Transferencia de energía(calor) en la atmósfera e hidrosfera
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ATMÓSFERA E HIDROSFERA INTRODUCCIÓN-
Capas fluidas:
Atmósfera e Hidrosfera-
Fluidos:
aire y agua.
Carácterísticas.-Ciclo del agua-Sistema dinámico-Sistema caótico-La energía solar interviene en la dinámica de las
Capas fluidas: contraste térmico
capas fluidas: contraste térmico·Contraste (gradiente) térmico vertical·Contraste (gradiente) térmico horizontal-Distribuyen el calor por todo el planeta y amortiguan
Las diferencias
las diferencias-Funcionamiento de la máquina climática:a)Gradiente·Concepto·Tipos:
temperatura, presión, densidad, humedad
temperatura, presión, densidad, humedadb)Comportamiento
Diferente de atmósfera e hidrosfera
diferente de atmósfera e hidrosfera·Densidad·Compresibilidad·Movilidad.Capacidad de almacenar calor·Capacidad para conducir el calor.C)Movimientos verticales (por contraste térmico vertical)·En el aire·En el aguad)Movimientos horizontales (por contraste térmico horizontal)·Viento.Corrientes oceánicas·La presencia de continentes dificulta el transporte1. LA ATMÓSFER-
Definición: envoltura de aire que rodea la Tierra
1.1
FORMACIÓN
-
Origen del planeta: desgasificación
-
Actividad de volcanes
-
Actividad de seres vivos
-
Emisiones de la Hidrosfera
1.2
COMPOSICIÓN
A] Composición inicial
-
Evolución de la atmósfera
B] Composición actual
a)
Componentes mayoritarios
b)
Componentes minoritarios
-
Gases raros reactivos
-
Gases no reactivos
c)
Variables
-
Vapor de agua
-
Contaminantes
1.3 LA
ENERGÍA EN LA ATMÓSFERA
A] La radiación solar: el espectro solar
-
Rayos X, rayos γ, u.V. 9%
-
Luz visible
42%
-
Rayos infrarrojos, microondas y ondas de radio 49%
B] La radiación terrestre
-
Emite radiación infrarroja:
·
absorbida por la atmósfera
·
al espacio
1.4
ESTRUCTURA
A] Troposfera
a)
Espesor
b)
Capa sucia
c)
Fenómenos meteorológicos
d)
Movimientos verticales y horizontales del aire
e)
Gradiente vertical de temperatura
f)
Capa aislante
g)
Tropopausa: - 70ºC
B] Estratosfera
a)
Espesor: desde tropopausa hasta estratopausa
(50 - 60 km)
b)
No existen movimientos verticales de aire, pero si horizontales
c)
No existen nubes
d)
Capa de ozono
e)
Temperatura: asciende a 0ºC
C] Mesosfera
a)
Espesor: desde 50 - 60 km hasta mesopausa (80 km)
b)
Temperatura: - 80ºC
D] Ionosfera o termosfera
a)
Espesor: hasta termopausa a 600 km
b)
Absorción de radiaciones solares de onda corta (rayos X y rayos γ)
c)
Tª: 1000ºC
d)
Campo eléctrico terrestre (ionosfera (+) - superficie terrestre (-)
E] Exosfera
F] Magnetosfera
a)
Capa magnética
b)
Filtra el viento solar: partículas de alta energía (protones y electrones)
c)
Cinturones de radiación de Van Allén
d)
Auroras boreales
1.5 LA
PRESIÓN ATMOSFÉRICA
-
Def.: peso ejercido por la masa de aire atmosférico sobre la superficie
terrestre
-
Barómetro: 1 atmósfera: 760 mm Hg : 1013 milibares
-
Disminuye con la altura: 11 mb/100 m
-
Isobaras
2. FUNCIÓN DE LA ATMÓSFERA COMO FILTRO PROTECTOR A] Magnetosfera
B] Ionosfera
-
Absorbe las radiaciones de onda corta
-
Son absorbidas por O2 y N2, se
ionizan, aumenta la Tª
-
Refleja las ondas de radio
C] Estratosfera
-
Ozono estratosférico: capa de ozono
-
Espesor variable
-
Transporte
-
Variaciones diarias y estacionales en función de la radiación solar
-
Absorbe la radiación u.V.
