se desintegran en al atmósfera y sirve de filtro de la radiación solar, sobre todo, de radiaciones altamente energéticas, los rayos gamma (ɣ) y rayos X quedan retenidos en la termosfera, mientras que la estratosfera es la encargada de retener la radiación ultravioleta (UV, -UVA y UVB-).

4.3. INTERVIENE EN EL CICLO DEL AGUA El vapor de agua que contiene se condensa forma nubes y precipita, así los seres vivos disponemos de agua. La cantidad de vapor de agua es indispensable para el estudio de la dinámica atmosférica.

4.4. CONTIENE LOS GASES INDISPENSABLES PARA LA VIDA El O 2 es el gas imprescindible para la gran mayoría de los seres vivos, ya que gracias a él se obtiene la energía necesaria tras el proceso de la respiración celular. La atmósfera hace que su porcentaje no tenga variaciones bruscas. El CO 2 es el gas utilizado en la fotosíntesis, proceso en el que se consigue la regeneración del oxígeno y producción de materia orgánica.

5. DINÁMICA ATMOSFÉRICA 5.1. PARÁMETROS ATMOSFÉRICOS 5.1.1. LA HUMEDAD 5.1.2. LA PRESIÓN 5.2. MOVIMIENTOS VERTICALES 5.2.1. GRADIENTES 5.2.2. INVERSIÓN TÉRMICA 5.2.3. ESTABILIDAD E INESTABILIDAD

5. DINÁMICA ATMOSFÉRICA 5.3. MOVIMIENTOS HORIZONTALES 5.3.1. CÉLULAS DE CONVECCIÓN 5.3.2. ACELERACIÓN (FUERZA) DE CORIOLIS 5.4. LA CIRCULACIÓN ATMOSFÉRICA GENERAL 5.5. METEOROS Y PRECIPITACIONES

5.1. PARÁMETROS ATMOSFÉRICOS 5.1.1. LA HUMEDAD Es la cantidad de vapor de agua presente en la atmósfera, en un momento y lugar determinado. Su valor es variable. Generalmente aparece concentrada en las capas más bajas.

5.1. PARÁMETROS ATMOSFÉRICOS 5.1.1. LA HUMEDAD Procede de la evaporación del agua presente en la tierra, en los océanos y del fenómeno de la evapotranspiración. Se puede expresar de dos formas: Humedad absoluta (HA): es la cantidad total de agua en forma de vapor que posee un determinado volumen de agua. Se expresa en g/m 3.

5.1. PARÁMETROS ATMOSFÉRICOS 5.1. LA HUMEDAD Se puede expresar en dos formas: Humedad relativa (HR): es la cantidad en % de vapor de agua que hay en 1m 3 de aire en relación con la máxima que podría contener a la temperatura en la que se encuentre. Cuando una masa de aire no puede contener más cantidad de vapor de agua, se dice que se satura.

5.1. PARÁMETROS ATMOSFÉRICOS 5.1.1. LA HUMEDAD Cuando el vapor de agua condensa, aparecen dos fenómenos: Rocío: si la condensación es sobre superficies. Se llama punto de rocío a la temperatura que ha de enfriarse una masa de aire para que condense y genere escarcha, neblina o rocío. Nubes: cuando la condensación se produce sobre partículas no superficiales.

5.1. PARÁMETROS ATMOSFÉRICOS 5.1.2. LA PRESIÓN Es la fuerza o peso que ejerce la masa de aire sobre la superficie terrestre y sobre los cuerpos que se encuentran en ella. UNIDADES: 1 atm = 760 mm de Hg = 1013,25 hpa (mb)

5.1. PARÁMETROS ATMOSFÉRICOS 5.1.2. LA PRESIÓN Su valor varía dependiendo de: Altitud: a mayor altitud, menor presión. Temperatura: a mayor temperatura menor presión, por efecto de la expansión de los gases. Latitud: su valor es mínima en el ecuador y máxima en los polos.

5.2. MOVIMIENTOS VERTICALES 5.2.1. GRADIENTES Un gradiente se establece cuando entre dos puntos la variable estudiada tiene diferente valor. Para el estudio de los movimientos verticales de la masa de aire en la atmósfera, la variable estudiada es la temperatura.

5.2. MOVIMIENTOS VERTICALES 5.2.1. GRADIENTES Los gradientes que se estudian son: Gradiente vertical de temperatura (GVT) Gradiente adiabático seco (GAS) Gradiente adiabático húmedo (GAH) Para determinar hacia donde se mueve una masa de aire y las partículas presentes en él, se comparan GVT y GAS.

