PROFESOR RESPONSABLE: Mag.Geog. David Durand Castro

CURSO: METEOROLOGÍA Y CLIMATOLOGÍA

1.3. NUMERO DE CREDITOS : 3.01.4. AÑO DE ESTUDIOS : 2do. Año

1.5.1. TEORICAS : 21.5.2. PRÁCTICAS : 2

1.6. PRE REQUISITO : Física General II

1.7. DURACION DEL CURSO :17 semanas (17 de marzo al 25de julio 2014)

HORARIO Y AMBIENTE :Teoría: Jueves 14.00 a 16.00 Práctica: Jueves 16.00 a 18.00: AULA: 308

SUMILLA:

La asignatura de Meteorología y Climatología, trata del estudio de la atmósfera, de los procesos físicos que en ella ocurren. La sistematización y el análisis de los parámetros y elementos componentes de la superficie terrestre como basamento en la configuración de diferentes tipos de climas en el territorio peruano y en el planeta.

OBJETIVO:Proporcionar los conceptos y criterios básicos de

la Meteorología y Climatología a fin de que el alumno pueda reconocer y evaluar los distintos parámetros del tiempo y del clima, así como también, dar algunas pautas metodológicas de investigación en este campo, útiles al futuro profesional Biólogo.

SISTEMA DE EVALUACIÓN:

-Dos exámenes escritos de Teoría. Ver programa.

-Promedio de Prácticas.-Un examen sustitutorio.

La nota final resulta del promedio de las tres anteriores.

NOTA: El 30% de inasistencia impide la evaluación final.

.

1ra Semana : Introducción. Meteorología y Climatología, Conceptos. La atmósfera como conjunto de las relaciones de materia y energía . La atmósfera.- Composición, estructura. La atmósfera y el hombre. La contaminación y el efecto invernadero.

Práctica N°1 : Generalidades de un observatorio meteorológico y de los instrumentos meteorológicos.

2da Semana: La energía de la atmósfera.- Calor.- Formas de transmisión de calor.- La radiación solar. Naturaleza de la radiación solar. Constante solar, albedo y cuerpo negro. Leyes de radiación: Ley de Plank, Ley de Wien y de Stefan-Boltzmann. Efecto de la atmósfera y la Tierra sobre la radiación solar. El balance térmico de la atmósfera.

3ra Semana: Temperatura del aire, escalas termométricas. Causas geométricas y el

papel de la atmósfera en el calentamiento de la Tierra. Iluminación: duración del día, altura del Sol. Factores geográficos que rigen la distribución de las temperaturas en la superficie terrestre. La distribución espacial y temporal de temperatura de la superficie terrestre.

 Práctica N° 2: Estudio de la radiación solar y de temperatura

en el aire.

4ta Semana: La presión atmosférica. Graficación y formaciones isobáricas. La distribución de la presión atmosférica con la latitud y la altitud. Variaciones de la presión atmosférica en el tiempo y en el espacio. Formación de gradientes de presión .Mapas de isobaras y reducción de presiones al nivel del mar.  5ta Semana: Termodinámica de atmósfera. Convección y subsidencia. Efectos y consecuencias. Ecuaciones termodinámicas. Diagramas termodinámicos. Los vientos y corrientes. Gradiente de presión y vientos. Fuerza de presión. El efecto de la fricción. El parámetro de Coriolis. El viento geostrófico. La circulación general de la atmósfera. Variaciones de la velocidad del viento con la altura. Corriente de chorro. Práctica N° 3: Gráficos y análisis de vientos, presión atmosférica,

Instrumental y métodos de observación.  

6ta Semana: Masas de aire, clasificación y características. Frentes. Perturbaciones atmosféricas: en los trópicos y el ecuador. Predicción del tiempo. Evaporación y evapotranspiración. Evaporación: Factores, estimación de la evaporación . Evapotranspiración real y potencial, medición, estimación de la evapotranpiración y potencial.  Práctica N° 4: Análisis de la evaporación y de la evapotranspiración.

7ma Semana: Masas de aire, clasificación y características. Frentes. Perturbaciones atmosféricas: en los trópicos y el ecuador. Predicción del tiempo.

8va Semana: Evaluación de medio curso

9vna. Semana: El clima, Concepto. El clima como sistema. Papel e importancia del clima. Los climas del globo. Clasificación de climas: zonal, ecológica y regional. Clasificación Climática de Troll, de Flohn, de Thornthwaite, Budyco y Köppen.  10ma. Semana: Clasificación ecológica: Holdridge. Clasificación regional en el Perú.   11ra. Semana: Clasificación Zonal de climas. Climas Intertropicales: Ecuatoriales, tropicales secos y húmedos, monzónicos y secos. Climas de latitud media: Templado mediterráneo, oceánico y continental. Climas polares: Tundra y glacial. Práctica N° 6: Análisis de climas ecuatoriales, templados y polares.

12da. Semana: El Clima peruano. El clima Seco en el Perú. El clima Tropical Lluvioso en el Perú.

 Práctica N° 7: Análisis del clima Seco y Lluvioso del Perú.  13ra. Semana: Análisis del clima Templado de montaña tropical y clima Frío de

montaña tropical del Perú. Práctica N° 8: Análisis de climas de climas Templado de montaña tropical y Clima Frío de montaña tropical del Perú.  14ta. Semana: Los cambios climáticos. Variabilidad temporal y noción de cambio climático. Paleoclimatología. Causas de los cambios climáticos. 15ta. Semana: Evaluación de la segunda parte16ta. Semana: Sustitutorio.17ma. Semana: Notas y actas finales.