-
Las reacciones están en equilibrio dinámico y aumentan la Tª
3. FUNCIÓN REGULADORA DE LA ATMÓSFERA
a)
Ejerce una función reguladora sobre el clima: efecto invernadero
b)
Cantidad de radiación incidente sobre la Tierra
-
Depende de:
·
Distancia al Sol, inclinación del eje, órbita ...
·
Estructura física y química de la atmósfera
-
Distribución latitudinal de la energía solar: la insolación depende de:
·
Tiempo de exposición
·
Ángulo de incidencia
c)
Diagrama de radiación incidente y reflejada
d)
Albedo
e)
Efecto invernadero
-
Gases responsables: CO2 , H2O , CH4 , N2O
-
Importancia: Tª media: 15 ºC
4. DINÁMICA
ATMOSFÉRICA VERTICAL
4.1
MOVIMIENTOS VERTICALES Y TRANSMISIÓN DE CALOR
A] Convección térmica
-
Transmisión de calor del suelo a la atmósfera por convección (calor sensible)
-
Provoca el ascenso del aire: movimiento convectivo o de convección
B] Convección por humedad
-
La evaporación del agua necesita 597 cal/g (calor latente de vaporización)
-
Al condensarse el vapor de agua se libera ese calor ,calor sensible
-
La presencia de vapor de agua añade fuerza ascensional al aire
C] Movimientos debidos a la Presión y a la
Temperatura
Temperatura
-
Isobaras
-
Borrascas: ascenso de aire caliente.
-
Anticiclones: descenso de aire frío.
4.2 LA
HUMEDAD ATMOSFÉRICA
A] Humedad absoluta
-
Definición
-
Relación entre la Tª del aire y la cantidad de vapor admitida
-
Saturación del aire: condensación
B] Humedad relativa
-
Definición
-
Punto de rocío: 100%, condensación , nubes
C] Fenómenos meteorológicos
-
Rocío- Precipitaciones: lluvia- Nubes: Nimbos
100-200 m- Escarcha, nieve,Estratos
600- Niebla,granizo -Cúmulos 700-5000
m-Cirros 7000-8000 m
4.3
GRADIENTES VERTICALES
-
Variación de Tª entre dos puntos con una diferencia de altitud de 100 m
A] Gradiente vertical de Tª (GVT)
-
Variación vertical en condiciones estáticas: 0,65ºC/100 m
-
No es uniforme
-
Inversión térmica
B] Gradiente adiabático seco (GAS)
-
Afecta a una masa de aire que se encuentra en desequilibrio térmico o bárico
-
Agua en forma de vapor
-
1ºC/100 m
C] Gradiente adiabático húmedo (GAH) o
Saturado
saturado
-
Si al ascender alcanza el punto de rocío, condensación
-
0,3 - 0,6ºC/100 m
-
Liberación del calor latente
4.4
CONDICIONES DE ESTABILIDAD E INESTABILIDAD ATMOSFÉRICAS
A] Condiciones de inestabilidad o
Convección
convección
-
Movimientos ascendentes de una masa de aire
-
GVT > GAS
-
El aire exterior se enfría más deprisa que el interior, este asciende
- Disminuye la P en superficie,
borrasca
-
Afluencia del viento circundante
-
Se producen precipitaciones si la masa ascendente se condensa
B] Condiciones de estabilidad o subsidencia
-
Descenso de una masa de aire frío
-
Se va secando por calentamiento
-
En superficie aumenta la P, anticiclón
-
Vientos desde el centro hacia afuera, tiempo seco
-
0 < GVT < GAS
-
GVT < 0 : inversión térmica
·
Niebla
·
La contaminación queda atrapada
·
Subsidencias intensas en invierno
5. DINÁMICA
ATMOSFÉRICA HORIZONTAL
- Diferencias en la
irradiación solar,diferencias de Tª, movimiento del aire
-
Transporte de calor de unas zonas a otras
5.1 LA
CIRCULACIÓN DEL VIENTO Y EL EFECTO CORIOLIS
a)
Circulación:
b)
Trayectoria: no es rectilínea
-
Condiciones topográficas
-
Efecto Coriolis
