1 Master en Ciencias del Clima

2 3.1 Introducción 3.2 Radiación emitida por el Sol 3.3 Radiación incidente y reflejada 3.4 Efecto invernadero 3.5 Efectos no radiativos 3.6 Sistema global de vientos 3.7 Variaciones en la radiación solar

3 Master en Ciencias del Clima La mayor parte de la energía recibida por la tierra proviene del Sol. Debe recordarse que: - La tierra esta rodeada por la atmósfera. - La órbita de la tierra alrededor del Sol es elíptica, no circular. - El eje de rotación de la tierra está inclinado con respecto al plano de traslación. - La radiación recibida por la tierra depende de la latitud. - La distribución de continentes, agua y placas de hielo no es homogénea.

4 Master en Ciencias del Clima Ley de Wien determina la longitud de onda del máximo de emisión Ejemplo: Sol T=5780 K entonces λ=500 nm VERDE!!! (495–570 nm) Ley de Planck: Un cuerpo emite dependiendo de su temperatura Sol emite desde UV 15 nm a 400 nm IR 700 nm a 1 mm

5 Master en Ciencias del Clima 1368 W/m 2 Sólo una parte de la tierra intercepta la energía del Sol, pero toda irradia 1368/4 = 344 W/m 2

6 Master en Ciencias del Clima Una fracción de la radiación incidente es reflejada (ppalmente luz visible) Albedo Albedo depende del material (color) -90 % hielo -4% carbón En general, para materiales terrestres está entre 10% y 40%. En promedio es 31.3% Balance de energía = 235 Wm -2 Albedo 342* 0.313=107 Wm Wm -2 Temperatura de equilibrio de superficie de la tierra -18ºC

7 Master en Ciencias del Clima La tierra emite radiación Como T tierra > λ recibida Los gases de invernadero absorben los fotones (IR) emitidos por el suelo. La energía de esos fotones no basta para romper enlaces. La energía de esos fotones aumenta la energía de rotación y de vibración de las moléculas. Sólo las moléculas con momento dipolar participan en este fenómeno SI. Vapor de agua, CO 2, CH 4 NO. O 2, N 2 … En el balance hay 324Wm -2 extra → T superficie de la tierra 14ºC

8 Master en Ciencias del Clima

9 Asi de simple ?? Gradientes horizontales La energía que llega a la atmósfera y la absorbida varían con la latitud. La energía absorbida por ambos hemisferios es diferente. Existen masas continentales con propiedades (albedo, calor específico, …) diferentes a las del océano. El balance evaporación/precipitación hace que la atmósfera pueda variar en humedad y por tanto en sus propiedades de reflectividad. En definitiva, la circulación oceánica y atmosférica contribuyen en el transporte de calor hacia los polos. Tal vez algo más complicado

10 Master en Ciencias del Clima Procesos convectivos El aire calentado por contacto con la superficie tiende a subir. Este proceso produce no sólo el transporte hacia arriba de calor, sino también de vapor de agua. La cantidad de vapor de agua en la atmósfera modifica las propiedades de absorción-radiación de energía. La atmósfera puede contener sólo una cierta cantidad de vapor de agua (valor de saturación). Cuando se alcanza se condensan gotas de agua y se forman nubes. En el proceso de evaporación se produce enfriamiento debido al calor latente, ese calor se devuelve al producirse la condensación en las nubes.

11 Master en Ciencias del Clima Balance de radiación en la parte alta de la atmósfera durante el verano del hemisferio Norte Imagen de Ocean Circulation. Open University

12 Master en Ciencias del Clima Balance de radiación en la parte alta de la atmósfera durante el verano del hemisferio Sur Imagen de Ocean Circulation. Open University

13 Master en Ciencias del Clima Temperatura promedio del agua superficial Imagen de Ocean Circulation. Open University

14 Master en Ciencias del Clima Transporte de calor hacia los polos debido a la atmósfera y al océano Imagen de Ocean Circulation. Open University

15 Master en Ciencias del Clima En un globo hipotético cubierto totalmente de agua En el ecuador el aire de la parte baja de la atmósfera está caliente y se eleva y mueve hacia el polo. Siendo la tierra esférica, el aire que se mueve hacia el polo en la parte alta de la troposfera converge con las líneas de longitud. Así, a aproximadamente 30º N y S se produce un apilamiento que aumenta la presión y una bajada del aire.

16 Master en Ciencias del Clima Se ha generado una celda de alta presión en la zona subtropical y baja en el ecuador. Celda de Hadley. Como resultado, del gradiente de presión, se genera un viento del Norte en el hemisferio Norte que por Coriolis pasa a ser del Nordeste (North-East Trades). Las dos celdas de Hadley en ambos lados del ecuador dan lugar a la circulación de Hadley. La zona donde convergen los vientos del Norte y Sur se llama Intertropical Convergence Zone (ITCZ).

17 Master en Ciencias del Clima

18 Master en Ciencias del Clima La irradiancia solar no es constante. Varía con un periodo de 11 años. Se ha medido desde la antigüedad mediante el cuenteo de las manchas solares

19 Master en Ciencias del Clima Incluso siendo constante la radiación emitida por el Sol, la radiación efectiva que alcanza la tierra depende de otros factores