ORIGEN Y EVOLUCIÓN DE LA ATMÓSFERA · 2010-12-09 · es bastante uniforme, pues hay mecanismos...

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ORIGEN Y EVOLUCIÓN DE LA ATMÓSFERA

ORIGEN EVOLUCIÓN

INICIO DE LAS COLISIONES DE

PRIMERA ETAPA EVOLUCIÓN

COLISIONES DE PLANETESIMALES.

ATMÓSFERALIGERAMENTEREDUCTORA

ATMÓSFERAOXIDANTE

METANOAMONIACO

VAPOR DE AGUADIÓXIDO DE CARBONO

MONÓXIDO DE CARBONO

PEQUEÑAS CANTIDADESDE HIDRÓGENO

COMPOSICIÓN DE LA ATMÓSFERA

CONJUNTOS DE GASES

MAYORITARIOS MINORITARIOS VARIABLES

NITRÓGENO 78%NITRÓGENO 78%OXÍGENO 21%ARGÓN 0,93%

DIÓXIDO DE CARBONO 0,03%

REACTIVOS NO REACTIVOS

MONÓXIDO DE CARBONOOZONO

HIDRÓGENOHELIOOZONO HELIO

OTROS COMPONENTES (VARIABLES)OTROS COMPONENTES (VARIABLES)

SÓLIDOS EN CONTAMINANTES VAPORSÓLIDOS ENSUSPENSIÓN

CONTAMINANTESATMOSFÉRICOS

VAPORDE AGUA

LAS VARIACIONES SE DEBEN

CORRIENTESATMOSFÉRICAS

CERCANÍADE NÚCLEOS INDUSTRIALES

ACTIVIDADVOLCÁNICA

Ó ÓDISTRIBUCIÓN VERTICALDE LA PRESIÓN ATMOSFÉRICA

CAPAS DE LA ATMÓSFERASEGÚN LA TEMPERATURA

ESTRUCTURA VERTICAL DE LA ATMÓSFERA

CAPAS DE LA ATMÓSFERA CAPAS SEGÚN EL ESTADOCAPAS DE LA ATMÓSFERASEGÚN SU COMPOSICIÓN

CAPAS SEGÚN EL ESTADODE IONIZACIÓN DE

SUS COMPONENTES

DISTRIBUCIÓN VERTICALDISTRIBUCIÓN VERTICALDE LA PRESIÓN ATMOSFÉRICA

PRESIÓNATMOSFÉRICA

VARÍA

FUERZA QUE EJERCE LA ATMÓSFERAPOR UNIDAD DE SUPERFICIE

CON LA ALTITUD, SIN EMBARGOEL DESCENSO NO ES CONSTANTE.

CAPAS DE LA ATMÓSFERASEGÚN LA TEMPERATURASEGÚN LA TEMPERATURA

TROPOSFERA ESTRATOSFERA MESOSFERA IONOSFERAO

TERMOSFERA

EXOSFERA

TERMOSFERA

TROPOSFERA

Capa inferior de la atmósfera,en contacto con la superficie terrestre.

OCURREen contacto con la superficie terrestre.

Altitud media de unos 12 Km(8 en los polos y 16-18 en el ecuador).

La Tª va disminuyendo de maneracasi constante a medida que se asciende,cas co sta te a ed da que se asc e de,

con un descenso medio de 0,65 ºC cada 100m,fenómeno conocido como GVT

gradiente vertical de Tª.)Alcanzando -70 ºC en la tropopausa.

FENÓMENOSATMOSFÉRICOS

EFECTOINVERNADEROp p ATMOSFÉRICOS INVERNADERO

ESTRATOSFERA

Comienza en la tropopausa ytermina a una altitud de

unos 50-60Km, en una zona detransición denominada estratopausa

NOS ENCONTRAMOS

transición denominada estratopausa.El aire se dispone enestratos horizontales,de manera que se dan

movimientos horizontales y no verticales

CAPA DE OZONO

movimientos horizontales y no verticales.Es una capa de poca densidad,

donde la Tª aumenta con la altitudalcanzándose los 4ºC en la estratopausa Entre los 15 y los 30Km,

alcanzando una mayoralcanzando una mayorconcentración a unos 25 Km

MESOSFERA

Capa situada entre la estratopausa y la mesopausa,que se encuentra a unos 80Km de altura.

