Tema 5 Sistemas fluidos externos: La atmósfera

Sistemas fluidos externos

La atmósfera

Tema 5: Sistemas fluidos externos

Capas fluidas

Atmósfera
Forman un sistema unido por el ciclo del agua
Hidrosfera

Estos dos sistemas juntos forman la máquina climática del planeta
Eduardo Gómez


Capas fluidas

• El ciclo del agua es un proceso continuo, sin pérdidas.
• Supone un sistema de limpieza del planeta.
• Es la interacción más importante dentro de la máquina
climática.

¿Cómo funciona?

Eduardo Gómez


Es un sistema complejo que se estudia mediante modelos.
Se basa en los movimientos generados por la existencia de un
gradiente entre dos puntos:
• Gradiente de Temperatura
• Gradiente de Humedad
• Gradiente de Presión

Transporte
Contraste
oceánico y
térmico
atmosférico

El bucle negativo originado proporciona estabilidad al planeta.

Eduardo Gómez


El agua (hidrosfera) y el aire (atmósfera) tienen comportamientos
diferentes debido a sus diferencias de:

•Densidad
•Compresibilidad
•Movilidad
•Capacidad de almacenamiento de calor
•Conducción del calor

Estas diferencias se reflejan en los movimientos que realizan
tanto el agua como el aire. Los movimientos pueden ser:

•Verticales
•Horizontales

Eduardo Gómez


Movimientos verticales del aire

Gradiente térmico
Dependen de la temperatura
Incremento de densidad

El sentido del movimiento depende de la capacidad
para conducir el calor
Tª baja • El aire es un mal conductor
• Se calienta por el calor irradiado por la tierra, no
por radiación directa.
Aire • El aire caliente (menos denso) sube y se va
enfriando
• El aire frío (más denso) baja y se va calentando
Tª alta
En estas circunstancias, se favorecen los movimientos
verticales de las masas de aire
Eduardo Gómez


Movimientos verticales del agua

En el caso del agua…
Tª alta
Es buena conductora del calor.
La superficie se calienta por radiación (menos densidad) y
permanece fría en el fondo (más densa).
Agua
En estas circunstancias, se impiden los movimientos
verticales.
Tª baja

Sólo habrá movimientos verticales en
aquellas zonas en las que el clima
provoque que el agua superficial esté muy
fría (mayor densidad) y por lo tanto
descienda.

Eduardo Gómez


Movimientos horizontales del aire

Están provocados por el gradiente térmico generado por
Tª alta diferencias de insolación en la superficie terrestre. Este
las
movimiento amortigua las diferencias térmicas entre las
distintas zonas de la tierra.

Masas frías Masas frías

Eduardo Gómez


Zonas con baja
insolación

Zonas con fuerte
insolación

Zonas con baja
insolación

Eduardo Gómez


Movimientos horizontales del agua

Las corrientes marinas son movimientos horizontales del agua que implican el
desplazamiento de enormes masas de líquido, son como especies de ríos que
circulan por el mar.

La causa del movimiento es la diferencia de
temperatura en la superficie del agua debido a
la inclinación de los rayos solares. Cerca de los
polos la temperatura está entre 1º C y 2º C y
en las zonas ecuatoriales alcanza una
temperatura de 30º C.

El movimiento de rotación de la Tierra hace
que las corrientes del Hemisferio Norte se
desvíen hacia la derecha y las del Hemisferio
sur, hacia la izquierda.

Eduardo Gómez


LA ATMOSFERA

Conjunto de gases que rodea la tierra en contacto con la superficie terrestre.

La energía que recibe del sol la redistribuye mediante los vientos, permitiendo
de esta forma, junto a sus características de composición, temperatura y
protección frente a los rayos solares, la existencia de vida sobre la tierra

Eduardo Gómez


Composición

Ha variado mucho desde su formación y últimamente debido a la acción humana

COMPOSICION DEL AIRE SECO

Gas Abundancia

Nitrógeno (N2) 78,08%
Oxígeno (O2) 20,95%
Argón (Ar) 0,93%
Dióxido de carbono (CO2) 0,03%
Otros gases nobles Menos de 0,001%

Eduardo Gómez


Composición
Los componentes atmosféricos se pueden clasificar también en:

1. Mayoritarios: (los reseñados en la tabla anterior)
2. Minoritarios: (Hidrocarburos, NOx, Ozono, SO2)
3. Variables: Vapor de agua, contaminantes, Polen, polvo

Las proporciones de estos gases se mantienen casi constantes con la
altura y esto se debe a la permanente mezcla vertical por agitación,
que supera a la separación difusiva que es comparativamente lenta, de
los gases componentes según sus pesos moleculares respectivos.

Eduardo Gómez


Elementos variables: El vapor de agua

El vapor de agua mezclado en cantidades variables con el aire seco constituye el
denominado “aire húmedo”. Gracias a la turbulencia y a las corrientes verticales, el
vapor de agua asciende a niveles donde se condensa, formando nubes y
precipitaciones, regresando de esta manera el agua a la superficie terrestre.

El vapor de agua varía
desde un 0% (desiertos)
a un 4% en las zonas
húmedas.

Debido a las propiedades del agua (calor de fusión y vaporización) es capaz de
absorber o soltar enormes cantidades de energía.