c)
Efecto Coriolis
-
Es debido a la rotación terrestre de Oeste a Este
-
Es máxima en los polos y se anula en el ecuador
-
Móvil del polo N al ecuador , se desvía a la derecha (Oeste)
-
Móvil del ecuador al polo N , se desvía a la derecha (Este)
- Móvil del polo S al ecuador,
se desvía a la izquierda (Oeste)
-
Móvil del ecuador al polo S , se desvía a la izquierda (Este)
-
En el hemisferio Norte:
·
Anticiclones: giro del viento en sentido horario
·
Borrascas: giro del viento en sentido antihorario
-
En el hemisferio Sur:
·
Anticiclones: giro del viento en sentido antihorario
·
Borrascas: giro del viento en sentido horario
5.2 LA
PRESENCIA DE MASAS CONTINENTALES
-
Impedimento para el transporte de calor:
·
Frenan los vientos y las corrientes oceánicas
·
Poseen mayor amplitud térmica
-
Desigual calentamiento continente/océano
-
Continentes de latitudes medias y altas:
·
Fuerte enfriamiento invernal , anticiclón permanente
·
Ausencia de lluvias y fuertes heladas y nieblas
-
La amplitud térmica anual es mayor en el hemisferio Norte que en el Sur
-
Contraste térmico diario en las costas: brisas marinas
·
Día: brisa del mar a la tierra
·
Noche: viento de la tierra al mar
5.3
CIRCULACIÓN GENERAL DE LA ATMÓSFERA
-
Intenso calentamiento ecuatorial: situación ciclónica
-
Bajas temperaturas polares: situación anticiclónica
-
El efecto de Coriolis impide que la trayectoria sea continua
-
Células (celdas) de convección: 3 en cada hemisferio
-
Zona de bajas presiones ecuatoriales
-
Zona de anticiclones subtropicales (30º): vientos del O , alisios
-
Zona de borrascas subártica y subantártica (bajas presiones polares)
-
Zona de anticiclón polar
6. LA HIDROSFERA
6.1
DISTRIBUCIÓN DEL AGUA
-
Océanos: (97,4%)
-
Aguas continentales( 2,6%)
·
Glaciares: (2,02%)
·
Aguas subterráneas: (0,57%)
·
Lagos y ríos: ( 0,01%)
-
Atmósfera( 0,001%)
-
Biosfera (0,00004%)
6.2
COMPOSICIÓN QUÍMICA
-
Agua con sustancias en disolución
A] Salinidad
a)
Agua del mar: 35.000 p.P.M. (mg/l) cada
kg contiene de 34 a 39 g de sales
b)
Aguas continentales
-
Cantidad de sales: de 10 mg/l hasta valores superiores a los del mar
B] Gases disueltos
-
Gases atmosféricos: CO2 31 veces más
soluble que el O2
-
La solubilidad de los gases disminuye con el aumento de la Tª
6.3
CarácterÍSTICAS FÍSICAS DE LOS MEDIOS ACUÁTICOS
A] Propiedades físicas del agua
-
Elevado calor específico, regulador del clima
-
Tª de fusión y Tª de ebullición, estados: sólido, líquido y gaseoso
-
La densidad varía con la Tª: densidad máxima a 4ºC
-
Absorción de radiaciones: u.V., infrarrojo, luz visible
B] Distribución de la luz con la
Profundidad
profundidad
a)
Zona fótica:
-
En océanos con aguas muy claras: 100 - 150 m
-
En lagos: como mucho 20 m
b)
Zona afótica
C] Termoclina
a)
Concepto
-
La absorción solar se produce en los primeros metros
-
La Tª va disminuyendo lentamente
-
Al llegar a un punto, en pocos metros, la Tª desciende mucho
-
Termoclina:
zona donde se produce ese descenso rápido de Tª
b)
Carácterísticas
-
Por debajo la Tª desciende pero más lentamente
-
Capas:
·
Epilimnion: agua más caliente y menos densa
·
Hipolimnion: agua más fría y más densa
-
Impide la mezcla de agua
-
Por encima: pocos nutrientes
-
Por debajo: poco oxígeno
c)
Zonas
