Movimientos Verticales de la Atmósfera

Gradiente Vertical Térmico

La representación de las variaciones de temperatura con la altura se denomina curva de estado y suele ser rectilínea. Las inversiones térmicas, donde la temperatura aumenta con la altura, pueden ocurrir a cualquier altura y momento, pero se distinguen dos tipos:

• Inversiones de altura: Típicas del invierno, son producidas por la convergencia frontal (choque de masas de aire) y la subsidencia (aire descendente en anticiclones).
• Inversiones a nivel del suelo: Ocurren por la radiación nocturna de calor desde la superficie terrestre, enfriando las capas cercanas al suelo más rápidamente.

Gradiente Adiabático

Cuando una masa de aire asciende, se expande y enfría; al descender, se comprime y calienta. Este proceso de cambio de temperatura por movimiento vertical se denomina proceso adiabático. El gradiente adiabático describe la variación de temperatura que experimenta una masa de aire en movimiento vertical a calor constante, estimada en 1ºC/100m para el aire seco (GAS).

Estabilidad e Inestabilidad Atmosférica

• Inestabilidad atmosférica: Ocurre cuando el GAS es mayor que el gradiente vertical térmico (GVT), lo que significa que una masa de aire ascendente se enfriará más lentamente que el aire circundante, favoreciendo su ascenso y la formación de nubes y precipitaciones.
• Estabilidad atmosférica: Se da cuando el GAS es menor que el GVT, lo que implica que una masa de aire ascendente se enfriará más rápidamente que el aire circundante, tendiendo a descender y generando altas presiones (anticiclones).

Meteoros Acuosos

Son fenómenos atmosféricos relacionados con el agua. La condensación, proceso por el cual el vapor de agua se convierte en líquido, requiere una humedad relativa del 100% y la presencia de núcleos de condensación (partículas sólidas) para que las moléculas de agua se agrupen. La condensación puede ocurrir por:

• Irradiación: Enfriamiento del suelo que crea una inversión térmica, condensando el vapor de agua sobre la superficie terrestre más fría (rocío, escarcha, niebla).
• Ascensión adiabática: Ascenso de las masas de aire y disminución de presión, formando nubes, granizo o nieve (a temperaturas bajo cero).

Precipitaciones

• Convectivas: Se producen cuando el aire asciende por diferencias de temperatura debido a un calentamiento local, con un gradiente adiabático menor que el gradiente vertical medio.
• Orográficas: Ocurren cuando una masa de aire se ve obligada a ascender al encontrarse con una montaña, produciendo un ascenso adiabático y condensación.
• Ciclónicas o frontales: Se generan cuando dos masas de aire con características distintas entran en contacto, provocando ascenso de aire y formación de nubes y precipitaciones.

Movimientos Horizontales

Las variaciones horizontales de presión atmosférica, relacionadas con la distribución de la radiación solar y el calentamiento diferencial de la superficie terrestre, generan un movimiento compensatorio del aire desde zonas de alta presión hacia zonas de baja presión, originando los vientos.

Fuerza de Coriolis

Es la fuerza que desvía la trayectoria de los fluidos (como el aire) debido a la rotación de la Tierra, siendo máxima en los polos y nula en el ecuador.

Vientos en Superficie y en Altura

La combinación de fuerzas (presión, Coriolis, rozamiento y centrífuga) determina el viento en superficie, que circula desde los anticiclones hacia las borrascas en una trayectoria elíptica excéntrica.

Tipos de Vientos

• Constantes: Vientos de origen dinámico que configuran la circulación general atmosférica en los grandes anillos atmosféricos.
• Periódicos: Vientos de origen térmico, como los estacionales y los diarios (brisas marinas y terrestres).
• Locales: Vientos particulares que dominan en un lugar determinado, con origen dinámico o térmico.

Climas

El clima es el conjunto de fenómenos meteorológicos que caracterizan el estado medio de la atmósfera en una zona de la superficie terrestre. Los factores que lo determinan son la latitud, la distribución de continentes y océanos, los grandes accidentes geográficos y los efectos de las corrientes marinas.

Zonas Climáticas

• Ecuatorial: Cálido y húmedo, con precipitaciones abundantes (25-27ºC).
• Tropical: Dos estaciones (húmeda y seca) con variaciones de temperatura y precipitaciones.
• Subtropical seca: Zonas áridas con oscilaciones de temperatura diaria y precipitaciones escasas.
• Zona de transición a la templada: Climas mediterráneo, chino y continental seco.
• Zona templada: Climas oceánico y continental.
• Zona polar: Climas subpolar y polar.

Clima de la Península Ibérica

Combina influencias continentales, oceánicas y mediterráneas, determinado por el frente polar, los anticiclones subtropicales y la continentalidad. El anticiclón subtropical bloquea las borrascas en verano, generando sequía, mientras que en invierno el interior peninsular se enfría y se producen lluvias y nevadas. En primavera y otoño, las borrascas traen precipitaciones.

Fenómenos Meteorológicos Extremos

• Huracanes, tifones y ciclones: Torbellinos de fuertes vientos con lluvias que se producen en zonas tropicales.
• Sequías: Descenso acusado de las precipitaciones durante un periodo prolongado.
• Gota fría: Borrasca de aire frío a gran altura que genera lluvias intensas.
• Tormenta: Perturbaciones atmosféricas con rayos, truenos, nubes de desarrollo vertical y abundantes precipitaciones.
• Tornado: Remolino de viento de gran intensidad y pequeñas dimensiones.
• Tromba de agua: Remolino de viento similar al tornado pero sobre masas de agua.

Dinámica de la Hidrosfera

El ciclo del agua es un proceso continuo impulsado por la energía solar, que provoca la evaporación del agua. El gradiente térmico de la troposfera determina la condensación y precipitación, mientras que la gravedad impulsa el flujo del agua desde los continentes hacia los océanos.

