ctma tema 2

5/10/2018 ctma tema 2 - slidepdf.com

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TEMA 2: ATMÓSFERA YCLIMA



1. ORIGEN Y COMPOSICIÓN DE LAPROTOATMÓSFERA

En unos comienzos la protoatmósfera fue explicada por el experimento deMiller:



Sin embargo se descubrieron algunos hechos, cambiando las opiniones de loscientíficos:

Al analizar la composición de las rocas volcánicas antiguas se hacomprobado que es la misma que la actual, por lo que los gases expulsados

por los volcanes en esa época, tuvo que ser idéntica: CO2, H2O y no NH3 YCH4, como se pensaba en un principio.

Al analizar planetas similares a La Tierra, se descubrió que sus atmósferasestaban compuestas por CO2.

Hay algunas hipótesis que explican el origen de la vida sin necesidad de

suponer una atmósfera reductora.

De estos datos se concluye que la atmósfera terrestre, estaba compuestaprincipalmente por: CO2, N2, H2... sin O2.

A partir de estos gases, los seres vivos fotosintéticos que aparecieron en elplaneta, enriquecieron la atmósfera de O2.

La atmósfera se convierte en oxidante y con la formación de la ozonosfera(capa rica en ozono de la atmósfera), surge los primeros animalescomplejos ya que esta capa detiene la radiación ultravioleta.



2. ESTRUCTURA Y COMPOSICIÓN DE LAATMÓSFERA ACTUAL

La atmósfera terrestre está formada por una serie de gases, y estos seencuentran en los primeros 15 km de la misma. El límite superior de lamisma son 10000 km.

En la atmósfera pueden existir tres zonas:

Homosfera: los gases se encuentran repartidos de manera uniforme Heterosfera: los gases se encuentran distribuídos en capas

Magnetosfera: la capa más externa



HOMOSFERA

Formado por N2, O2, Ar y CO2.

Se divide en tres capas:

Troposfera: 12 km. Se encuentra la mayor parte del CO2 y del vapor deagua. Aquí tienen lugar los fenómenos meteorológicos y esta capa evitaque escape el calor procedente de la superficie terrestre.

Contiene partículas de polvo y sal, alrededor de los cuales se condensa elvapor de agua y se originan las particulas de las nubes.

Desde la superficie terrestre, a medida que aumenta la altura, latemperatura decrece rápida y constantemente a razón de 0.65ºC cada 100m. A esto se le denomina GRADIENTE VERTICAL DE TEMPERATURA(GVT).

Debido a esto, en la tropopausa (límite superior de la troposfera), la

temperatura es de -70ºC.



• Estratosfera: Desde la tropopausa hasta 50 km o 60 km de altitud.

En los primeros km de la capa, la temperatura se mantiene constante (niaumenta ni desciende), sin embargo a 35 km de altitud, se observa un

incremento de la temperatura, debido a la capa de ozono u ozonosfera. Esteaumento de temperatura se debe principalmente por la absorción deradiación ultravioleta. La temperatura es de 80ºC, hasta el límite superior dela capa (estratopausa).

• Mesosfera: llega a 80 km de altitud (mesopausa). La temperatura desciendehasta los -100ºC en su límite superior. A 70 km de altura abundan los

vapores de sodio, por lo que algunos autores la llaman sodiosfera. Seoriginan las estrellas fugaces, meteoritos…





HETEROSFERA

Comienza a partir de los 80 km de altitud. En ella los gases se disponen encuatro capas. De tal manera que quedaría así:

En la zona inferior de la heterosfera, se encuentra la termosfera, donde latemperatura asciende a 1500ºC, debido a la absorción de rayos de longitudde onda corta.

Entre los 80-400 km, se encuentra la ionosfera, donde se absorben los rayosgamma y los rayos X.



