La descarga está en progreso. Por favor, espere

La descarga está en progreso. Por favor, espere

1 ORIGEN Y COMPOSICIÓN DE LA ATMÓSFERA AmbientalAmbiental FísicaFísica INTERACCIÓN DE LA ATMÓSFERA Y LA SUPERFICIE DEL PLANETA Equipo docente: Alfonso.

Presentaciones similares


Presentación del tema: "1 ORIGEN Y COMPOSICIÓN DE LA ATMÓSFERA AmbientalAmbiental FísicaFísica INTERACCIÓN DE LA ATMÓSFERA Y LA SUPERFICIE DEL PLANETA Equipo docente: Alfonso."— Transcripción de la presentación:

1 1 ORIGEN Y COMPOSICIÓN DE LA ATMÓSFERA AmbientalAmbiental FísicaFísica INTERACCIÓN DE LA ATMÓSFERA Y LA SUPERFICIE DEL PLANETA Equipo docente: Alfonso Calera Belmonte Antonio J. Barbero Departamento de Física Aplicada UCLM

2 2 Núcleo interno Sólido, radio 1200 km Núcleo externo Líquido, radio 3470 km Manto Radio 3470 km Corteza Espesor 8 - 70 km Adaptado de: http://zebu.uoregon.edu/internet/images/earthstruc.gif Teoría de acreción de planetesimales Diferenciación de la estructura en función de la densidad FORMACIÓN DE LA TIERRA AmbientalAmbiental FísicaFísica

3 3 Formada originalmente por los gases emitidos por componentes volátiles internos y erupciones volcánicas. Los gases fueron retenidos por la fuerza de gravedad. FORMACIÓN DE LA ATMÓSFERA En las erupciones volcánicas actuales se observa que los volátiles más comunes son H 2 O (85%), CO 2 (10%) y SO 2 y compuestos de nitrógeno (resto). Baja proporción actual de H 2 O en la atmósfera Baja proporción actual de CO 2 en la atmósfera Predominio del nitrógeno Presencia de otros componentes (pequeña concentración) Presencia de una importante fracción de O 2 La atmósfera actual AmbientalAmbiental FísicaFísica http://www.xtec.es/~rmolins1/solar/es/planeta02.htm Información adicional: http://faculty.weber.edu/bdattilo/shknbk/notes/atmsphrorgns.htm

4 4 Componentes mayoritarios aire seco COMPOSICIÓN DE LA ATMÓSFERA Vapor de agua: Hasta 4% (volumen) Adaptado de John M. Wallace y Peter V. Hobbs, Atmospheric Science: an introductory survey. Academic Press Componentes mayoritarios aire seco (% masa) COMPOSICIÓN POR DEBAJO DE 100 km (porcentajes) AmbientalAmbiental FísicaFísica

5 5 (partes por millón en moléculas) Ozono: 0-12 ppm Componentes minoritarios COMPOSICIÓN DE LA ATMÓSFERA (2) AmbientalAmbiental FísicaFísica

6 6 FORMACIÓN DE LA ATMÓSFERA: H 2 O Baja proporción actual de H 2 O en la atmósfera T P P3P3 T3T3 T 3 = 0.01 C = 273.16 K TCTC PCPC 1 atm 100 C P 3 = 0.006112 bar T C = 374.15 C = 647.30 K P C = 221.20 bar Los ejes NO están a escala 10 2030 º C 10 20 30 40 mb Condiciones ambientales 23 mb AmbientalAmbiental FísicaFísica

7 7 Baja proporción actual de H 2 O en la atmósfera Limitada capacidad de retener agua en estado vaporSaturación y condensación Precipitación y formación de océanos Hidrosfera http://matap.dmae.upm.es/Astrobiologia/Curso_online_UPC/capitulo11/3.html Interdependencia del sistema atmósfera / hidrosfera FORMACIÓN DE LA ATMÓSFERA: H 2 O (2) AmbientalAmbiental FísicaFísica