BIBLIOGRAFIA:

AGUIRRE,I y CARRAL P. Apuntes de Meteorología y climatología Madrid 2008.BANICHEVICH, A El ozono, Ed. Tecnológica de Costa Rica 2003.BIROT, Pierre Tratado de Geografía Física General. Ed. Vicens - Vives- Barcelona.CUADRAT, José Ma y PITA Ma Fernanda. Climatología. Edi. Cátedra, Madrid.1997GORDON, A.H. Elementos de Meteorología Dinámica. El Tiempo. Ed. UTEHA.GOODY, R y WALKER, J. Las atmósferas . Edi.Omega.Barcelona 1975.LONGLEY, R. Tratado ilustrado de Meteorología. Ed.Talleres Gráficos.LOZAN,J, GRABI, H, HUPFER Climate of the 21 st Century: Changes and risks.2001.LEDESMA, Manuel Principios de Meteorología y climatología, Ed.Paraninfo. Madrid 2011.

LEDESMA, Manuel y BALERIOLA, Gabriel Meteorología aplicada a la aviación. Ed.Paraninfo.1997.MILER, A. Meteorología. Ed Labor.Barcelona1977.PATTON, ALEXANDER y Kramer Curso de Geografía Física. 1978.PNUMA Perspectivas del medio ambiente mundial 2007.KRAMER. Curso de Geografía Física. Ed.Vincens Universidad.1978.PETTERSSEN, Sverre Introducción a la Meteorología. Ed.Espasa-Calpe.1976.TORRES RUIZ, Edmundo Agrometeorología, Ed. Diana México.1983.STRAHLER, Arthur Geografía Física. Ed.. Omega.1994VALDIVIA PONCE, Jorge Meteorología General . Ed.UNMSM.VIERS, Georges Climatología. Ed.oikos-tau.1975.

C.U. Marzo de 2013.

INTRODUCCIÓN :

¿La atmósfera terrestre ha permanecido en el tiempo tal como la conocemos hoy?,

¿Los elementos componentes y sus características se han mantenido constantes o éstos han sufrido modificaciones ?

En ¿Qué medida ello ha sido importante para la vida y el hombre en el planeta?

Evolución de la atmósfera:La atmósfera terrestre, al igual que la litosfera, hidrosfera, criosfera y

biosfera es resultado de una cadena de innumerables transformaciones con frecuencia sintéticas. a lo largo de una lenta y larga evolución. Algunas de las más relevantes,

son:

El origen de la materia viva, acontecimiento conocido como biogénesis ocurrió como se sabe, en el mar somero, con las ciano–bacterias (algas marinas azul-verdosas) entre los 3,700 ma. 3,500ma. No existen restos. El aire se supone que estaba compuesta de metano (CH4), mezcla de hidrógeno (H2), amoniaco (NH3) y vapor de agua (H2O).

A partir de células heterotróficas, se desarrollan los primeros organismos

unicelulares primitivos (3,000 a 2,000 ma.), en este lapso se han hallado los fósiles más antiguos que no ofrecen dudas: Algas primitivas autotróficas (procariotes) 2,900ma.

Las ciano–bacterias forman estromatofitos (2,000ma.)

El oxigeno atmosférico se aproxima a 0.1% de su valor actual (1,800ma.), se inicia el suministro de oxígeno en la atmósfera mediante el proceso de fotosíntesis.

/…

Evolución de la atmósfera:…2

Gradualmente, en la atmósfera disminuye el contenido de dióxido de carbono de origen volcánico (1,200 ma.) y continúa incrementándose el oxígeno.

Una transformación trascendental se opera en la atmósfera con el inicio de la formación de la Capa de ozono atmosférico (800ma), aún con un nivel bajo de oxígeno que protegió la vida (Biomoléculas) de la radiación ultravioleta.

Las células autotróficas que al principio eran muy pocas, comenzaron a incrementarse en la misma medida que el oxígeno se incrementa en la atmósfera como consecuencia del proceso de fotosíntesis.

Debido al incremento notable de los seres autotróficos en el mar, comienza una rápida diversificación de los animales pluricelulares en los océanos, el nivel de oxígeno en la atmósfera llega a 1% (600ma.).Inicio del Cámbrico de la era Paleozoica.

Prosperan los invertebrados en los mares (500ma.).

Primeras plantas terrestres, luego vastos bosques ocupan los continentes (400ma)./…

Evolución de la atmósfera:…3

A medida que la capa de ozono se establecía, las células autotróficas, es decir las células capaces de hacer fotosíntesis, se comenzaron a extender por el planeta, entonces las diferencias paleogeográficas y paleoclimáticas condicionaron, importantes diferenciaciones ambientales de vida, creando en la superficie terrestre una vasta biodiversidad que continúa evolucionando como un sistema natural.

Este sistema natural, incluye entre sus elementos y factores principales, vegetales y animales, suelos, el relieve, las formas y procesos de los mismos, incluyendo finalmente al hombre como agente central, aún cuando éste, es parte del proceso sólo en un lapso muy pequeño y final de todo este proceso, hoy, se constituye, en el más poderoso agente de alteración de las condiciones naturales de la atmósfera.