-
Zonas tropicales: termoclina permanente
-
Zonas polares: no existe
-
Zonas templadas:
·
Termoclina en verano
·
En invierno desaparece
6.4
FUNCIÓN REGULADORA
-
Constituye un mecanismo de transporte de calor muy eficaz:
·
Corrientes frías
·
Corrientes cálidas
-
Es el principal amortiguador de los contrastes climáticos:
·
Entre distintas zonas de la tierra
·
Diferencias entre las costas y los continentes
-
Interviene en el ciclo de los gases de efecto invernadero
-
Es el principal regulador del clima
7. EL CICLO DEL
AGUA
- Es un sistema cerrado: intervienen todos los
Sistemas terrestres
sistemas terrestres
- Es
una máquina térmica:
·
Fluido de elevado calor específico
·
Transformación de la energía solar en:
··
Calor sensible: por convección
··
Calor latente: por evaporación
·
Elevada capacidad de transportar calor a través de todos los sistemas
terrestres
-
Diagrama
8. DINÁMICA DE LA
HIDROSFERA
8.1
DINÁMICA OCEÁNICA
A] Corrientes superficiales
a)
Carácterísticas
-
Desplazamiento marcado por los vientos dominantes
-
La trayectoria puede ser modificada por los continentes
-
Trayectorias condicionadas por el efecto Coriolis
b)
Tipos:
-
Corrientes frías del polo Norte:
-
Corriente circumpolar antártica
-
Corrientes cálidas
B] Corrientes profundas
a)
Se originan por:
-
Diferencias en la densidad del agua, circulación termohalina
- Enfriamiento invernal
de las capas superiores, descenso, afloramiento de agua más profunda y cálida
-
Evaporación elevada [salina] ,descenso del agua
b)
Descenso dificultado por:
-
Aporte de agua dulce: hielo o río
-
Precipitación > evaporación
C] Zonas de afloramiento
-
Los vientos alisios provocan el desplazamiento del agua superficial
-
El agua se separa de la costa
-
Es reemplazada por agua profunda fría rica en nutrientes
-
Zonas de afloramiento:
·
Perú, California, Sáhara, Kalahari
·
Costas con corrientes en las que el agua se aleje de la costa
-
Zonas de gran producción
-
Importancia para la pesca
D] El océano global
-
Océanos y mares del planeta comunicados entre ellos
-
Influencia sobre el clima global
a)
La cinta transportadora oceánica
-
Corriente profunda que vuelve como corriente superficial
-
En el trayecto de vuelta arrastra aguas cálidas y nubes,lluvias
- Regula el CO2: el
agua fría arrastra este gas, líberándolo en las zonas de afloramiento
b)
El fenómeno del Niño (cada 4 ó 5 años por Navidad)
-
Los alisios amainan, no se produce afloramiento
-
Lluvias en la costa Oeste de Suramérica
-
Aridez en la costa Este de Asía
-
No se conocen las causas
E] Olas
-
Movimientos del agua superficial originados por el viento
-
Tsunamis: causados por explosiones volcánicas y terremotos
F] Mareas
-
Resultado de los efectos gravitatorios producidos entre:
·
La Tierra, la Luna y el Sol
-
Cantidad: 2 mareas altas y 2 bajas diariamente
-
Diferencia de altura
-
Tipos:
·
Mareas vivas
·
Mareas muertas
8.2
DINÁMICA DE LAS AGUAS CONTINENTALES
A] Procesos
a)
Infiltración
b)
Escorrentía
B] Factores de los que dependen
-
Tipo de precipitación
·
Mucha agua en poco tiempo
·
Mucha agua en mucho tiempo
-
Tipo de suelo:
·
Arenoso
·
Arcilloso
-
Cantidad de vegetación
-
Pendiente
-
Actividades humanas:
·
Sobreexplotación, sobrepastoreo, incendios, deforestación, ...