5.2. MOVIMIENTOS VERTICALES 5.2.1. GRADIENTES Gradiente vertical de temperatura (GVT) Se debe al descenso de la temperatura que experimenta el aire, ya que éste se calienta desde la superficie. Su valor, para los primeros metros de la atmósfera es de 0,65ºC/100 m.

5.2. MOVIMIENTOS VERTICALES 5.2.1. GRADIENTES Gradiente adiabático seco (GAS) Afecta a masas en movimiento que, al desplazarse hacia arriba o hacia abajo, van encontrando zonas de diferente presión. Su valor es de 1ºC/100 m.

5.2. MOVIMIENTOS VERTICALES 5.2.1. GRADIENTES Gradiente adiabático húmedo (GAH) Se produce cuando hay cambios de estado en el vapor de agua de la masa de aire en movimiento. A medida que la masa de aire asciende, se enfría, hasta que llega un momento en el que alcanza el punto de rocío, y empieza a condensar.

5.2. MOVIMIENTOS VERTICALES 5.2.1. GRADIENTES Teniendo en cuenta los anteriores valores (GVT=0,65ºC/100m y GAS=1ºc/100m), la masa de aire se enfría más rápidamente que el aire que le rodea. Si esta situación no cambiase nunca, la atmósfera siempre estaría en el mismo estado.

5.2. MOVIMIENTOS VERTICALES 5.2.1. GRADIENTES Las diferentes situaciones que nos vamos a encontrar son: GVT > GAS 0 < GVT < 1 GVT < O Lo que condiciona el estado atmosférico y es fundamental para la dispersión de los contaminantes.

5.2. MOVIMIENTOS VERTICALES 5.2.2. INVERSIÓN TÉRMICA Ocurre cuando la tendencia en GVT<0 ( valor negativo), es decir, cuando la temperatura aumenta con la altitud. Las inversiones térmicas se suelen producir en invierno, cuando las noches son más largas y la superficie terrestre se enfría mucho, provocando que el aire en contacto con la superficie se enfríe más rápidamente que el aire situado por encima.

5.2. MOVIMIENTOS VERTICALES 5.2.2. INVERSIÓN TÉRMICA

5.2. MOVIMIENTOS VERTICALES 5.2.3. ESTABILIDAD Esta situación aparece cuando GAS > GVT. Si GVT, además, es menor de 0, se produce la máxima estabilidad. El descenso de aire dentro de la columna se conoce como SUBSIDENCIA. Se generan altas presiones que dan lugar a anticiclones. El tiempo será seco y soleado. El aire se mueve de afuera a adentro (en el HN, divergente) según el sentido horario.

5.2. MOVIMIENTOS VERTICALES 5.2.3. ESTABILIDAD

5.2. MOVIMIENTOS VERTICALES 5.2.3. INESTABILIDAD Esta situación aparece cuando GVT > GAS. El aire ascenderá por la columna dando lugar a situaciones de inestabilidad, creando un vacío en la base, que provoca bajas presiones o borrascas. Pueden producirse precipitaciones si la humedad contenida en la masa ascendente llega a condensar. Los vientos, en el HN, se mueven en sentido antihorario y son convergentes.

5.2. MOVIMIENTOS VERTICALES 5.2.3. INESTABILIDAD

5.3. MOVIMIENTOS HORIZONTALES El aire atmosférico experimenta movimientos horizontales relacionados con el diferente calentamiento de la superficie de la Tierra. Esto se debe a la distribución irregular de la radiación solar. Este calentamiento diferencial provoca desplazamientos del aire en altura y en superficie.

Viento s El VIENTO es el desplazamiento del aire desde los núcleos de alta presión o anticiclones hasta los de baja presión o borrascas. Este movimiento es interferido por la Fuerza de Coriolis, de forma que el desplazamiento del aire se hace oblicuo a las líneas isobaras.

5.3. MOVIMIENTOS HORIZONTALES 5.3.1. CÉLULAS DE CONVECCIÓN La convección es un movimiento que provoca el ascenso de la partícula de mayor temperatura y el descenso de la partícula que posee menor temperatura. Entre los polos y el Ecuador se establecen diferentes células de convección.

5.3. MOVIMIENTOS HORIZONTALES En principio se pensaba la existencia de dos células, una en el Hemisferio Norte y otra en el Hemisferio Sur, ya que el aire se calentaría en el Ecuador, por lo que asciende y se enfría a la altura de los polos, lo que provoca su descenso.

5.3. MOVIMIENTOS HORIZONTALES Pero esto no es así porque la Tierra se mueve, por lo que hay una desviación de los vientos debido al EFECTO, FUERZA O ACELERACIÓN DE CORIOLIS, provocando la aparición de tres células convectivas en cada uno de los hemisferios.

