Federico Robledo Estudiante de doctorado en Ciencias de la Atmósfera y docente del DCAO Porqué pensar en un Sistema Climático?
Qué es la atmósfera? es la capa gaseosa que cubre la Tierra y que se mantiene atrapada a ella por la fuerza de gravitacional. Que composición tiene la atmósfera?
Estructura de la atmósfera según la variación vertical de la temperatura
Por qué la tierra es un lugar adecuado para la vida? Cómo determino la temperatura de superficie? Cómo funciona el efecto invernadero?
Qué es la Radiación electromagnética? (1) Ondas con propiedades eléctricas y magnéticas En el vacío viajan a velocidad constante C=300.000 km/s Qué es una onda? La longitud de onda (λ) electromagnética se mide en micrómetros(μm) o nanómetros (nm) La frecuencia (v) se define como el número de crestas que pasan por un punto dado en 1 segundo C= λ. V o lo que es lo mismo C= λ P
Qué es la Radiación electromagnética? (2) La radiación electromagnética la puedo pensar como un flujo de partículas Qué es un fotón? Es la cantidad más pequeña de energía que puede ser transportada por una onda electromagnética. Una partícula o pulso individual de radiación electromagnética
Qué tiene que ver todo esto con el sistema climático? El sol emite constantemente: 1. Ondas electromagnéticas 2. Partículas Cómo llamamos a la emisión del sol? Energía radiante o Radiación solar Representa toda la energía disponible recibida por el planeta Qué es el espectro electromagnético? El rango total de tipos de radiación electromagnética que difieren por sus longitudes de onda.
Crece Longitud de onda
Leyes de Radiación 1)Todos los objetos emiten energía radiante, cualquiera sea su temperatura 2)Los objetos con mayor temperatura emiten más energía total por unidad de área que los objetos más fríos 3)Los cuerpos con mayor temperatura presentan un máximo de radiación en longitudes de onda más cortas que los que se encuentran más fríos 4)Los objetos que son buenos absorbedores de radiación son también buenos emisores Apliquemos estas leyes a la atmósfera Temperatura del sol: 6000ºK Temperatura de superficie terrestre: 288ºK =15ºC El sol emite 160.000 veces más que la tierra El sol emite radiación en onda corta y la tierra en radiación infrarroja (o onda larga ), principalmente
Los objetos que son buenos absorbedores de radiación son también buenos emisores Los gases que componen la atmósfera son absorbedores y emisores selectivos según la longitud de onda (λ) Radiación Solar Radiación Terrestre
Radiación Solar Dispersión Reflexión (albedo) Absorción Color Azul del cielo 30% reflejada Los gases absorben mal 6000ºK La atmósfera es mala para absorber radiación de onda corta (Radiación solar)
Reflexión (albedo)
Distribución global del albedo sobre áreas continentales
Radiación terrestre La atmósfera absorbe bien la radiación infrarroja (radiación terrestre) Efecto invernadero Sin embargo dejan escapar una parte, lo llamamos ventana de radiación 288ºK
El sol emite radiación en onda corta y la tierra con el océano en radiación infrarroja ( onda larga ), principalmente Los gases que componen la atmósfera son absorbedores y emisores selectivos según la longitud de onda (λ)
En el planeta (atmósfera + mares + continente), la radiación de onda larga y de onda corta Están balanceadas? Nos estamos prendiendo fuego en el planeta?
Promedio anual Radiación solar entrante al sistema tierra atmósfera (W/m 2 ) 342 = 168 + 67 + 77 + 30 Absorbida por la superficie Absorbida por la atmósfera Reflejada por la atmósfera Reflejado por la superficie
Que entra efectivamente al sistema tierra-atmósfera en onda corta? 235 = 168 + 67 + 77 + 30 Absorbida por la superficie Absorbida por la atmósfera Reflejada por la atmósfera Reflejado por la superficie Devuelto al espacio en onda corta
Que sale efectivamente al sistema tierra-atmósfera en onda larga? 235 = 165 + 30 + 40 Reemitido por la atmósfera Ventana de radiación atmósfera Desde el punto de vista radiativo (corta + larga) sistema tierra-atmósfera está en equilibrio
Balance radiativo Subsistema atmósfera -102 = 67 + 350-324 165-30 Q* OCe OLe OLs OLs OLs K* L*
Subsistema Tierra 102 = 168-390 + 324 Oce OLs OLe Q* K* L*
Cómo salvo estos desbalances radiativos entre ambos sub-sistemas (atmósfera y tierra)? Subsistema atmósfera = -102 w/m2 Subsistema océano = 102 w/m2 Interactúan ambos sub-sistemas (atmósfera y tierra)?
Calor sensible (Qh) conducción y/o convección Cantidad de calor que cede o absorbe un cuerpo sin cambiar de estado. Puede ser detectado a través del cambio de temperatura del cuerpo. Calor latente (Qe) Evaporación y/o condensación Cantidad de calor que cede o absorbe un cuerpo al cambiar de estado. Durante el cambio de estado no se modifica la temperatura del cuerpo. Q* = Qe + Qh Desbalance radiativo para c/subsistema 78 W/m2 24W/m2
Conclusiones generales La temperatura de la superficie terrestre depende de: 1 Radiación solar que recibe el planeta 2 La reflectividad de la superficie (albedo) 3 Cantidad de calor proporcionado por la atmósfera, a través del efecto invernadero
4. Calentamiento de la atmósfera desde la superficie En resumen, la atmósfera es transparente a la radiación de onda corta del Sol pero absorbe la radiación terrestre de onda larga. La atmósfera no es calentada por la radiación solar sino que se calienta desde la superficie de la Tierra hacia arriba.
Distribución latitudinal del balance de energía
Cómo se transfiere el calor? Circulación oceánica Circulación atmosférica Por qué pensar en un Sistema Climático?
Flujos de calor sensible y latente Valores positivos representan energía ganada por la atmósfera y valores negativos indican energía perdida por la atmósfera.