También es responsable de la formación de nubes y de distintos fenómenos
meteorológicos

Eduardo Gómez


Elementos variables: El CO2

El CO2 mantiene constante su valor medio de concentración, pero oscila mucho entre
el día y la noche (debido a la actividad fotosintética) y también depende de la
localización (más alta cerca de zonas industriales, zonas volcánicas o muy pobladas)

Es en parte responsable, junto con
el vapor de agua, metano y otros
gases del incremento del efecto
invernadero

Eduardo Gómez


Estructura de la atmósfera

Se pueden distinguir varias capas según distintos criterios:

• Composición (poco utilizado)
• Temperatura (el más utilizado)

•De lo 0 a los 90 km
Homosfera •Gases mezclados de forma
homogénea
De los 90 a los 1000 km
Distribución de los gases según la
Capas de la densidad:
atmósfera según Heterosfera a. Capa de N2
la composición b. Capa de Oxígeno atómico
c. Capa de Helio
d. Capa de Hidrógeno atómico
A partir de los 1000 km
Exosfera
Pocas moléculas de gas que escapan
hacia el espacio

Eduardo Gómez


Estructura de la atmósfera
Capas de la atmósfera según la temperatura
Altura (km)
180 La atmósfera está dividida en cuatro capas:
Troposfera. De los 0 m a los 12 Km (de media)
Su espesor varía entre los polos con
140 temperaturas de –60 C y el ecuador con
Ionosfera temperaturas de +50 C. Se producen los
fenómenos meteorológicos (nubes, lluvia, etc).
Estratosfera. Llega hasta los 50 km de altitud. Su
100 temperatura oscila entre –50 C y +70 C en
la zona próxima a la capa de ozono por
absorber la radiación ultravioleta del Sol.
Mesosfera
60 Mesosfera. Se extiende hasta los 80 km de
altitud. Su temperatura disminuye de forma
progresiva hasta –70 C.
Estratosfera Ionosfera. Se extiende hasta los 500 km de
20 altitud. Su temperatura aumenta de forma
Troposfera progresiva hasta 1000 C.
0
- 60 C 0 C + 100 C
Temperatura del aire
Eduardo Gómez


La troposfera
La troposfera es la primera capa de la atmósfera. Llega
hasta un límite superior (tropopausa) situado a 9 km de
altura en los polos y los 18 km en el ecuador.
En ella se producen importantes movimientos
verticales y horizontales de las masas de aire (vientos)
y hay relativa abundancia de agua. Es la zona de las
nubes y los fenómenos climáticos: lluvias, vientos,
cambios de temperatura, y la capa de más interés para
la ecología.
La temperatura va disminuyendo conforme
se va subiendo, hasta llegar a -70 ºC en su
límite superior.

En la troposfera es posible la vida, ya que se
concentran la mayoría de los gases de la
atmósfera proporcionando las condiciones
necesarias para que pueda desarrollarse la
vida. También tiene lugar el efecto
invernadero. Es la zona más turbulenta de
la atmósfera.
Eduardo Gómez


La troposfera
Acumula la mayor parte de los contaminantes en
la llamada “capa sucia” (primeros 500 metros)
que se detecta por la coloración rojiza del cielo al
amanecer y atardecer.

Dependiendo de la inclinación y de la longitud de
onda de los rayos solares, la luz difunde hacia un
color u otro.

Eduardo Gómez


La estratosfera
Comprende la zona entre la tropopausa y la estratopausa (situada a 50-60
km de altitud)
La temperatura cambia su tendencia y va
aumentando hasta llegar a ser de alrededor de 0ºC
en la estratopausa.

Casi no hay movimiento en dirección vertical del
aire, pero los vientos horizontales llegan a alcanzar
frecuentemente los 200 km/h, lo que facilita el que
cualquier sustancia que llega a la estratosfera se
difunda por todo el globo con rapidez.

No hay nubes salvo en la parte inferior (nubes de hielo)

Eduardo Gómez


La capa de ozono

La capa de ozono se sitúa entre los 25-35 km en concentraciones de 12 ppm.
El espesor es variable: Mínimo en los polos y máximo
en el ecuador
Formación del ozono

Los procesos de formación y destrucción (procesos
naturales) de ozono están en equilibrio y retienen el 90%
de los rayos U.V. y liberan calor (la temperatura sube en la
estratosfera, desde los -70º C en la tropopausa hasta los
4ºC en la estratopausa ).

Eduardo Gómez


La capa de ozono

También hay un importante proceso de destrucción del
ozono debido a causas humanas, fundamentalmente la
emisión de CFC’s
El movimiento horizontal y la velocidad de los
vientos de la estratosfera influyen en la difusión de
los CFC que destruyen el ozono. En esta parte de la
atmósfera, entre los 30 y los 50 kilómetros, se
encuentra el ozono (el 90% del ozono atmosférico,
el 10% restante está en la troposfera y es un
contaminante nocivo), importante porque absorbe
las radiaciones de onda corta (dañinas para los
seres vivos).

Eduardo Gómez


La mesosfera
Se extiende desde la estratopausa (4ºC ) hasta la mesopausa (90-100 km y entre -80ºC y
-90ºC)
• Contiene sólo cerca del 0,1% de la masa total del aire.
• Es importante por la ionización y las reacciones
químicas que ocurren en ella.

• La disminución de la temperatura combinada con la
baja densidad del aire en la mesosfera determinan la
formación de turbulencias.

• Las estrellas fugaces se originan por el roce de
meteoritos con las partículas de esta capa.

Eduardo Gómez


La termosfera o ionosfera
Se extiende desde la mesopausa hasta la termopausa (600 km y 1000ºC)

Por efecto de las radiaciones de λ corta (rayos
gamma y rayos X se ionizan moléculas de nitrógeno
y oxígeno y se liberan electrones

Eduardo Gómez



La tierra se va descargando por el
flujo de cargas, pero se recarga
CARGAS gracias a las tormentas.
CARGAS
NEGATIVAS POSITIVAS

IONOSFERA

En la ionosfera rebotan las ondas de radio, lo
que posibilita las comunicaciones

El aumento de temperatura en esta capa se
debe a la absorción de radiación solar.

Eduardo Gómez



En esta capa se pueden observar las auroras boreales.