Las Tº descienden hasta unos -80ºC en la mesopausa.

SE OBSERVAN

ESTRELLAS FUGACES

El rozamiento con el aire hace queEl rozamiento con el aire hace quelos meteoritos entren en ignición,desintegrándose antes de chocar

con la superficie de nuestro planeta.

ESTRELLAS FUGACESESTRELLAS FUGACES

IONOSFERA O TERMOSFERA

Esta capa se extiende hasta los 600 Km,donde se sitúa la termopausa.

Su nombre se debe a suSu nombre se debe a sualto contenidos en iones,

producidos porque el nitrógenoy el oxígeno presentes absorben

la radiación solar de onda más corta,

REBOTAN LASONDAS DE RADIOEMITIDAS DESDE

SE OBSERVANa ad ac ó so a de o da ás co a,aumentando mucho la temperatura

( hasta los 100ºC)LA TIERRA

AURORAS BOREALESEn el hemisferio norte

AURORAS AUSTRALESEn el hemisferio sur

AURORAS BOREALES Y AUSTRALES

SON MANIFESTACIONES DE LUZ Y COLORSON MANIFESTACIONES DE LUZ Y COLORPRODUCIDAS POR EL ROZAMIENTO DE LOS

ELECTRONES QUE LLEGAN DEL SOL YLAS MOLÉCULAS DE LA IONOSFERA.

SU COLOR DEPENDE DE LA MOLÉCULASU COLOR DEPENDE DE LA MOLÉCULACON LA QUE CHOQUEN LOS ELECTRONES

Y DE LA PRESIÓN ATMOSFÉRICA.ES AMARILLO-VERDOSO CUANDO

CHOCAN CON LAS MOLÉCULAS DECHOCAN CON LAS MOLÉCULAS DEOXÍGENO A MUY BAJA PRESIÓN;

ROJO, SI ESA MISMA COLISIÓN TIENELUGAR A MUY BAJA PRESIÓN, Y

AZUL SI EL IMPACTO ES CONTRAAZUL SI EL IMPACTO ES CONTRAUNA MOLÉCULA DE NITRÓGENO.

AURORA BOREAL

AURORA BOREAL

AURORA BOREAL

CAPAS DE LA ATMÓSFERASEGÚN SU COMPOSICIÓNSEGÚN SU COMPOSICIÓN

HOMOSFERA HETEROSFERA

Comprende los primeros 80Km y,aunque la densidad del aire

disminuye rápidamente con la altura,

Se extiende desde los 80-90Kmhasta el límite exterior.

En esta capa predominanlos mecanismos de difusión

la proporción de los distintos gases,con la excepción del ozono y delvapor de agua que son variables,es bastante uniforme pues hay

los mecanismos de difusiónsobre los de mezcla,

lo que determina que lasmoléculas se acumulen en

es bastante uniforme, pues haymecanismos efectivos de

mezcla turbulenta.

función de sus fuerzasgravitacionales que hacenque las más pesadas se

sitúen más bajassitúen más bajas.

CAPAS DE LA HETEROSFERA

CAPA DE NITRÓGENO (N2)(acompañado de oxígeno molecular y atómico),

ENTRE 80 Y 200KM

CAPA DE OXÍGENO ATÓMICO ( 0 ),ENTRE 200 Y 1100KMENTRE 200 Y 1100KM

CAPA DE HELIO(HE),ENTRE 1100 Y 3500KM

CAPA DE HIDRÓGENO ATÓMICO(H)CAPA DE HIDRÓGENO ATÓMICO(H), ENTRE 3500 Y 10.000KM

CAPAS SEGÚN ESTADO DE IONIZACIÓNDE LOS COMPONENTESDE LOS COMPONENTES

NEUTROSFERA O QUIMIOSFERA IONOSFERA

Comprende los primeros 80 kmy en ella los átomos y las

moléculas no están ionizados

Los rayos x, gamma y ultravioletaionizan a los componentes de esta capa

FUNCIONES DE LA ATMÓSFERA

FUNCIÓN PROTECTORA REGULADORA DEL CLIMAFUNCIÓN PROTECTORA REGULADORA DEL CLIMA

Actúa como filtro de determinadasradiaciones electromagnéticas

EFECTO INVERNADEROemitidas por el sol reduciendosus efectos perjudiciales sin

detener la maquinaria fotosintética,generando los gradientes térmicos

EFECTO INVERNADERO

que hacen circular lasmasas fluidas terrestres.

