L’Atmosfera

Composició de l’atmosfera

Estructura de l’atmosfera

Dinàmica atmosfèrica

Moviments verticals

Gradients verticals

Estabilitat i inestabilitat

Efecte Coriolis

Circulació general de l’atmosfera

Composició de l’atmosferaComponentsComponents Concentració en massaConcentració en massa

N2 78%

O2 20,9%

Ar 0,93%

CO2 0,03

Gasos rars

Vapor d’aigua 0-2,5%

CO 0,1ppm

Ne 18ppm

Kr 1,1ppm

He 5,2ppm

H 0,5ppm

O3 0,05ppm

NOx 0,006

Composició de l’atmosfera

Estructura de l’atmosfera

D’acord amb l’ordenació

interna dels gasos, podem

dividir l’atmosfera en:

Homosfera

Heterosfera

90 km

Estructura de l’atmosfera

1013mbar

200mbars

Hom

osfe

ra

N2

O-HeH

Het

eros

fera

Estructura de l’atmosferaTroposfera

• Acaba amb la tropopausa, als 9 km als pols i els 12 a l’equador.

• S’hi concentren el 80% dels gasos.

• La P atmosfèrica davalla bruscament. Des dels 1013mbars fins

als 200mbars a la tropopausa.

• É s on es donen la major part dels fenò mens atmosfèrics i

meteorolò gics.

• La temperatura davalla fins als -70ºC

• A la part baixa s’acumulen els contaminants, que constitueixen la

Capa bruta.

Estructura de l’atmosferaEstratosfera

• S’estén fins a l’estratopausa, situada als 50 km.

• A la part inferior es formen núvols de gel l’estructura dels quals

s’anomena noctilucent.

• A partir dels 30 km es situa la capa d’ozó .

• La temperatura augmenta fins als 10-20ºC gràcies a la captació

de la radiació ultraviolada per part de l’oxigen i la formació

d’ozó .

O2+UV O+O

O+O2 O3+calor

Estructura de l’atmosferaMesosfera

• Arriba fina a la mesopausa, situada als 80 km.

• La densitat baixa molt, cosa que provoca que la temperatura

davalli fins als -140ºC

• É s la capa on es formen els estels fugaç os

Termosfera

• També s’anomena Ionosfera, ja que els gasos estan ionitzats

per la radiació solar d’ona més curta (raig x i gamma).

• A causa d’aquesta radiació , la temperatura augmenta fins als

1000ºC als 600 km d’alç ada.

• É s la capa on es formen les aurores boreals i australs, gràcies a

la interacció entre la magnetosfera i la radiació solar.

Estructura de l’atmosferaExosfera

• É s el límit superior de l’atmosfera, 800 - 1000 km d’alç ada.

• La densitat disminueix molt, fins a igualar-se amb la densitat de

l’espai

• No té sentit parlar de temperatura en aquesta capa.

La funció principal de l’atmosfera és regular la

radiació solar que entra al planeta i la que en surt

Dinàmica de l’atmosferaMoviments verticals

Só n els moviments de convecció i poden ser:

•de temperatura

•d’humitat

•de pressió atmosfèrica

Dinàmica de l’atmosferaConvecció tèrmica

Originada per l’escalfament

diferencial de l’aire en la superfície

de la geosfera i en alç ada.

Dinàmica de l’atmosferaConvecció per humitat

S’origina per la presència de vapor

d’aigua a l’aire

L’aire humit és menys dens que

l’aire sec, per això tendeix a

ascendir

La raó la trobem en els pesos moleculars. Si hi ha més

aigua (PM = 18), hi haurà una menor quantitat d’altres

gasos, tots ells més pesats que el vapor d’aigua.

Dinàmica de l’atmosferaConvecció per humitat

Punt de rosada

Humitat absoluta (Ha): quantitat de vapor d’aigua

que hi ha en un volum determinat d’aire i s’expressa

en g/m3

Com es veu al gràfic de saturació , l’aire

més fred pot tenir menys vapor d’aigua que

l’aire calent, per tant l’Ha no és una dada

significativa.

Humitat relativa (Hr) : és la quantitat en % de

vapor d’aigua que hi ha en 1 m3 d’aire en relació

amb la màxima que podria contenir a la

temperatura en la qual es troba.

Dinàmica de l’atmosferaFormació dels núvols

Dinàmica de l’atmosferaFormació dels núvols

Nivell de condensació

Alç ada a la que s’assoleix el

punt de rosada i

començ aran a visualitzar-se

els núvols

Per que es formin els núvols cal, a més a més, l’existència de nuclis de condensació :

partícules que permeten que s’acumulin molècules de vapor d’aigua en la seva superfície.

Dinàmica de l’atmosferaConvecció per pressió atmosfèrica

La pressió atmosfè rica (P) té el seu valor

estàndard en 1 atmosfera, que equival a 760mm

de mercuri i 1013,3 mil· libars (mbars).

Aquest valor és en condició normals i al nivell

del mar, tanmateix la pressió varia en funció de

la temperatura i la humitat de l’aire, per això es

marquen les corbes de pressió o isò bares.

Dinàmica de l’atmosferaConvecció per pressió atmosfèrica

Dinàmica de l’atmosferaGradients verticals

Gradient vertical: diferència de temperatura entre dos punts situats a una

diferència d’altitud de 100m.