Una aurora boreal o polar se produce
cuando una eyección de masa solar
choca con los polos norte y sur de la
magnetosfera terrestre, produciendo
una luz difusa pero predominante
proyectada en la ionosfera terrestre.

Eduardo Gómez


La Exosfera Su límite inferior se localiza a una altitud entre 600 y 700
km, aproximadamente. Su límite con el espacio llega en
promedio a los 10.000 km por lo que la exosfera está
contenida en la magnetosfera (500-60.000 km), que
representa el campo magnético de la Tierra.

En esa región, hay un alto contenido de polvo cósmico que
cae sobre la Tierra y que hace aumentar su peso en unas
20.000 toneladas. Es la zona de tránsito entre la atmósfera
terrestre y el espacio interplanetario y en ella se pueden
encontrar satélites meteorológicos de órbita polar.

Eduardo Gómez


Calentamiento de la atmósfera
De toda la radiación que emite el sol solo una pequeña parte llega a la tierra. La
atmosfera permite el paso de parte de la radiación de onda corta, 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.

Eduardo Gómez


Calentamiento de la atmósfera
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, como el CO2, 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.

Eduardo Gómez


Dinámica atmosférica

Se debe al desigual calentamiento de la superficie (mayor en el ecuador y menor
en los polos).
Las diferencias de presión y temperatura provocan la aparición de vientos que
transfieren el calor mediante movimientos convectivos verticales.

δ alta AIRE
Estos movimientos pueden ser:
Tª baja FRÍO

1. Convección térmica
2. Convección por humedad
3. Convección por presión AIRE δ baja
CALIENTE Tª alta

Convección térmica

Eduardo Gómez



Convección por humedad

El aire húmedo es menos denso que el seco porque el agua desplaza a otros
componentes de mayor peso molecular (nitrógeno, oxígeno, dióxido de carbono…

δ alta AIRE
SECO

AIRE δ baja
HÚMEDO


Eduardo Gómez



Humedad de aire

La cantidad de vapor de agua en el aire se mide en:

Humedad absoluta:

• Cantidad de vapor en un volumen
determinado de aire (se mide en g/m3).
Depende de la temperatura.

• Cuando el aire no puede contener más
humedad se satura: Punto de rocío.

Humedad relativa:
Es el % de vapor de agua que hay en un metro cubico de aire a una
determinada temperatura en relación a la cantidad máxima de vapor
que podría tener a esa misma temperatura

Eduardo Gómez



El higrómetro es el instrumento utilizado para medir la humedad del aire.

Cuando se calienta, el
aire sube. A medida que
asciende, va enfriándose y
el vapor de agua se
condensa en pequeñas
gotas o cristales de hielo.

Las nubes o la niebla son
aire cargado de finas gotas
de agua.



Convección por presión

Son movimientos debidos a la presencia de anticiclones y borrascas. Depende a su
vez de la temperatura y de la humedad

δ alta
Anticiclón

δ baja
Borrascas

Animación
Convección por presión

Eduardo Gómez



Convección por diferencias de presión

La presión en un punto depende de la humedad y la temperatura y puede ir
variando en un mismo punto geográfico. Los puntos que tienen la misma
presión se unen mediante una líneas denominadas ISOBARAS

Anticiclones:
Zonas de alta presión. El
viento sale hacia afuera.
Expulsa nubes,
precipitaciones

Borrascas:
Zonas de baja presión. El
viento entra desde el
exterior. Trae nubes,
precipitaciones

Eduardo Gómez


VARIACIÓN DE LA PRESION EN BORRASCAS Y ANTICICLONES

La presión La presión
disminuye aumenta

B A

Isobaras

Hay altas presiones (anticiclones) cuando los valores superan los 1013 mb, y bajas
presiones (borrascas) en caso contrario. Los valores de la presión atmosférica varían
con la altitud, situación geográfica y el tiempo.

Eduardo Gómez


Vientos

Aire Aire En general, el viento sopla
frío frío desde los anticiclones hacia las
borrascas en superficie, y en
sentido contrario en altura.

Aire
caliente

A B A
La trayectoria de los vientos no es rectilínea sino que está modificada por el relieve y el
efecto de Coriolis.

Eduardo Gómez


Vientos

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.

Eduardo Gómez


Efecto de Coriolis

Es una fuerza que surge como consecuencia de la rotación de la tierra (sentido anti
horario)

Tiene un valor máximo en los polos y mínima en el ecuador. Esta fuerza afecta a la
dirección de los vientos, aguas y en general a cualquier móvil que se mueva sobre
la superficie terrestre, desviando su trayectoria hacia la derecha en el Hemisferio
Norte y hacia la izquierda en el Hemisferio Sur.

Animación sobre el efecto de coriolis
http://www.classzone.com/books/earth_science/terc/content/visualizations/es190
4/es1904page01.cfm?chapter_no=19

http://www.bioygeo.info/Animaciones/Coriolis.swf

Eduardo Gómez


En las zonas ecuatoriales (máxima insolación) el aire se
calienta y asciende (borrascas ecuatoriales). En las zonas
polares, el frío provoca que el aire descienda y se aplaste
contra el suelo, formando un anticiclón permanente en
estas zonas. Si la tierra no rotase y tuviera una superficie
uniforme, la circulación de los vientos sería como indica la
figura

La fuerza de Coriolis va a
provocar un desvío de las
corrientes de aire, provocando
que el transporte se lleve a cabo
mediante tres células
convectivas en cada hemisferio.

Eduardo Gómez



• 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.

Eduardo Gómez


En el ecuador, el aire cálido se eleva y se condensa en grandes nubes y tormentas, que
liberan calor y conduce el aire hacia partes más altas de la atmósfera. Allí, el aire se
traslada hacia los polos y se enfría a medida que se mueve.

El aire converge a una altura aproximada de 30° de latitud.

La convergencia del aire hace que este se
hunda o asiente en esta latitud.