MAGNETOSFERA

El campo magnético externo de La Tierra se extiende más allá de su atmósfera.Se sitúa entre 64000-130000 km. A esta región se le denomina

magnetosfera.En esta capa existen regiones con una alta radiactividad. Son los llamadoscinturones de radiación Van Allen. Estos cinturones son concentraciones deprotones y electrones procedentes del sol, que quedan atrapados. De talmanera que cuando chocan con los gases en la ionosfera, se generanfenómenos como la aurora boreal (hemisferio norte) y aurora austral

(hemisferio sur).Además los vientos solares (flujo más o menos continuo de electrones yprotones emitidos por el sol), al entrar en contacto con el campo magnético,puede causar tormentas magnéticas, que alteran las comunicaciones deradio.



3. FUNCIONES DE LA ATMÓSFERA

La atmósfera actúa como un filtro protector de las radiaciones ¿cómo?

• En la ionosfera se absorben las radiaciones de onda menores a 200 nmcomo los rayos gamma, X y ultravioleta.

• En la ozonosfera se absorben las radiaciones comprendidas entre 200-300nm, como los ultravioleta cortos.

Como consecuencia la Tierra recibe una cantidad de energía media de2cal/cm2/min, denominado constante solar.

• En la troposfera tambien se produce una absorción de radiacionesinfrarrojas. Parte de estas radiaciones no se absorben y llegan a la superficieterrestre, ¿qué puede ocurrir con la radiación?

1. se reflejen de nuevo hacia el exterior.

2. Sean absorbidas por la superficie terrestre, lo que favorece un incremento detemperatura.

3. Se encarguen de evaporar el agua de la superficie terrestre (calor latente de

vaporización)



Se estima que la cantidad media de energía que recibe la superficie terrestre,es igual a la que emite la atmósfera, es decir existe un equilibrio térmicoentre la energía solar y la terrestre, lo que asegura la función reguladora delclima en la Tierra.

Las radiaciones de onda larga (infrarrojas) que emite la Tierra, son captadaspor los gases atmosféricos (CO2 y vapor de agua), que las devuelven a lasuperficie terrestre y gracias a lo cual se produce el sobrecalentamiento delplaneta. A esto se le conoce como efecto invernadero y debido a él, esposible la vida en la Tierra ya que permite que la temperatura sea de 15ºC enlugar de -18ºC, favoreciendo que el agua se mantenga en estado líquido.





4. DINÁMICA DE LA ATMÓSFERA

4.1. PRESIÓN ATMOSFÉRICA

La presión atmosférica disminuye con la altitud, al igual que la temperaturadel aire. Debido a este gradiente de presión, se generan los vientos, ya queel aire atmosférico se desplaza desde zonas de elevada presión(anticiclón) a zonas de baja presión (borrascas). En las zonas de elevada

presión, ésta es mayor en el centro y va disminuyendo cuando nos alejamosde él. En las zonas de baja presión, ésta es menor en el centro y vaaumentando a medida que nos alejamos del mismo.

El aire atmosférico está sometido a movimientos horizontales y verticales:

• MOVIMIENTOS HORIZONTALES DEL AIRE: Se producen por la diferencia

de presión atmosférica entre zonas de la misma altura, debido alcalentamiento desigual de la superficie terrestre. Cuanto mayor sea ladiferencia de presión entre borrascas y anticiclones (isobaras muy juntas),más intenso será el viento. En el hemisferio norte, el viento circula en sentidode las agujas del reloj en caso de los anticiclones, y en contra, en caso delas borrascas. Ocurre a la inversa en el hemisferio sur.





• MOVIMIENTOS VERTICALES DE AIRE: Se originan por diferencias detemperatura entre capas de aire anexas. Esto provoca que el aire caliente(menos denso), ascienda, mientras que el aire frío, descienda.

Los anticiclones, se forman cuando masas de aire frío, descienden, deforma que se eleva la presión. Estas condiciones manifiestan una situaciónde estabilidad.

Las borrascas se originan cuando ascienden masas de aire cálido,disminuyendo de esta manera la presión, creándose una situación deinestabilidad.





