Tema 2: l’ATMOSFERA 1 Composició, estructura 2 Història de l’atmosfera terrestre 3. Història del clima de la Terra 4. Funcions i balanç energètic de l’atmosfera 5. El clima. Circulació atmosfèrica 6. Els climes de Catalunya

1. Composició, estructura A mesura que ascendim tant la pressió (pes de l’aire) com la temperatura disminueix. A 6.000 m d’alçada hi ha un 50% de l’aire que podem trobar a nivell de superfície i, per tant, la pressió equival a uns 500 hPa o 0,5 atmosferes

1. Composició i estructura L’atmosfera està formada de capes amb característiques peculiars i aquestes capes están separades per uns límits anomenats pauses. Homosfera: capa de concentració constant de gasos fins als 100 km d’alçada. N2 78 % O2 21 % Argó 0,9 % CO2 0,046 % Està dividida en diferents subcapes:

Troposfera: 0-8 km en els pols i 0–16 km equador Lloc on es produeixen tots els fenòmens meteorològics (pluja, neu, calamarsa,…) El moviment de les masses d’aire és en totes direccions Disminueix la temperatura amb l’alçada 1oC/100m (GVT: gradient vertical de temperatura) fins arribar a valors de –70 a –80 oC. Tropopausa

Estratosfera: fins als 60 km L’aire es manté estratificat i estable. Conté l´ozonosfera (30 -50 Km) l’ozó reté o absorbeix la radiació UVb i UVc per la qual cosa augmenta la temperatura fins uns 10oC en el nivell superior. Estratopausa

Mesosfera: fins als 80 km La temperatura torna a disminuir fins uns –90 oC. Mesopausa

Heterosfera: formada per diversos gasos de composició variable. Termosfera o ionosfera: fins als 600 km Fort augment de la temperatura per absorció de part de les radiacions solars, s’arriba fins a 1000 oC al dia, a la nit baixa molt. Com els gasos estan ionitzats reflexen les ones de ràdio, TV. (en períodes de màxima activitat solar aquesta pot originar una lluminositat anomenada aurora boreal o austral). Termopausa

Exosfera: fins uns 10.000 km. La concentració dels gasos ja és molt baixa sent comparable a la de l’espai exterior. Funcions de l’atmosfera: Filtrar radiacions solars nocives (fins al 90 % dels UV) 2. Evitar grans contrastos tèrmics. 3. Impedir la caiguda de material còsmic o destruir-los en els fregament amb els gasos atmosfèrics. 4. Contenir CO2 al suficientment concentrat perquè les plantes puguin fer la fotosíntesi. 5. Disposa de l’oxigen necessari perquè els organismes respirin. 6. Facilitar el cicle de l’aigua per poder trobar en la Terra aigua ens els tres estats de la matèria i, en conseqüència, permetre la vida.

2. Història de l’atmosfera terrestre Al principi la Terra amb erupcions volcàniques allibarà gasos de caràcter reductor: 85 % vapor d’aigua 10 % CO2 5 % NH3, CH4, N2, SH2, SO2, etc. Fa 2.600 milions d’anys els cianobacteris començaren a fer la fotosíntesi amb alliberament d’oxigen, es comença a transformar en una atmosfera de caràcter oxidant. A més es fa formar la capa d’ozó: 3O2 O- + O- + 2O2 2O3 L’O3 en retenir els raigs UV va possibilitar el desenvolupament d’organismes a l’exterior de l’aigua i que realitzesin la respiració.

2. Història de l’atmosfera terrestre Molècula d’ozó. La capa d’ozó estava totalment formada fa 400 m.a. Aquesta molècula que pot ser produïda a nivell troposfèric per contaminació i en presència de forta insolació provoca oxidacions cel·lulars a l’aparell respiratori i, en conseqüència malalties.

3. Història del clima Canvis climàtics Hi ha una sèrie de factors responsables del canvis climàtics: Factors astronòmics: - Cicles d’activitat solar: Hi ha periciocitat cada 11 anys de més nombre de taques solars i de més activitat. - Alineacions planetàries: Poden canviar l’òrbita de la Terra. - Cicles orbitals terrestres: L’excentricitat de l’ òrbita varia cada 100.000 anys. També hi ha canvis en la inclinació de l’eix de rotació. - Impactes de meteorits: Refredament sobtat i breu del clima per la pols en suspensió en l’atmosfera

2. Factors geològics: Erupcions volcàniques: provoca un hivern a causa de disminució la radiació solar per les partícules en suspensió i bromes d’àcid sulfúric. Després causa un augment de l’efecte hivernacle per l’augment de CO2 i vapor d’aigua. - Canvis d’intensitat i polaritat en el camp magnètic terrestre: quan més débil és el camp magnètic més fred ja que no són interceptats els raigs còsmics aquests bloquejen la radiació solar. 3. Factors antropogènics: alliberament de CO2 i altres gasos (ozó, NOx, SOx, etc.) per les activitats humanes. - Posició de les terres emergides: la presència d’una gran superfície provoca majors oscil·lacions tèrmiques i una major aridesa.

