BLOQUE II: LA ATMÓSFERA

TEMA 2: ATMÓSFERA Y CLIMA

1. ORIGEN Y COMPOSICIÓN DE LA PROTOATMÓSFERA• Miller: protoatmósfera de CH4 y NH3 (experimento: CH4, NH3, H2 y (H2O)V sometido

a descargar eléctricas = m. orgánicas (glúcidos, aminoácidos,..)• Pero tres datos:- Análisis del grado de oxidación del Fe (Fe3+/ Fe2+)= composición rocas volcánicas

actual igual que antiguas = emisión volcánicas igual → CO2, H2O no CH4 y NH3

- La atmósfera de Venus y Martes son de CO2

- No es necesario el origen de la vida con una atmósfera reductora

• ORIGEN DE LA TIERRA = MAGMÁTICO, por la intensa actividad volcánica de las primeras etapas de la Tierra = CO2, H2, N2 y H2O. Ausencia de O2

• Primeros organismos fotosintéticos : Surge el O2→ ATMÓSFERA OXIDANTE

(Presencia de hematites (Fe203) o sulfatos (SO42-): 2500-2000 millones años

• Acumulación de O2 suficiente para formarse un nivel rico en Ozono (O3) = retiene rayos UV = aparición primeros animales complejos

2. ESTRUCTURA Y COMPOSICIÓN DE LATMÓSFERA ACTUAL

Atmósfera: mezcla de gases que rodean la Tierra y están atraídos por su gravedadDesde la superficie terrestre hasta los 10.000 Km (donde la concentración de H

atómico es muy similar a la espacial)

Homosfera: hasta los 80 km, mezcla de gases uniforme- N2, O2, Ar y CO2.

- CO2 : absorbe radiación infrarroja terrestre → provoca vibración moléculas → Golpeando las moléculas adyacentes → se calientan → aumentan su Ec

calentamiento de la Atmósfera desde abajo ← efecto invernadero naturalhasta arriba → Tª de 15ºC, permitiendo vida

Heterosfera: desde los 80 km hasta los 10.000 Km, mezcla de gases no uniforme

“EFECTO INVERNADERO NATURAL”

HOMOSFERA:oTROPOSFERA: - 0-12 Km ( 7 Km en los polos, 18 km en el Ecuador)- concentración casi todo el CO2 y el (H2O)V. - Fenómenos atmosféricos- Capa aislante (impide la pérdida de calor de la Tierra)- Pequeñas partículas sólidas (del desiertos, erupciones, incendios, meteoritos,..) que actúan como “núcleos de condensación”: formación de nubes- Tª disminuye ( 15 ºC → -70 ºC)0,65 ºC/ 100m: “gradiente vertical de Tª”-Tropopausa: Tª cte (- 70 ºC)

oESTRATOSFERA:-12- 50/60 Km- Tª es cte hasta que aumenta (-70ºC → 80 ºC)- Capa de ozono o ozonosfera: absorbe rad. uv- Estratopausa: Tª cte (80 ºC)

oMESOSFERA-50/ 60- 80 Km-Tª disminuye (80 ºC → -100 ºC)-Mesopausa: Tª cte (-100 km)-Estrellas fugaces

HETEROSFERA:- Desde los 80 Km- Los gases se disponen por capas según su masa atómica:

o TERMOSFERA: Tª aumenta ( 1500 ªC), no hay sensación de calor por la falta de aire

o IONOSFERA: entre los 80 – 400 Km, N2 y O2 absorben rayos gamma y rayos X y se ionizan captando electrones

- Capa de Kennelly – Heaviside (parte inferior de la ionosfera): se reflejan la mayor parte de las ondas de radio

CAPA DE HIDRÓGENO

CAPA DE HELIO

CAPA DE OXÍGENO ATÓMICO

CAPA DE NITRÓGENO MOLECULAR

MESOSFERA

MAGNETOSFERA:- El campo magnético se extiende más allá de la atmósfera- Región por la que se extiende: MAGNETISFERA: 64.000/ 130.000 Km- Se acerca a la Tierra por la zona más próxima al Sol (por la acción del viento solar)- Interior de la magnetosfera dos regiones ”CINTURONES DE RADIACIÓN DE VAN