4.2. CIRCULACIÓN ATMOSFÉRICA GLOBAL

Los fenómenos que influyen en la circulación del aire atmosférico hacen queexistan distintas zonas climáticas en la Tierra.

La radiación solar calienta de forma desigual la superficie de la Tierra, de talmanera que las zonas ecuatoriales son más cálidas que las zonas polares.



¿Porqué ocurre esto?

De forma teórica (no es real) ocurre lo siguiente:



Sin embargo, se sabe que existe el efecto de Coriolis: es un efecto que sedebe al movimiento de rotación de la Tierra y a su sentido, opuesto al de lasagujas del reloj.

La velocidad de rotación de la Tierra es menor en los polos por estar máscercano al eje de rotación, por lo que la trayectoria circular que describe aldar una vuelta es menor que en el Ecuador.

De esta manera ocurre lo siguiente:

• Un fluido que se desplace del polo norte al ecuador, siguiendo un meridiano,los paralelos, se hacen cada vez más grandes. En consecuencia, recorremás distancia, lo que hace que se retrase con respecto a la rotaciónterrestre, por lo que se desvía hacia el oeste.

• Un fluido que se desplace del ecuador al polo norte, siguiendo un meridiano,los paralelos, se hacen cada vez más pequeños, se adelanta a la rotaciónterrestre y se desvía hacia el este.

• Un fluido que se desplace horizontalmente desde el este hasta el oeste sedesviará hacia el norte, y si lo hace el oeste al este, se desviará hacia el sur.





El efecto Coriolis, junto con diferente distribución de tierra y mares, laexistencia de cordilleras y la circulación zonal de vientos, hace que seformen tres células convectivas en cada hemisferio:

• Dos directas en las zonas polares y ecuatorial• Una inversa en las latitudes medias.

El resultado es una distribución latitudinal de zonas de alta y baja presión:

• Zonas ecuatoriales cálidas de baja presión• Zonas subtropicales de alta presión (30º de latitud)

• Zonas circumpolares de baja presión (60º de latitud)

• Zonas polares frías de alta presión



Debido a esta distribución, existen los siguientes tipos de vientos:

1. Levantes polares

2. Vientos del oeste o westerlies

3. Alisios

Las zonas de choque entre las zonas polares frías y los ponientestemplados, se denominan, frentes polares, y son zonas de gran inestabilidad.

La zona de choque entre los alisios del norte y los del sur se llama zona decalmas ecuatoriales o zona de convergencia intertropical.





4.3.- HUMEDAD ATMOSFÉRICA

Humedad absoluta: Cantidad de vapor de agua que hay en un volumendeterminado de aire y se expresa en g/cm3. Existe una temperatura (puntode rocío), a la cuál el aire se satura de humedad y el vapor comienza acondensarse.

Humedad relativa: cantidad de vapor de agua que existe en el aire enrelación con la cantidad máxima posible que puede existir en él. Se expresaen tanto por ciento.

Cuando la humedad relativa es del 100% corresponde con el punto de rocío.Si existen partículas de polvo o aerosoles, se forman nubes.

Cuando esta condición se produce en lugares próximos en la superficie, seoriginan las nieblas. Además cuando se alcanza el punto de rocío ensuperficies más frias surge el rocío o la escarcha si la temperatura esinferior a 0ºC.



4.4.- NUBOSIDAD Y PRECIPITACIÓN

Gradiente vertical de temperatura (GVT): Variación vertical de temperaturadel aire en condiciones de reposo (0,65ºC/100m)

GRADIENTE ADIABÁTICO SECO (GAS): el valor de este gradiente es de1ºC/100m. Es dinámico, es decir afecta a una masa de aire que hace unmovimiento en la vertical por estar en desequilibrio. Asciende para

equilibrarse y no intercambia calor con el medio.Gradiente adiabático húmedo (GAH): La masa ascendente del aire alcanzael punto de rocío, produciendose la condensación del vapor de agua. Segeneran nubes. El valor de este gradiente es de 0,3-0,6ºC/100m. Sube arazón de GAH, hasta que todo el vapor de agua se condense, es entoncescuando el ascenso lo realizará a razón del GAS.





