Composición, Estructura y Dinámica de la Atmósfera: Un Estudio Detallado

Composición de la Atmósfera

La atmósfera está formada por gases (He, H, Ne, Kr, CO₂, CH₄, N₂, Ar, O₂) y partículas (aerosoles). Es una mezcla de sustancias en estado sólido y líquido: polvo, polen.

Capas de la Atmósfera

Troposfera

• Se extiende desde la superficie terrestre hasta la tropopausa.
• Concentra el 80% de los gases: N₂, O₂, CO₂.
• En ella se producen los fenómenos meteorológicos y el efecto invernadero.
• La temperatura desciende desde los 15°C en la parte inferior hasta -70°C en la tropopausa (zona de vuelo de aviones).

Estratosfera

• Se extiende desde la tropopausa hasta la estratopausa (15-55 km).
• Contiene la capa de ozono, que absorbe los rayos UV.
• La temperatura aumenta gracias a la capa de ozono hasta 0-4°C.

Mesosfera

• Se extiende entre los 55 y 80 km de altitud.
• El rozamiento de los meteoritos con el aire produce su disgregación, dando lugar a las estrellas fugaces.
• Alcanza temperaturas de hasta -80°C.

Termosfera

• Se extiende entre los 80 y 500 km de altitud.
• La temperatura sube hasta 1000°C debido a la absorción de radiaciones solares.
• El calor se genera por la ionización del N₂ y O₂, que liberan calor.

Exosfera

• Se extiende entre los 1000 y 10000 km de altitud.
• La ausencia de materia hace que sea oscura.
• En ella orbitan los satélites artificiales.

Funciones de la Atmósfera

Función Reguladora

La atmósfera regula la temperatura mediante la distribución del calor y el efecto invernadero.

• Distribución del calor: El movimiento del aire produce el viento. El viento está asociado a las variaciones de presión. La circulación del aire es consecuencia de la convección, la transferencia de calor, debido al calentamiento de las masas de aire por parte de los rayos solares y de la emisión terrestre.
• Efecto invernadero: Es el responsable de que la temperatura media en el planeta sea de 15°C en vez de –18°C.

Función Protectora

La atmósfera permite la entrada de gran parte de la radiación solar. Una parte es absorbida y otra reflejada por la superficie terrestre. El efecto invernadero consiste en la absorción, por parte de los gases del aire, de la radiación infrarroja emitida por la superficie terrestre. La atmósfera es un filtro de las radiaciones solares: no permite la entrada de los rayos gamma, los rayos X y los rayos ultravioleta.

Dinámica Atmosférica

Los movimientos del aire que tienen lugar en la troposfera se deben a:

Humedad Atmosférica

Es la cantidad de vapor de agua en una masa de aire.

• Humedad Absoluta: Cantidad total de vapor de agua que contiene un volumen de aire en un momento determinado.
• Humedad Relativa: Relación entre la cantidad de vapor de agua que una masa de aire contiene y la cantidad que podría llegar a contener a la temperatura que se encuentra.

Curva de Saturación: La línea roja de la gráfica indica la concentración de humedad necesaria en una masa de aire para llegar al punto de rocío según la temperatura.

Presión Atmosférica

Es el peso de la columna de aire sobre un metro cuadrado de superficie.

Movimientos Verticales del Aire

El aire caliente, al ser menos denso, tiende a elevarse y formar corrientes térmicas ascendentes.

• Gradiente Adiabático Húmedo (GAH): Gradiente dinámico en el momento en el que la masa de aire alcanza el punto de rocío. El vapor de agua que contenía se condensa y se forma una nube.
• Gradiente Adiabático Seco (GAS): Se refiere al proceso de elevar el agua en forma de vapor.
• Gradiente Térmico Vertical (GTV): La temperatura del aire disminuye con la altitud. El aire se calienta desde la superficie, que emite calor, y se enfría a medida que gana altura.

Interpretación de los Mapas Climáticos

A la hora de interpretar un mapa meteorológico, los anticiclones y las borrascas, junto con las líneas isobáricas, aportan la mayoría de la información. Las líneas isobáricas son líneas imaginarias que unen los distintos puntos con la misma presión.

Anticiclón

Se representa con una A. Se le llama zona de altas presiones, es decir, del centro hacia afuera la presión disminuye (1045, 1030, 1015…). La distancia entre isóbaras indica la intensidad del viento; cuantas más juntas estén estas líneas, más fuertes serán los vientos. En el caso del anticiclón, los vientos tendrán un movimiento en el sentido de las agujas del reloj en el hemisferio norte y en sentido contrario en el hemisferio sur. Las altas presiones se asocian a estabilidad, suelen generar temperaturas bajas y un ambiente normalmente seco, con cielos despejados.

Borrascas

Se representa con una B. Se le llama zona de bajas presiones, es decir, del centro hacia afuera, las presiones aumentan. Teniendo en cuenta la distancia entre las líneas isobáricas, en el caso de las borrascas, los vientos se moverán en el hemisferio norte en dirección contraria a las agujas del reloj, y en el hemisferio sur, en dirección de las agujas del reloj. Como la masa de aire asciende hasta acercarse a su punto de rocío, se formarán nubes y habrá precipitación.

Frentes en el Mapa

En los mapas meteorológicos, están los frentes (son las grandes masas de aire que se mueven). Tenemos 3 tipos de frentes: frentes fríos (representados con banderitas), frentes calientes (representados con circulitos) y frentes ocluidos (límites donde se mezcla el aire frío con el aire caliente, representados con una secuencia de bandera + círculo + bandera + círculo). Supuestamente es cuando ocurre una inversión térmica.

Movimientos Horizontales del Aire

La temperatura varía de unas latitudes a otras. Esto produce movimientos horizontales del aire, a nivel superficial y en altura, y la formación de células de convección. Estos movimientos también tienen como objetivo regular la temperatura.

Fenómeno Foehn

Cuando una masa de aire atraviesa una masa de agua (mares, océanos…) y se va calentando (por ejemplo, desde el Cantábrico) y cargando de agua, esa masa de aire choca con las montañas y, por lo tanto, sube por la orogenia. Al subir toda esa masa de vapor de agua, se condensa y llueve.

Circulación Atmosférica Global

Célula Polar

Zona anticiclónica donde los vientos polares del este coinciden con los vientos del oeste y contribuyen a formar borrascas. Los vientos polares se elevan dando lugar a borrascas con frentes fríos y cálidos asociados.

Célula de Ferrel

Situada entre las células de Hadley y polares. Los vientos superficiales del oeste se dirigen hacia las borrascas polares formando esta célula.

Célula de Hadley

La mayor insolación en la zona ecuatorial provoca el ascenso del aire, dando lugar a borrascas con abundantes lluvias tropicales.