8 8 Océano 97% Hielo 2.4% Otros 0.6% Subsuelo 97% Ríos y lagos 3,3% Atmósfera 1,7% Masa 1.36·10 21 kg Contenido actual de la hidrosfera: dos órdenes de magnitud INFERIOR al agua inyectada en ella * Filtraciones en puntos de subducción * Fotodisociación UV Déficit FORMACIÓN DE LA ATMÓSFERA. Hidrosfera. Océanos Hielo 97 % 2,4 % Subsuelo0,6 % Ríos y lagos0,02 % Atmósfera0,001 % AmbientalAmbiental FísicaFísica

9 9 Manto superior Corteza oceánica Corteza continental Océano Zona de subducción FORMACIÓN DE LA ATMÓSFERA. Hidrosfera (2). AmbientalAmbiental FísicaFísica Filtraciones hacia el manto FILTRACIONES DE AGUA HACIA EL MANTO

10 10 Fotodisociación FORMACIÓN DE LA ATMÓSFERA. Fotodisociación agua O H H 104º H H Molécula de agua O OHH O HH Alta atmósfera, condiciones de baja presión Producción de radicales, recombinación formando especies nuevas. En especial el hidrógeno tiende a escapar. Fotones de alta energía AmbientalAmbiental FísicaFísica

11 11 Baja proporción actual de CO 2 Almacenamiento de carbono: * Rocas, sales, combustibles fósiles * Atmósfera (CO 2 libre) y océano (CO 2 disuelto) * Biosfera Presencia de oxígeno en la corteza terrestre: * Sales de hierro, carbonatos y bicarbonatos Carbonatos: formados mediante reacciones de intercambio iónico (seres vivos) H 2 CO 3 + Ca ++ CaCO 3 + 2H + H 2 O + CO 2 H 2 CO 3 Estimación del contenido en carbono de la corteza terrestre (unidades arbitrarias) Fuente: John M. Wallace y Peter V. Hobbs, Atmospheric Science: an introductory survey. Academic Press. Tomado de P K Weyl, Oceanography. John Wiley & Sons, NY, 1970 Biosfera marina 1 Biosfera terrestre 1 Atmósfera (CO 2 ) 70 Océano (CO 2 disuelto) 4000 Combustibles fósiles 800 Sales 800000 Carbonatos 2000000 FORMACIÓN DE LA ATMÓSFERA: CO 2 Procesos geológicos y biológicos AmbientalAmbiental FísicaFísica

12 12 335 330 325 320 315 Concentración CO 2 (ppm) 1958 19601962 1964 19661968 1970 19721974 Año Datos del observatorio de Mauna Loa (Hawaii). Adaptado de John M. Wallace y Peter V. Hobbs, Atmospheric Science: an introductory survey. ACTIVIDAD HUMANA y CO 2 ATMOSFÉRICO Incrementos de concentración desde 1750 Datos basados en http://zebu.uoregon.edu/1998/es202/l13.html 1750 Actual 280 ppm 360 ppm 29% AmbientalAmbiental FísicaFísica Más información sobre ciclo del carbono: http://www.hamburger-bildungsserver.de/welcome.phtml?unten=/klima/klimawandel/carbondioxid/concentration.html

13 13 Predominio atmosférico del N 2 El contenido original ha sido poco alterado a causa de su baja reactividad Fijado alrededor del 20% en forma de nitratos (actividad biológica) Otros componentes de la atmósfera AZUFRE: Inyectado en atmósfera por erupciones volcánicas en forma de sulfuro Lluvia ácida Sulfatos en la corteza GASES NOBLES: He, Ar Procedentes de desintegraciones radiactivas NITRÓGENO Y COMPONENTES MINORITARIOS AmbientalAmbiental FísicaFísica

14 14 EL OXÍGENO VIDA MARINA Disociación del agua (UV) 2H 2 O 2H 2 + O 2 Fotosíntesis (luz visible) H 2 O + CO 2 {CH 2 O} + O 2 Primeros organismos (ambiente reductor?) * 4 10 9 años Algas unicelulares liberación O 2 2-3 10 9 años Producción O 3 Reducción de UV en superficie VIDA EN TIERRA FIRME Mayor liberación O 2 4 10 8 años * Véase experimento de Miller en http://matap.dmae.upm.es/Astrobiologia/Curso_online_UPC/capitulo9/4.html FUENTES DEL OXÍGENO ATMOSFÉRICO LA PRESENCIA DE O 2 EN LA ATMÓSFERA ESTÁ LIGADA A LOS PROCESOS BIOLÓGICOS AmbientalAmbiental FísicaFísica