La atmósfera y el hombre

• Desde que el hombre aparece en la Tierra, en distintas épocas de la historia de la sociedad humana ha sido

dependiente de las condiciones del clima..

•El tiempo y el clima se constituyen así, en elementos inherentes al hombre y a su actividad diaria..

•Sin lugar a dudas, las ciencias de la atmósfera, tanto la meteorología como la climatología, han contribuido de manera

importante a alcanzar con relativo éxito este objetivo.

La atmósfera y el hombre… 2

La vida en general y el hombre, vive en el fondo de un océano de aire, siendo un consumidor de aire, dependiendo de las condiciones favorables de temperatura, humedad, presión, radiación solar, composición, etc. de la atmósfera que lo rodea.

También vive sobre la superficie exterior sólida de la Tierra, de la que depende para comer, vestirse, refugiarse y desplazarse de un lugar a otro.

Pero, el aire y la tierra no son dos reinos completamente separados, entre ellos, tiene lugar un continuo e intenso intercambio de materia y energía.

La superficie en la que se desarrolla el hombre es una zona muy pequeña pero extraordinariamente compleja en la que las condiciones atmosféricas ejercen un control sobre la superficie terrestre, mientras ésta ejerce al mismo tiempo una influencia sobre las propiedades de la atmósfera inmediatamente adyacente.

La atmósfera y el hombre… /3

En conclusión, las condiciones del tiempo y del clima con frecuencia motivan nuestra atención, unas veces por su belleza, otras por la magnitud de su potencia, o porque a veces, nos afecta directamente en nuestra salud y seguridad física o daña los bienes materiales:

1°.- El tiempo atmosférico y el clima siempre están presente, al hombre podrá gustarle o no, convenirle o no. Sin embargo, el estado del tiempo y del clima han contribuido a determinar el bienestar humano y han obligado a responder de diversas maneras frente al reto de su accionar, incluyendo aquellos aspectos que los humanos solemos demostrar todos los días, los estados de ánimo.

2° .- El tiempo y el clima son características inmutables, es decir, cualquiera sea las características del tiempo atmosférico y del clima, ellos estarán siempre presente, con una dinámica cambiante, a veces violenta o a veces extremadamente lenta, lo que es cierto, es que, el cambio se operará, sin la más leve referencia a las necesidades o deseos humanos.

CONCEPTOS:

METEOROLOGÍA.- La meteorología es la ciencia que estudia las propiedades y estructura de la atmósfera, así como los procesos y fenómenos físicos que ocurren dentro de ella. Se trata de fenómenos puntuales referidos a una localización específica y en momento dado de una determinada variable del tiempo atmosférico.

CLIMATOLOGÍA.- El Clima es un concepto complejo, que en una primera aproximación puede expresarse como lo que indica el estado medio de la atmósfera o del conjunto de tendencias atmosféricas resultantes de las condiciones habituales durante un largo período, una docena como mínimo, siendo aceptable el lapso de 30 años. Naturalmente, cuanto mayor sea el período considerado en el estudio mayores serán las posibilidades de considerar todas las posibles situaciones susceptibles de producirse en un territorio dado.

Es necesario decir que, sobre el clima existen varias definiciones:Según Hahn “El clima es el conjunto de fenómenos meteorológicos que caracterizan el estado medio de la atmósfera en un punto cualquiera de la tierra”Para Max Sorre: El clima constituye una serie de estados de la atmósfera por encima de un lugar en su sucesión habitual” Para Gibbs, es “la probabilidad estadística de la ocurrencia de los distintos estados de la atmósfera sobre una localidad o región durante un período cronológico determinado”.

LA ATMÓSFERA COMO CONJUNTO DE LAS RELACIONES DE MATERIA Y ENERGÍA: ESTADOS DE LA MATERIA.

LA ENERGIA Y FORMAS DE ENERGIA EN LA TIERRA Por definición sabemos que la energía es la capacidad de efectuar un trabajo. Así en la tierra como planeta, es decir en los continentes, los océanos y la atmósfera, hay varias formas de energía, las principales son:

ENERGÍA MECÁNICA.- Se presenta bajo dos formas energía cinética y energía potencial. La primera es la que transmiten los cuerpos en movimiento y que es igual a la masa de un cuerpo por el cuadrado de su velocidad en el instante considerado. La energía potencial o de posición que es igual a la energía cinética que un objeto podría alcanzar si le fuera posible caer bajo la influencia de la gravedad, dentro de la atmósfera todas las partículas que se encuentran en suspensión están sujetas a atracciones entre si y el conjunto a la tierra, ello explica que la atmósfera no se escape de nuestro planeta.

ENERGÍA CALORÍFICA.- Es una forma de energía que se puede transformar en energía calorífica sensible a través del mecanismo del rozamiento. En los cambios de estado físico del agua, se nos ofrecen numerosos ejemplos.

ENERGIA RADIANTE o electromagnética.- Es la que transmiten los cuerpos por medio de ondas electromagnéticas. Es la forma en que se trastada la insolación o radiación solar y el conjunto de sectores de longitudes de onda se conoce como el espectro electromagnético. Es de mayor importancia para la meteorología y climatología.

ENERGIA LUMINOSA.- Energía radiante cuyo valor se expresa de acuerdo con la sensibilidad del detector.ENERGIA NUCLEAR.- Energía que se desprende de las reacciones entre núcleos o partículas atómicas.

La energía se puede transformar en mecánica, potencial o cinética, calorífica, radiante, química, eléctrica o luminosa.