ORIGEN DE LAS PRECIPITACIONES

1.- POR CONVECCIÓN: las células convectivas se forman cuando masas deaire cálido, ascienden y se enfrían progresivamente, hasta que alcanza latemperatura del aire circundante, momento en el cuál se detiene.

Antes de que esto suceda, puede tener una temperatura inferior al punto derocío, momento en el cual empieza la condensación. Esta columna deconvección puede seguir desarrollándose hasta formar un cumulonimbo,asociado a intensas lluvias.

Puede ocurrir:

• En condiciones anticiclónicas o de estabilidad (GAS es mayor que GVT, esdecir el aire que asciende tendrá menor temperatura que el aire circundante),el aire que asciende pronto alcanza temperaturas inferiores al del airecircundante y vuelve a descender, sin haber formado nubosidad niprecipitaciones.



• En ocasiones se produce una inversión térmica. En este momento GVT esmenor a 0. Ocurre cuando las capas altas del aire están más calientes quelas bajas. Se reducen los movimientos de las masas de aire en la vertical,por lo que dificulta la dispersión de los contaminantes, favoreciendo el smog

(niebla formada por sustancias químicas que favorece la contaminaciónatmosférica).

• Situaciones de inestabilidad: (GAS es menor a GVT, es decir las masas deaire que ascienden, estarán más frias que las colindantes). La masa próximaal suelo empieza a elevarse espontáneamente. A medida que asciende sutemperatura baja. Cuando esta masa alcanza el punto de rocío, se va

produciendo la condensación del aire y por tanto su enfriamiento es máslento (GAH). Sigue elevándose este aire hasta grandes alturas. Este aireinestable que asciende, crea un vacío en la superficie, haciendo quedisminuya la presión en la zona (borrasca) y una afluencia del vientocircundante que es atraído hacia el centro de la misma. Como consecuenciase pueden producir lluvias y tormentas fuertes.





2.- POR LA OROGRAFÍA. El aire caliente y húmedo remonta una cadenamontañosa, se enfría, originando nubosidad y puede dar lugar aprecipitaciones en la zona de barlovento, mientras que a la ladera desotavento, el aire que llega es seco. Es el efecto Foehn.



3.- POR UN SISTEMA DE FRENTES. Choque de dos masas de aire de distintatemperatura:

– Frente cálido: una masa de aire caliente llega a lazona fría y lo remonta.

– Frente frío: una masa de aire frío invade una zonaocupada por una masa caliente, obligándola aascender,

– Frente ocluido: un frente cálido (más lento) y un

frente frío, concluyen en una misma zona. El máscálido se eleva mientras que el más frío se quedaen la superficie.





POR CONVERGENCIA C f ú



4.- POR CONVERGENCIA: Confluyen corrientes de aire muy húmedas quecausan la sobresaturación del aire atmosférico. Esto ocurre en la zona deconvergencia intertropical (ZCIT), donde chocan los alisios del norte con losdel sur. Se producen intensas precipitaciones.



5. CLIMA

CLIMA: sucesión de fenómenos meteorológicos que tienen lugar en unadeterminada región a lo largo del tiempo.

Depende :

• elementos climáticos: temperatura, presion, vientos, humedad...

• factores climáticos:- LATITUD: circulación general de la atmósfera

- ALTITUD: zonas elevadas más frias.

- CONTINENTALIDAD: proximidad o lejanía de los océanos ¿porque? Lamayor parte del agua de la atmósfera, procede de la evaporación de losmares determinando las condiciones pluviométricas y el agua se enfría y secalienta más lentamente favoreciendo un clima suave en climas costeros.