15 15 ALGUNAS MAGNITUDES FÍSICAS QUE DESCRIBEN EL ESTADO DE LA ATMÓSFERA Temperatura T Es la magnitud física que tiene el mismo valor en dos cuerpos que se hallan en equilibrio térmico (ausencia de transferencia neta entre ellos de energía en forma de calor). La temperatura se mide con termómetros. Unidad SI Kelvin (K) Grado centígrado (ºC) K = ºC + 273.15 Se define el Kelvin como la fracción 1/273.16 de la temperatura termodinámica del punto triple del agua Conversor de temperaturas: http://www.lenntech.com/espanol/Calculadoras/temperatura.htm Temperatura del aire: perfil vertical La variación de la temperatura del aire con la altura en la atmósfera es el gradiente vertical de temperaturas (air lapse rate). CASOS ESPECIALES PROCESOS ADIABÁTICOS AIRE SECO EN LA ATMÓSFERA ESTÁNDAR AmbientalAmbiental FísicaFísica

16 16 ALGUNAS MAGNITUDES FÍSICAS QUE DESCRIBEN EL ESTADO DE LA ATMÓSFERA (2) Conversor de presión: http://www.lenntech.com/espanol/Calculadoras/presión.htm Presión P Magnitud física que expresa la acción de un fluido sobre la superficie de un sólido o líquido y es el cociente entre la fuerza normal a la superficie y el área de la superficie sobre la que se ejerce. Unidad SI PascalSe define el pascal como la presión ejercida por una fuerza de 1 N sobre 1 m 2. 1 bar = 100 kPa 1 mb = 0.1 kPa metro de columna de agua (m.c.a.) 1 m.c.a. = 0.9807 kPa 1 atm = 101.325 kPa1 mmHg (1 torr) = 0.1333kPa 1 kg/cm 2 = 98.07 kPa Otras unidades AmbientalAmbiental FísicaFísica

17 17 PRESIÓN ATMOSFÉRICA Por debajo de 100 km, para una altura dada, la presión está prácticamente siempre dentro de un intervalo de un 30% de un valor estándar. Ecuación de los fluidos: Variación vertical >> variación horizontal z Densidad del aire decrece con la altura AmbientalAmbiental FísicaFísica Debida al peso de la columna de aire que se encuentra por encima de un lugar A B

18 18 z Densidad proporcional a la presión El aire es un fluido compresible Depende de la masa molecular del gas PRESIÓN ATMOSFÉRICA (2) AmbientalAmbiental FísicaFísica

19 19 Troposfera grad T = -6.5 K·km -1 80% masa, 100% vapor de agua Cortos tiempos de permanencia de partículas Estratosfera Muy seca, incremento concentración O 3 Largos tiempos de permanencia de partículas Mezcla vertical muy reducida 99.9% masa Mesosfera 99% resto1% resto Termosfera Partículas cargadas (ionosfera) Partículas cargadas y no cargadas Colisiones muy poco frecuentes TROPOPAUSA ESTRATOPAUSA MESOPAUSA LAS CAPAS DE LA ATMÓSFERA 10 - 12 km 50 km 80 km AmbientalAmbiental FísicaFísica

20 20 Gráfica elaborada con datos de condiciones medias anuales en http://www-das.uwyo.edu/~geerts/cwx/notes/chap01/tropo.html ALTURA DE LA TROPOPAUSA Troposfera Estratosfera Información adicional: Mapa de presiones en la tropopausa (valores medios entre 1983 y 1998) http://www.gfdl.noaa.gov/~tjr/TROPO/TROPO.html * Latitud En el ecuador se encuentra más elevada que en los polos * Estación del año Factores que influyen en altura de tropopausa * Temperatura de la troposfera En condiciones ambientales de bajas temperaturas, la tropopausa desciende debido a que en estos casos la convección es menor. AmbientalAmbiental FísicaFísica