LA ENERGIA EN EL SISTEMA TIERRA-ATMOSFERA

La circulación general de masas de aire, el ciclo hidrológico, el ciclo biológico de las plantas y animales, la degradación de las rocas, etc.; son procesos que ocurren el sistema Tierra - Atmósfera, Océano-Atmósfera, Tierra – Océano y viceversa y pueden agruparse en procesos físicos, químicos y biológicos. Estos procesos requieren una fuente de energía.

Del 100% de la energía que la tierra requiere para

desarrollar estos procesos 99.97% es proporcionada por el Sol, constituyéndose de esta forma la fuente principal de energía.

LA ATMÓSFERA TERRESTRE, SU COMPOSICIÓN Y

ESTRUCTURA.

LA ATMÓSFERA TERRESTRE.-

Proviene del griego atmos= Vapor y sphaira= esfera. La atmósfera, es la capa gaseosa que envuelve a la Tierra, se trata de una mezcla mecánica de gases, que no tienen capacidad para reaccionar químicamente entre si, por tanto mantienen sus propiedades físicas.Se hallan en suspensión cantidades variables de partículas de materia sólida y líquida.

Las moléculas gaseosas, pueden moverse libremente, si bien la atracción que ejerce la gravedad terrestre tiende a mantenerla comprimida hacia la misma impide que el aire de la atmósfera escape al espacio exterior. La temperatura es una medida del movimiento molecular, y la fuerza de gravedad depende de la masa del cuerpo.

La Tierra, tiene masa y temperatura suficiente como para retener una delgada envoltura de gases que desempeña un papel complicado pero muy importante en los procesos vitales que tienen que ver con la vida del hombre.

En suma la atmósfera posee elementos y propiedades variables susceptibles de medirse, todo ello nos da como resultado del tiempo como estado físico.

COMPOSICIÓN DE LA ATMOSFERA.-El aire puro y seco de la homosfera esta formado por:

Nitrógeno N2 78.08 %Oxígeno O2 20.95 %Argón A 0.93 %Dióxido de carbono CO2 380 ppmv Neón Ne 18.2 ppmvHelio He 5.24 ppmvMetano CH4 2 ppmvCriptón Kr 1.1 ppmvHidrógeno H2 0.5 ppmvOxido nitroso N2O 0.3 ppmvXenón Xe 0.08 ppmvMonóxido de carbono CO 0.05 - 0.2 ppmvOzono O3. 0.02 - 0.03ppmv

* ppmv = partes por millón en volumen

Estos gases, incluidos los del cuadro aparecen en proporciones sensiblemente constantes hasta altitudes cercanas a los 80 km, razón por la cual se les denomina gases permanentes que caracterizan la homosfera. Sin embargo, el papel esencial en los fenómenos del tiempo y el clima recaen en los denominados gases variables, en particular en los siguientes: dióxido de carbono o anhídrido carbónico, vapor de agua, aerosoles, metano, cuya dinámica responde en buena parte a la acción humana, y por tanto, se hallan en los primeros kilómetros de la base de la atmósfera.

GASES PERMANENTES DE LA HOMOSFERA.NITROGENO.- Es un metaloide gaseoso.

• Ocupa 4/5 de la atmósfera.• Está íntimamente ligado con la fertilidad de los

suelos, al ser elemento fundamental para la vegetación.

• Constituye la parte más importante de las proteínas de las moléculas materia fundamental de las células vegetales y animales.

• Debido a su gran estabilidad, las plantas sólo son

capaces de absorber el 1% , para que sea posible la absorción es necesario romper la molécula de nitrógeno con un proceso de fijación, este se verifica en la oscuridad con la ayuda de cierto tipo de bacterias que viven bajo tierra en las raíces de las plantas.

• El N2 también está fijado en el amoniaco, óxido nítrico y nitroso y en gran cantidad de materia orgánica.

• Ningún proceso señalado sería posible sin la presencia del agua.

OXÍGENO

• Es un gas que existe libremente en la atmósfera.• Es indispensable para la vida pero en estado puro o

en exceso puede resultar mortal.• Está considerado como el agente más universal de la

naturaleza pues se combina con gran facilidad con muchos elementos químicos y hasta tal punto es importante en la materia viva que ¼ parte de la molécula orgánica es oxígeno.

• Es esencial para la combustión.

ARGÓN (Ar)

• Se mantiene inactivo y estable.• Su proporción en la atmósfera es de

0.934% de volumen.• Se le considera constante, aun cuando

sus cantidades se reducen muy ligeramente en el aire seco en el ecuador cerca al nivel del mar.

CRIPTÓN (Kr)

• Se mantiene inactivo y estable y no forma ningún compuesto.

• Su proporción en la atmósfera es de 0.000114% por volumen.

• Es un gas noble y se llama así porque no se combinan con nadie.

NEÓN (Ne)

• Se le halla mezclado con el argón.• Es un gas inerte, incoloro e inodoro.• Su proporción en la atmósfera es de 0.001818% por

volumen.• Tiene la propiedad de iluminarse intensamente

cuando está sometido a una descarga eléctrica y da una luz blanca radiante ligeramente rosada en un tubo por el que pasa una corriente eléctrica.

• Es utilizada por la industria mundial para la fabricación de lámparas y tubos para la iluminación.

XENÓN (Xe)

• Se le denominó extranjero, extraño.• Su proporción en la atmósfera es de

0.0000087% por volumen.De todos los gases nobles es de menor concentración en el aire.