ALLEN”, concentraciones de electrones y protones procedentes del sol que quedan atrapados por la fuerza del campo magnético

estas partículas brillan cuando chocan con los gases de la ionosfera, provocando

AURORA BOREAL (HN) Y AUSTRAL (HS)AURORA BOREAL (HN) Y AUSTRAL (HS)

− Tormentas magneticas: fluctuaciones bruscas en los niveles del magnetismo producido al entrar en contacto los vientos solares con los el campo magnético terrestre

“AURORAS POLARES”

3. FUNCIONES DE LA ATMÓSFERA“La atmosfera absorbe parte de la radiación solar permitiendo que a la superficie terrestre

solo llegue una parte: FILTRO PROTECTOR DE LAS RADIACIONES”Radiación solar: rad. gamma, rayos x, rayos uv., rad. Infrarroja y rayos visibles

- Ionosfera: rad. gamma, rayos x, parte de los rayos uv.- Ozonosfera: rad. Uv- Superficie terrestre: rad infrarroja y visible

La tierra recibe 2cal/cm2/min: constante solar (depende de la distancia Sol-Tierra, estructura y composición de la atmósfera)

La troposfera se calienta no solo por la luz solar sino también por el calor que le proporciona la superfice terrestre.

La cantidad de E. que recibe la sup. terrestre es igual a la que emite a la atm.: función reguladora del clima

4. DINÁMICA DE LA ATMÓSFERA“La atmósfera es una capa fluida y por lo tanto en movimiento. Este movimiento

está determinado por diferentes factores”

- La presión y la temperatura disminuye con la altura- Gradientes de P → viento → aire atmosférico se desplaza desde zonas de mayor

temperatura hasta zonas de menor temperatura- Zonas de altas presiones: anticiclones, presiones superiores a la del nivel del mar,

es mayor en el centro que en los alrededor- Zonas de bajas presiones: borrascas, presiones inferior a la del nivel del mar,

disminuye hacia el centro

- MOVIMIENTOS DEL AIRE: Movimientos horizontales del aire: movimiento por encontrarse dos zonas a

diferentes presiones como consecuencia del calentamiento desigual de la Tierra.- A más cercanía entre las isobaras: mayor velocidad del viento- HN: anticiclones, movimiento agujas reloj, borrascas: movimiento contrario- HS: al revés

PRESIÓN ATMOSFÉRICA

Movimientos verticales del aire: se originan por las diferencias de temperatura entre capas anexas, provocando un empuje hidrostático que obliga al aire caliente a ascender hacia las zonas más frías

Anticiclón: masas de aire frío convergentes en altura → descienden → se eleva la presión → situación de estabilidad → escasas precipitaciones

Borrasca: masas de aire cálido convergen a nivel del suelo → el aire caliente asciende → la presión disminuye → situación de inestabilidad → nubosidad y precipitaciones

- La circulación atmosférica hace que existe “zonas climáticas” en la Tierra- Teóricamente por el calentamiento desigual de la superficie terrestre, la circulación atm. será:Ecuador más calidas → aire caliente asciende Polos más frío→ aire frío desciende

-Realmente hay que tener en cuenta el “EFECTO CORIOLISEFECTO CORIOLIS” (mvto rotación): velocidad de rotación terrestre es menor en los polos que en el ecuador:

- Fluido desde polos hasta ecuador → paralelos cada vezmayores → cada vez recorre más distancia→ se retrasa con respecto a la rotación → se desvía oeste

- Fluido desde ecuador hasta polos → paralelos cada vezmás pequeños → cada vez recorre menos distancia→ se adelanta con respecto a la rotación → se desvía oeste

-HN: fluido desplazamiento horizontal E- W → se desviará al norte W- E → se desviará al sur

