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La atmósfera
Origen de la atmósfera
actual
• La atmósfera es la
capa más externa de
la Tierra
Origen de la atmósfera
actual
• Atmósfera primaria: principalmente H y He, como en el
resto del universo.
• Atmósfera secundaria: resultado de una intensa
actividad volcánica. Formada por: HS, HCL,CO2, H2O,
NH3, NO.. No tenía O2.
• Atmósfera terciaria, actual: acumulación de O2
resultado de la actividad bacteriana. Hace 2500 m.a. Muy
importante la aparición de la capa de ozono para el
desarrollo de la vida.
Composición de la
atmósfera terrestre
• Gases mayoritarios: N2, O2, Ar y CO2
• Minoritarios: reactivos→ CO, CH4, hidrocarburos,
NO... ; no reactivos → He, Ne, Kr, Xe, H2
• Variables: vapor de agua, contaminantes, etc.
Estructura vertical de la
atmósfera
• La estructura vertical de la atmósfera se estudia teniendo
en cuenta los cambios en la presión y la temperatura.
• Temperatura:
La temperatura disminuye al ascender en la atmósfera
porque la superficie se calienta como consecuencia de la
radiación infrarroja que emite la superficie.
No es una disminución constante según ascendemos.
Estructura vertical de la
atmósfera
• Presión atmosférica:
Peso que ejerce la columna de aire sobre la superficie terrestre.
El 95% de los gases de la atmósfera están en los primeros 15km las variaciones de presión son elevadas en la superficie y pequeñas a grandes alturas.
Cambia con la altitud, latitud y temperatura
Altitud al ascender disminuye la columna de aire.
Latitud menor presión en ecuador, atmósfera más delgada.
Temperatura la presión disminuye con la temperatura porque el aire se expande.
Estructura vertical de la
atmósfera
3.1 Capas de la atmósfera
Según su composición:
• Homosfera: 80 primeros km. La proporción de gases se
mantienen constante.
• Heterosfera: desde los 80km hasta el límite exterior
(10.000 km), su composición es heterogénea.
Estructura vertical de la
atmósfera
3.1 Capas de la atmósfera
Según las variaciones de temperatura.
• Troposfera: Capa inferior
Termina en la tropopausa
Espesor de entre 9km (polos) y 16 km (ecuador). También varía con las estaciones.
En ella se concentran el 80% de los gases necesarios para la vida.
La presión atmosférica es mayor en las zonas bajas.
La temperatura disminuye con la altura → Gradiente vertical de temperatura (GVT) 0,65º/100m
Es la capa del efecto invernadero
Es la capa del clima: en ella se forman las nubes, las precipitaciones, existen movimientos verticales, etc.
Los primeros 500m se llaman capa sucia y es donde se concentran los contaminantes, el polvo en suspensión, etc → responsables de los tonos rojizos al amanecer y atardecer
Estructura vertical de la
atmósfera
3.1 Capas de la atmósfera
Según las variaciones de temperatura.
• Estratosfera:
Desde la tropopausa a la estratopausa a 50-60km
Sólo existen movimientos horizontales de aire.
No presenta nubes, sólo en los polos → nubes estratoféricas
polares (NEP) tenues y nacaradas formadas de hielo
En ella se encuentra la capa de ozono.
En ella asciende la temperatura hasta los 0ºC debido a que el
ozono absorbe la radiación.
Estructura vertical de la
atmósfera
3.1 Capas de la atmósfera
Según las variaciones de temperatura.
Estructura vertical de la
atmósfera
3.1 Capas de la atmósfera
Según las variaciones de temperatura.
• Mesosfera
Hasta la mesopausa. 80km
La temperatura desciende hasta los -90ºC.
La densidad del aire es muy reducida pero suficiente como para
que los meteoritos se inflamen por el roce → estrellas fugaces.
Estructura vertical de la
atmósfera
3.1 Capas de la atmósfera
Según las variaciones de temperatura.
• Termosfera
Hasta los 600km aproximadamente, termopausa.
La temperatura aumenta mucho, hasta los 1000ºC aproximadamente por la absorción de rayos X y gamma que realizan las moléculas de O2 y N2 → se convierten en iones N+ y O+ por eso se le llama ionosfera.
Los iones generan un campo magnético → hay movimiento de iones desde esta capa cargada positivamente hasta la superficie cargada negativamente.
Las auroras boreales y australes se producen en esta capa por el choque de los electrones procedentes del sol contra los iones de esta capa → el color depende de los iones con los que choquen y la presión atmosférica:
• Amarillo-verdoso → cuando chocan con O a baja presión.
• Rojo → si es a muy baja presión.