HIDRÓGENO (H2)

•El hidrógeno es una gas 14 veces más ligero que el aire.•Su proporción en la atmósfera es muy pequeña 0.00005% por volumen.• Al igual que el helio es muy volátil.•Se ha podido determinar que cada 10,000 años se pierde hacia el espacio exterior la mitad del hidrógeno de la atmósfera lo que prácticamente apenas es significativo, siempre que se reponga.

La atmósfera es una mezcla mecánica de gases que envuelve a la Tierra. Aunque nos pasa inadvertido, el aire, ejerce un peso, por tanto, una presión sobre la superficie, debido a la atracción de la fuerza de gravedad terrestre.

Casi toda la masa atmosférica se encuentra en la homósfera, hallándose la mitad del aire de la homósfera en los primeros 5 km disminuyendo muy rápidamente con la altura, por debajo de los 10km. están las 2/3 partes, por debajo de los 30km esta el 97% y por arriba de los 60km sólo queda una milésima parte disminuyendo muy rápidamente, sin embargo las partículas superiores y finales se hallan hasta una altura de 10,000 km…

ESTRUCTURA DE LA ATMOSFERA TERRESTRE.-

La homósfera se compone de las siguientes capas

Capas de la homósfera:1.- LA TROPOSFERA.- Es la más baja, es la base de la atmósfera, su límite superior se halla a

16-17 Km. en el ecuador, a 12 Km. en las latitudes medias y a 8 Km. en los polos. Comenzando a nivel del mar, en esta capa la T° decrece rápidamente a medida que se incrementa la altura a razón

constante de 6.5 °C por cada 1,000 m. a esta velocidad de descenso térmico se le llama Razón normal de variación de la T° o Gradiente vertical de temperatura, Sin duda pueden existir desviaciones o inversiones de este gradiente que dependen de la situación geográfica o de la estación. Su límite superior que da paso a la estratosfera se llama tropopausa.(fig. 1.4 ).

2.- LA ESTRATOSFERA.- Se halla por encima de la troposfera. El gradiente térmico a partir de la tropopausa se incrementa paulatinamente hasta alcanzar un valor de 0° C a los 50 Km. de altitud aproximadamente, aquí se encuentra la estratopausa.

3.- LA MESOSFERA.- Nuevamente la temperatura sufre una inflexión para descender con la altura hasta los 80 Km. donde alcanza temperaturas negativas de - 80° C. Este límite se llama mesopausa esta zona de temperatura mínima constituye el límite superior de la homosfera.

4.- LA TERMOSFERA.- Se observa un rápido ascenso indefinido de la temperatura con la altura, a esta capa se le considera incluida en la heterosfera. En la termosfera se alcanza temperaturas de desde 1,100 hasta los 1,650 °C, pero estas temperaturas tienen poca importancia cuando consideramos que la densidad del aire es tan baja que se aproxima al vacío, en consecuencia es muy poca la cantidad de calor la que pueda retener o conducir un aire a tan baja densidad.

LA TROPOSFERA Y EL HOMBRE

LA TROPOSFERA Y EL HOMBRE

La troposfera, es la capa más baja de la atmósfera y la que tiene mayor importancia directa para el hombre y su medio ambiente. Prácticamente todos los fenómenos atmosféricos y climáticos que afectan materialmente al hombre.

Además del aire puro y seco, la atmósfera contiene 2 elementos de primordial importancia:

1.- VAPOR DE AGUA.- Es el elemento fundamental de la mayor parte de los fenómenos meteorológicos. Es una forma gaseosa del agua, incolora e inodora que se mezcla perfectamente con los gases del aire.

El grado de presencia del vapor de agua en el aire se llama humedad y es de gran importancia en los fenómenos meteorológicos.

El vapor de agua puede condensarse y formar nubes y niebla. Si la condensación es excesiva sobreviene la saturación y se produce la lluvia, nieve, granizo o aguanieve a los que en conjunto, se les denomina precipitaciones. Donde el vapor se encuentra solo en pequeñas proporciones se produce una extrema sequedad del aire típica en los desiertos extremadamente secos. El contenido de vapor de agua de la atmósfera está en función de la t° y decrece exponencialmente con ésta.

1.- VAPOR DE AGUA.-…(2) El vapor de agua cuando forman nubes y niebla constituyen un

elemento esencial del paisaje de la atmósfera, cuya belleza y variedad aparecen en toda su magnitud a la vista de un observador durante los viajes aéreos y en países de grandes planicies constituyen la mayor parte del paisaje.

Además, es un agente eficaz en el transporte de calor y también es un importante regulador térmico del aire. Procede de la evaporación de las aguas superficiales y de la transpiración de las plantas, y por turbulencia se difunde en la atmósfera en donde su concentración varía hasta 30gr. por kg. de aire en las zonas ecuatoriales, y donde el vapor se encuentra solo en pequeñas proporciones se produce una extrema sequedad del aire típica en los desiertos extremadamente secos, la disminución de humedad se incrementa con la altura hasta casi desaparecer por encima de los 10 a 12 km. de altura.

Por su capacidad de absorber calor es considerado como un almacén de energía lo que origina diferentes fenómenos como nubes, nieve, lluvia, etc.

De origen volcánico, a pesar de su pequeño porcentaje, su importancia es de primer orden, pues es la fuente de toda la vida orgánica, es la materia prima básica para los tejidos vegetales, sin los cuales la vida animal no sería posible.

