Capas Fluidas: Atmósfera e Hidrosfera

Tema 8: Llamamos capas fluidas a la atmósfera e hidrosfera porque están constituidas de fluidos: aire y agua.

Funcionamiento de la Máquina Climática

Es un sistema complejo.

Gradiente

GRADIENTE: Diferencia existente entre dos puntos en alguno de los parámetros atmosféricos. La existencia de un gradiente en los valores de presión, temperatura, humedad o densidad, entre dos puntos situados a una cierta distancia en el interior de la atmósfera generará un movimiento de circulación del fluido mediante el cual se amortiguan las diferencias entre un extremo y otro. El transporte en la atmósfera es el viento y en la hidrosfera son las corrientes oceánicas. Cuanto mayor sea el gradiente, más vigorosa será la circulación del viento o corrientes. El flujo cesa en el momento en el que los parámetros se igualan, el gradiente se reduce a 0.

Un gradiente térmico produce el movimiento de calor de un extremo a otro.

El comportamiento de la atmósfera y la hidrosfera es distinto por su densidad, compresibilidad, movilidad, capacidad para almacenar y conducir calor.

Movimientos Verticales

Movimientos verticales: Dependen de la temperatura, afecta a la densidad ya que el aire y el agua son más densos cuanto menor sea la temperatura.

El sentido dependerá de la capacidad de conducir el calor.

• El aire es mal conductor, por lo que se calienta por debajo gracias al calor irradiado desde la superficie. El aire superficial tiende a subir.
• El agua es mejor conductor, se calienta la parte superficial y no la más profunda, por lo que no hay movimiento vertical.

Movimientos Horizontales

Movimientos horizontales: El desplazamiento de vientos y corrientes entre dos zonas geográficas se debe al contraste térmico horizontal, originado por la desigual insolación de la superficie terrestre, llevado a cabo por los vientos y corrientes.

Estructura y Función de la Atmósfera

• Troposfera: Capa inferior, tiene lugar el efecto invernadero, la capa del clima (10km), movimientos verticales.
• Estratosfera: Movimientos horizontales, no nubes, capa de ozono.
• Mesosfera: Densidad de aire reducida, estrellas fugaces.
• Termosfera: Temperatura alta por la absorción de irradiaciones solares.
• Exosfera: Transición con el espacio exterior.

El ozono (O₃) es un gas de olor picante que existe en toda la atmósfera, incluida la troposfera, en la que es un contaminante. La mayor parte del ozono atmosférico se encuentra en la estratosfera, por donde circula horizontalmente. La capa que forma tiene un espesor variable (máximo en el ecuador y mínimo en los polos). Las cantidades de ozono estratosférico sufren también variaciones diarias y estacionales en función de la cantidad de radiación solar recibida.

Función Reguladora y Protectora de la Atmósfera

El Sol emite:

• Partículas: Protones y electrones.
• Radiaciones electromagnéticas:

De onda corta: rayos gamma, rayos X y parte del ultravioleta.

De onda media: radiación infrarroja y ultravioleta próxima y luz visible.

De onda larga: ondas de radio, microondas y parte del infrarrojo.

Dinámica Atmosférica

Movimientos Verticales: Movimientos de Convección

Los movimientos verticales que tienen lugar en la troposfera se denominan movimientos de convección. Se deben a variaciones de temperatura, humedad o presión atmosférica.

1. Convección Térmica

Son originados por las diferencias de temperatura entre la parte superficial (más caliente y menos densa) y la superior (más fría y densa) de la troposfera. Se forman corrientes térmicas.

2. Convección por Humedad

Se origina por la presencia de vapor de agua en el aire que lo hace menos denso que el aire seco: + humedad → – densidad.

Humedad absoluta: es la cantidad de vapor de agua que hay en un volumen determinado de aire (g/m³). Pero la cantidad de vapor de agua que hay en el aire depende de la temperatura: Aire frío admite poca humedad – Aire caliente admite mucha humedad. Cuando el aire no puede admitir más humedad se dice que está saturado. Se puede construir una curva de saturación. A cada punto de la curva le corresponde una temperatura de saturación (en abscisas) que se denomina punto de rocío (temperatura a la que se produce condensación) y una cantidad de humedad concreta (en ordenadas). Humedad relativa: es la cantidad, en %, de vapor de agua que hay en 1m³ de aire en relación con la máxima que podría contener a la temperatura en la que se encuentra. Cuando una masa de aire se eleva, se va enfriando hasta alcanzar la temperatura del punto de rocío, entonces el vapor de agua comienza a condensarse y se hace visible. A la altura a la que esto sucede, nivel de condensación, comenzará a visualizarse en forma de nube. Para que se forme una nube es necesario que la humedad relativa sea del 100% y que existan en la atmósfera núcleos de condensación (polvo, humo, óxidos de N,…). Una nube está formada por millones de pequeñas gotitas o pequeños cristales de hielo que se encuentran suspendidos en el aire. El hielo se forma en la parte más elevada de las nubes altas. Movimientos verticales presión.

Anticiclón (A)

Anticiclón (A): Zona de alta presión atmosférica, rodeada de una serie de isobaras cuya presión disminuye desde el centro hacia el exterior.

¿Cómo se forma un anticiclón? Se forma cuando una masa de aire frío (más denso) que se halla situada a cierta altura, tiende a descender hasta contactar con el suelo. En la zona de contacto se acumula mucho aire (hay mucha presión) y el viento tiende a salir desde el centro hacia el exterior.

Borrasca o Condición Ciclónica (B)

Borrasca o condición ciclónica (B): Zona de baja presión atmosférica, rodeada de isobaras cuyos valores van aumentando desde el centro hacia el exterior.

¿Cómo se forma una borrasca? Una masa de aire poco denso (cálido y/o húmedo) en contacto con la superficie terrestre que comienza a elevarse empujada por unas corrientes térmicas ascendentes. Como consecuencia de su elevación, en el lugar que previamente ocupaba la masa, se crea un vacío (disminuye la presión) que es ocupado por el aire frío de los alrededores originándose un viento que sopla desde el exterior hasta el centro de la borrasca.

Gradientes Verticales

Gradientes verticales: -Gradiente vertical de Temperatura (GVT), Representa la variación vertical de la temperatura del aire en condiciones estáticas o de reposo. Su valor suele ser de 0,65ºC/100m. -Los ascensos y descensos de aire se pueden considerar como procesos adiabáticos (cuando no se produce intercambio calorífico entre el sistema en el que se realiza y el exterior). Existen dos tipos de ascensos y descensos adiabáticos, según se produzcan o no cambios de estado en el vapor de agua de la masa de aire que se desplaza. Los cambios de estado, en el caso de producirse, implican liberación o absorción de energía.

Gradiente adiabático húmedo (GAH)

Gradiente adiabático seco (GAS)