TIPOS DE RADIACIONES SOLARES

DE ONDACORTA

U.V. DEONDA MÁS

LARGA

LONGITUDESINTERMEDIAS

ONDALARGA

ESPECTROVISIBLE

RAYOS XRAYOS GAMMA

U.VSON RETENIDAS

LA MAYOR PARTEES FILTRADA POR

LA CAPA DE OZONO

ALCANZAN LASUPERFICIE TERRESTRE

DONDE JUEGAN UNPAPEL IMPORTANTE

INFRARROJOABSORBIDA

POR LOS GASESDE EFECTOSON RETENIDAS

EN LA TERMOSFERAPAPEL IMPORTANTE

EN LA FOTOSÍNTESISDE EFECTO

INVERNADERO

FUNCIÓN REGULADORA DEL CLIMA

La radiación solar de onda corta que llega a la superficie se degraday es emitida de nuevo desde el suelo y los océanosy yhacia la atmósfera en forma de radiación infrarroja.

La atmósfera es opaca a la mayor parte de estaradiación de manera que es absorbida por los gases

( vapor de agua CO y ozono) provocando( vapor de agua, CO2 y ozono), provocandoel calentamiento de la misma.

Esta radiación infrarroja absorbiday convertida en calor es re-emitida y radiada,y y ,

una parte hacia el espacio y otra,la mayoría hacia la superficie terrestre

(contrarradiación) provocando el efecto invernadero,por el que la temperatura media globalpor el que la temperatura media global

de la superficie terrestre es de unos 15ºC.

DINÁMICA ATMOSFÉRICA

Estudia la presencia y evolución de las masas de aire.

Variaciones de temperaturaDiferentes por

Variaciones de humedadp

Experimentandesplazamientos

Frías - cálidasSecas - húmedasSecas - húmedas

Dinámica atmosférica

Responsable delos fenómenosatmosféricos

MOVIMIENTOS DE LAS MASAS DE AIRE

VERTICALES HORIZONTALESVERTICALES HORIZONTALES

D bid lDebidos a las Debidos a las

Variaciones de la VariacionesVariaciones de latemperatura con

la altura.

Variacioneshorizontales de

la presión.

Directamenterelacionados con

Directamenterelacionados con

Calentamiento de lasuperficie terrestre o a

d l ió

Distribución de la radiaciónsolar y el diferente calentamiento

d l fi i t tcausa de la presión de la superficie terrestre

MOVIMIENTOS VERTICALES DEL AIRE

Se deben aSe deben a

GRADIENTE GRADIENTESGRADIENTEVERTICALTÉRMICO

GRADIENTESADIABÁTICOS

InversionesGradienteAdiabático

S

GradienteAdiabáticoHúmedotérmicas Seco

(GAS)1 ºC/100 m

Húmedo(GAH)

0,6 ºC/100m

PROCESOS ADIABÁTICOS

Procesos en los que la variación de la temperaturade un gas no se debe a intercambios energéticos

sino a expansión o compresión del mismo

Al subir Al bajar

P.V

T= R

Disminuye presiónAumenta volumen

(se expande)

Aumenta presiónDisminuye volumen

(se comprime)T(se expande) (se comprime)

DISMINUYETEMPERATURA

AUMENTATEMPERATURA

HUMEDAD DEL AIRE

Hay que diferenciar tres conceptos

HUMEDAD DE SATURACIÓNHUMEDAD ABSOLUTASe dice del contenido de agua de

una masa de aire, se mide en ml/m3

HUMEDAD DE SATURACIÓNEs la máxima cantidad de vapor deagua que puede contener una masa

de aire. Este valor depende de la temperatura.p p

HUMEDAD RELATIVASe define como el porcentaje de agua

que contiene una masa de aire,que contiene una masa de aire,en relación a la humedad de saturación.

Se calcula dividiendo la humedadabsoluta entre la humedad de saturación.