4. Balanç energètic de l’atmosfera Hi ha un equilibri: La Terra emet tanta energia com rep, si nó la Terra patiria un escalfament o un refredament global

Albedo: Quantitat d’energia que reflecteix la Terra Albedo: Quantitat d’energia que reflecteix la Terra. Com més alt, més baixa serà la temperatura del planeta. Del 28% de la radiació solar que reflecteix la Terra un 25% es reflectida pels núvols i partícules de pols i un 3% solament per la superfície terrestre.

Processos d’escalfament atmosfèric: Radiacions infraroges: emet la superfície terrestre després d’escalfar-se b) Processos de convecció: L’aire calent ascendeix perdent energia amb subsidència de l’aire fred més dens. c) Transferència de calor latent: els canvis de vapor a líquid i de líquid a sòlid emeten calor.

d) Efecte d’hivernacle: diversos gasos (CO2, CH4, NOx) tornen a emetre, en forma de radiacions infraroges, part de l’energia que la superfície terrestre emet. Aixó fa que la temperatura mitja sigui d’uns 15 oC i no uns -27 oC que es produiria si no existís.

5. El clima Hi ha diferents factors que controlen el clima: Distància al mar: las zones costeres tenen oscil·lacions tèrmiques (gradient tèrmic) més reduïdes. 2. Altitud: més fredes, més ventoses i major radiació solar. La presència de muntanyes afavoreix la formació de núvols. 3. Orientació: les vessants nord reben menys insolació que les sud. Poden marcar significativament els vents. Al contrari a l’hemisferi sud. 4. Humanització: alteracions locals per les nombroses zones urbanes (illes de calor) i l’abundància de materials (formigó, asfalt) que capten amb facilitat la radiació solar i emeten molta energia calòrica. Més precipitacions, menys radiació, aire més sec i vents molt variables.

5. Latitud: determina l’angle d’incidència de la radiació solar i la durada de la insolació. Aixó provoca que en l’equador la densitat de calor sigui molt més elevada que en els pols.

2. Circulació general de l’atmosfera L’aire càlid de l’equador tendeix a circular cap als pols, mentre que el fred dels pols circula cap a l’equador. Això donaria una cèl·lula convectiva en cada hemisferi. Però la Força de Coriolis deguda a la rotació terrestre desvia aquests vents i genera 3 cèl·lules convectives en cada hemisferi.

Apareixen una sèrie de cinturons o conjunts de circulació: A nivell equatorial existeix una zona de baixes pressions (calmes equatorials) anomenada ZCIT (Zona de convergència intertropical) on convergeixen els vents alisis. Normalment una mica desplaçada al nord (5-10ºN). 2. Vents secs i freds descendeixen (subsidència) a les zones subtropicals d’altes pressions al voltant dels 30º de latitud. 3. En els pols, l’aire és molt fred i, per tant, molt dens i pesat: són zones d’altes pressions.

Dominis climàtics en grans trets: 0o – 30o (N i S): climes càlids 30º - 60º (N i S): climes temperats 60º - 90º (N i S): climes freds Cada domini inclou diversos tipus de clima. Les diferències topogràfiques, geogràfiques, etc. generen que en cada lloc hi hagi uns microclimes específics.

Les temperatures mitjanes segueixen un gradient des de l’equador als pols. Les precipitacions tenen dos màxims a cada hemisferi, una en la zona equatorial i l’altre al 60º de latitud nord o sud.

Atles climàtic del món

Catalunya en el marc general atmosfèric Catalunya es troba situada entre el 40º - 42º de latitud nord. És més propera al domini anticiclònic dels 30º N que a la zona depressionària dels 60º N. En els mesos més freds, les depressions circulen per sota dels 60º N i poden afectar directa o indirectament a Catalunya, però com ho fan d’oest a est perden bona part de la humitat abans d’arribar. La majoria de les precipitacions a Catalunya tenen un origen mediterrani A final de l’estiu i durant la tardor les pertorbacions atlàntiques encara que arriben desgastades al Mediterrani es poden reactivar amb l’aire càlid i humit i originar fortes precipitacions.

6. Els climes de Catalunya 2 dominis climàtics Domini oceànic: clima temperat humit. Solament en la Vall d’Aran Domini mediterani: clima temperat d’estiu sec que ocupa la resta del territori i es divideix en 5 climes diferents. Pirinenc Prepirinenc Continental Prelitoral Litoral

Tipus de clima a Catalunya