Fundamentos de La Dinámica Atmosférica

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TEMA 8. FUNDAMENTOS DE LA DINÁMICAATMOSFÉRICA

Meteorología 11/12

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ContenidosFUNDAMENTOS DE LA DINÁMICA ATMOSFÉRICA

A. Conceptos claveB. Gradientes de temperaturaC. Estabilidad atmosféricaD. Referencias bibliográficas

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FUNDAMENTOS DE LA DINÁMICA ATMOSFÉRICAConceptos clave

• Un conjunto de moléculas de aire que forman un volúmen y se comportan de forma más o menos coherente burbuja de aire

Masa de aire

características homogéneas de Humedad y Tª

Densidad = fon (volumen, no de moléculas)

Permanece como una unidad pero puede expandirse o contraerse

Velocidad de las partículas ~ Ta del aire

Presión determinada por las partículas que

se encuentran cerca de las paredes

El aire debe permanecer estancado durante un tiempo sobre una zona con una determinada con Tª y Humedad homogeneasAsí, se forman masas de aire cálido frío, seco o húmedo

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FUNDAMENTOS DE LA DINÁMICA ATMOSFÉRICA

• Movimientos del aire:

Convección: movimientos verticales en ascenso formación de nubes

Subsidencia: movimientos verticales de descenso aire seco

Advección: movimientos horizontales dan lugar a nieblas y brumas

• Proceso adiabático:

Una parcela de aire sufre cambios de temperatura y de presión sin intercambio de calor con el exterior

Conceptos clave

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Superficie de la tierra :

una parcela de aire a T1 , P1 y ρ1

A una altitud H2 en la atmósfera:

P2 < P1 ρ2 < ρ1 T2 < T1

A una altitud H3 < H2 en la atmósfera:

P3 > P2 ρ3 > ρ2 T3 > T2

FUNDAMENTOS DE LA DINÁMICA ATMOSFÉRICAConceptos clave

H2

H3

Una masa de aire que sube, se expande y se enfríaUna masa de aire que baja se comprime y se calienta

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Gradientes de temperatura

Gradiente general de la atmósfera o gradiente térmico ambiental (Γ)

Descenso (o ascenso en el caso de una inversión térmica) real de Tª con la altura

Γ = -dT/dZ donde: T : temperatura, Z: altura

•Depende de las condiciones térmicas reinantes en la atmósfera

•Normalmente: Γ = 6.5 ºC/km la temperatura disminuye con la altura

•Inversión térmica: Γ < 0 la temperatura aumenta con la altura

Movimientos verticales de aire

Capa atmosférica: aquella donde Γ es constante con la altura

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Gradiente adiabático:

Descenso/ascenso de Tª por unidad de distancia que experimenta una masa de aire que asciende/desciende al soportar una descompresión /compresión adiabática

• Movimiento vertical de aire

la masa de aire tiende a mantener su equilibrio térmico

cambios adiabáticos


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En el ascenso no hay condensación Toda la energía empleada en la expansión se traduce en un descenso de la

Tª Su valor puede considerarse constante: 9.8 ºC/km


Gradiente adiabático del aire no saturado

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El enfriamiento por expansión produce condensación se libera calor latente el aire se enfría en menor medida

Su valor es variable en condiciones de P y Tª próximas a las de la superficie terrestre: 5.5 ºC/km

Varía con la tª: A mayor Tª mayor humedad más liberación de calor latente al condensarse

Gradiente adiabático del aire saturado


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T0

Z0

Z1TsTns

Con: Tns < Ts

Tns: temperatura alcanzada segun el gradiente no saturado

Ts: temperatura alcanzada segun el gradiente saturado


Altit

ud (

m)

0

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Estabilidad atmosférica

• Masa de aire estable: al ascender o descender tiende a volver a su posición inicial una vez que cesa la fuerza causante del movimiento (A) se desarrollan flujos laminares