Esto determina la divergencia del aire en la
superficie terrestre, generando un cielo
despejado y vientos superficiales suaves y
variables.

Las latitudes de 30° se conocen como zonas de
calmas subtropicales porque era allí donde se
encalmaban los barcos de vela que viajaban al
Nuevo Mundo.

Eduardo Gómez


De las zonas de calmas subtropicales, una parte del aire superficial regresa al
ecuador.

Debido al efecto de Coriolis, los vientos soplan desde el NE en el hemisferio N y
desde el SE en el hemisferio S.

Son los alisios, que convergen
alrededor del ecuador en una región
denominada la zona intertropical de
convergencia (ZITC).

Este aire ecuatorial convergente se
calienta y se eleva a lo largo del ciclo.

Eduardo Gómez


En las latitudes de 30° C, una parte del aire
superficial va hacia los polos. La fuerza de
Coriolis desvía estos vientos hacia el E. Estos
vientos superficiales se vientos del oeste.

La mayor parte del aire húmedo de las
regiones del sur se desplaza hacia el norte.
Esta humedad se condensa y libera la energía
que ayuda a calentar el aire en las latitudes
del norte.

En las áreas que se encuentran entre las latitudes de 60° y los polos, dominan los
vientos polares del este. Forman una zona de aire frío que sopla hacia el SE (hemisferio
del norte) y hacia el NE (hemisferio del sur) hasta que se encuentran con los del oeste,
más cálidos.

Animación de la circulación general de la atmósfera

Eduardo Gómez


La zona de contacto entre los vientos polares del este y los del oeste es el frente polar,
que se traslada a medida que ambas masas de aire se presionan entre sí de un lado al
otro.
El frente polar ayuda al aire frío a desplazarse hacia el sur y al aire húmedo y cálido,
hacia el norte (hemisferio del norte) y, de ese modo, transporta energía calorífica a
las regiones polares.

A medida que el aire húmedo y cálido,
característico de los vientos del oeste,
ejerce una presión sobre los del este, fríos y
más secos, se desarrolla un clima
tempestuoso.

Por consiguiente, el frente polar
generalmente está acompañado por nubes
y precipitaciones.

Eduardo Gómez

La corriente de chorro

Se trata de una corriente impetuosa de aire, que se
origina en el límite superior de la troposfera debido al
contraste térmico entre dos masas de aire. Tiene
forma aplanada y fluye entre los 7.000 y 15.000 m de
altitud, mayor en verano que en invierno. Puede
alcanzar 500 km/h y a veces 600 km/h

Se presenta casi de un modo constante en las latitudes medias de ambos hemisferios. Su
trayectoria suele ser de oeste a este, también puede cambiar de rumbo incluso ser
circular. En el verano muestra un esquema zonal desplazándose de oeste a este a gran
velocidad y formando una línea continua que impide el intercambio de masas de aire. En
invierno es cuando presenta grandes perturbaciones (ondas de Rossby)


Como consecuencia de la inclinación del eje de rotación de La Tierra, a lo largo de
las estaciones, las células convectivas se desplazan en dirección N-S produciendo
las breves estaciones lluviosas en las zonas subtropicales, la llegada de aire polar
en las zonas templadas, etc..

Eduardo Gómez


Estabilidad e inestabilidad atmosférica

Gradientes verticales de temperatura

• Gradiente vertical de Tª (GVT): variación
vertical de Tª en condiciones estáticas o de
reposo (0,65ºC/100m). Es un valor muy variable
(depende de la latitud, la altura, la estación del

Altitud (m)
a b c
año….) a

• En ocasiones, la temperatura puede aumentar
con la altura, (GVT < 0). Este fenómeno se llama
INVERSIÓN TÉRMICA b c

Temperatura ºC

Eduardo Gómez



Inversiones térmicas

Las inversiones térmicas dificultan o incluso impiden
los movimientos verticales del aire.
Se puede presentar en cualquier sitio de la

Altitud (m)
troposfera (la tropopausa es una inversión térmica b c
permanente)

En invierno son muy frecuentes a nivel del suelo
debido a que este enfría mucho la capa de aire
adyacente. Esta capa de aire queda a una
temperatura inferior a la de las capas superiores.

Temperatura ºC

Estos gradientes son estáticos, el aire no se mueve.

Eduardo Gómez



Convergencia
Aire
frontal
caliente
Aire frio
Altura

Inversiones Subsidencia
térmicas

Suelo Aire más caliente

Aire más frío

Eduardo Gómez



Inversiones térmicas

El aire de las capas inferiores, más frío que el de capas superiores no puede
contener tanto vapor de agua, se satura y se forman nieblas y nubes bajas

Eduardo Gómez



Gradiente adiabático seco (GAS):
•Un proceso adiabático es aquel en el que no Al ascender se
se produce transferencia de calor ni de masa a enfría a razón de
través de las fronteras de una porción de aire. Tª 2
1ºC/100m

•Se considera que el aire es seco ya que el agua
que contiene permanece en estado gaseoso.

•En este proceso, la compresión da lugar al
calentamiento, y la expansión al enfriamiento. Tª 1

•Una porción de aire seco que se eleva en la
atmósfera se enfría según el gradiente
adiabático seco de 1 °C/100 m y presenta un
gradiente vertical de -1°C/100 m. Al descender se
calienta a razón
•De manera similar, al descender, se calienta de 1ºC/100m
1ºC/100m.

Eduardo Gómez



•El gradiente vertical adiabático seco es fijo,
totalmente independiente de la temperatura
del aire ambiental.

•Siempre que una porción de aire seco ascienda
en la atmósfera, se enfriará en el gradiente de 1
°C/100 m , independientemente de cuál haya
sido su temperatura inicial o la del aire
circundante.

•Un diagrama adiabático simple demuestra la
relación entre la elevación y la temperatura.