·
Producen desertificación
C] Agua subterránea
-
Formación de un acuífero
-
Circulación del agua subterránea
-
Nivel freático:
·
Zona de aireación
·
Zona de saturación
-
Variaciones del nivel freático
-
Manantiales y surgencias
-
Enriquecimiento con agua de ríos y lagos que se infiltra en el terreno
D] Balance hídrico de una cuenca
Hidrográfica
hidrográfica
a)
Balance hídrico
- Balance entre los
aportes por precipitaciones y la salida por evapotranspiración, recargas
subterráneas y corrientes superficiales
b)
Diagrama hídrico: relaciona la evapotranspiración con la pluviosidad
c)
Interpretación de un diagrama hídrico
-
Rayas verticales: período de súperávit de agua
-
Líneas inclinadas a la izda.: utilización del agua
-
Zona sin rayas: déficit de agua
-
Líneas inclinadas a la dcha.: recarga de la reserva de agua
d)
Utilidad:
-
Calcular las necesidades de riego
-
Calcular los recursos de agua disponibles
e)
Zonas áridas
-
Carácterísticas
-
Localización
E] Los ríos
a)
Origen de los ríos
-
Surgencia de agua subterránea
-
Encauzamiento de aguas salvajes
-
Fusión de un glaciar
b)
Hidrograma: representación de la variación del caudal con el tiempo
c)
Régimen de un río
d)
Coeficiente de caudal mensual: caudal medio mensual/caudal medio anual
e)
Variación del caudal con el espacio: aumenta al acercarse a la desembocadura
f)
Utilidad
-
Predecir avenidas
-
Tomar medidas adecuadas
g)
Desembocadura
-
Cuencas cerradas
-
Mar: Estuarios y deltas
h)
Caudal ecológico
9. EL CLIMA
9.1
CarácterÍSTICAS
-
Climatología
- Clima: conjunto de
fenómenos meteorológicos que caracterizan la situación y el tiempo atmosférico
en un lugar determinado
-
Calculado a partir de los valores medios recogidos durante 20 ó 30 años
9.2
DIAGRAMAS CLIMÁTICOS (CLIMOGRAMAS)
-
Gráficos termopluviométricos
-
Interpretación
9.3 TIPOS DE CLIMAS
9.4FORMACIÓN DE PRECIPITACIONES
A]
Convectiva
Convectiva
B] Orográfica: efecto
Foëhn
C] Ciclónica o frontal
a)
Frente frío
b)
Frente cálido
c)
Frente ocluido
9.5
TIPOS DE PRECIPITACIONES
A] Lluvia
B] Nieve
C] Granizo
9.6
CONDICIONANTES DEL CLIMA EN NUESTRAS LATITUDES
A] El frente polar
B] El chorro polar (Jet
stream):
De
Oeste a Este
Oeste a Este
C] Dilatación del vórtice polar
D] El clima de España
a)
Variaciones estacionales
-
Invierno:
·
Desciende el anticiclón de las Azores, anticiclón continental
·
No hay lluvias salvo que se deshaga por la Jet stream
-
Primavera y otoño:
·
Desaparece el anticiclón continental, lluvias
-
Verano:
·
Anticiclón Africano: envía viento cálido y seco
·
Anticiclón de las Azores: asciende y bloquea la entrada de precipitaciones
b)
Gota fría
- Masa de aire frío
que llega hasta 30 - 45º de latitud Norte, debido a la ruptura del chorro polar
