UNIDAD II. El SISTEMA CLIMÁTICO
LA ATMÓSFERA y LA RADIACIÓN SOLAR
OBJETIVOS
•Conocer la sede donde se desarrollan los procesos climáticos.
•Destacar la influencia de las capas de la atmósfera sobre los
seres vivos.
•Comprender la importancia de la radiación solar.
•Interpretar el balance de radiación solar.
CONTENIDOS
Capas de la atmósfera. Altura y composición de las
mismas. Contaminación atmosférica: lluvia ácida y lluvia
azufrada. La troposfera y los seres vivos. La capa de
ozono. Efecto invernadero.
Radiación solar. Constante solar. Espectro solar.
Insolación sobre el globo: tiempo de exposición y ángulo
de incidencia de los rayos solares. Conceptos de
absorción, reflexión y dispersión o reflexión difusa.
Albedo. Balance de radiación solar. Radiación neta.
Radiación terrestre.
Heliofanía teórica o astronómica, efectiva y relativa.
Instrumental. Importancia agrícola.
ATMÓSFERA
Definición:
“Mezcla de varios gases que rodean a la tierra” (Strahler y Strahler, 1997).
“Gran masa gaseosa compuesta por una mezcla gaseosa dentro de la cual se
encuentran en suspensión pequeñas partículas” (Garabatos, 1991).
“La forman una mezcla de gases y partículas sólidas y líquidas en suspensión”
(Cuadrat y Pita, 1997).
Función:
Espacio donde se manifiestan los fenómenos del tiempo y clima.
Mantiene el equilibrio energético de la Tierra (Amparo térmico).
Protección para la vida (escudo de la biósfera).
(Cuadrat y Pita, 1997)
Ionización
Fin de la composición estable del aire.
Sin interés climatológico
Estrato: movimiento horizontal
horizontal.
Ozonósfera: absorción de radiación UV
Tropos=cambio . Gradiente: 6,4°/km de
ascenso. Más importante para el hombre
GASES PERMANENTES (PRINCIPALES)
Nitrógeno (N2 )- 78% Muy abundante en el aire pero no en el suelo.
Oxígeno (O2) - 21% Muy abundante en la capa arable del suelo.
Otros 1%
(Ar -0,93% ; CO2 : 0,03% ; Ne, He, H2, Xe) Absorbe o retiene la radiación incidente y emitida
(efecto invernadero); muy pequeñas cantidades
GASES VARIABLES (SECUNDARIOS)
Vapor de agua: < 1% a 4%. Absorbe la radiación solar y terrestre (efecto invernadero).
Ozono (O3): Ozonósfera. Absorbe las radiaciones ultravioletas (capa protectora).
Aerosoles: Impurezas orgánicas (bacterias, polen, microorganismos) e inorgánicas (sales
marinas, cenizas volcánicas, humo, hollín, polvo).
Núcleos de condensación. Visibilidad.
COMPOSICIÓN O2
N2
OTROS
CONTAMINACIÓN
“La intrusión temporal en la atmósfera de materias extrañas, ajenas a su
composición normal o en proporción superior” (Garabatos, 1991).
CONTAMINANTES GASEOSOS
CO, hidrocarburos, N2O y NO2, SH2, FH2, SO2,
CONTAMINANTES NO GASEOSOS
residuos de industrias, aerosoles , radiactivos
PRODUCTOS
Smog: combinación de hidrocarburos y óxidos de N.
Lluvia ácida: precipitación con pH < 5,6. Afecta la calidad del agua, los
suelos y ecosistemas.
Lluvia azufrada: granos de polen.
Efecto invernadero (Calentamiento global): Gases invernadero: vapor de
agua, CO2, metano, N2O y CFC. Éstos también destruyen O3.
RADIACIÓN SOLAR
DEFINICIÓN
“Proceso físico, por medio del cual se transmite energía en
forma de ondas electromagnéticas” (De Fina y Ravelo, 1973).
“Manantial de energía que pone en funcionamiento los
procesos atmosféricos y mantiene la vida” (Garabatos, 1991).
FUNCIÓN
Conduce la dinámica de la atmósfera.
Fuente básica de la temperatura de la Tierra.
Fuente de energía para los seres vivos.
CARACTERIZACIÓN
Fenómeno ondulatorio o vibratorio proveniente del sol
Ondas largas son de baja frecuencia
Ondas cortas son de alta frecuencia
Velocidad (V): distancia recorrida en 1 seg = 300.000 km/seg.
Longitud (L): distancia recorrida entre dos crestas o valles.
Frecuencia (F): nº de ondas o vibraciones completas en 1 seg.
V= F x L
ESPECTRO SOLAR Colección o conjunto de ondas de una gran gama de longitudes
de onda, expresadas en micrones, que emite el sol . (Strahler y Strahler, 1997)
LEYES DE LA RADIACIÓN
1. LEY DE BOUGUER (ESPESOR DE ATMÓSFERA)
La intensidad de radiación que llega a la tierra, luego de atravesar la
atmósfera, decrece en progresión geométrica cuando la masa o atmósfera
atravesada aumenta en progresión aritmética.