Eduardo Gómez


La
condensación
Gradiente vertical adiabático húmedo (GAH) libera calor
Al elevarse, una porción de aire seco que
Aire
contiene vapor de agua se enfría según el saturado
gradiente adiabático seco hasta que alcance
Punto de rocío
su temperatura de condensación o punto de
rocío.

En este punto una parte del vapor de agua se
comienza a condensar.

La condensación libera calor latente y el aire
se calienta. Así, la disminución térmica es Aire
menor que en los casos anteriores.. seco

Aire seco con
vapor de agua

Eduardo Gómez



A diferencia del gradiente vertical adiabático
seco, no es constante pero depende de la
temperatura y la presión. Sin embargo, en la
mitad de la troposfera, se estima un gradiente
aproximado de 0.3 y 0.6°C/100 m.

A medida que el aire siga perdiendo humedad
por efecto de la condensación, el GAH
aumenta y cuando ya esté seco de nuevo, su
valor volverá a ser el GAS.

El GAH depende de la cantidad de vapor inicial

Vapor inicial Liberación de calor GAH

El GAH es mínimo en las zonas ecuatoriales debido a la intensa evaporación

Eduardo Gómez


Condiciones de inestabilidad atmosférica

Se producen cuando una masa de aire asciende y su temperatura varía según el
GAS y está rodeado de aire estático cuya temperatura varía en función del GVT.
Si GVT > GAS (aire exterior más frío), el aire asciende y si contiene humedad
formará nubes y el viento será convergente (se formará una borrasca) que
puede dar lugar a precipitaciones.

Esto puede ser frecuente en días de fuerte
GAH insolación, cuando el G.T.V. puede ser de
(0,7ºC/100m) 1,5ºC, superiores al G.A.S. Entonces de
produce la formación de nubosidad y la
Altitud (m)

precipitación.
Nivel de
condensación Una vez producida la nubosidad, el
enfriamiento del ascenso proseguirá, pero
GAS
(1ºC/100m) ya según el G.A.H., menor que el G.A.S, ya
GVT
que la condensación del vapor de agua es
(1,5ºC/100m) un proceso exotérmico

Temperatura ºC
Eduardo Gómez


Condiciones de inestabilidad atmosférica

El grado de inestabilidad depende de la
importancia de las diferencias entre los
gradientes verticales ambientales y los
adiabáticos secos

Eduardo Gómez


Condiciones de estabilidad atmosférica

• El aire interior se enfría más deprisa que el exterior GVT < GAS.
• La masa de aire se ve empujada hacia abajo, se seca por calentamiento y se
aplasta contra el suelo creando una situación anticiclónica.
• El viento sale hacia afuera, impidiendo la entrada de precipitaciones.
• El tiempo será seco y estable.

GVT
(0,8ºC/100m)
Altitud (m)

Esta situación se llama
anticiclónica o de
SUBSIDENCIA

GAS
(1ºC/100m)

Temperatura ºC
Eduardo Gómez


Condiciones de estabilidad atmosférica

• En las situaciones de estabilidad anticiclónica puede darse un fenómeno de
inversión térmica, que forma nubes a ras de suelo (nieblas) y que atrapa la
contaminación por subsidencia o aplastamiento contra el suelo.
• En estos casos, el GVT es negativo, es decir, la Tª aumenta con la altura en
vez de disminuir.

• Es una situación frecuente por la noche.
GVT < 0
(Negativo) • A lo largo del día, cuando el sol calienta el
suelo, la capa de inversión desaparece y
Altitud (m)

levanta la niebla.

• En invierno, estas situaciones son más
frecuentes porque la atmósfera está muy
GAS fría en las capas más cercanas al suelo
(1ºC/100m)

Temperatura ºC
Eduardo Gómez


Condiciones de inversiones térmicas

Eduardo Gómez


Frentes, brisas y vientos

Un frente es la frontera que separa dos masas de aire con un gran contraste de
temperatura y humedad. Las distintas densidades obligan a que el aire caliente
(menos denso) ascienda sobre el aire frío.

Las masas de aire se comportan como sistemas aislados, sin mezclarse. La
ascensión forzada del aire caliente provoca condensación, nubosidad y
precipitaciones.

Corrientes térmicas

Eduardo Gómez


Tipos de frentes

Frente Frío

Una masa de aire frío se mueve y alcanza
a una masa de aire cálido o choca contra
ella.

El aire cálido de ve obligado a ascender
formando una borrasca con nubes de
desarrollo vertical (cumulonimbus) que
provocan precipitaciones intensas al paso
del frente.

Eduardo Gómez


Tipos de frentes

Frente Cálido

El aire cálido se mueve y encuentra una
masa de aire frío. El ascenso se produce
de forma más suave que en los frentes
fríos, formando nubes de desarrollo
horizontal (nimbostratos, altoestratos)
que originan lluvias débiles y persistentes

Eduardo Gómez


Eduardo Gómez


Tipos de frentes

Frente Ocluido

Se superponen dos frentes, el frío va
mas rápido, atrapa al frente cálido y el
frente cálido pierde contacto con el
suelo, originando lluvias.

Independientemente del tipo de frente
ocluido que se aproxime, las nubes y
precipitaciones resultantes de tal
frente serán similares a las de un frente
cálido.

A medida que el frente pasa, las nubes
y la precipitación se parecerán a las de
un frente frío.

Eduardo Gómez


Brisas

La brisa es un tipo de viento local motivado
por el movimiento de masa de aire debido al
heterogéneo calentamiento del relieve por el
Sol.