Además, es un agente importante de descomposición de las rocas. La atmósfera que respiramos contiene actualmente 380 ppmv. y su volumen se está incrementando notablemente en las últimas décadas, como consecuencia de la intensificación de las actividades antrópogénicas.

2.- DIOXIDO DE CARBONO O ANHIDRIDO CARBONICO.-

2.- DIOXIDO DE CARBONO O ANHIDRIDO CARBONICO.-…..(2)

Es muy importante por su comportamiento térmico, ya que, conjuntamente con el agua, el CO2 es capaz de absorber, almacenar, irradiar y transportar calor, procedente de la radiación solar el cual, penetra a la atmósfera en forma de energía radiante de onda corta teniendo una capacidad aún mayor para absorber, almacenar, irradiar y transportar calor irradiada por la tierra (radiación de onda larga), permitiendo de esta forma, la presencia de calor sensible en la parte inferior de la atmósfera.

Tanto el CO2 como el vapor de agua, le dan a la atmósfera, las características de una capa aislante que evita la fuga rápida de calor irradiado procedente de la tierra. Sin embargo, se caracterizan por ser muy variables, pues cambian constantemente en cada lugar, el CO2 es un gas que por los general, solamente se halla en los primeros 5 km. y concentradas principalmente en áreas urbanas con fuerte actividad humana.

FOTODISOCIACIÓN

OZONO.- Forma alotrópica del oxígeno cuya molécula está formada por tres átomos de oxígeno (O3).Su presencia es relativamente pequeña y está determinada por el balance entre las reacciones que lo producen y las que lo destruyen. El Ozono se origina en la atmósfera superior por la fotodisociación o separación de las moléculas de oxígeno en átomos por la radiación ultravioleta (contiene una gran cantidad de energía debido a que están formadas por andas electromagnéticas extremadamente pequeñas) y su recombinación en ozono

O 2 + (Radiación ultravioleta) O + O

Estas moléculas chocan con otra molécula (O2) entonces se forma el ozono (O3).

O 2 + O O 3

FOTODISOCIACIÓN… (2)

La capa de Ozono llamada ozonosfera se ubica entre los 15 y 40 km. con una franja de máxima densidad entre los 15 y 35 km. de altura, en donde su papel más importante es la de absorber la radiación ultravioleta (UV) procedente del sol convirtiéndose en una cubierta protectora sin la cual, la vida en el planeta no habría sido posible y su desaparición significaría la destrucción de todo signo de vida sobre el planeta, al mismo tiempo en una fuente de calor.

En las últimas décadas, se han dado alarmantes datos sobre su adelgazamiento como consecuencia del uso de compuestos químicos cloroflururocarbonados. El contenido de ozono varía considerablemente con la latitud, siendo bajo en el Ecuador y alto por encima de los 50° de latitud; y experimenta también importantes cambios estacionales, con un máximo en la primavera y un mínimo en el otoño. El ozono troposférico es un gas muy oxidante y nocivo, por lo cual es usado en los hospitales para desinfectar, en las bibliotecas, en las salas quirúrgicas o como blanqueador de papel.

OO3 15 - 40 Km.

O2 -----------------/////// Tierra /////

FOTODISOCIACIÓN… (3)

AEROSOLES.-

La atmósfera encierra igualmente cantidades apreciables de aerosoles, que son partículas suspendidas de polvo, humo, cenizas, sales y materia orgánica, procedentes tanto de la actividad humana como de fuentes naturales.

Influyen de manera notable en la transparencia del aire y desempeñan funciones que son decisivas para el clima, básicamente al actuar como núcleos de condensación a partir de los cuales se forman las nubes y las nieblas, aunque en ocasiones son causantes de graves niveles de contaminación del aire cuando su concentración es elevada.

LA CONTAMINACIÓN DEL AIRE

La contaminación del aire ocurre por la presencia de elementos sólidos, líquidos y gaseosos en cantidades como para provocar daños materiales, que afectan la vida humana, animal o vegetal, o interferir más allá de los límites permisibles o tolerables a las actividades humanas.

Todo estudio de la contaminación atmosférica debe incluir los efectos de los contaminantes, tanto sobre los seres vivientes, como sobre estructuras, suelos o sobre propiedades de la misma atmósfera. Para poder resolver la mayor parte de problemas de contaminación se hace necesario identificar, determinar las fuentes de contaminación y establecer las propiedades y comportamiento de los elementos contaminantes.

La contaminación del aire tiene una característica especial, la cual estriba en que su carácter nocivo no sólo depende de la fuente de contaminantes sino de las características de la dinámica o estabilidad del aire. Si es dinámica, la atmósfera puede transportar los contaminantes y afectar lugares que no tienen fuentes de contaminación y si es estable, puede favorecer la concentración de contaminantes por difusión pobre.

EL EFECTO INVERNADERO

La forma más simple de demostrar este efecto es usando una campana de vidrio que permite en ingreso de la radiación solar de onda corta, pero impide la salida de la radiación de onda larga reflejada por la superficie bajo la campana.

La atmósfera en los más importantes gases de invernadero son el dioxido de carbono (CO2), vapor de agua (H2O), Ozono (O3), óxido nitroso (N2O) y metano (CH4) principalmente, se comporta como la campana de vidrio, evitando la pérdida rápida de calor irradiado por la Tierra, permitiendo de esta manera el calentamiento de la atmósfera.