• Azul → si es contra moléculas de N
Estructura vertical de la
atmósfera
3.1 Capas de la atmósfera
Según las variaciones de temperatura.
• Exosfera:
Desde la termopausa hasta los 10.000km donde la densidad se
iguala con la del espacio exterior.
Funciones de la
atmósfera
Balance de la radiación terrestre:
• Radiación recibida: 19% absorbida por la atmósfera.
30% efecto albedo (6% aire, 20% nubes, 4% superficie)
51% absorbida por la superficie terrestre.
• Radiación emitida: La radiación absorbida es emitida de nuevo en forma de radiación
de onda larga (infrarroja).
Parte calienta la atmósfera (efecto invernadero) y otra parte es devuelta al espacio
(mirar dibujo página 30)
Funciones de la
atmósfera
4.1 La función reguladora de la atmósfera
Efecto amortiguador:
• La radiación incidente es mayor en el ecuador que en los
polos parte de este calor se transmite con el aire
circulante hacia latitudes más altas.
• Estas diferencias de insolación son responsables de la
dinámica atmosférica, especialmente del régimen de
vientos.
Funciones de la
atmósfera
4.1 La función reguladora de la atmósfera
Efecto invernadero
• La superficie de la tierra absorbe radiación de onda corta,
se calienta y emite radiación infrarroja, que queda
retenida por los gases de efecto invernadero.
• Gracias a este efecto la temperatura de la Tierra es 15º y
no -18º.
Funciones de la
atmósfera
4.2 La función protectora de la atmósfera
• Las radiaciones más energéticas, de onda más corta, son
absorbidas por distintos gases de la atmósfera, evitando que
lleguen a la superficie terrestre.
• Las capas más externas (termosfera) absorben los rayos X, los
gamma y parte de los ultravioleta.
• En la estratosfera, el ozono absorbe la radiación ultravioleta.
• La magnetosfera (que se formaría por el movimiento del
núcleo externo de la Tierra) desvía las partículas cargadas del
viento solar que serían muy perjudiciales para la vida.
La humedad atmosférica
• Humedad atmosférica = vapor de agua.
• Se concentra en las capas bajas porque procede de la
evapotranspiración de la superficie.
• Se distingue humedad relativa y absoluta.
• Humedad absoluta: cantidad total de agua en forma de
vapor que contiene un volumen de aire en un momento
dado (g/m3)
Humedad de saturación: cantidad máxima de agua que puede
albergar una masa de aire. Es un valor fijo que sólo depende
de la temperatura. Se dice que ha alcanzado el punto de rocío.
Si baja la temperatura el vapor de agua se condensa rocío.
La humedad atmosférica
• Humedad relativa: relación entre la humedad absoluta y
la humedad de saturación, expresado en porcentaje.
Relación entre la cantidad de agua que hay y la que podría
contener.
Humedad relativa del 100% es el punto de rocío así se
producen las nubes siempre y cuando haya núcleos de
saturación.
A más temperatura más capacidad para almacenar agua.
La dinámica atmosférica
• Está condicionada por los movimientos de aire que se
generan debidos a la diferencia de presión entre las
distintas zonas de la Tierra.
La dinámica atmosférica
• En la atmósfera se producen dos tipos de movimientos:
1. Verticales: Son debidos a gradiente de temperatura y
por tanto de densidad (mayor densidad a menor
temperatura) El aire se calienta por la radiación
infrarroja que irradia la superficie terrestre y asciende,
en el ascenso se irá enfriando y descenderá.
2. Horizontales: Debidos a la desigual insolación del la
superficie terrestre → mayor en el ecuador, mínima en
los polos.
La dinámica atmosférica
6.1 Movimientos verticales de aire
• Los movimientos verticales en la troposfera producen convección.
• Convección térmica: El aire de la superficie se calienta consecuencia de la radiación infrarroja que emite la superficie, se hace menos denso → asciende → al ascender se va enfriando y se densifica → desciende.
• Convección por humedad: La presencia de vapor de agua hace que sea menos denso que el aire seco (porque tiene menos componentes atmosféricos de mayor peso molecular)
La dinámica atmosférica
• Cuando una masa de aire caliente y/o humedo asciende se va
enfriando hasta el punto de rocío → nivel de condensación →
formación de nubes.
• Nube: millones de pequeñas gotas o partículas de hielo.
• Ademas de el nivel de condensación es necesario que haya
núcleos de condensación → polvo, humo, NaCl, Nox, H2S.
Si existen muchos núcleos se pueden formar nubes con un 98%
de humedad.
Si existen muy pocos el agua no podrá condensarse.
La dinámica atmosférica
• Convección por cambios de presión atmosférica
Presión: es la presión ejercida por la columna de aire sobre la
superficie terrestre. Su valor estandar a nivel del mar es → 1 atm
= 760mm de Hg = 1.013, 3mb
La presión no siempre es la misma depende de la Tª, la altitud,
latitud y humedad del aire.