HR HA / HSHR = HA / HS

A partir de entonces el airecondensa el exceso de humedad,

u H

Riz

a

sigue enfriándose al subir perosegún el GAH.

scen

der,

suns

o se

real

i

Cuando se alcanza el 100 % de HRel aire está saturado de humedad.A la temperatura a la que ocurre

PR

ienz

a a

des

do e

l des

cen

ndo

el G

AS

A la temperatura a la que ocurreesto se denomina Punto de Rocío.

el a

ire c

omm

enor

y to

dsi

guie

n

Cuando el aire asciende,se enfría debido al GAS,su HS disminuye y por lo

tanto su HR va aumentando. En

cuan

to

se h

ace

m

tanto su HR va aumentando.

GRADIENTE ADIABÁTICO

Variación de temperatura que experimenta una masa de aireal ascender o descender, sin ganar ni ceder energía.g g

PUNTO DE ROCÍO

C d l ióCurva de evoluciónde los gradientesadiabáticos seco yhúmedo.

DIFERENTESDIFERENTESCOMPORTAMIENTOSDEL AIRE EN MASAS

ASCENDENTESAL SUBIR AL BAJAR

Y DESCENDENTES

Descenso discontinuode la temperatura

Ascenso continuode la temperaturade la temperatura de la temperatura

GAShasta el nivel

de condensación

GAHdesde el nivel

de condensación

GASTodo el trayecto

de condensación de condensación

INESTABILIDAD ATMOSFÉRICA

CuandoGAS < GVT

La temperatura de la masa deaire disminuye más lentamente

que la del aire circundante.

EL AIRE ASCIENDE CON FACILIDADEL AIRE ASCIENDE CON FACILIDAD

Se origina un núcleo de baja presión en la superficie.El aire circundante converge hacia el núcleo de baja presión.a e c cu da te co e ge ac a e úc eo de baja p es ó

Se originan DEPRESIONES BORRASCAS Y CICLONES.

SITUACIÓNSITUACIÓNDE INESTABILIDAD

ATMOSFÉRICA

La convergencia en superficie es otra causa del ascenso de aire

Las depresiones se representancon una B. Las isóbaras de

menor presión se sitúan en elmenor presión se sitúan en elcentro, rodeadas por las de

mayor presión.

ESTABILIDAD ATMOSFÉRICA

CuandoGAS > GVT

La temperatura de la masa deaire es menor que

la del aire circundante.

EL AIRE DESCIENDE (SUBSIDENCIA)EL AIRE DESCIENDE (SUBSIDENCIA)

Se origina un núcleo de alta presión en la superficie.El aire circundante diverge desde el núcleo de alta presión.g p

Se originan ANTICICLONES.

SITUACIÓNSITUACIÓNDE ESTABILIDADATMOSFÉRICA

SITUACIONES DE ESTABILIDAD

Que el GVT sea positivoy menor que el GAS

(0<GVT>1)

Que el GVT sea negativo(GVT<0).

ESe trata de una situaciónde estabilidad atmósfericaen la que no se producen

i i t ti l

En este caso nos encontramos conun fenómeno de inversión térmicaque forma nubes a ras del suelo,llamadas niebla, y que atrapa lamovimientos verticales, por

enfriarse más rápidamente lamasa ascendente que el aire

del exterior, estando en la gráfica

llamadas niebla, y que atrapa lacontaminación.

, gel GVT a la derecha del GAS.

Las altas presiones se representancon una A. Las isóbaras de mayor

presión se sitúan en el centro,rodeadas por las de menor presiónrodeadas por las de menor presión

FENÓMENOS ATMOSFÉRICOS

CONDENSACIÓN

Se produce Puede ser por

Cuando HR=100%

IRRADIACIÓNNo se producen nubes

ni precipitaciones

ÁCuando existe unasuperficie o partículas

sólidas que actúan

ASCENSO ADIABÁTICOAscenso de una masa de aire

y disminución de la temperaturahasta alcanzar el punto de rocíocomo núcleos de

condensacionhasta alcanzar el punto de rocío

CONDENSACIÓN PORIRRADIACIÓNIRRADIACIÓN

Í ESCARCHA NIEBLASROCÍO ESCARCHA NIEBLAS

Condensación en formalíquida cuando el punto

Condensación en formasólida cuando el punto

Condensación en un aireestable y en capas bajas

de rocío está por encimade los 0 ºC

de rocío está por debajode los 0 ºC

de la atmósfera

CONDENSACIÓN PORASCENSO ADIABÁTICOASCENSO ADIABÁTICO

Ascenso de una masa de aireAscenso de una masa de aireen un centro de bajas presioneshasta alcanzar el punto de rocío