PRACTICA N° 1

GENERALIDADES DE UN OBSERVATORIO METEOROLOGICO Y DE LOS INSTRUMENTOS METEOROLÓGICOS.

OBJETIVO:Es dar a conocer en líneas generales al estudiante:

- La clasificación de las estaciones meteorológicas en el Perú.- Las funciones que desempeña una estación meteorológica- Los factores que se deben tener en cuenta para su instalación - Las horas de observación recomendadas por la organización mundial de meteorología (OMM)- Las características generales del instrumental utilizado en las observaciones de rutina.- Las generalidades de la instalación de los instrumentos meteorológicos y de la caseta meteorológica.- Los criterios para observaciones visuales.

GENERALIDADES:

Una estación meteorológica u observatorio Meteorológico es el lugar donde se realizan las mediciones u observaciones de las variables meteorológicas.

La cuantificación de las variables meteorológicas es importante para el seguimiento de las condiciones del tiempo y clima y estas a su vez ayudarán a la planificación de las actividades humanas, a las tareas de predicción e investigación.

TIPOS DE ESTACIONES METEOROLÓGICAS

Las estaciones meteorológicas más actualizadas son las estaciones automáticas, las cuales cuentan con un sistema sensor, un sistema de transmisión y un sistema de registro o acopio de la información o dato.

Estas estaciones se encuentran fundamentalmente en zonas donde de difícil acceso y donde el hábitat no es favorable para el hombre. Por ejemplo en las zonas de climas extremos.

Las estaciones automáticas

Las estaciones convencionales

Las estaciones automáticas

Los instrumentos meteorológicos que cuentan las estaciones son muy variados, la calidad y tipo de instrumentos dependen del tipo de estación, entre ellos podemos citar los siguientes:

ELEMENTO SENSIBLE

Es un dispositivo del instrumento meteorológico que sufre las deformaciones o modificaciones de su estado original, debido a la acción de los cambios de la variable meteorológica o el tiempo atmosférico.

TIPOS DE INSTRUMENTOS

Instrumentos de lectura directaSon aquellos instrumentos meteorológicos con las cuales en forma inmediata

se obtienen el valor correspondiente de la variable meteorológica. Por ejemplo al leer el termómetro obtenemos el valor de la temperatura para el momento en que se ha hecho la lectura correspondiente.

Instrumentos registradoresSon aquellos instrumentos que van gratificando en forma continua la variación

de la variable meteorológica en el tiempo. Con estos instrumentos es posible obtener el valor instantáneo, el valor mas alto y mas bajo de la variable meteorológica así como la hora de ocurrencia de los mismos. Por ejemplo el instrumento registrador de la temperatura es el termógrafo; con el podemos obtener la temperatura a la hora de observación, la temperatura máxima y mínima y, sus correspondientes horas de ocurrencia.

Instrumentos totalizadoresSon instrumentos acumuladores. Para su cuantificación se necesitan de dos

lecturas en tiempos diferentes, que generalmente son las horas sinópticas. Tal es caso por ejemplo de la evaporación para el que necesitamos hacer las lecturas del nivel del agua en el tanque de evaporación a las 07 horas y a las 19 horas para obtener el valor de la evaporación en el periodo de tiempo considerado.

Horas de Observación

En cuanto a las horas de observación, se debe mencionar que se realizan a las horas sinópticas, lo que quiere decir en el mismo instante o al mismo tiempo, siendo estas estandarizadas a nivel mundial por la Organización Meteorológica Mundial (OMM) y referidas al Meridiano de Greenwich, esto con la finalidad de intercambio de información meteorológica.

Las horas sinópticas principales para el Perú son : 07 13 y 19 horas locales, lo que significa que en el Meridiano de Greenwich son las 12, 18 y 24 horas GMT (Tiempo en el Meridiano de Greenwich), existiendo una diferencia de 05 horas.

Con fines de navegación aérea las observaciones se realizan cada 3 horas durante las 24 horas del día, vale decir a las 00, 03, 06, 09, 12, 15, 18, 21 y 24 .

III.- MATERIALES Y PROCEDIMIENTOS Materiales y equipos

Instrumentos de Lectura DirectaTermómetros de MercurioGeotermómetrosIntensímetrosBarómetro PatrónBarómetro AneroideAnemómetro

Instrumentos RegistradoresMicrobarógrafoTermohigrógrafoAnemocinemógrafoAnemógrafoEvaporígrafoPluviógrafo

Instrumentos TotalizadoresHeliógrafo o Heliofanógrafo.Piranómetro esférico de Bellani.Tanque de Evaporación Tipo “A”Evaporímetro PichéPluviómetro.

Características del Instrumental Meteorológico El siguiente cuadro resume las características principales de los instrumentos meteorológicos, así como la hora de lectura de los mismos.

NOMBRE Elemento Sensible/ Variable que mide Horas de Lectura

Termómetros ambientales -Mercurio o Alcohol Horas sinópticas Temperatura

Termómetros de máxima - Mercurio 19 horas Temperatura máxima

Termómetros de mínima - Alcohol 07 horas Temperatura mínima

Intensímetro - Mercurio Horas sinópticas Radiación Solar Circ.

