Conceptos Fundamentais de Meteoroloxía e Hidroloxía: Atmosfera, Ventos, Ríos e Glaciares

Definicións Clave en Meteoroloxía e Hidroloxía

Estromatólitos
Estruturas que se forman pola precipitación de carbonato de calcio provocada por estas algas en forma de finas láminas paralelas.
Punto de Saturación
Cantidade máxima de vapor que admite unha masa de aire.
Psicrómetro
Instrumento que se emprega para medir a humidade do aire.
Cumulonimbos
Nubes que máis se asocian ás tormentas e precipitacións moi abundantes, con forma de bigorna e formadas por acumulacións doutras nubes máis pequenas.
Sarabia
Precipitación en forma de bolas de xeo sen cristalizar de diámetro variable.
Gradientes Báricos
Diferenza de presións entre distintas latitudes.
Monzóns
Ventos orixinados por causa das diferenzas de temperatura existentes entre o océano Índico e o continente asiático.
Réxime Fluvial
É o comportamento do caudal de auga medio que leva un río en cada mes ao longo do ano.

Ventos Locais: Brisas Mariñas e de Montaña

Estes ventos son de dous tipos: brisas mariñas (prodúcense preto da costa) e brisas de montaña (entre un val e unha montaña).

Formación das Brisas Mariñas

  • Brisa mariña diúrna: A radiación solar quenta a costa polo día. Debido á elevada calor específica, a auga quécese máis lentamente ca a terra. O aire en contacto coa terra quécese, ascende e a presión diminúe. O aire en contacto co mar está máis frío, descende e a presión exercida é maior. Prodúcese circulación de aire do mar cara á terra, cargado de humidade.
  • Brisa mariña nocturna: A situación invértese. A terra arrefría de noite, o mar perde calor lentamente. O aire situado sobre a terra está máis frío co aire que se atopa sobre o mar, e a presión é maior na terra ca no mar. Prodúcese circulación de aire desde a terra cara ao mar; este aire é seco.

Formación das Brisas de Montaña

  • Brisa diúrna: O sol incide sobre a ladeira da montaña e o aire quécese. Este aire ascende, mentres que o aire máis frío das capas superiores descende cara ao fondo do val.
  • Brisa nocturna: O aire situado a maior altura arrefría antes co aire do fondo do val, que se mantén máis quente. O aire frío descende pola ladeira e fai que se eleve o aire máis quente que está no fondo do val.

Ríos: Caudal e Meandros

Tipos de Caudal

  • Caudal volumétrico: É o volume que atravesa unha superficie por unidade de tempo.
  • Caudal másico: É a masa que atravesa unha superficie por unidade de tempo.

Meandro

Forma característica sinusoidal do canal fluvial, que aparece na segunda metade do tramo medio e no tramo baixo do río, sen variar a súa forma e desenvolvemento.

Formación: Na curva do meandro a auga tende a desprazarse cara ao exterior do mesmo, onde será maior o seu efecto erosivo e a beira aparece escarpada, mentres que na beira interna a auga perde velocidade e o río deposita sedimentos formando unha barra semilunar. Ese efecto erosivo no exterior obrigou a realizar a protección da mesma mediante depósitos de bloques que o río non pode remover. O perfil do canal é asimétrico, máis profundo na beira cóncava exterior, onde a auga erosiona. A superficie da auga inclínase como consecuencia do desprazamento da mesma cara ao exterior do meandro. O meandro tende a ampliarse e a desprazarse augas abaixo do val.

Estrutura e Composición da Atmosfera

A estrutura non é homoxénea, senón que se divide en diferentes zonas en función da súa composición e das variacións da temperatura do aire. Estas zonas son:

  • Homosfera: Capa que se estende ata uns 80 km de altitude. Constituída pola mestura de gases indicados e recibe o nome de aire. A composición da atmosfera é constante. Segundo as variacións da temperatura do aire hai diversas capas:
    • Troposfera: Rexión da atmosfera que se atopa en contacto coa superficie terrestre e chega ata unha altura variable entre 12 e 15 km, dependendo da latitude ou da estación do ano. O límite superior chámase tropopausa.
    • Estratosfera: Esténdese desde a tropopausa ata uns 50 km de altura. Atopamos unha zona cunha alta concentración de ozono (ozonosfera), responsable de filtrar a radiación ultravioleta do sol. Tamén vaise formando ozono de forma espontánea segundo a reacción inversa. Non hai circulación vertical de aire. O seu límite superior é a estratopausa.
    • Mesosfera: Chega ata o límite da homosfera, a uns 80 km de altura. A temperatura do aire volve descender ata chegar a -100ºC no seu límite superior, chamado mesopausa.
  • Heterosfera: Chega desde 80 km de altura ata o límite da atmosfera. Aquí os gases distribúense de forma estratificada, en función da súa densidade. Seguintes zonas:
    • Termosfera ou Ionosfera: Desde a mesopausa ata 600 km de altura. Está formada por capas de nitróxeno, de osíxeno e de helio. O N2 e O2 atópanse en maior concentración na parte interior e actúan como filtro das radiacións X e gamma; a enerxía ioniza estes elementos. Esta ionización é intensa nas zonas de latitude alta, onde se forman as auroras boreais.
    • Exosfera: Capa máis exterior, chega desde 600 km de altura ata o final da atmosfera, uns 10.000 km. O principal compoñente é o hidróxeno, xa que a atracción gravitacional é moi débil.

Características que Favorecen a Vida

A estrutura e composición confírenlle unhas características que favorecen o desenvolvemento da vida:

  • Actúa de pantalla protectora: A capa de ozono impide que parte da radiación ultravioleta atravese a estratosfera e chegue á superficie terrestre.
  • Intervención no ciclo da auga: O vapor de auga que contén condénsase, forma nubes e precipita en chuvia ou neve.
  • Contén os gases necesarios para a vida: O osíxeno e o dióxido de carbono son imprescindibles para a vida; o osíxeno para os seres humanos e animais, e o dióxido de carbono para as plantas e bacterias fotosintéticas.
  • Mantén unha temperatura media axeitada para os procesos vitais: A atmosfera mantén un balance da radiación solar sobre a Terra que permite o desenvolvemento da vida.

Temperatura Atmosférica e Radiación Solar

A Terra quécese por causa da radiación electromagnética emitida polo Sol. Esta radiación é emitida en distintas lonxitudes de onda.

Espectro da Radiación Solar

  • A radiación con lonxitude de onda máis curta é a que posúe máis enerxía, e son os raios ultravioleta (UV).
  • A luz visible ten unha lonxitude de onda entre 360 nm e 760 nm.
  • Os raios de lonxitude máis longa son os infravermellos (IR), que posúen pouca enerxía e producen calor.

Interacción da Radiación coa Terra

Cando a radiación solar chega á Terra ocorre o seguinte:

  • A radiación ultravioleta de menor lonxitude de onda é absorbida polo ozono na estratosfera, antes de chegar á superficie terrestre.
  • A radiación ultravioleta de lonxitude de onda máis longa pode atravesar a capa de ozono.
  • A radiación visible pasa a través da atmosfera e chega á superficie.
  • Os raios infravermellos son absorbidos polo dióxido de carbono da troposfera e pola Terra.
  • Parte da radiación absorbida pola Terra é emitida en forma de calor (radiación infravermella terrestre), captada polo dióxido de carbono e o vapor de auga, provocando o efecto invernadoiro natural.
  • Parte da radiación que chega á atmosfera e á superficie é reflectida ao espazo; chámase albedo.

Circulación Atmosférica Xeral

Funciona de xeito similar ás brisas. As grandes masas de aire móvense debido a que se crean gradientes báricos; o aire móvese desde as zonas da Terra con altas presións ata zonas con baixas presións.

O primeiro modelo para explicalo foi o de Hadley, que afirmaba que o aire quente das zonas próximas ao ecuador ascende, e o aire frío dos polos descende, formando unha célula convectiva para cada hemisferio. Isto complícase, xa que na distribución das presións interveñen:

  • A posición dos continentes e océanos.
  • As grandes unidades do relevo dos continentes.

Situación Real: Zonas de Presión

  • As baixas presións: Aparecen na zona do ecuador (Zona de Converxencia Intertropical – ZCIT) e sobre os 60º de latitude, nos dous hemisferios. Entón, son zonas nas que o aire ascende.
  • As altas presións: En latitudes subtropicais (arredor dos 30º de latitude en ambos hemisferios) e nos polos. Entón, o aire descende.