Isobaras (mapas del tiempo) → líneas que unen puntos
geográficos con la misma presión. Permiten identificar zonas de
altas y bajas presiones.
La dinámica atmosférica
• Inestabilidad atmosférica = bajas presiones = borrasca
Es una zona de bajas presiones “B”
Se produce cuando una masa de aire poco denso (por su
temperatura o humedad) asciende → zona de baja presión.
El espacio vacío es ocupado por vientos que se mueven
desde el exterior al centro de la borrasca y gira en sentido
opuesto a las agujas del reloj en nuestro hemisferio.
La dinámica atmosférica
Las condiciones de
inestabilidad favorecen
la dispersión de
contaminantes.
Suelen ir acompañadas
de precipitaciones
(también eliminan
contaminantes al caer)
•
La dinámica atmosférica
• Anticiclón o condición de estabilidad atmosférica: Es una zona alta presión “A”
Se origina cuando una masa de aire frío (denso) desciende hasta contactar con el suelo → aumenta la presión y el viento tiende a salir desde el centro hacia el exterior girando en el sentido de las agujas del reloj en nuestro hemisferio.
La dinámica atmosférica
Los anticiclones se asocian a ausencia de precipitaciones y buen tiempo pero en invierno también determinan nieblas y heladas.
Dificultan la dispersión de los contaminantes.
La dinámica atmosférica
• Inversión térmica
El GVT es de 0,65º/100m de altura → cada 100m desciende la Tª 0,65 ºC
Varía con la estación, altura, latitud…
En ocasiones cambia de signo → inversión térmica.
La temperatura aumenta con la altura
Impiden los movimientos verticales del aire
Pueden presentarse a cualquier altura de la troposfera.
También hay inversiones térmica ocasionales → noches de invierno el suelo más frío y enfría la atmósfera inmediata que está más fría que la superior.
La dinámica atmosférica
• Inversión térmica
Los anticiclones invernales están relacionados con la formación de inversiones térmicas en la atmósfera inferior.
Problema para la dispersión de contaminantes
La dinámica atmosférica
• Los frentes:
Zonas de contacto entre masas de aire de distinta
temperatura y humedad relativa.
Se sitúan entre las borrascas y los anticiclones.
Hay de tres tipo: cálido, frío y ocluido.
La dinámica atmosférica
Cálido:
Cuando una masa de aire caliente alcanza una más fría.
Como la caliente es menos densa asciende sobre la fría.
Se forma una zona de contacto inclinada donde se forman
nubes que generan precipitaciones duraderas pero débiles.
La dinámica atmosférica
Frío:
Cuando una masa de aire fría alcanza una más cálida y la
hace ascender.
El frente es de perfil vertical.
Forma nubes que dan lugar a lluvias cortas pero intensas.
La dinámica atmosférica
Ocluido:
Cuando dos frentes, uno frío y uno cálido se ponen en
contacto.
Produce intensas lluvias.
Dinámica atmosférica
6.2 Movimientos horizontales del aire
• Se producen por el desigual calentamiento de la
superficie de la Tierra.
• Se general células de convección.
• Estas células de convección se desvían consecuencia del
efecto coriolis.
Dinámica atmosférica
6.2 Movimientos horizontales del aire
• Células de convección.
La zona del ecuador recibe más insolación el aire se
calienta y asciende y circula por las zonas altas de la
troposfera hasta los polos donde se enfría y desciende.
El tamaño de la Tierra, la desigual distribución de Tierras y
mares y el giro de la Tierra hacen que no hay una única
célula en cada hemisferio, sino tres.
Dinámica atmosférica
6.2 Movimientos horizontales del aire
• La fuerza de Coriolis
Consecuencia del giro de la Tierra en sentido antihorario.
No tienen valor constante, es máximo en los polos y disminuye hasta llegar al ecuador donde se anula.
Si nos dirigimos del Ecuador al Polo Norte nuestra trayectoria se desvía a la derecha.(También del Polo Norte al Ecuador)
Ocurre lo contrario en el Hemisferio Sur→ la desviación es a la izquierda.
• https://www.youtube.com/watch?v=SfKFexjLIpI
Dinámica atmosférica
6.2 Movimientos horizontales del aire
• La fuerza de Coriolis
En el hemisferio norte:
Los vientos circulan de los A a las B pero al ser desviados por la
fuerza de Coriolis → Giro en sentido horario en torno a los A y
antihorario en torno a las B.