CIRCULACIÓN ATMOSFÉRICA GLOBAL

Aire frío va desde los polos hasta el ecuadorAire caliente va desde el ecuador hasta los polos

Efecto Coriolis + distribución de tierras y mares, existencia de cordilleras, circulación zonal de vientos: 3 células convectivas en cada hemisferio

• Zonas ecuatoriales: cálidas de baja presión

• Zonas subtropicales: de alta presión (30º)

• Zonas circumpolares: de baja presión (60º)

• Zonas polares: frías de alta presión

VIENTOS:

LEVANTES POLARES

frente polar

VIENTOS DEL OESTE

Zona de calma ecuatorial o zona de convergencia intertropical

ALISIOS

Cantidad de vapor de agua Humedad absoluta: cantidad de vapor de agua que hay en un volumen

determinado de aire, se expresa g/ m3.

La cantidad de vapor de agua que admite el aire, depende de la Tª a la que se encuentra.

Punto de rocío: Tª a la que el aire se satura de humedad, y el vapor se condensa Humedad relativa: cantidad de vapor de agua que hay en un volumen

determinado de aire en relación con la máxima posible, según la Tª a la que se halle:

La humedad relativa del 100 %, en este caso el vapor de agua se condensará en caso de que existan núcleos de condensación, formando nubes

Cuando la saturación se produce cerca superficie terrestre, se formarán niebla

Se alcanza la Tª de rocío sobre objeto más fríos se condensará: rocío o escarcha

HUMEDAD ATMOSFÉRICA

CANTIDAD TOTAL DE VAPOR DE AGUAHUMEDAD RELATIVA = -------------------------------------------------------- * 100

CANTIDAD MÁXIMA DE VAPOR DE AGUA

- Precipitación ocurre cuando:

• Grandes masas de aire ascienden, disminuyendo su Tª por dejado del “punto de rocío”

• Confluyen corrientes de aire muy húmedas que producen una sobresaturación del aire atmosférico.

- Gradiente adiabático seco (GAS): Sin condensación, descenso de Tª: 1ºC/ 100m

Si el aire al elevarse se enfría por debajo del punto de rocío, comenzará condensación: formación de nubes, lluvia, nieve o granizo

- Gradiente vertical de Tª (GVT): disminución del punto de rocío con la altura, 0,2ºC/ 100m

- Gradiente adiabático húmedo (GAH): al condensarse el vapor de agua, el gradiente adiabático es menor por la liberación de Q durante el proceso de condensación, 0,6ºC/100m

NUBOSIDAD Y PRECIPITACIÓN

NO CONFUNDIR GRADIENTE ADIABÁTICO (Tª DE UNA MASA DE AIRE QUE ASCIENDE) CON GRADIENTE VERTICAL DE Tª (0,65ªC/100m) QUE ES LA Tª A DIFERENTES NIVELES

POR CONVECCIÓN- El aire cálido tiende a ascender cuando se encuentra con masa de aire frío, formando una

célula convectiva. El aire tenderá a ascender hasta que alcance la Tª del aire circundante más frío, pero puedo alcanzar una Tª menor a la del punto de rocío: se condensará.

• Condiciones anticiclónicas o de estabilidad atmosférica (GAS > GVT): el aire alcanza Tª menores que el aire que le rodea → desciende sin formar nubosidad

• Inversión térmica (GVT < 0): capas altas más calientes que las bajas → reducen movimientos verticales → dificulta la dispersión de contaminantes (problemas de grandes ciudades y polígonos industriales)

• Condiciones de inestabilidad atmosférica (GAS < GVT): el sol caliente excesivamente el suelo (GVT ↑↑: 1,3ºC/100m) → la masa de aire asciende → aunque se enfríe continua siendo más cálido que el aire de su entorno → alcanza punto de rocío → se enfría más lentamente: GAH → continúa elevándose: nubes tormentosas de desarrollo vertical

crea un vacío → descenso de la P → afluencia de viento circundante → precipitaciones fuertes, tormentas