21 21 ATMÓSFERA ESTÁNDAR La temperatura del aire a 0 metros (nivel del mar) es de 15 ºC (288.15 K) La presión atmosférica a 0 metros es de 1013.25 hPa El aire es seco y se comporta como un gas perfecto La aceleración de la gravedad es constante e igual a 980.665 cm/s 2 Desde el nivel del mar hasta los 11 km la temperatura decrece con la altura a razón de 6.5 ºC/km: T = 288.15 K -( 6.5 K/km)· H (H: altura en km) En este nivel la presión se estima mediante P = 1013.25 hPa ·(288.15 K/T)^-5.256 Desde los 11 a los 20 km la temperatura se mantiene constante e igual a 216.65 K En este nivel la presión se calcula como P = 226.32 hPa · exp(-0,1577·(H-11km)) Desde los 20 a los 32 km la temperatura aumenta: T = 216.65 K + (H-20 km) (H: altura en km) En este nivel la presión se calcula: P = 54.75 hPa · (216.65K/T)^34.16319 AmbientalAmbiental FísicaFísica

22 22 ATMÓSFERA ESTÁNDAR (2) Desde los 32 a los 47 km la temperatura aumenta según la relación T = 228.65 K + (2.8 K/km)·(H-32 km) (H: altura en km) En este nivel la presión se calcula mediante P = 8.68 hPa · (228.65 K/T)^12.2011 Desde los 47 a los 51 km la temperatura se mantiene constante e igual a 270.65 K En este nivel la presión se calcula mediante P = 1.109 hPa · exp(-0,1262·(H-47km)) Resto de niveles superiores puede verse en las siguientes referencias: A. Naya (Meteorología Superior en Espasa-Calpe); y, R.B.Stull (Meteorology for Scientists and Engineers)). Calculadora de atmósfera estándar Fuente: J. Almorox, http://www.eda.etsia.upm.es/climatologia/Presion/atmosferaestandar.htm (hasta 86 km): http://www.digitaldutch.com/atmoscalc/ AmbientalAmbiental FísicaFísica

23 23 20 40 60 80 100 120 140 160 10 -8 10 -7 10 -6 10 -5 10 -4 10 -3 10 -2 10 -1 10 2 10 3 101 Presión (mb) Densidad (g/m 3 ) Recorrido libre medio (m) Altura (km) John M. Wallace y Peter V. Hobbs, Atmospheric Science: an introductory survey. Academic Press Adaptado de CRC Handbook of Chemistry and Physics, 54 th Edition. CRC Press (1973) Gráfica elaborada con datos procedentes de ATMÓSFERA ESTÁNDAR. PERFIL DE PRESIONES Distancia promedio recorrida por una molécula antes de sufrir una colisión con otra. Agua líquida condiciones ambientales 10 6 g/m 3 AmbientalAmbiental FísicaFísica

24 24 Capa homogénea AlturaAltura (km) 500/1500 Temperatura (ºC)-50050100150200-100 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 490 500 510 520 Exosfera Termosfera Mesosfera Estratosfera Troposfera ATMÓSFERA ESTÁNDAR. PERFIL DE TEMPERATURAS TROPOPAUSA ESTRATOPAUSA MESOPAUSA TERMOPAUSA Gráfico elaborado según datos de http://www.windows.ucar.edu/tour/link=/earth/images/profile_jpg_image.html TERMOPAUSA La temperatura en la termosfera depende mucho de la actividad solar y puede variar entre 500 ºC y 1500 ºC. AmbientalAmbiental FísicaFísica

25 25 COMPOSICIÓN DE LA ATMÓSFERA EN FUNCION DE LA ALTURA 1. Difusión debida a movimientos moleculares aleatorios Tiende a producir una atmósfera en la que el peso molecular medio de la mezcla de gases decrece con la altura, de forma que en los niveles superiores abundan los gases más ligeros: cada gas constituyente se comporta como si sólo él estuviese presente, y la densidad de cada gas decae exponencialmente con la altura, pero la altura de referencia H es distinta para cada gas, pues la densidad de los gases ligeros decae más lentamente que la de los gases de mayor masa molecular (M). AlturaAltura Mayor M, mayor BMenor M, menor B AmbientalAmbiental FísicaFísica