La pressió atmosfèrica en una columna d’aire disminueix a mesura que aquesta

augmenta en alç ada, les partícules estan més separades i, per tant, la temperatura

disminueix sense que hi hagi intercanvi de calor (és a dir, en condicions adiabàtiques).

El gradient adiabàtic sec (GAS) és la disminució de la temperatura en una columna

d’aire on tota l’aigua existent està en forma de vapor d’aigua, aquest valor és d’1ºC cada

100m. Quan se supera el punt de rosada, l’aigua es condensa i parlem de gradient

adiabàtic humit (GAH) que provoca que la temperatura disminueixi de 0,3 a 0,6ºC

cada 100m.

Dinàmica de l’atmosferaGradients verticals

Tanmateix, les turbulències de l’atmosfera provoquen que la columna d’aire es barregi

amb altres masses, de manera que existeix un aport de calor a la columna d’aire, cosa que

genera un gradient no adiabàtic: el gradient vertical de temperatura, que varia

segons el lloc i l’època de l’any. Oscil· la al voltant dels 0,65ª C cada 100m.

GVT

temperatura

Alti

tud

(m)

GAS

GAH

Punt de rosada

temperatura

Alti

tud

(m)

Dinàmica de l’atmosferaGradients verticals

GAS

GVT

temperatura

Alti

tud

(m)

Zona

d’inversió

tèrmica

De vegades, la troposfera mostra GVT negatius, de manera

que la temperatura augmenta amb l’altitud, aquest fenomen

l’anomenem inversió tè rmica.

Pot ser:

•Les temperatures al nivell del sò l só n

inferiors a les temperatures en alç ada.

•Per moviments horitzontals de l’aire,

des d’una zona calenta fins una de

freda.

•Aparició de superfícies de separació

entre masses amb diferent humitat,

temperatura i pressió

Dinàmica de l’atmosferaEstabilitat i inestabilitat

Els conceptes d’estabilitat i inestabilitat só n causats per la variació del GVT

GVT >

GAS

GAS

GVT

temperatura

Alti

tud

(m)

Inestabilitat atmosfè rica El GVT és més gran que el GAS, de manera que

l’aire de la columna es refreda més lentament que

l’exterior. Com que les molècules d’aire de la

columna estan a una temperatura més alta que la

resta de molècules, l’aire que l’envolta tendirà a

entrar i generarà així inestabilitat

La columna d’aire (al tenir una temperatura

major) ascendirà, de manera que la pressió

en superfície disminuirà, formant una

situació ciclò nica o borrasca.

Dinàmica de l’atmosferaEstabilitat i inestabilitat

GVT <

GAS

GAS

GVT

temperatura

Alti

tud

(m)

Estabilitat atmosfè rica o

subsidè nciaEl GAS és més gran que el GVT, de manera que

l’aire de la columna es refreda més ràpidament que

l’exterior. Com que l’aire fred és més dens, el vent

de la columna tendirà a quedar-se en superfície, de

manera que no hi haurà renovació de l’aire per

manca de moviments verticals.

Al no haver moviments verticals, tot el pes

de la columna recaurà sobre la part més

baixa, de manera que la pressió

augmentarà, generant una alta pressió .

Dinàmica de l’atmosferaEstabilitat i inestabilitat

GAS

GVT

GVT < 0

temperatura

Alti

tud

(m)

Estabilitat atmosfè rica o

subsidè ncia

Quan el GVT és inferior a 0, apareix el

fenomen de la inversió tèrmica, cosa que

afavoreix la formació de núvols en

superfície: boira.

Dinàmica de l’atmosferaEfecte Coriolis

L’efecte Coriolis és el desviament que pateixen els vents com a conseqüència de la

rotació de la terra i de la diferència de velocitat que té aquesta al pols i a l’equador

Un mò bil que viatgi des del pol Nord fins a

l’equador, es trobarà que cada cop la Terra gira

més ràpidament, de manera que s’endarrerirà a la

rotació , desviant-se cap a la dreta.

Un mò bil que viatgi des de l’equador fins al pol

Nord, es trobarà que cada cop la Terra gira de

manera més lenta, cosa que farà que s’avanci a la

rotació , desviant-se també, cap a la dreta.

Dinàmica de l’atmosferaCirculació general de l’atmosfera

D’acord amb la diferència de temperatura i pressió entre els pols i

l’atmosfera, hauria d’existir una única cè l· lula convectiva per hemisferi

que fes circular el vent des dels pols a l’equador per superfície i des de

l’equador als pols en alç ada

Tanmateix, l’efecte Coriolis provoca que aquesta cè l· lula es trenqui i

se’n formen 3 per hemisferi, dos directes i una d’indirecta.

Les cè l· lules directes só n les que estan a prop dels pols i de l’equador,

la Cèl· lula polar i la Cèl· lula de Hadley, respectivament. Mentre que la

indirecta és la Cèl· lula de Ferrel i se situa entre les dues anteriors.

Dinàmica de l’atmosferaCirculació general de l’atmosfera

Dinàmica de l’atmosferaCirculació general de l’atmosfera

Sovint les cè l· lules i el moviment del vent en general, es veu modificat

per l’existència dels continents.