ORIGEN DE LAS PRECIPITACIONES

POR LA OROGRAFÍA

Si el aire caliente y húmedo remonta una montaña → se enfría → origina nubosidad → precipitaciones en las laderas del barlovento y sotavento llega viento seco

Efecto Foehn:

POR UN SISTEMA DE FRENTES

Choque de dos masas de aire a diferentes Tª- Frente cálido: masa aire caliente llega a la zona ocupada por aire frío y lo remonta- Frente frío: masa aire frío invade una zona ocupada por aire caliente y lo desplaza hacia arriba- Frente ocluido: Un frente cálido (más lento) y uno frío confluyen. El caliente se eleva dejando al

frío en la superficie

Ascenso de frente cálido: nubosidad y precipitaciones POR CONVERGENCIA

Confluyen corrientes de aire muy húmedos que causas sobresaturación de aire atmosférico (en Zcit: chocan alisos del norte con los del sur, hay intensas precipitaciones sin baje la Tª)

FRENTE CÁLIDO

FRENTE FRÍO FRENTE OCLUIDO

5. EL CLIMAClima: sucesión de fenómenos meteorológicos que tienen lugar en una determinada región a lo largo del tiempo

- Se definen “elementos climáticoselementos climáticos”: temperatura, presión, humedad, viento, nubosidad, precipitaciones, que a la vez dependen de “factores climáticos”:

Latitud: influye en la cantidad de radiación solar recibida, condicionando la circulación general atmosféricaAltitud: al aumentar la temperatura disminuye, las regiones altas más fríasContinentalidad: la cercanía o lejanía a los océanos determina la “pluviometría” y las “oscilaciones térmicas”Orientación: la cercanía a un océanos puede provocar vientos fríos y vientos cálidos. Disposición en una cadena montañosa

Los climas se clasifican de forma general según las latitudes: climas de latitudes bajas, medias y altas.

Según los factores climáticos, hay diferentes subtipos

CLIMAS DE LATITUDES MEDIASCLIMAS DE LATITUDES MEDIASDeterminado por: FRENTE POLAREntre en contacto levantes polares y los vientos cálidos y húmedos subtropicales → choque de masas de aire a diferentes temperaturas → desarrollo de borrascas ondulatorias → frentes fríos y cálidos → separan cinturón de borrascas al norte de cinturón de anticiclones al sur se separan de oeste a este por la CORRIENTES DE CHORRO POLAR:Grandes contrastes de temperatura en superficie → elevados gradientes de presión → aumenta velocidad del vientoSe mueve por el círculo polar ártico y migra hacia el sur en inviernoEn verano ocupa latitudes más altas, intensidades mínimas porque el contraste térmico es menor

Verano septentrional: zona de alta presiones subtropicales situada en latitudes mediasInvierno: borrascas ondulatorias del frente polar afecta a latitudes medias y los anticiclones se desplazan al sur

DEPRESIÓN AISLADA DE NIVELES ALTOS (DANA) O GOTA FRÍA:-Las ondulaciones se la corriente de chorro se intensifican y toman una componente norte-sur muy marcada, se produce un PROCESO DE AISLAMIENTO:

o Se encinde del frente polar una masa de aire frío y densoo Circula alrededor de una masa de aire calienteo Hundimiento de la masa de aire frío y ascenso de masa aire caliente en espiralo Se forma un nube de desarrollo vertical, que si está carga de humedad: lloverá

torrencialmenteo Condiciones: zona costera, con aire cálido y húmedoo En España: nordeste de la penínsulaa finales de verano y principios de otoño

LOS DOMINIOS CLIMÁTICOS DE ESPAÑALOS DOMINIOS CLIMÁTICOS DE ESPAÑAVarios dominios determinado por el comportamiento de los elementos del clima, que a la vez se modifican por los factores climático

• DOMINIOS CLIMÁTICOS DE INFLUENCIA ATLÁNTICA (OCEÁNICO):