-ORIENTACIÓN



5.1.- EL CLIMA EN LATITUDES MEDIAS

Viene determinado por:- frente polar: entran en contacto los levantes polares y los vientos cálidos

y húmedos subtropicales del oeste. Este choque de masas de aire dedistinta temperatura provoca borrascas ondulatorias, que dan lugar afrentes cálidos y fríos, separándo un cinturón de borrascas al norte y otrode anticiclones al sur.

-Corriente de chorro polar: grandes contrastes de temperatura ensuperficie originan elevados gradientes de presión en niveles superiores,

haciendo que aumente la velocidad del viento.



GOTA FRÍA: es frecuente en España a finales de verano y comienzo del otoño.



Provoca fuertes aguaceros o nevadas.

Á Ñ



5.2. LOS DOMINIOS CLIMÁTICOS DE ESPAÑADOMINIO CLIMÁTICO DE INFLUENCIA ATLÁNTICA

Litoral cantábrico y atlántico, que se encuentran bajo la acción de lacirculación zonal del frente polar. Inviernos suaves y veranos frescos, dondelas variaciones estacionales son pequeñas.

DOMINIO CLIMÁTICO MEDITERRÁNEO

Precipitaciones escasas, apareciendo principalmente en otoño. El verano se

caracteriza por la sequíaLa oscilación térmica es pequeña, por la cercanía del mar. Lasprecipitaciones y las temperaturas originan unos índices de aridez altos.

.

DOMINIO CLIMÁTICO INTERIORAl li d é i



Alta amplitud térmica.Frecuencia del paso de advecciones (penetración de una masa de aire frío o

cálido en la zona), lo que provoca precipitaciones distintas en las zonasinternas, diferenciando:

-zonas de influencia atlántica: lluviosos-zonas con alto grado de continentalidad: lluvias escasas

DOMINIO CLIMÁTICO DE MONTAÑA

Incremento de precipitaciones de tipo orográfico.

La temperatura desciende con la altitud.

DOMINIO CLIMÁTICO INSULAR CANARIO

Crea una situación climática de primavera continua.



O Á



5.3.- SITUACIONES CLIMÁTICAS ESPECIALES

LOS HURACANES¿Cuando se producen? Al final del verano

¿Donde se producen? En las latitudes medias

¿Porqué? Porque son depresiones que surcan las ZCIT.

Se generan zonas de bajas presiones tan altas, que todo el aire que existe enlas zonas próximas ocupa ese vacío, girando alrededor de su centro (ojo del

huracán) y producen lluvias abundantes. Tiene un gran poder destructivo.



TORNADOS



Vientos de 550km/h que giran alrededor de una nube con gran desarrollo en lavertical. Forma fuertes remolinos, lluvia, relámpagos...

Son típicos de América del Norte, aunque también pueden darse en zonas de

latitudes templadas, como España.MONZONES

Vientos de climas de latitudes bajas que se originan por el distintocalentamiento del continente y el océano contiguo.

6.- GRANDES CAMBIOS CLIMÁTICOS EN LA



6. GRANDES CAMBIOS CLIMÁTICOS EN LAHISTORIA DE LA TIERRA

A lo largo de la historia de la Tierra, han ocurrido numerosos periodos devariabilidad climática. Al conjunto de estas variaciones se les denominageología de glaciaciones.

Cada una de las fases de fluctuación, se les denomina ciclo o periodo glaciar ociclo interglaciar.

• HIPÓTESIS SOLARES: disminución de energía solar recibida por la Tierra. – Fluctuaciones en la producción de energía por parte del sol, lo

que generaría glaciaciones. – Presencia de nubes de polvo – Incremento en la intensidad del campo magnético terrestre.

• Hipótesis geológicas:



– Aumento de calor emitido por la Tierra debido a disminuir laconcentración de CO2 y CH4

– Aumento de albedo.

– Alteraciones orbitales de la Tierra.

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