-
Al quedar rodeado por aire más cálido, desciende en espiral
-
Por la zona central asciende aire cálido y húmedo, lluvia o nieve
E] Tornados
9.7 EL
CLIMA DE LAS BAJAS LATITUDES
A] Los monzones
B] Tifones, huracanes y
ciclones
10. CAMBIOS
CLIMÁTICOS PASADOS
10.1
LA INFLUENCIA DE LA GEOLOGÍA EN LOS CAMBIOS CLIMÁTICOS
A]
Distribución de tierras y mares
- Pangea I
- Glaciación del
Carbónífero
-
Pangea II
·
Fragmentación ,deriva continental , modificación de corrientes
B] Impacto de grandes meteoritos
- La extinción Cretácico
- Terciario (Dinosaurios y muchos otros seres vivos)
C]
Erupciones volcánicas
- SO2 y polvo, aumenta el efecto albedo
-
Se limpia la atmósfera poco a poco, pero permanece el :
- CO2,aumenta el efecto invernadero
D] Variaciones de intensidad de la
radiación incidente
a)
Períodos glaciares
-
Era Primaria
- Glaciaciones del Cuaternario
b) Ciclos astronómicos de
Milankovich
-
Excentricidad de la órbita
-
Oblicuidad del eje: estaciones
- Precesión , relación entre el
verano y la distancia al sol
c)
Manchas solares
10.2
CAMBIOS SURANTE EL PASADO HISTÓRICO
A]
Óptimo climático (hace 7000-5000 años)
Óptimo climático (hace 7000-5000 años)
B]
Óptimo climático medieval
C]
Pequeña edad del hielo (1200 a 1900 d.C.)
11. CAMBIOS
CLIMÁTICOS PRESENTES Y FUTUROS
A] Problemas ambientales globales
B] Calentamiento global
a)
Gases responsables
-
CO2 (50%)- CH4(19%)- O3(8%)- N2O(4%)-
CFC-10(10%)- CFC-11(5%)
b)
Origen y causas de su aumento
-
CO2
·
Quema de combustibles fósiles
·
Incendios y deforestación
-
CH4 (efecto 25 veces superior al CO2)
·
Incendios de bosques
·
Suelos inundados (cultivos de arroz)
·
Ganadería
·
Yacimientos de combustibles
-
N2O (efecto 230 veces superior al CO2)
·
Desnitrificación por abonado excesivo
-
CFC (efecto 10.000 veces superior al CO2)
·
Industrias de espumas y refrigerantes
·
Utilización como propelentes en aerosoles
c)
Países en vías de desarrollo: problemas al seguir el modelo occidental
d)
Convenio sobre cambio climático: Conferencia de Río de Janeiro 1992
e)
Acuerdos internacionales
-
Conferencia de las partes
-
Protocolo de Kioto
-
Mecanismos de flexibilidad
-
Agencia Europea de Medio Ambiente
f)
Cumbres internacionales
- Cumbre de Kioto
(1997)
- Cumbre de Buenos Aires (1998)
- Cumbre de La Haya (2000)
- Cumbre de Nueva Delhi (Noviembre
2002)
-
Entrada en vigor del Protocolo de Kioto (Febrero 2005)
- Cumbre de Montreal
(Noviembre 2005)
-
Cumbre de Nairobi (Noviembre 2006)
-
Cumbre de Bali (Diciembre 2007)
-
Cumbre de Copenhague (Diciembre 2009)
g)
Panel intergubernamental para el cambio climático (IPCC)
-
Informe 2007
-
Previsiones
h)
Situación en España