Barómetros - Mercurio, Cápsulas Horas sinópticas Aneroides Presión Atmosférica

Psicrómetro - Hg. Temperatura-HR

Microbarógrafo y - Cápsulas Aneroides Registro HorarioBarógrafo - Presión Atmosférica

NOMBRE Elemento Sensible/ Variable que mide Horas de Lectura

Termógrafo - Láminas Bimetálicas Registro Horario Temperatura

Higrógrafo - Haz de Cabellos Registro horario Humedad relativa

Heliógrafo - Lente Esférico Registro Horario Horas de Sol

Actinógrafo - Láminas Bimetálicas Radiación Solar Registro Horario

Pluviómetro - Precipitación 07 y 19 horas

Evaporímetro - Evaporación 07 y 19 horas

Pluviógrafo - precipitación Registro horario

Evaporígrafo - Evaporación Registro horario

Observaciones Visuales

Es uno de los métodos de observación meteorológica, debido a que existen algunos parámetros meteorológicos que no se pueden medir con los instrumentos, sino sólo estimarlos con las observaciones visuales producto de la experiencia del observador meteorológico; así tenemos :

La Nubosidad :Cantidad Tipo de nubes

La Visibilidad :Niebla y Neblina

Estado del suelo :Seco o húmedo

Características de la caseta meteorológica

La caseta o también llamado abrigo meteorológico, guarda los instrumentos de temperatura, humedad atmosférica y evaporación en condiciones bajo sombra.

La puerta de la caseta en el Hemisferio Sur debe estar orientada hacia el sur y viceversa en el norte, esto con la finalidad de evitar que los rayos solares penetren al interior de la caseta y calienten los instrumentos, por lo que también la orientación de los rayos solares de acuerdo con la latitud debe tenerse en cuenta.

La caseta por lo general es de madera y de doble puerta, sostenida por cuatro patas, con techo doble y agujero en el techo interno así como paredes tipo persiana para facilitar la ventilación vertical libre, debe estar pintado de blanco.

Cabe mencionar que pueden producirse diferencias de medida debido a diferentes alturas de la caseta, color, orientación, conductividad térmica y distribución de la temperatura en la misma caseta, el techo puede estar inclinado en una sola dirección ó a 2 aguas.

En lo que se refiere a la altura, debe estar en promedio a 1.70 m. y sus patas deben ponerse sobre recipientes con agua grasa para evitar que los insectos y calor llegar a los instrumentos.

Factores que se deben tener en cuenta para la instalación de una estación Meteorológica

Para instalar una estación meteorológica sea cual sea su categoría, se deben tener en cuenta las siguientes consideraciones : Debe ser un sitio plano y representativo del lugar en estudio, lejos de obstáculos naturales (ríos, montañas, árboles, quebradas) y artificiales (edificios altos, carreteras), debido a que pueden producir sombra o crear corrientes de calor o frío que alteren los elementos sensibles de los instrumentos.

El lugar escogido debe ser cercado con malla metálica o alambres de púa, nunca de ladrillo o de cerco vivo.

Debe sembrarse grass corto.

El radio de acción de las estaciones meteorológicas varia de acuerdo a la topografía del lugar. En un sitio relativamente llano como es el caso de la selva peruana tiene un mayor radio de acción y se requiere una mayor separación entre ellas, mientras que en sitios accidentados como el relieve andino el radio de acción disminuye notablemente requiriendo una mayor cercanía de las estaciones.

Además…

Al conjunto de estaciones en una zona o país se le denomina “Red Meteorológica” .

En lo que se refiere al instrumental, se recomienda que todos sean de la misma marca, ejemplo FUESS (Berlín). CASELLA (Londres), etc. y, que constantemente sean revisados y colocados (los que necesiten en postes o soportes pintados de blanco

Características y especializaciones de las Estaciones Meteorológicas

Clasificación Area Inspección Observación

PLUV 2 x 2 m 1 vez al año HidrómetrosCO 8 x 10 m 2 veces al año V,T,VV,H,HS,EV, PP.

CP 10 x 15 m. 3 veces al año CO + Ts,N,Pa,RS

PE 6 x 8 m 3 veces al año Elementos programados

Meteorológica Agrícola Principal (MAP)

Son las estaciones CP dedicadas a las actividades y estudios agrometeorológicos dentro de los cuales pueden estar por ejemplo el estudio de la fenología de los cultivos.

Estaciones AgrometeorológicasSon estaciones que se realizan observaciones Meteorológicas y Biológicas refiriéndose

las últimas a la fenología, desarrollo de las enfermedades en las plantas, etc.

Clasificación Área Tipo de Observación

MAO 8 x 10 m Similar a la anterior pero con menos instrumental, que pueden detallar datos de humedad y tempera-

tura del suelo y evapotranspiración.

MAP 15 x 25 m Observaciones Meteorológicas y Biológicas detalladas para agrometeorología aplicada.

MAPE 6 X 8 M Observaciones para fines específicos y

con carácter temporal o permanente.

MAO : Meteorológica Agrícola OrdinariaMAPE : Meteorológica Agrícola de Propósitos Específicos

CUESTIONARIO:

¿Qué instrumental de medición u observación de una estación meteorológica utilizaría para hacer una investigación en Biología? Explique.

Enumere cuatro diferencias entre los instrumentos de Lectura Directa y los instrumentos registradores.

Enumere dos posibles estudios para el cual se necesitan instalar una estación meteorológica y que instrumentos necesitaría.

Explique como es el funcionamiento de cualquier instrumento meteorológico.

¿Cuál es el objetivo de realizar las observaciones en las horas Sinópticas?