26 26 20 40 60 80 100 120 140 160 10 -8 10 -7 10 -6 10 -5 10 -4 10 -3 10 -2 10 -1 10 2 10 3 101 m km Recorrido libre medio vs altura Capa homogénea COMPOSICIÓN DE LA ATMÓSFERA EN FUNCION DE LA ALTURA (2) 2. Mezcla por movimientos convectivos La convección tiende a homogeneizar la composición de la atmósfera. A niveles bajos el recorrido libre medio es tan pequeño que el tiempo necesario para separar componentes es mucho mayor que el que requieren las turbulencias para formar una mezcla homogénea. Por tanto a niveles bajos la atmósfera es un sistema cuyos componentes se encuentran muy bien mezclados. A partir de esta altura la mezcla por convección ya no es tan eficiente y se aprecian diferencias de composición en función de la altura. Límite: aproximadamente a 100 km AmbientalAmbiental FísicaFísica

27 27 Velocidad más probable: Velocidad de escape: aquella velocidad para la cual la energía cinética de una partícula es suficiente para escapar al infinito desde el campo gravitatorio terrestre ( a una altura de 0 km, la velocidad de escape es alrededor de 11 km s -1 ) Velocidad más probable Hidrógeno 3 km s -1 Oxígeno 0.8 km s -1 Fracción de moléculas con velocidad igual a la de escape 10 -6 10 -84 ESCAPE DE GASES DE LA ATMÓSFERA La temperatura a 500 km es de 600 ºC velocidad más probable 3 km s -1 Escape de gases ligeros a lo largo de las eras geológicas AmbientalAmbiental FísicaFísica

28 28 Aire en movimiento. Flujo de aire relacionado, entre otros factores, con diferencias de presión... pero Gradientes de presión + El aire tiende a desplazarse CONTRA el gradiente de presión VIENTO 1024 1020 1016 Magnitud escalar -grad P EscalarEscalar Posición DIRECCIÓN DEL GRADIENTE: LA DE MÁXIMA VARIACIÓN DE LA PROPIEDAD ESCALAR falta considerar la rotación de la Tierra! AmbientalAmbiental FísicaFísica

29 29 Centrípeta Coriolis Aceleración medida en sistema en rotación Aceleración medida en sistema en reposo Polo Norte Trayectoria en un sistema de referencia inercial Trayectoria en un sistema de referencia acelerado EFECTOS DE LA ROTACIÓN DE LA TIERRA AmbientalAmbiental FísicaFísica

30 30 Desviación a la derecha respecto al sentido del movimiento Desviación a la izquierda respecto al sentido del movimiento N S DESVIACIÓN DE CORIOLIS Visto sobre la superficie Sentido del movimiento Desviación de Coriolis HEMISFERIO NORTE HEMISFERIO SUR Desviación de Coriolis Sentido del movimiento AmbientalAmbiental FísicaFísica

31 31 1016 1020 1024 -grad P Fuerza gradiente de presiónFuerza Coriolis Dirección del viento Hemisferio norte: el viento geostrófico fluye paralelo a las isobaras dejando a su derecha las áreas de alta presión: sentido horario alrededor de los anticiclones Viento geostrófico: resultante del equilibrio entre el gradiente de presión y la aceleración de Coriolis. Fluye PARALELO a las isobaras VIENTO GEOSTRÓFICO Hemisferio sur: el viento geostrófico fluye paralelo a las isobaras dejando a su izquierda las áreas de alta presión: sentido antihorario alrededor de los anticiclones AmbientalAmbiental FísicaFísica

32 32 Hemisferio Norte: la fuerza de Coriolis provoca desviación hacia la derecha A En los anticiclones los vientos giran en sentido horario B En las borrascas los vientos giran en sentido antihorario ANTICICLONES Y BORRASCAS Hemisferio Sur: la fuerza de Coriolis provoca desviación hacia la izquierda A En los anticiclones los vientos giran en sentido antihorario B En las borrascas los vientos giran en sentido horario AmbientalAmbiental FísicaFísica

33 33BB Convergencia IntertropicalBB BB AAA AAA 1 2 3 1 Célula polar2 Célula de Ferrell 3 Célula de Hadley Esquema de circulación atmosférica basado en http://www.newmediastudio.org/DataDiscovery/Hurr_ED_Center/Easterly_Waves/Trade_Winds/Trade_Winds.html CIRCULACIÓN GENERAL ATMOSFÉRICA Modelo simple Aire descendente en los polos fríos y ascendente en las latitudes ecuatoriales cálidas NO TIENE EN CUENTA LA ROTACIÓN DE LA TIERRA Vientos polares del este Alisios del noreste Vientos del oeste Alisios del sureste Vientos del oeste Vientos polares del este AmbientalAmbiental FísicaFísica

