LGK Mar 17 2004 GF515 GF 515 Modelación atmosférica orientada a…
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LGK Mar 17 2004 GF515
GF 515Modelación atmosférica
orientada a…
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LGK Mar 17 2004 GF515
Contenidos• Clasificación y
caracterización de problemas de dispersión
• Procesos de emisión, dispersión y remoción
• Ecuación de continuidad
• Modelos– Gaussianos
– Urbanos y regionales
– Globales
• Validación
...”Le tenimos”...
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LGK Mar 17 2004 GF515
¿De qué se trata la modelación atmosférica?
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LGK Mar 17 2004 GF515
Envoltorio mayoritariamente gaseoso muy tenue
Un fluído donde prevalecen casi siempre los movimientos horizontales
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LGK Mar 17 2004 GF515
La atmósfera un fluído cambiante...caótico y complejo...perturbable
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LGK Mar 17 2004 GF515
Composición química del fluído
térmicamente estratificado en los primeros 100 km
5x1021 g76% N2
23% O2
y trazas...Ar, CO2, H2O....
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LGK Mar 17 2004 GF515Rossby, 1956
Et pursimuove....
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LGK Mar 17 2004 GF515
xFwcos2vsin2x
p1
a
uw
a
uvtan
dt
du :x
yFy
p
x
2
2usin1
a
vw
a
tanu
dt
dv :y
zFugz
p
cos21
a
vu
dt
dw :z
22
1
,dt
dQ
dt
dp
dt
dTCv
Conservación del momentum
Conservación de la energía
v
. dt
dConservación de la masa
},r{},p,T,wv,u,{ t
ρRTp Ecuación de estado para gas ideal
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LGK Mar 17 2004 GF515
Pero el fluído NO es inerte químicamente ni transparente
radiativamente
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LGK Mar 17 2004 GF515
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LGK Mar 17 2004 GF515
Escalas de tiempo y espacio características
Problema Escalahorizontal
Escalavertical
Escala detiempo
Locales <decenas dekm
<cientos dem
< 1 hr
Mesoescálicos decenas acientos de
km
< 1 km <10 hr
Regionales cientos amiles de km
<5 km 1-5 días
Globales >miles dekm
toda laatmósfera
> 1 año
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LGK Mar 17 2004 GF515
Recipiente de masa M
Fuentes (Q) Sumideros (S)
Tiempo de Recambio
S
M=
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LGK Mar 17 2004 GF515
Tiempo de recambio y variabilidad
Charlson, 1992
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LGK Mar 17 2004 GF515
Desde interacciones moleculares hasta sistemas de tiempo de miles de kilómetros...¡todo a la vez!
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LGK Mar 17 2004 GF515Rodhe, 1992
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LGK Mar 17 2004 GF515
Graedel&Crutzen, 1993
(Denver, Co)
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LGK Mar 17 2004 GF515
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LGK Mar 17 2004 GF515
http://jwocky.gsfc.nasa.gov/ozone/today.html
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LGK Mar 17 2004 GF515
http://visibleearth.nasa.gov/cgi-bin/viewrecord?8086
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LGK Mar 17 2004 GF515
SQcct
c
)'vc'.(-v..v
Dispersión y transformaciones
Emisiones Remoción
+CI & CB
Lavoisier, 1789
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LGK Mar 17 2004 GF515
Variación Localde la concentración
Variación por advección por el flujo promedio
Variación por convergenciao divergencia del aire
Variación por flujos turbulentos
Fuentes y Sumideros
SQcct
c
)'vc'.(-v..v
+CB +CI
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LGK Mar 17 2004 GF515
Usos de los modelos...
Como: Herramientas
diagnósticas• Herramientas
pronósticasHerramientas de
análisis y síntesisEtc.
Ejemplos: Contribución de buses
vs. industrias• ¿Habrá episodio
mañana?¿Cuáles son los
procesos relevantes?
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LGK Mar 17 2004 GF515
40’ 50’ 60’ 70’ 80’ 90’ 00’
HISTORIA
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LGK Mar 17 2004 GF515
Binär Elektronisk SekvensKalkylator
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LGK Mar 17 2004 GF515Rossby, 1956
Eppur si muove!
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LGK Mar 17 2004 GF515
En la atmósfera rige la segunda ley de Newton
Pero siendo un sistema en rotación, se corrige por Coriolis y por centrífuga:
amf
)-vx2am(f 2r
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LGK Mar 17 2004 GF515
Las fuerzas reales son:
• Gradiente de presión
• Gravitacional
• Roce, fricción o cizalle
p1
-m
F p
rgrr
G ˆˆGM
-m
F2Tierra
rrr
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LGK Mar 17 2004 GF515
Coordenadas Meteorológicas
Ecuador
zy
xa
N
S
WE
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LGK Mar 17 2004 GF515
Coordenadas Meteorológicas
x oeste a este (zonal)
y
z
sur a norte (meridional)
abajo hacia arriba (vertical)
dt
dz
dt
da
dt
da ,,cosw)v,(u,v
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LGK Mar 17 2004 GF515
El efecto centrífugo
g*2R
g
Rgrrr
g 22
2Tierra *ˆ
GM-
R
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LGK Mar 17 2004 GF515
El efecto de CoriolisDesvío a la derecha HN
Desvío a la izquierda HS
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LGK Mar 17 2004 GF515
Ecuaciones de MovimientoxFwcos2vsin2
x
p1
a
uw
a
uvtan
dt
du :x
yFy
p
x
2
2usin1
a
vw
a
tanu
dt
dv :y
zFugz
p
cos21
a
vu
dt
dw :z
22
Sistema de ecuaciones a derivadas parciales, acoplado y no lineal
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LGK Mar 17 2004 GF515
Y claro, la energía se conserva...
1
,dt
dQ
dt
dp
dt
dTCv
En un volumen de aire, la energía interna cambia si hay transformación entre energía térmica y mecánica y/o por efectos de radiación, conducción o transf. de calor latente.
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LGK Mar 17 2004 GF515
Y la masa se conserva...
vv
..
tdt
d
Lavoisier, 1789
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LGK Mar 17 2004 GF515
xFwcos2vsin2x
p1
a
uw
a
uvtan
dt
du :x
yFy
p
x
2
2usin1
a
vw
a
tanu
dt
dv :y
zFugz
p
cos21
a
vu
dt
dw :z
22
1
,dt
dQ
dt
dp
dt
dTCv
Conservación del momentum
Conservación de la energía
v
. dt
dConservación de la masa
},r{},p,T,wv,u,{ t
ρRTp Ecuación de estado para gas ideal
![Page 36: LGK Mar 17 2004 GF515 GF 515 Modelación atmosférica orientada a…](https://reader036.fdocumento.com/reader036/viewer/2022062520/5665b4901a28abb57c92345b/html5/thumbnails/36.jpg)
LGK Mar 17 2004 GF515
![Page 37: LGK Mar 17 2004 GF515 GF 515 Modelación atmosférica orientada a…](https://reader036.fdocumento.com/reader036/viewer/2022062520/5665b4901a28abb57c92345b/html5/thumbnails/37.jpg)
LGK Mar 17 2004 GF515
Condiciones sinópticas
![Page 38: LGK Mar 17 2004 GF515 GF 515 Modelación atmosférica orientada a…](https://reader036.fdocumento.com/reader036/viewer/2022062520/5665b4901a28abb57c92345b/html5/thumbnails/38.jpg)
LGK Mar 17 2004 GF515
Circulaciones de mesoescala
Brisa marina y terral
Valle-Montaña