Balance Hídrico

Es un cálculo que permite conocer el flujo neto de agua entrante y saliente de un sistema durante un periodo de tiempo largo, permitiendo hacer predicciones.

Tiempo de Permanencia

Es el tiempo medio que una molécula de agua permanece en un sistema.

Tasa de Renovación

Es la inversa del tiempo de permanencia, indicando la velocidad a la que el agua fluye por un sistema.

Densidad

La densidad del agua se ve afectada por la salinidad (agua más salada es más densa) y la temperatura (agua más fría es más densa). La termoclina es la zona de transición donde la temperatura cambia bruscamente con la profundidad.

Corrientes Oceánicas

Se originan por los vientos dominantes y las diferencias de densidad, generando la corriente termohalina, fría y salada.

Dinámica Fluvial

Los ríos son cursos de agua permanentes, mientras que los arroyos y torrentes son intermitentes. La red de drenaje puede ser exorreica (vierte al mar) o endorreica (vierte a una zona interior aislada). Una cuenca hidrográfica es el territorio que abarca una red de drenaje.

Aguas Subterráneas

Los acuíferos son formaciones geológicas que acumulan agua, pudiendo ser cautivos (entre capas impermeables) o libres (recargables desde la superficie).

Lagos

Son grandes masas de agua en la superficie de los continentes, con distintos grados de salinización. En lagos de zonas cálidas, la estratificación térmica es fuerte en verano, mientras que en zonas templadas se forma una capa de hielo en invierno que impide la mezcla vertical.

Banquisa

Es agua marina congelada, donde la sal es expulsada y se deposita en el fondo oceánico.

Impactos en la Hidrosfera

La contaminación y la sobreexplotación generan impactos negativos en la hidrosfera. La contaminación puede ser química (metales pesados, materia orgánica), física (agua caliente, partículas sólidas) o biológica (bacterias, virus). La sobreexplotación de acuíferos y masas de agua superficiales también es un problema.

Detección de la Contaminación Hídrica

La Red Integrada de Calidad de Agua (SAICA) y el Sistema de Información Nacional de Agua de Consumo (SINAC) monitorean la calidad del agua. La prevención de la contaminación incluye modelos informáticos, emisarios subacuáticos y depuración de aguas residuales.

Corrección de la Sobreexplotación

Se realiza mediante la inyección de aguas depuradas en acuíferos y la regulación de actividades que demandan agua en exceso.

Corrección de la Contaminación

Las mareas negras se combaten con diversas técnicas, mientras que la contaminación por vertidos se corrige mediante tratamientos como la aireación, decantación y retirada de lodos.

Composición de la Atmósfera

Los principales componentes de la atmósfera, en orden creciente de abundancia, son nitrógeno (N2), oxígeno (O2), gases nobles, dióxido de carbono (CO2), ozono (O3), vapor de agua y partículas sólidas. La presión atmosférica es el peso del aire sobre una unidad de superficie.

Estructura de la Atmósfera

• Troposfera: Capa inferior donde ocurren los fenómenos meteorológicos, con un gradiente térmico vertical de -6,5ºC/km.
• Estratosfera: La temperatura aumenta con la altura debido a la presencia de ozono, que absorbe radiación UV.
• Mesosfera: La temperatura disminuye con la altura.
• Termosfera: La temperatura aumenta con la altura debido a la absorción de radiación solar.

Balance Energético Global

El equilibrio entre la energía recibida del Sol y la radiada al espacio ha mantenido la temperatura del planeta relativamente estable a lo largo del tiempo, aunque con variaciones que han dado lugar a cambios climáticos.

Distribución de la Energía Solar

La cantidad de energía solar que recibe un lugar depende del ángulo de incidencia de los rayos solares y el tiempo de exposición.

Movimientos Verticales

Las diferencias de temperatura en la troposfera generan movimientos verticales del aire. El aire caliente asciende, creando zonas de baja presión (borrascas), mientras que el aire frío desciende, formando zonas de alta presión (anticiclones). Las variaciones de presión en la superficie generan el viento, que se desplaza desde los anticiclones hacia las borrascas.

Impactos en la Atmósfera

La actividad humana puede contaminar la atmósfera con materia o energía que afecta a la salud humana, los seres vivos y los bienes. La contaminación puede ser natural o antrópica (causada por el hombre).

Problemas Locales

• Smog clásico: Presencia de partículas de SO2 y CO, típico de días de invierno anticiclónicos con humedad relativa alta.
• Smog fotoquímico: Presencia de oxidantes fotoquímicos, favorecido por altas presiones, insolación y escasez de viento.

Problemas Regionales

• Lluvia ácida: Causada por la emisión de CO2 y NOx, que reaccionan con el vapor de agua y la luz solar, formando ácidos que se depositan en la superficie.
• Contaminación por radiaciones ionizantes: Ondas electromagnéticas que alteran la estructura y función de los átomos.

Problemas Globales

• Efecto invernadero: Incremento de la temperatura del planeta debido a la acumulación de gases que retienen el calor.
• Destrucción de la capa de ozono: Gases como los CFC destruyen el ozono estratosférico, permitiendo que más radiación UV llegue a la superficie terrestre.

Eutrofización

El enriquecimiento en nutrientes de las aguas provoca un crecimiento excesivo de algas y plantas acuáticas, que al morir consumen oxígeno y afectan a la vida acuática. Algunas algas liberan toxinas que pueden ser dañinas para la salud humana.

Masa de Agua Estratificada

La termoclina marca la separación entre el agua cálida superficial y el agua fría profunda. Cuanto más abrupto sea el cambio de temperatura, más difícil será la mezcla vertical del agua.