Efecto Coriolis

O efecto Coriolis fai que as masas de aire se despracen cara á dereita no hemisferio norte e cara á esquerda no sur. Este efecto débese ao movemento de rotación da Terra; os fluídos teñen unha desviación da súa traxectoria que é máxima nos polos e mínima no ecuador.

Circulación Atmosférica Resultante

Como consecuencia da distribución de presións e do efecto Coriolis prodúcese a seguinte circulación atmosférica:

  • Células de Hadley (entre trópicos e ecuador): Orixínanse polo gradiente de presións entre o cinto subtropical de altas presións e a zona ecuatorial de baixas presións.
    • Na zona ecuatorial o aire quécese e elévase.
    • Este aire arrefría e descende sobre os 30º de latitude nas zonas tropicais (altas presións subtropicais).
    • Circula de volta cara ao ecuador en superficie, onde quécese de novo.
    • Polo efecto Coriolis, o aire desvíase, orixinando os ventos alisios (do nordeste no HN, do sueste no HS), constantes en canto á súa intensidade e a súa dirección.
    • A zona de converxencia intertropical (ZCIT) é unha estreita franxa desviada cara ao norte en xullo e cara ao sur en xaneiro.
  • Células de Ferrel (latitudes medias): Nos trópicos fórmanse núcleos de altas presións que orixinan ventos suaves. Parte destes ventos reforza os alisios e outra parte diríxese cara aos polos, desviándose cara ao leste polo efecto Coriolis. Denomínanse ventos do oeste.
  • Células Polares (entre polos e 60º latitude): Entre as zonas de altas presións nos polos e as zonas de baixas presións subpolares (en 60º latitude) fórmanse unhas células de convección que dan lugar aos ventos polares, que proveñen do leste en ambos os hemisferios (do nordeste no HN, do sueste no HS).

Corrente en Chorro (Jet Stream)

Nas capas máis altas da troposfera fórmase a corrente en chorro, un vento que se despraza a unha velocidade entre 180-385 km/h, cunha traxectoria sinuosa. Orixínase en distintas latitudes:

  • A corrente en chorro polar (sobre 60º latitude).
  • A corrente en chorro subtropical (sobre os 30º latitude).
  • A corrente en chorro tropical (nos 15º latitude).

Nas dúas primeiras, o aire desprázase de oeste a leste, e na tropical faino de leste a oeste.

Aguas Subterráneas: El Karst

Se conoce como karst a una forma de relieve originado por meteorización química de determinadas rocas (como la caliza, dolomía, aljez, etc.) compuestas por minerales solubles en agua.

Las características más destacables de un karst son:

  • Existencia de formas singulares a diversas escalas (lapiaces, dolinas, uvalas, poljés, cañones, cuevas, simas), producidas por la disolución química de las aguas, con la consiguiente formación de típicas depresiones cerradas.
  • Poco drenaje superficial, con la inexistencia (o escaso desarrollo) de redes fluviales. Debido al predominio de la infiltración del agua en el terreno y de su circulación subterránea.
  • Abundancia de cuevas y simas. Algunas de ellas funcionan como sumideros de las aguas superficiales, y otras como manantiales (surgencias).

Un karst se produce por disolución indirecta del carbonato cálcico (CaCO₃) de las rocas calizas debido a la acción de aguas ligeramente ácidas. El agua se acidifica cuando se enriquece en dióxido de carbono (CO₂), formando ácido carbónico (H₂CO₃), que reacciona con la calcita.

Escorrentía: Tipos e Hidrograma

Tipos de Escorrentía

  • Escorrentía superficial (ES): Fracción de la precipitación que no se infiltra y discurre libremente sobre la superficie del terreno hasta alcanzar los cursos de agua superficiales.
  • Escorrentía hipodérmica (EH): Parte del agua infiltrada puede quedar a escasa profundidad y volver a la superficie o discurrir subsuperficialmente, alcanzando un curso de agua.
  • Escorrentía subterránea (ou fluxo base, PS): Parte del agua que se infiltra y alcanza la zona saturada (acuífero) y que, eventualmente, puede llegar a un curso de agua superficial.

Hidrograma y Descomposición

Gráfico que relaciona el caudal (Q) o cualquier otro parámetro hidrológico con el tiempo (t). Utilízase para analizar las relaciones precipitación – escorrentía.