34 34 Círculo Polar Antártico Círculo Polar Ártico VIENTOS DEL OESTE CERCA DE REGIONES POLARES ÁRTICO ANTÁRTICO Relación con el agujero de ozono sobre la Antártida AmbientalAmbiental FísicaFísica

35 35 CONCEPTO DE CAPA LÍMITE 1 10 100 1000 10000 Altura (orden de magnitud, m) CAPA RUGOSA CAPA SUPERFICIAL CAPA EXTERNA TROPOPAUSA CAPA LÍMITE TROPOSFERA RUGOSIDADES SUPERFICIALES Turbulencia: vórtices y remolinos asociados a diversas causas BASE DE LAS NUBES La capa límite es la parte de la troposfera influida directamente por la superficie de la Tierra, y que responde a las fuerzas superficiales en una escala temporal de alrededor de una hora o menos. Las fuerzas asociadas a la superficie de la Tierra incluyen fricción de arrastre, transferencia de calor, evaporación y transpiración, emisión de contaminantes y características del terreno que modifican el flujo. AmbientalAmbiental FísicaFísica

36 36 CAPA LIMITE PLANETARIA Troposfera PBL (Planetary Boundary Layer, PBL, o Atmospheric Boundary Layer, ABL) La capa límite planetaria es la capa de la atmósfera (300 -3000 m de espesor) que interactúa con la superficie terrestre, y que es influenciada por los intercambios de energía y materia con dicha superficie Los intercambios de energía y materia están relacionados con las turbulencias Es una capa de mezcla Dilución de contaminantes AmbientalAmbiental FísicaFísica

37 37 Salida del Sol Calentamiento superficial Mezclado capa límite Incremento continuo espesor capa límite Puesta de Sol VARIACIÓN DIARIA DE LA CAPA LÍMITE Valores típicos al final de la tarde 1 km (0.2 km - 5 km) Comienzo noche Enfriamiento del suelo Reducción o desaparición turbulencias Reducción espesor capa límite Valores típicos 100 m (20 m - 500 m) 1 km (0.2 km-5 km) 100 m (20 m - 500 m) El viento, la temperatura y demás propiedades de la capa límite sufren variaciones diarias menos acusadas sobre superficies extensas de agua (océanos y grandes lagos) debido a la mayor capacidad calorífica de la capa de mezcla sobre tales superficies. AmbientalAmbiental FísicaFísica

38 38 VIENTO EN LA SUPERFICIE TERRESTRE (CAPA LÍMITE) El viento se caracteriza por su dirección (desde la cual sopla) y velocidad (magnitud vectorial,tres dimensiones). Normalmente se expresa en m/s. Los equipos que miden la velocidad del viento se llaman anemómetros La fricción con la superficie terrestre hace que las capas más cercanas a la superficie circulan más lentas, generando un efecto de corte (cizalla) sobre la superficie (vegetación, suelo,…). La fricción del aire con la superficie es uno de los mecanismos que generan turbulencia (turbulencia mecánica), esto es remolinos, que transportan calor, vapor de agua, CO 2 y cantidad de movimiento. La fricción es un proceso en el que interviene el viento y las características de la superficie a través de la capa límite AmbientalAmbiental FísicaFísica

39 39 VIENTO EN LA SUPERFICIE TERRESTRE (2) Perfil de velocidades Debe especificarse la altura a la que se sitúen los anemómetros sobre el suelo: en agrometeorología la altura estándar es de 2 m. El perfil de velocidades es logarítmico. Una superficie especial: una superficie de gramíneas homogénea (cesped, por ejemplo). Encima de esta superficie el perfil de velocidades es u 2 velocidad del viento a una altura de 2 m (m/s) u z velocidad del viento a la altura z (m/s) z altura sobre la superficie del suelo (m) La velocidad del viento depende de la altura sobre el suelo AmbientalAmbiental FísicaFísica Para u 2 = 1 m/s