Se producen movimientos verticales de las
masas de aire que provocan vacíos y
desequilibrios de presión. Para restablecer
estas inestabilidades, nuevas masas de aire se
desplazan para llenar estos vacíos de baja
presión. Se distinguen los siguientes tipos de
brisas:

• Brisas marinas
• Brisas de valle y montaña
A: Brisa marina diurna
B: Brisa terrestre nocturna

Eduardo Gómez


Vientos de montaña - valle

Se origina en las laderas iluminadas por el sol. Cuando
las laderas y el aire próximo a ellas están calientes la
densidad del aire disminuye, y el aire asciende hasta
la cima siguiendo la superficie de la ladera. Durante la
noche la dirección del viento se invierte,
convirtiéndose en un viento que fluye ladera abajo. Si
el fondo del valle está inclinado, el aire puede
ascender y descender por el valle; este efecto es
conocido como viento de cañón.

Eduardo Gómez


Efecto Föhn

• Se produce en relieves montañosos cuando una masa de aire cálido y húmedo es
forzada a ascender para salvar un obstáculo.
• Esto hace que el vapor de agua se enfríe (según el GAH) y sufra un proceso de
condensación en las laderas de barlovento donde se forman nubes y lluvias orográficas.
• En la ladera de sotavento el tiempo está despejado y la temperatura aumenta por el
proceso de compresión adiabática.
• Este proceso está motivado porque el aire ya seco y cálido desciende rápidamente por
la ladera, calentándose a medida que desciende (según el GAS) y con un humedad
sumamente escasa.

Barlovento Sotavento

Eduardo Gómez


Nubes y precipitaciones

Las nubes están formadas por grupos de pequeñísimas gotas de agua o cristales de hielo
en el cielo. Están asociadas con distintos tipos de precipitaciones, dependiendo de la
temperatura de la atmósfera y aproximadamente, el 50% de nuestro planeta siempre
esta cubierto de nubes

Las nubes pueden tener todos los tamaños y formas. Pueden formarse cerca del suelo o
alto en la atmósfera.

Los diferentes tipos de nubes se clasifican según su altura y apariencia. Su forma
depende de la forma en que el viento se mueve alrededor de ellas. Si el viento se mueve
en dirección horizontal, las nubes se extienden en capas. Las nubes crecen
ascendentemente cuando el viento va en esa misma dirección.
Eduardo Gómez


Tipos de nubes

Estratos. Planos de gran extensión y bastante uniformes.
Cúmulos. Masas aisladas de nubes voluminosas con su porción superior a
modo de coliflor.
Según su forma Cirros. De aspecto filamento o sedoso con cristales de hielo.
Nimbos. Nubes de temporal.
Estratocúmulos, Cumulonimbos. Lo normal es que aparezcan nubes con
características intermedias, como éstas o los cirroestratos, altoestratos,...

Bajas. Hasta 2.500 m
Según su altitud Medias. De 2.500 m a 6.000 m
Altas. Más de 6.000 m

Nubes de agua. Formas perfectamente delineadas y
delimitadas al menos en sentido vertical.
Nubes de hielo. Estructura deshilachada con contornos
Según su estructura
indefinidos.
Nubes de chubasco. Se alargan en forma de yunque u
hongo de hielo.

Eduardo Gómez


Tipos de nubes

Eduardo Gómez


TIPOS DE PRECIPITACIÓN

LLUVIA. Se produce por la unión de muchas
gotas de pequeño tamaño que dan lugar a
gotas mayores, incapaces de mantenerse en
suspensión. Cuando su diámetro es < 0,5
mm constituyen la llovizna.

NIEVE. Constituida por masas de cristales de hielo
formados directamente a partir del vapor de agua
atmosférico allí donde la temperatura del aire es
inferior al punto de congelación. Son cristales
planos hexagonales o prismáticos.

GRANIZO. Son formas redondeadas de hielo con una estructura
interna en capas concéntricas, de 0,5-5 cm de media, sólo se
forman en los cumulonimbos donde existen fortísimas corrientes
de aire ascendentes. Las gotas de lluvia son arrastradas a
grandes alturas donde se congelan para volver a caer y
mantenidas en suspensión. Cada granizo crece por la unión de
nuevas gotas hasta precipitar.
Eduardo Gómez


TIPOS DE PRECIPITACIÓN
ROCÍO. Se produce en la superficie terrestre cuando ésta y las partículas de vapor
de agua contenidas en el aire sufren un enfriamiento por pérdida de calor, se alcanza
el punto de rocío (temperatura a la cual el aire está saturado) y se enfría algo más.

ESCARCHA. Es igual al rocío, pero se produce cuando la temperatura está por
debajo de 0 C.

NIEBLA. Condensación de las masas húmedas de aire en las capas inferiores de la
atmósfera.

Eduardo Gómez

Origen de las precipitaciones

Convección térmica: debido al
ascenso de aire cálido y húmedo
hasta el nivel de condensación
formando cúmulos. Por la unión de
varios cúmulos se forma una nube
cúmulos
de desarrollo vertical o
cumulonimbo, en la que se forman
gotas de agua desde la base de la
cumulonimbos
nube, que se van haciendo más
grandes a medida que ascienden,
juntándose unas con otras. Se
forman borrascas intensas que
duran poco.

CLIMAS Y CLIMOGRAMAS.
• ELEMENTOS DEL CLIMA
• TEMPERATURA Y ZONAS TÉRMICAS.
• TIPOS DE CLIMAS.
• CLIMOGRAMAS.

ELEMENTOS DEL CLIMA.

• TEMPERATURA: Se mide en grados centígrados (ºC) y es resultado de
factores astronómicos y geográficos.
• PRESIÓN: se mide en mm o l/m. cuadrado y es resultado de factores
dinámicos y térmicos.
• HUMEDAD: se mide en % y es resultado de la evaporación y los vientos.
• VIENTOS: son resultado de las diferencias de presión y dan lugar a las
precipitaciones.