• Masa de aire inestable: al ascender o descender no tiende a volver a su posición inicial una vez que cesa la fuerza causante del movimiento (B) se desarrollan procesos de turbulencia y convección

Equilibrio estable

Equilibrio inestable

Comportamiento de la atmósfera ante pequeñas perturbaciones en su desplazamiento vertical

Depende de la diferencia de temperatura entre la masa de aire y la de la masa de aire que la rodea

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Una masa de aire se puede ver obligada a subir por:

1. Choque contra un obstáculo geográfico o meteorológico

2. Presencia de una superficie de discontinuidad o frente

3. Procesos de convergencia en superficie

4. Calentamiento diferencial de la superficie

Gradiente adiabático aire no saturado

Gradiente adiabático aire saturado

Estabilidad o

Inestabilidad

Al elevarse puede seguir el:

Da lugar a:

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Estabilidad atmosféricaMovimientos verticales de aire

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Si una masa de aire que se eleva está más fría que el aire que la rodea

ESTABLE

Si una masa de aire que se eleva está más caliente que el aire que la

rodea INESTABLE


Para determinar la estabilidad de una masa de aire, compararemos la Tªde ésta con la del aire que la rodea

Estabilidad de una masa de aire

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Estabilidad atmosféricaAire estable

Altit

ud (

m)

0 10 20 300

1000

2000

3000

Ta (0C)

Perfil de temperatura

18 0C

22 0C

30 0C

26 0C

El gradiente ambiental es menor que los otros dos atmosfera es estable

Gradiente adiabático del aire no saturado 0.98 0C/100m

Gradiente general de la atmósfera0.4 0C/100m

Gradiente adiabático del aire saturado0.55 0C/100m

Gradiente ambiental pequeño (disminuye - que la ta del aire que sube)

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Estabilidad atmosféricaAire estable

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Está circunstancia se puede dar por:

1. El aire en altura se calienta (es reemplazado por aire cálido, advección)

2. El aire en la superficie se enfría:

• El aire se mueve sobre una superficie fría

• Flujo de aire frío (viento, advección)

• Por radiación de la tierra durante la noche (perdida de calor)

• Inversión térmica por subsidencia


Aire estable

Causas

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Estabilidad atmosféricaAire inestable

Altit

ud (

m)

0 10 20 300

1000

2000

3000

Ta (0C)


-3 0C

8 0C

30 0C

19 0C

El gradiente ambiental es mayor que los otros dos atmósfera es inestable




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Estabilidad atmosféricaAire inestable

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Gradiente ambiental grande (disminuye + que la ta del aire que sube)

Está circunstancia se puede dar por:

1. El aire en altura se enfría

• Es reemplazado por aire frío (viento, advección)

• Emisión de radiación infrarroja por las nubes y

• el aire

2. El aire en la superficie se calienta

• Radiación solar durante el día

• Flujo de aire cálido (viento, advección)

• El aire se mueve sobre una superficie caliente


Aire inestable

Causas

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Estabilidad atmosféricaEstabilidad condicional

Altit

ud (

m)

0 10 20 300

1000

2000

3000

Ta (0C)


-3 0C

8 0C

30 0C

19 0C

El gradiente ambiental se sitúa entre los otros dos la estabilidad depende de siel aire está saturado o no




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Estabilidad atmosféricaEstabilidad condicional

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FUNDAMENTOS DE LA DINÁMICA ATMOSFÉRICA

• Gandullo J.M. & Blanco A. (2000) Ecología Vegetal. Fundación Conde del Valle de Salazar. E.T.S.I.Montes.

• Ahrens, C.D. Meteorology today: an introduction to weather, climate, and the environment . 2008

• Lutgens, Frederick K. The atmosphere: an introduction to meteorology. 2006

• Sendiña Nadal y Pérez Muñuzuri. Fundamentos de meteorología. Manuais Universitarios. Universidad de Santiago de Compostela. 2006

Referencias bibliográficas

Documents

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