40 40 TEMPERATURA DEL AIRE CERCA DE LA SUPERFICIE Existe un ciclo diario de temperaturas Temperatura media diaria T m Temperatura máxima T max y mínima T min T max T min El momento en que se alcanza la temperatura máxima diaria está desfasado respecto al medidodía solar AmbientalAmbiental FísicaFísica mediodía T min mediodía Salida de sol Puesta de sol Salida de sol Puesta de sol Día de verano 1 de agosto 98 Día de invierno 6 de enero 1999 Datos de temperatura medidos a 10 m

41 41 CICLO DIARIO DE TEMPERATURA Y HUMEDAD 100 80 60 40 35 30 25 20 Temperatura ºC Humedad relativa % 24211815129630 Hora Presión de vapor de agua invariable a lo largo del día = 24 mb Salida de sol mediodía

42 42 CICLO DIARIO DE TEMPERATURAS (EN ALTURA) 303540 4550 T (ºC) 08:00 10:00 05:00 12:00 15:00 18:00 Altura 15 cm 30 cm 60 cm 1.20 m 10.0 m 2.40 m -2 cm -5 cm -15 cm Perfiles en verano (datos: media meses julio y agosto, basado en A. H. Strahler, Geografía Física) AmbientalAmbiental FísicaFísica DEPENDENCIA CON LA ALTURA SOBRE EL SUELO Y LA PROFUNDIDAD Consecuencia de efectos de mezclado en la capa límite

43 43 Temperatura y desarrollo biológico El desarrollo de los organismos vivos está relacionado con la temperatura. Las hipótesis más usuales son: El ritmo de desarrollo es proporcional a la temperatura El desarrollo ocurre cuando se supera una temperatura umbral o temperatura base, T b, que depende de cada organismo. Para temperaturas por debajo de T b se detiene el desarrollo. La temperatura no supera el valor para el que se produce el máximo crecimiento, T m. Temperaturas superiores a T m podrían inhibir o detener completamente el crecimiento. Tiempo térmico (grados-día, grados-hora,…) [tiempo fisiológico] Si se combina la temperatura y el tiempo durante el cual el organismo está expuesto a dicha temperatura se puede encontrar una escala en la cual el ritmo de desarrollo es constante. AmbientalAmbiental FísicaFísica

44 44 Temperatura y desarrollo biológico (2) Tiempo térmico (grados-día, grados-hora,…) para T i > T b, en otro caso Δτ = 0 ΔτΔτtiempo térmico (grados-día, grados-hora,… dependiendo del intervalo temporal considerado) temperatura media en el intervalo temporal consideradoTiTi temperatura umbral por debajo de la cual se interrumpe el crecimientoTbTb ΔtΔtintervalo temporal considerado (día, hora,…) Para el caso específico de intervalo diario, Δt = 1 día si se cumple AmbientalAmbiental FísicaFísica

45 45 Día T max T min Un cultivo tiene una temperatura base de 11ºC y requiere de un tiempo térmico de 40 grados-día para su emergencia. ¿Qué día germinará si ha sido plantado el día 188?. Usar los datos de la tabla. EJEMPLO TiTi T i -T b Temperatura y desarrollo biológico (3) Periodo diario, usamos: PRIMER VALOR > 40 ºC·DÍA Día de germinación del cultivo AmbientalAmbiental FísicaFísica

46 46 CICLO DEL AGUA Océanos Atmósfera 1350·10 15 m 3 13·10 12 m 3 Evaporación 361·10 12 m 3 /año Precipitación 324·10 12 m 3 /año Tierras 33.6·10 15 m 3 37·10 12 m 3 /año Aguas superficiales y subterráneas Evaporación y transpiración 62·10 12 m 3 /año 99·10 12 m 3 /año Precipitación 361·10 12 m 3 /año 62·10 12 m 3 /año 423·10 12 m 3 /año 324·10 12 m 3 /año 99·10 12 m 3 /año 423·10 12 m 3 /año BALANCE ATMÓSFERA Basado en http://ww2010.atmos.uiuc.edu/(Gh)/guides/mtr/hyd/bdgt.rxml AmbientalAmbiental FísicaFísica