TEMPERATURA Y ZONAS TÉRMICAS

• Desde el punto de vista térmico, existen en el planeta tres
grandes ZONAS CLIMÁTICAS, que son consecuencia del
MOVIMIENTO DE TRASLACIÓN de La Tierra:

• ZONA CÁLIDA, entre los dos trópicos,
• ZONA TEMPLADA, entre el trópico y el círculo polar de cada
hemisferio.
• ZONA FRÍA, entre el círculo polar y los 90º de latitud de cada
hemisferio.

TEMPERATURAS Y ZONAS TÉRMICAS.
MOVIMIENTO DE TRASLACIÓN DE LA TIERRA.
El eje de la tierra está inclinado respecto al plano de la óptica. Como
consecuencia, la zona intertropical (cálida) recibe todo el año de manera
perpendicular los rayos solares; las zonas polares (fría), reciben los rayos
solares siempre paralelos; y la zonas intermedias (templada) los reciben
más o menos perpendiculares según la época del año, existiendo
estaciones.

TEMPERATURAS Y ZONAS TÉRMICAS. ZONAS
CLIMÁTICAS.

El movimiento de traslación produce la existencia de una zona
cálida intertropical, dos zonas templadas y dos zonas frías, tal y
como se puede observar en la imagen.

LLUVIAS Y TIPOS DE CLIMA
• La lluvia, como precipitación, es el resultado de la condensación del vapor
de agua contenido en una masa de aire. A menor temperatura menor es,
asimismo, la capacidad para contener vapor de agua; por ello, cuando el
aire asciende, al enfriarse, se produce condensación y nubosidad
(Inestabilidad). Por el contrario, cuando el aire desciende (subsidencia) se
produce estabilidad atmosférica con ausencia de nubosidad y
precipitación.
• La cantidad de precipitación anual genera una subdivisión dentro de las
grandes zonas térmicas ( CÁLIDA, FRÍA Y TEMPLADA). En las zonas cálida y
templada, la circulación general introduce diferencias internas desde el
punto de vista de la humedad y la precipitación, dando lugar a los distintos
tipos de clima.

TIPOS DE CLIMA: ZONA CÁLIDA.

• La zona cálida es el área intertropical (rayos
solares perpendiculares durante todo el año).
• El movimiento estacional de las altas
presiones subtropicales y las bajas
ecuatoriales explica los tres tipos de clima que
encontramos en la zona (Ecuatorial, Tropical y
Desértico).

TIPOS DE CLIMA: ZONA CÁLIDA.
• Todo el sistema se desplaza estacionalmente: hacia el norte en el verano del
hemisferio sur y hacia el sur en el invierno del hemisferio sur.
• Como consecuencia, se determinan tres tipos de clima.
• En la zona próxima al ecuador, donde actúan todo el año las bajas presiones
ecuatoriales, encontramos un clima cálido y húmedo todo el año
(ECUATORIAL); En las zonas próximas a las altas presiones subtropicales, el
clima es cálido y seco todo el año (DESÉRTICO); Y, en las zonas intermedias
que están afectadas una parte del año por las altas presiones y otra parte,
por las bajas, el clima tiene una estación seca y otra húmeda (TROPICAL).
Altas presiones subtropicales
++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

alisios

bajas ecuatoriales

alisios

++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
altas presiones subtropicales.

TIPOS DE CLIMA: ZONA TEMPLADA.

• En la zona templada, predomina la circulación del oeste, por lo cual las
fachadas oeste de los continentes son más húmedas y presentan una
menor amplitud térmica.
• Asimismo, y desde el punto de vista de la latitud, podemos dividir la zona
en dos subzonas: por encima de los 40º norte o sur, nos encontramos con
una subzona templada “fría”; por debajo de los 40º norte o sur, nos
encontramos con una subzona templada “cálida”.
• Combinando esos factores (CIRCULACIÓN DEL OESTE Y DIVISIÓN
LATITUDINAL), y añadiéndoles la CONTINENTALIDAD, podemos dividir la
zona templada en cuatro cuadrantes que nos explican los cuatro tipos de
clima existentes en la misma: OCEÁNICO, MEDITERRÁNEO, CONTINENTAL
Y SUBTROPICAL TIPO CHINO.

ZONA FRÍA

• En la zona fría, los rayos solares inciden paralelos
durante todo el año. Comprende las área próximas a
cada uno de los polos.
• Las temperaturas están casi todo el año por debajo
de 0º; sólo en verano adquieren valores positivos,
que no suelen sobrepasar los 4ºC. Las
precipitaciones son escasas.
• Una variante azonal de este clima es el CLIMA DE
MONTAÑA.

LOS CLIMOGRAMAS.
• Un climograma es la representación
gráfica de la evolución de las Logroño Tm: 13,4º y Pmm: 427
temperaturas medias mensuales(ºC) 140
130
70
65
y de las precipitaciones ( en mm. o 120 60
l/m2 ) en un lugar tomando los 110
Alt: 380 m.
55
valores medios de 20 ó 30 años. 100 50
• La escala de precipitaciones ( a la 90 45

derecha) debe ser siempre el doble 80 40

que la de temperaturas (a la 70 35

izquierda)., pues se aplica así un 60 30

índice de aridez según el cual un mes 50 25

es seco o árido cuando la 40 20

precipitación en mm. no supera el 30 15
20 10
doble de la precipitación en ºC. 10 5
• De este modo, podemos determinar 0 0
la existencia de estación seca así E F M A MY J JL A S O N D
como cuantos meses dura la misma.