5.3.2. EFECTO CORIOLIS Es un efecto ocasionado por la rotación de la Tierra, que tiende a desviar la trayectoria de los objetos que se desplazan sobre la superficie del planeta, hacia la derecha si el desplazamiento se produce en el hemisferio norte y hacia la izquierda, si el desplazamiento es en el hemisferio sur.

5.3.2. EFECTO CORIOLIS La velocidad de rotación es menor en los polos, recorriendo en 24 horas un trayectoria mucho más pequeña que en el ecuador. En el hemisferio norte: cuando una masa de aire parte del ecuador hacia el polo norte tiende a adelantarse en su rotación ya que la superficie terrestre va girando más despacio que ella. de esta forma la dirección del viento en lugar de ser hacia el norte pasa a ser hacia el noreste, es decir se ha desviado a la derecha.

5.3.2. EFECTO CORIOLIS En el hemisferio norte: Si la masa de aire fuera del polo al ecuador se encontraría con una superficie terrestre que gira cada vez más deprisa por lo que se iría quedando rezagada respecto a la velocidad de rotación; por eso el viento en lugar de dirigirse hacia el sur lo hace hacia el suroeste, se desvía a la derecha. En el hemisferio sur ocurre algo parecido, pero los vientos son desviados a la izquierda de su trayectoria inicial.

Dinámica atmosférica Célula de Hadley. Muy energética por los rayos solares, al llegar a los 30º desciende formando anticiclones y desiertos. Célula Polar. El aire procedente de los polos se calienta y eleva a latitud 60º creando borrascas que afectan a nuestro país en invierno. Célula de Ferrel: Es por la acción indirecta de los vientos que soplan desde los anticiclones tropicales hasta las borrascas polares.

5.5. PRECIPITACIONES 5.5.1. TIPOS DE PRECIPITACIONES Líquidas: se dan cuando la nube no soporta el peso de las gotas de agua que son atraídas, por gravedad, por la Tierra. Según la distribución e intensidad reciben diferentes nombres: chubasco, llovizna, calabobos, etc

5.5. PRECIPITACIONES 5.5.1. TIPOS DE PRECIPITACIONES Sólidas: Nieve: se origina cuando el vapor se sublima, por lo que la temperatura tiene que ser inferior a 0ºC. Al hielo le da tiempo a cristalizar en formas geométricas. Granizo: se produce cuando hay un descenso de temperatura muy brusco y existe viento en el interior de la nube.

METEOROS SIN PRECIPITACIÓN Niebla: suspensión de pequeñas partículas de agua a nivel superficial. Rocío: condensación de la humedad atmosférica sobre las superficies y los objetos. Escarcha: depósito de cristales de hielo sobre las superficies, cuando la temperatura desciende de 0ºC.

5.5.2. ORIGEN DE LAS PRECIPITACIONES CONVECTIVAS: se producen cuando una masa de aire asciende, debido a su calentamiento, se introduce en zonas más frías de la atmósfera, y alcanzan su punto de rocío, provocando nubes y precipitaciones.

5.5.2. ORIGEN DE LAS PRECIPITACIONES FRONTALES. Aparecen cuando dos masas de aire de diferente humedad y temperatura se ponen en contacto. Existen 3 tipos: FRENTE FRÍO:cuando una masa de aire frío, movida por el viento, entra en contacto con una masa de aire cálido, obligándolo a ascender de forma brusca y rápida. FRENTE CÁLIDO:la masa de aire cálido se desplaza hasta encontrarse con una masa fría. FRENTE OCLUÍDO: aparecen por la superposición de ambos frentes.

5.5.2. ORIGEN DE LAS PRECIPITACIONES OROGRÁFICAS: Se originan cuando una masa de aire se ve obligada a ascender por la presencia de una cadena montañosa. Cuando se eleva, puede alcanzar el punto de rocío, formándose nubes estratificadas que dan lugar a lluvias en la ladera de barlovento. Este efecto es conocido como EFECTO FOEHN.

INTERPRETACIÓN MAPA DE TIEMPO 1. Identificar centros de acción (A y B) y recordar la dirección del viento en cada caso. 2. Visualizar la distancia que hay entre las isobaras y los valores asociados a ellas. 3. En el mapa de la diapositiva anterior se puede observar como la Península Ibérica se ve afectada por una B situada en las Islas Británicas, de acción muy intensa (pues el valor de la presión es 976mb muy alejado del 1013mb) y con fuertes vientos cargados de humedad. A su vez está siendo atravesada por un frente frío, por lo que en toda la Península Ibérica se están produciendo precipitaciones muy abundantes, con bajada generalizada de temperaturas.