A > latitud > espesor y > debilitamiento de la radiación
altura del sol 90° = 1 atm
10°= 5,7atm
0° = 44, 7 atm
(De Fina y Ravelo, 1973)
2. LEY DE LAMBERT O DEL COSENO (INCLINACIÓN O ÁNGULO DE INCIDENCIA)
El flujo de radiación que llega a la superficie de la tierra depende del ángulo que forman
los rayos solares con la superficie de la misma .
A > latitud > superficie de incidencia < intensidad
Ej: 10 cal/10 m²= 1
10 cal/20 m² = 0,5
Lo mismo sucede en un día a la salida del sol,
mediodía y puesta.
Stralhler y Stralhler , 1997
ABSORCIÓN
El flujo de radiación penetra en la atmósfera y es transformada en energía
térmica, aumenta su temperatura y la hace irradiar calor hacia la Tierra y
el espacio interplanetario.
REFLEXIÓN
Se produce cuando parte de la radiación solar al incidir sobre un cuerpo es
desviada o devuelta, sin modificar sus caracteres. (Nubes, vapor de agua)
DISPERSIÓN
Fenómeno similar a la reflexión, pero la radiación modifica sus caracteres al
ser devuelta o desviada. Ej: color azul del cielo; crepúsculos rojizos
Reflexión y dispersión de los rayos solares dan como
resultado la radiación solar difusa: a ella corresponden las
primeras luces antes de la salida del Sol y gracias a su
existencia el pasaje del día a la noche y viceversa se hace en
forma gradual.
ALBEDO o coeficiente de reflexión (r)
r = rad. reflejada / rad. incidente
Relación entre la radiación solar reflejada y la radiación solar incidente.
Fracción de la radiación solar incidente que es reflejada -con iguales características -
por la superficie receptora.
SUPERFICIE ALBEDO (%)
Nieve fresca 80 a 95
Nieve vieja 42 a 70
Lagos cubiertos de hielo 10 a 46
Suelo arenoso seco 25 a 45
Suelo desnudo oscuro 16 a 17
Suelo arcillosos seco 20 a 35
Superficie del mar 7 a 14
Pasto 24
Plantación de maíz 22
Pasturas 25
Bosque caducifolio 18
Bosque de coníferas 16
Bosque de eucaliptos 19
Bosque tropical 13
Plantación de naranjos 16
RADIACIÓN DIFUSA
Radiación que llega luego de la reflexión y dispersión (cielo con nubes).
RADIACIÓN DIRECTA
Radiación que no se modifica al atravesar la atmósfera.
RADIACIÓN GLOBAL
Difusa + directa. Representa en promedio el 52% del total incidente en el
límite de la atmósfera.
RADIACIÓN TERRESTRE
Radiación de onda larga que emite la tierra hacia la atmósfera
RADIACIÓN NETA
Diferencia entre el flujo de radiación de onda corta entrante y el de onda
larga saliente.
HELIOFANIA
CANTIDAD DE BRILLO SOLAR
TEÓRICA O ASTRONÓMICA: es la cantidad de horas y
decimos de horas de brillo solar, sin que influyan los
fenómenos atmosféricos.
EFECTIVA: es la cantidad de horas y decimos de horas de
brillo solar, considerando los fenómenos atmosféricos que
puedan ocurrir, principalmente la nubosidad.
RELATIVA: expresa en por ciento, la relación entre la
heliofanía efectiva y la teórica o astronómica.
FOTOPERÍODO
Lapso diario en horas y fracciones (minutos y décimas de
minutos), que abarca el día civil mas el tiempo de duración de
los crepúsculos matutinos y vespertinos.
INSTRUMENTAL DE MEDICIÓN
1. Piranómetros
Miden la radiación global (directa + difusa).
2. Pirheliometros
Miden la radiación solar directa.
3. Heliofanógrafos
Miden la heliofanía efectiva o real.
IMPORTANCIA AGRÍCOLA
La luz solar recibida es utilizada por la vegetación,
dependiendo de su intensidad, calidad, dirección de
incidencia y duración.
Tiene efecto:
Fotoenergéticos
Producidos por la cantidad o intensidad de energía
provista para la fotosíntesis.
Fotoestimulantes
Producidos por la calidad lumínica, ya sea en el
alargamiento de los tallos, expansión foliar; y por la
duración del día (fotoperíodo).
BIBLIOGRAFÍA
1. CASTILLO, F. E., y F. CASTELLVI SENTIS. 1996. Agrometeorología.
Ediciones Mundi‐Prensa. Madrid, España. 517pp.
2. CUADRAT, J. M., y M. F. PITA. 1997. Climatología. Ediciones Cátedra
S.A. Madrid, España. 496 pp.
3. DE FINA, A. L., y A. , , C. RAVELO. 1978. Climatología y Fenología
Agrícolas. Editorial EUDEBA. Buenos Aires, Argentina. 279pp.
4. GARABATOS, M. 1990. Temas de Agrometeorología. Naturaleza de la
Agrometeorología. Unidad de Agrometeorología. Tomo 2. Consejo
Profesional de Ingeniería Agronómica y Orientación Gráfica Editora
S.R.L.. Buenos Aires, Argentina. 97 pp.
5. STRAHLER, A.N., and A. H. STRAHLER. 1989. Geografía Física. Tercera
Edición Editorial Omega S.A. Barcelona, España. 539 pp.