Pueden ser

Cuando el punto de rocíose alcanza por encima de

Cuando el punto de rocíose alcanza por debajo de

0 ºC 0 ºC

NUBESGotas de agua líquida

en suspensión

NIEVECristalización

ordenada y lenta

GRANIZOCristalización

desordenada yrápidarápida

PRECIPITACIONES

Forma en que el agua presente en la atmósfera retornaen forma líquida o sólida a la superficie terrestre.

La formación de nubespuede ser por causas

CONVECTIVAS OROGRÁFICAS FRONTALESO

CICLÓNICAS

L i it i ti d d l GAS<GVT ( t ó f i t bl )Las precipitaciones convectivas se producen cuando el GAS<GVT (atmósfera inestable)Son la causa más frecuente de lluvias en las regiones ECUATORIALES y SUBTROPICALES

En las latitudes medias producen las típicas TORMENTAS DE VERANO

Las precipitaciones orográficas se producen cuando en su desplazamiento horizontaluna masa de aire se ve obligada a ascender por encontrarse con una cordillera.En la ladera de BARLOVENTO se produce la condensación y la precipitación.

En la ladera de SOTAVENTO el aire desciende mucho más cálido y secoEn la ladera de SOTAVENTO el aire desciende mucho más cálido y secoLos mayores desiertos del planeta se deben a esta causa (Sahara, Patagonia, etc)

Las precipitaciones frontales se deben a la presenciade FRENTES.

Los frentes son masas de aire de característicasdiferentes que se ponen en contacto, de forma que

el desplazamiento de una de ellas provoca elascenso frontal de la otra (FRENTE FRÍO)ascenso frontal de la otra (FRENTE FRÍO)

o de ella misma (FRENTE CÁLIDO)

Cuando una masa de aire cálido se encuentraatrapada entre dos masas de aire frío se lea apada e e dos asas de a e o se e

denomina FRENTE OCLUIDO.

MOVIMIENTOS HORIZONTALES

VARIACIONESHORIZONTALES

DE PRESIÓNDE PRESIÓN

OriginanDebidas a Suponen

VIENTOSDistribuciónde la

radiación solar

Diferentecalentamientode la superficie

Movimientoscompensatorios

radiación solar de la superficieterrestre

El aire se desplaza delas zonas de alta

presión a las de bajaTodo anticiclón en superficie

se corresponde con unaborrasca en altura y toda

borrasca con un anticiclón

presión a las de bajapresión. Su velocidades mayor cuanto más

juntas estén las isóbaras.Se desvían debido a laSe desvían debido a la

Fuerza de Coriolis.

FUERZA DE CORIOLIS

VIENTO SEGÚN SU TRAYECTORIA

Vientos ensuperficie

Vientosen altura

Trayectoria elípticaexcéntrica, cruzando Trayectoria paralela,

ligeramente las isóbaras.

Debida a la fuerza

a la isóbaras y altavelocidad

Debida a la fuerzade la presión,de Coriolis,

de rozamientoy centrífuga

Debida a la fuerzade la presióny de Coriolis.

HN HS

y centrífuga. y de Coriolis.

HNEl aire sale de los

anticiclones ensentido horarioy penetra en las

HSEl aire sale de los

anticiclones ensentido antihorario

y penetra en las

VientoGEOSTRÓFICO

y penetra en lasborrascas en sentido

antihorario

y penetra en lasborrascas en sentido

horario

VIENTOS EN SUPERFICIE

VIENTOS EN ALTURA

VIENTO SEGÚN ORIGEN Y LOCALIZACIÓN

CONSTANTES PERIÓDICOS LOCALES

Origendinámico

Origentérmico

OrigenDinámicoo térmico

Se originan por la confluenciade las masas de aire desde

o térmico

de las masas de aire desdelas zonas subtropicalesal ecuador. Circulan de

Este a Oeste

Estacionales Diarios Propios decada zona

ALISIOS Simún, tramontana,levante, poniente

cierzo, etc

MONZON BRISAS

CIRCULACIÓN GENERAL DE LA ATMÓSFERA

En una Tierra estática debido a laEn una Tierra estática, debido a ladesigual incidencia de la radiaciónsolar entre el ecuador y los polos,se formaría una célula convectiva

d h i f i d den cada hemisferio, de modo queel aire ascendería en el ecuador

y descendería en los polos.El aire en superficie se moveríaEl aire en superficie se movería

de los polos al ecuador.