Partes principais dun hidrograma de crecida:

  • Curva de concentración (ou de ascenso): Tramo comprendido desde que se inicia el aumento de caudal en el río como consecuencia de la lluvia hasta llegar al máximo. Se debe a la creciente acumulación de escorrentía, mayoritariamente escorrentía superficial e hipodérmica.
  • Punta del hidrograma: Valor de caudal máximo (Qp) que ha generado el aguacero.
  • Curva de descenso: Pasada la punta se inicia una disminución rápida de caudal hasta que cesa la escorrentía superficial directa.
  • Curva de agotamiento: Tramo final del hidrograma en que todo el caudal se debe al aporte de las aguas subterráneas (flujo base).

Os parámetros de tempo son:

  • Tiempo de crecida (Tp): El transcurrido entre el inicio de la crecida y la punta del hidrograma.
  • Tiempo de respuesta o lag (Tr): El transcurrido entre el centro de gravedad del hietograma (gráfico de precipitación) y la punta del hidrograma.
  • Tiempo base (Tb): El transcurrido entre el inicio de la crecida y el final de la escorrentía directa (superficial e hipodérmica).

Torrentes: Características e Diferenzas cos Ríos

Son corrientes de agua que discurren de forma temporal por un lecho fijo, xeralmente con forte pendente.

Partes dun torrente:

  • Cuenca de recepción: Zona superior, con forma de embudo, onde se recollen as augas. Aquí predomina a erosión.
  • Canal de desagüe: Tramo intermedio onde o cauce se fai máis angosto e profundo ao acentuarse a erosión vertical. Forma un val en “V” típico. Aquí predomina o transporte.
  • Cono de deyección o abanico aluvial: Zona inferior onde se acumulan os sedimentos (bloques, cantos rodados, grava, arena) arrastrados por las aguas del torrente durante las crecidas, que se acumulan en forma de abanico al llegar a zonas de menor pendiente, onde a auga perde enerxía. Aquí predomina a sedimentación.

Diferencias entre ríos y torrentes:

  • Os ríos suelen ser más grandes y largos que los torrentes.
  • Os torrentes non levan auga todo o ano (réxime intermitente), mentres que moitos ríos teñen caudal permanente.
  • Os torrentes contan cunha pendente media máis pronunciada ca os ríos.

Glaciares: Partes Principais

Un glaciar é unha gran masa de xeo que se forma pola acumulación e compactación de neve en zonas onde a neve caída supera a que se funde ao longo do ano.

  • Circo glaciar: É unha das partes do glaciar, a zona de acumulación superior. Os circos teñen forma de anfiteatros ou cuncas escavadas na montaña, cheos de xeo e dominados por altas murallas rochosas.
  • Lingua glaciar: É a parte dun glaciar que se estende val abaixo desde o circo, é dicir, a masa de xeo que flúe. As linguas arrastran moitas rochas, que forman á súa vez depósitos chamados moreas. Dependendo da súa posición, hai varios tipos de moreas: as moreas laterais fórmanse aos lados da lingua; se se unen dúas linguas, as súas moreas laterais internas forman unha morea central (mediana); ao final da lingua prodúcese unha morea frontal (terminal).
  • Fronte glaciar: É o límite inferior ou extremo final dun glaciar, onde o xeo se funde (zona de ablación). Pode adoptar a forma dun acantilado, dun outeiro de xeo e detritos ou ser simplemente unha masa desorganizada de xeo.

Ríos: Caudal e Meandros

Tipos de Caudal

  • Caudal volumétrico: É o volume que atravesa unha superficie por unidade de tempo.
  • Caudal másico: É a masa que atravesa unha superficie por unidade de tempo.

Meandro

Forma característica sinusoidal do canal fluvial, que aparece na segunda metade do tramo medio e no tramo baixo do río, sen variar a súa forma e desenvolvemento.

Formación: Na curva do meandro a auga tende a desprazarse cara ao exterior do mesmo, onde será maior o seu efecto erosivo e a beira aparece escarpada, mentres que na beira interna a auga perde velocidade e o río deposita sedimentos formando unha barra semilunar (praia de meandro). Ese efecto erosivo no exterior obrigou a realizar a protección da mesma mediante depósitos de bloques que o río non pode remover. O perfil do canal é asimétrico, máis profundo na beira cóncava exterior, onde a auga erosiona. A superficie da auga inclínase como consecuencia do desprazamento da mesma cara ao exterior do meandro. O meandro tende a ampliarse e a desprazarse augas abaixo do val.