47 47 Estratos impermeables Percolación profunda Flujo superficial Océano Escorrentía Flujo superficial Movimiento aguas subterráneas Nivel freático Infiltración Intrusiones salinas Precipitación en tierra 100 Evaporación desde tierra 68 Evaporación Vegetación Suelo Embalse 31 Evaporación desde océano 428 396 Precipitación sobre océano 32 CICLO DEL AGUA (2) Basado en Britannica 2004 Flujos en unidades de 10 12 m 3 /año DETALLE DE MOVIMIENTOS DE AGUA EN LA BIOSFERA AmbientalAmbiental FísicaFísica Intercepción y transpiración 1

48 48 PRECIPITACIÓN LLUVIA Caída en la superficie Evaporada en la atmósfera Interceptada por la vegetación Drenada hacia el suelo Almacenamiento y evaporación Corrientes superficiales Estancadas y evaporadas Infiltrada en suelo Percolación profunda Retenida en suelo Almacenamiento subterráneo Crecimiento vegetación No usada vegetación No usada AmbientalAmbiental FísicaFísica

49 49 1 m 1 m 2 1 litro 1 mm PRECIPITACIÓN EN MILÍMETROS = LITROS / m 2 PRECIPITACIÓN. SU MEDIDA PLUVIÓMETRO Los pluviómetros lectura directa tienen un recipiente y un embudo. Cada 12 horas se vacía el recipiente en una probeta graduada con una sección diez veces menor que la de recepción, con lo que es posible establecer una relación entre la altura en la probeta y la precipitación en milímetros por metro cuadrado. AmbientalAmbiental FísicaFísica

50 50 ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC AÑO 1940-1960 26 25 32 38 50 28 8 18 35 47 22 28 357 1961-1990 24 26 30 52 41 38 9 13 25 40 39 30 366 1991-2000 19 28 22 28 47 35 13 11 49 39 28 34 354 2001 29 14 18 17 62 0 0 0 25 37 37 28 267 2002 13 2 31 65 51 63 0 24 28 38 33 26 374 ALBACETE/LOS LLANOS Coordenadas: 39-00-25N 1-57-08W Altitud: 704m Datos de precipitación (mm) http://www.sao-albacete.org/tablaP8175.html PRECIPITACIÓN. EJEMPLO AmbientalAmbiental FísicaFísica

51 51 1940-1960 1961-1990 1991-2000 MEDIAS MENSUALES DE PRECIPITACIÓN. ALBACETE/LOS LLANOS Fuente: datos en http://www.sao-albacete.org/tablaP8175.html AmbientalAmbiental FísicaFísica

52 52 Sobre aceleración de Coriolis (idioma inglés) http://zebu.uoregon.edu/~js/glossary/coriolis_effect.html http://ww2010.atmos.uiuc.edu/(Gh)/guides/mtr/fw/crls.rxml Sobre anticiclones y borrascas http://vppx134.vp.ehu.es/met/html/diccio/anticicl.htm http://vppx134.vp.ehu.es/met/html/diccio/borrasca.htm Sobre CO 2 en la atmósfera (idioma inglés): http://www.iitap.iastate.edu/gccourse/chem/gases/gases_lecture_es.html Libros (inglés) BIBLIOGRAFÍA y DOCUMENTACIÓN S. Pal Arya, Introduction to Micrometeorology, 2 th Edition. University Press. Roland B. Stull, An Introduction to Boundary Layer Meteorology, Kluwer Academic Publishers John M. Wallace y Peter V. Hobbs, Atmospheric Science: an introductory survey. Academic Press AmbientalAmbiental FísicaFísica Revisión general sobre características de la atmósfera (muy completo; idioma inglés) http://ceos.cnes.fr:8100/cdrom-98/ceos1/science/dg/dgcon.htm La atmósfera en capítulo 3 y ciclos de los elementos en capítulo 4. http://www.esi.unav.es/asignaturas/ecologia/Hipertexto/00General/IndiceGral.html Discusión sobre el origen del oxígeno atmosférico: http://matap.dmae.upm.es/Astrobiologia/Curso_online_UPC/capitulo11/10.html


Descargar ppt "1 ORIGEN Y COMPOSICIÓN DE LA ATMÓSFERA AmbientalAmbiental FísicaFísica INTERACCIÓN DE LA ATMÓSFERA Y LA SUPERFICIE DEL PLANETA Equipo docente: Alfonso."

Presentaciones similares


Anuncios Google