CIRCULACIÓN GENERAL DE LA ATMÓSFERA

Debido al movimiento de rotaciónDebido al movimiento de rotaciónde la Tierra, las células convectivas

se rompen en tres en cada hemisferio

CIRCULACIÓN GENERAL DE LA ATMÓSFERA

RIESGOS DERIVADOS DE LA DINÁMICA ATMOSFÉRICA

Huracanes Tifones Ciclones Tornados ytrombas de

Gotafría

Tormentas

agua

Caribe Japóny

MadagascarArabiay

China Golfo deBengala

HURACANES – TIFONES - CICLONES

DEFINICIÓN

Grupo de tormentaspróximas entre si,

DESPLAZAMIENTO

De Este a Oeste al principio.Posteriormente en el HN sedi i h i l

SE ORIGINAN

Cerca del Ecuador,entre 5 y 20 º de latitud

con un diámetro mediode 500 Km que giranen espiral, debido a la

fuerza de Coriolis,en torno a un punto central,

dirigen hacia el noroeste yluego al norte.

Las del HS se dirigenal suoreste y luego al sur.

norte y sur

en torno a un punto central,llamdo ojo del huracán,

de unos 40 Km de diámetro.

CAUSAS

Fuerte insolación que calientael agua del mar a más de 27 ºC,

lo que provoca una intensa

COSECUENCIAS

Grandes olas por la fuerzade succión de las borrascas

y fuertes vientos en tornolo que provoca una intensaevaporación y fuerte convección,

dando lugar a nubes de desarrollo vertical

y fuertes vientos en tornoal ojo que pueden alcanzar

hasta 350Km/h

1 Tifones - 2,3 Huracanes - 4,5,6 Ciclones, , ,

El 25 de agosto de 2005 el huracán Katrina arrasó el estado de Nueva Orleans,causando cientos de muertos y daños por valor de miles de millones de dólares.

Vista por satélite Termografía por satélite

TORNADOS

DEFINICIÓN LOCALIZACIÓNCAUSAS

Borrasca de pequeñasdimensiones pero gran

intensidad, que origina unacolumna ascendente de

aire y polvo

Muy localizados en zonasáridas, frecuentes en el sur

de Estados Unidos.

Remolino que surge deun calentamiento excesivode la superficie terrestre.

aire y polvo.

El giro comienza cuandoel viento de las capas altassopla con mas intensidady en diferente sentido de

La velocidad de giroestá entre 160 y 500 Km/h

y en diferente sentido delas capas bajas.

TROMBAS DE AGUA

Borrasca de dimensiones más pequeñas que los tornadosy por tanto menos devastadoras que se originan

TROMBAS DE AGUA

y por tanto menos devastadoras que se originansobre aguas cálidas.

GOTA FRÍA

En España se forma al final del veranoEn España se forma al final del veranoo principio del otoño.

Se debe a un enfriamiento aceleradode una masa de aire cálido y húmedo

por la presencia de una bolsa deaire polar frío.

TORMENTAS

REQUIEREN TIPOS

Una intensa conveccióny fuertes corrientes térmicas

ascendentes.TORMENTAS DE

CALORTORMENTAS DE

FRÍO

Se forman en veranosobre el continente

Se forman en veranoo invierno, sobre los

océanos.

Los cristales de hieloquedan con carga positiva (+)

Estas condicionesoriginan una fuerte

electrificación

Las gotitas de aguaquedan con carga negativa (-)

SE PRODUCENDESCARGASELÉCTRICASelectrificación.

La superficie terrestrese carga positivamente (+)Estas cargas se acumulanEstas cargas se acumulanen lugares puntiagudos.