GF 515 Modelación atmosférica orientada a… Clase 2

Presentación del tema: "GF 515 Modelación atmosférica orientada a… Clase 2"— Transcripción de la presentación:

1 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

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

3 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

4 Atmósfera como gas ideal
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5 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

6 Pero no llega la misma energía a todas partes…
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7 El sistema debe redistribuir la energía
El sistema debe redistribuir la energía LGK SP 2006

8 LGK SP 2006

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

10 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

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

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

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

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

15 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

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

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

18 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

19 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

20 Escala sinóptica U~10m/s; W~1 cm/s; L~106 m; D~104 m; DP/r ~103 m2/s2
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21 Aproximación geostrófica… escala sinóptica
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22 Aproximación geostrófica
G-P Vale en ausencia de fricción y curvatura con un 10-15% de error f<0, HS B LGK SP 2006

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

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

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

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

28 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

29 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

30 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

31 Dependiendo de las condiciones atmosféricas...
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32 Circulación atmosférica en la cuenca de Santiago y monóxido de carbono (CO)
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33 Forzamiento sinóptico
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34 La Platina 16/ LGK SP 2006

35 Forzamiento orográfico
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36 Condición nocturna: vientos leves en superficie y con componente este
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37 Condición diurna: vientos medios en superficie y con componente oeste
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38 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

39 Monitoreo de calidad del aire en Santiago
CO en Santiago ( ) Fuente SESMA: LGK SP 2006

40 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: LGK SP 2006