Clima del litoral cantábrico y atlántico

Acción del frente polar

Inviernos suaves y veranos frescos, pequeñas variaciones estacionales

Zona de España con mayor precipitaciones

(Las precipitaciones disminuyen del norte al sur, al contrario que la temperatura)

•DOMINIOS CLIMÁTICOS MEDITERRÁNEO

Franja litoral mediterránea

Frente polar debilitado, menos humedad por los obstáculos orográficos

Precipitaciones escasas y principalmente en otoño. Verano predomina la sequía

Oscilación térmica pequeña

LOS DOMINIOS CLIMÁTICOS DE ESPAÑALOS DOMINIOS CLIMÁTICOS DE ESPAÑA•DOMINIO CLIMÁTICO INTERIOR

Cordilleras barreras frente a la influencia marítima: características propias

Amplitud térmica: verano calorosos, inviernos fríos

Precipitaciones con diferencias internas: inviernos con influencia atlántica (lluviosos) dominios con un grado de continentalidad (lluvías escasas)

•DOMINIO CLIMÁTICO DE MONTAÑA

Incremento precipitaciones con origen orográfico

Temperatura desciende con la latitud

Irradiación nocturna e insolación mayor

•DOMINIO CLIMÁTICO INSULAR CANARIO

Gran diferencia de latitud con la península

Gran influencia de los alisios y por las altas presiones subtropicales

Primavera continua

6. GRANDES CAMBIOS CLIMÁTICOS EN LA HISTORIA DE LA TIERRA

LOS HURACANES (tifones, ciclones)- Finales de verano en latitudes bajas, por depresiones que surcan el ZCIT- Se desarrollan sobre extensas masas de agua cálida y pierdan fuerza al entrar en superficie- Las bajas presiones, el aire de las zonas próximas ocupa ese vacío, girando alrededor de su centro (ojo del huracán) a grandes velocidad ( hasta 200 Km/h), produciendo lluvias abundantes

6. GRANDES CAMBIOS CLIMÁTICOS EN LA HISTORIA DE LA TIERRA

LOS TORNADOS- Vientos de hasta 500 Km/h que giran alrededor de una nube convectiva de tipo vertical-Cuando nube entra en contacto con suelo, fuerte remolinos, lluvia, granizo, relámpagos, rayos-Tipico: frente frio producido al chocar aire polar con aire tropical (caliente, húmedo y cálido)

6. GRANDES CAMBIOS CLIMÁTICOS EN LA HISTORIA DE LA TIERRA

LOS MONZONES-Fluctuación del ZCIT- Vientos de climas de latitudes bajas originadas por el distinto calentamiento del continente y el océano contiguo-Monzón de verano: Continente asiático, en verano se alcanzan altas Tª y son sustituidas por otras del sur cargado de humedad, que sopla del mar al continente: estación de lluvias-Monzón de invierno: el continente se enfría en Exceso, el viento sopla desde el continente al océano:estación seca

7. GRANDES CAMBIOS CLIMÁTICOS EN LA HISTORIA DE LA TIERRASe han encontrado resto de un clima en lugares donde ahora no le corresponde ( fauna fósil de zona cálida en la Antártida, tillitas en África), será por:-Las zonas climáticas han variado su posición ????????-Los continentes han variado su posición ?????

En la historia de la Tierra se han sucedido una serie de periodos de oscilación térmica: geología de glaciaciones (ciclo glaciar, avance de lo hielos; ciclo interglaciar, tiempo entre dos glaciaciones). Origen

HIPÓTESIS SOLARES: disminución de la energía solar recibida por la Tierra-Fluctuaciones en la producción de energía solar-Presencia de nubes d polvo (vulcanismo)-Incremento intensidad del campo magnético terrestreHIPÓTESIS GEOLÓGICAS: -Aumento calor emitido por la Tierra, al disminuir CO2 y CH4-Aumento del albedo (concentración continental en los polos)-Alteraciones orbitales (variación eje inclinación, forma órbita terrestre, precesión)