MEDITERRÁNEO

• Estación seca en verano.
• Verano cálido e invierno suave.
• Precipitaciones: máximos en otoño
e invierno.
SEVILLA (ESPAÑA)

50 100

45 90

40 80

35 70

30 60
Pmm

Pmm
TºC

25 50
TºC
20 40

15 30

10 20

5 10

0 0
E
O

O

IO
ZO

E
L

E
O

RE
O
RO

RI

BR
BR
BR
AY

NI

ST
ER

L
AR

UB
RE

AB

JU
JU

EM
EM
M
O
M
EN

M

CT
AG

IE
B

CI
VI
FE

PT

O

NO

DI
SE

37ºN 5ºO 30 m. altitud

CLIMOGRAMAS: OCEÁNICO

• Sin estación seca.
Húmedo todo el año. BURDEOS (FRANCIA).

• Verano fresco e 60 120
50 100
invierno suave o poco 40 80

Pmm
Pmm
frío.

TºC
30 60
TºC
20 40
10 20
0 0

E
JU O
NIO

SE GOS O
O

IEM E
RIL

OC BRE
FE ERO

VIE RE
IEM TO
MA O

BR
DIC MBR
Y

LI
RZ
ER

MA

NO TUB
AB

JU
EN
BR

A
PT
43ºN 0º Log. 48 m. altitud

CLIMOGRAMAS: DESÉRTICO

• Seco todo el año. IN SALAH (ARGELIA)

• Invierno muy suave y 40 80
35 70
verano bastante 30
25
60
50

Pmm
Pmm

TºC
caluroso. 20
15
40
30 TºC
10 20
5 10
0 0

E
MA RO

NIO
AB O

IEMSTO
MA IL

DICIEMB E
JU O

SE AGO LIO
BR O

NO CTU RE

IEM RE
BR
BR
RZ

Y
FE NER

R

B
E

JU
E

V
PT
O
27ºN 2ºE 280 m. altitud

CLIMOGRAMAS: ECUATORIAL

• Sin estación seca. Colombo (SRI LANCA).

Húmedo todo el año. 200

180
400

350

• Temperaturas 160

140
300

calurosas todo el 120
250

Pmm
TºC
CLIMA 15: ECUATORIAL 2 Pmm
100 200

año, sin variación .
CLIMA 15: ECUATORIAL 2 TºC

80
150
60
100
40
50
20

0 0

E
YO

O
LIO
O

RE
L

E
O

E
TO
RO

RI

BR
BR

NO UBR
RZ

NI
ER

MB
OS
MA
RE

AB

JU
JU

EM
IEM
MA
EN

T
AG

V IE
B

OC

CI
FE

PT

DI
SE
6ºN 79ºE. 7 m. altitud.

CLIMOGRAMAS: TROPICAL SECO.

• Sólo un mes húmedo. Karachi (PAKISTAN).

• Temperaturas cálidas 45

40
90

80

o calurosas todo el 35 70

año, con variación 30

25
60

50
estacional por

Pmm
Pmm

TºC
TºC
20 40

localizarse en zonas 15 30

cercanas a las altas 10

5
20

10

presiones 0 0

subtropicales y a los

E
O

O

LIO
ZO

RE
L

E
O

RE
TO
RO

RI

BR
BR
Y

NI
ER

MB
R

OS
MA

B
RE

AB

JU
JU

EM
IEM

TU
MA
EN

AG

VIE
B

OC

CI
FE

PT

NO

DI
climas desérticos.

SE

CLIMOGRAMAS: TROPICAL HÚMEDO.

• Breve estación seca. LAGOS (NIGERIA).

250 500

• Temperaturas 450

uniformes y cálidas
200 400

350

durante todo el año 150 300
Pmm

Pmm
TºC
250
TºC
por localizarse cerca 100 200

150
de las bajas presiones 50 100

ecuatoriales. 0
50

0

E
O

O

LIO
ZO

RE
L

E
O

RE
TO
RO

RI

BR
BR
Y

NI
ER

MB
R

OS
MA

B
RE

AB

JU
JU

EM
IEM

TU
MA
EN

AG

VIE
B

OC

CI
FE

PT

NO

DI
SE

CLIMOGRAMAS: POLAR.

• Breve estación seca de BARROW POINT(ALASKA).

un mes, en verano. 12,5

7,5
25

15

• Temperaturas muy 2,5 5

frías, sólo por encima -2,5 -5

E
O

O

LIO
O

RE
L

E
O

E
TO
RO

RI

BR
BR

BR
Y

NI
RZ
ER

MB
OS
MA
RE

AB

JU
JU

EM
IEM

TU
MA
EN

AG

VIE
B

OC

CI
FE

PT
de 0ºC durante el -7,5 -15

NO

DI
SE

Pmm
Pmm

TºC
TºC
-12,5 -25

verano, y sin alcanzar -17,5 -35

los 5ºC. -22,5 -45

-27,5 -55

-32,5 -65
71ºN 156ºO 6 m. altitud

LOS HURACANES

¿Qué es un huracán?

Un huracán, también llamado ciclón o tifón, es una tormenta
tropical con fuertes vientos que circulan alrededor de un área
de baja presión. Podemos hablar de huracán cuando los
vientos de la tormenta soplan a 74 millas por hora.

Los vientos y lluvias que forman un huracán se pueden
extender por cientos de millas. La parte más peligrosa de un
huracán es la columna de agua marina que impulsa el viento y
que suele inundar la costa cuando el huracán entra a tierra.
El ojo (también llamado vórtice) es, en comparación, un área
relativamente tranquila.

Tema 5 Sistemas fluidos externos: La atmósfera

Tema 5 Sistemas fluidos externos: La atmósfera

Recomendados

Recomendados

Mais conteúdo relacionado

Mais procurados

Mais procurados (20)

Destaque

Destaque (20)

Semelhante a Tema 5 Sistemas fluidos externos: La atmósfera

Semelhante a Tema 5 Sistemas fluidos externos: La atmósfera (20)

Mais de Eduardo Gómez

Mais de Eduardo Gómez (20)

Último

Último (20)

Tema 5 Sistemas fluidos externos: La atmósfera