GF 515 Modelación atmosférica orientada a… Clase 2 Discusión de ejercicio Leyes de conservación y circulaciones de meso y gran escala Los efectos locales y la microescala La estabilidad atmosférica {Santiago y el monóxido de carbono} LGK SP 2006

Envoltorio mayoritariamente gaseoso muy tenue Un fluído donde prevalecen casi siempre los movimientos horizontales LGK SP 2006

Composición química del fluído térmicamente estratificado en los primeros 100 km 5x1021 g 76% N2 23% O2 y trazas... Ar, CO2, H2O.... LGK SP 2006

Atmósfera como gas ideal LGK SP 2006

El sol: nuestra fuente de energía ca. 1367 W/m2 La energía solar (ondas cortas) es parcialmente reflejada y absorbida por la atmósfera pero en su mayoría calienta la superficie terrestre dando lugar a emisión térmica (ondas largas) LGK SP 2006

Pero no llega la misma energía a todas partes… LGK SP 2006

El sistema debe redistribuir la energía http://rainbow.ldeo.columbia.edu/ees/climate/lectures/gen_circ/Zonally_averaged_rad.html El sistema debe redistribuir la energía LGK SP 2006

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Et pursimuove.... Medio dispersivo Rossby, 1956 LGK SP 2006

En la atmósfera rige la segunda ley de Newton Pero siendo un sistema en rotación, se corrige por Coriolis y por centrífuga: Y además se conservan la masa y la energía LGK SP 2006

Las fuerzas reales son: Gradiente de presión Gravitacional Roce, fricción o cizalle LGK SP 2006

Coordenadas Meteorológicas  N y meridional zonal vertical z a x  Ecuador W E S LGK SP 2006

El efecto centrífugo  R 2R g* g  LGK SP 2006

Desvío a la izquierda HS El efecto de Coriolis Desvío a la derecha HN Desvío a la izquierda HS LGK SP 2006

Y claro, la energía se conserva... En un volumen de aire, la energía interna cambia si hay transformación entre energía térmica y mecánica y/o por efectos de radiación, conducción o transf. de calor latente. LGK SP 2006

Y la masa se conserva... Lavoisier, 1789 Ec. de continuidad para el aire LGK SP 2006

Conservación del momentum Conservación de la energía Conservación de la masa Ecuación de estado para gas ideal LGK SP 2006

Balance hidrostático “La atmósfera no se cae...” z La fuerza de gravedad (hacia abajo) es compensada por el gradiente vertical de presión (hacia arriba) g LGK SP 2006

Esto da una excelente aproximación de la variación vertical de la presión. Excepto en situaciones con movimientos verticales intensos, por ejemplo, nubes convectivas (cúmulonimbus, Cb). LGK SP 2006

Escala sinóptica U~10m/s; W~1 cm/s; L~106 m; D~104 m; DP/r ~103 m2/s2 LGK SP 2006

Aproximación geostrófica… escala sinóptica LGK SP 2006

Aproximación geostrófica G-P Vale en ausencia de fricción y curvatura con un 10-15% de error f<0, HS B LGK SP 2006

A escala sinóptica son buenas aproximaciones: 8/8-2006 18 UTC A escala sinóptica son buenas aproximaciones: Balance hidrostático Balance geostrófico LGK SP 2006

Circulación anticiclónica Alta (HS) Circulación anticiclónica Baja (HS) Circulación ciclónica LGK SP 2006

Circulaciones de mesoescala Brisa marina y terral Valle-Montaña LGK SP 2006

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Santiago, ca. 10:30 AM 9/8-2006 LGK SP 2006

Estabilidad atmosférica Estable Inestable Cálido Frío Frío Cálido Si el aire frío (más denso) está por debajo del aire cálido (menos denso) se tiene una condición estable. De lo contrario, la condición es inestable. LGK SP 2006

En un fluído estratificado, una parcela de aire que no intercambia calor con su entorno cambiará su temperatura por expansión o compresión adiabática: expansión compresión T z LGK SP 2006

Mov. verticales inhibidos z Si al ascender (descender) la parcela de aire está más cálida (fría) que su entorno podrá, por empuje térmico, seguir ascendiendo (descendiendo). De lo contrario tenderá a descender (ascender). Estable Mov. verticales inhibidos Inestable Mov. verticales reforzados Neutro/Perfil adiabático LGK SP 2006

Dependiendo de las condiciones atmosféricas... LGK SP 2006

Circulación atmosférica en la cuenca de Santiago y monóxido de carbono (CO) LGK SP 2006

Forzamiento sinóptico LGK SP 2006

La Platina 16/10-2000 LGK SP 2006

Forzamiento orográfico LGK SP 2006

Condición nocturna: vientos leves en superficie y con componente este acabello@cenma.cl LGK SP 2006

Condición diurna: vientos medios en superficie y con componente oeste acabello@cenma.cl LGK SP 2006

Emisiones de CO en Santiago Year Type CO kton/yr   1997 Stationary 16 Mobile 188 Total 203 2000 12 176 187 2005 19 225 244 Fuente: CENMA, 2000 LGK SP 2006

Monitoreo de calidad del aire en Santiago CO en Santiago (1997-2000) Fuente SESMA: http://www.autoridadsanitariarm.cl/sitio/pag/aire/indexjs3aireindgasesdemo.asp LGK SP 2006

Entonces… ¿Cómo es el ciclo diario de concentraciones de CO en Parque O’Higgins?, ¿cómo se compara con el correspondiente de Las Condes? ¿Cómo es el ciclo estacional de concentraciones de CO en Santiago centro?, ¿cómo se compara con Santiago poniente? ¿Cómo evolucionó la calidad del aire, en cuanto a CO en Santiago entre 1997 y 2001?????? ¿Qué podría explicar esos cambios? Referencias: www.cmm.uchile.cl/umesam http://www.asrm.cl/sitio/pag/aire/indexjs3aireindgtdintra001.asp LGK SP 2006