(Al revés en el hemisferio sur)
Dinámica atmosférica
Dinámica atmosférica
6.3 La circulación atmosférica global
• El calentamiento del sol en zonas ecuatoriales → aire caliente
que asciende → zona baja presión → borrascas ecuatoriales.
• En las zonas polares las bajas temperaturas→ aire frío pegado
al suelo→ zona alta presión → anticiclón polar permanente.
• Teóricamente:
El aire en superficie se movería desde los A polares a las B
ecuatoriales
El aire en altura se movería desde las B ecuatoriales a los A
polares.
Dinámica atmosférica
6.3 La circulación atmosférica global
• En realidad → el efecto Coriolis produce una desviación que hace que se formen tres células:
• Célula de Hadley:
El aire caliente del ecuador asciende en dirección a los polos pero a los 30º de latitud N o S la desviación hace que se fragmente y descienda hacia el suelo → cinturón de anticiclones subtropicales→ mayores desiertos del planeta.
El Anticiclón de los Azores es el que condiciona el clima de nuestro país.
Dinámica atmosférica
6.3 La circulación atmosférica global
• En realidad → el efecto Coriolis produce una desviación que
hace que se formen tres células:
1. Célula de Hadley:
El aire caliente del ecuador asciende en dirección a los polos pero
a los 30º de latitud N o S la desviación hace que se fragmente y
descienda hacia el suelo → cinturón de anticiclones
subtropicales→ mayores desiertos del planeta.
El Anticiclón de los Azores es el que condiciona el clima de
nuestro país.
La célula se cierra gracias a los alisios → vientos superficiales que
van hacia el ecuador donde convergen los de ambos hemisferios
→ ZCIT (zona de convergencia intertropical)
Dinámica atmosférica
6.3 La circulación atmosférica global
2. Célula polar:
El viento de superficie de los anticiclones polares llega
hasta los 60º de latitud donde se eleva de nuevo →
borrascas subpolares.
Dinámica atmosférica
6.3 La circulación atmosférica global
3. Célula de Ferrel:
Entre las dos anteriores → se forma por los vientos
superficiales del oeste (westerlies) que soplan desde los
anticiclones desérticos a las borrascas polares.
Meteoros acuosos y
precipitaciones
• Cuando el vapor de agua del aire alcanza el punto de rocío nubes esta agua al caer = precipitaciones.
Precipitaciones líquidas:
llovizna: suave.
chubasco: fuerte y poco duradera.
lluvia persistentes: abarcan una gran superficie.
• Los dos últimos→ inundaciones dependiendo de la intensidad (lluvia caída por unidad de tiempo) y la frecuencia.
• Lluvias torrenciales> de 200 L por m2 en 24 horas.
• Según lo caído en 12 horas → alertas:
Blanca (15L/m2); Amarilla (16-50L/m2); Roja (51-100L/m2)
Meteoros acuosos y
precipitaciones
Precipitaciones sólidas:
• Nieve choque de cristales de hielo de la cima de un
cumulonimbo. Si hace frío cae en forma de nieve, si no,
se deshacen al caer.
• Granizo los cristales de hielo de la cima caen hasta la
zona intermedia de la nube y los envuelve la humedad →
las corrientes ascendentes los elevan y les van añadiendo
capas. cuando tienen muchas capas→ pedrisco.
Meteoros acuosos y
precipitaciones
Meteoros sin precipitación:
Condensación del agua a nivel del suelo
Niebla: Suspensión en el aire de pequeñas gotas de agua cerca de la
superficie terrestre.
Se forman igual que las nubes pero a ras del suelo
Rocío: Condensación de la humedad del aire sobre superficies más frías
que el aire que actúan como núcleos de condensación.
Frecuente durante la noche cuando las temperaturas descienden.
Escarcha: Como el rocío pero cuando la temperatura es menor de 0 grados
Meteoros acuosos y
precipitaciones
Origen de las precipitaciones:
1. Precipitaciones convectivas:
Masa de aire caliente que asciende al ascender se enfría y el
vapor de agua alcanza el punto de rocío.
En el ecuador y zonas tropicales, todo el año; en latitudes
medias = tormentas de verano.
Meteoros acuosos y
precipitaciones
Origen de las precipitaciones:
2. Precipitaciones frontales:
Por la formación de frentes fríos, cálidos u ocluidos
Meteoros acuosos y
precipitaciones
Origen de las precipitaciones:
3. Precipitaciones orográficas:
Cuando una masa de aire se mueve horizontalmente y
encuentra una montaña.
Al ascender el agua se enfría y alcanza el punto de rocío
se forman lluvias en la ladera de barlovento = lluvias
horizontales.
En la ladera de sotovento el aire es seco y escasean las
precipitaciones.
Se denomina Efecto Foehn
Meteoros acuosos y
precipitaciones
