Departament de Ciències
Tema 2: Atmosfera s e le c tiv ita t lo g s e
2.1. CARACTERISTIQUES ATMOSFERA
Embollcall gasós que envolta la Terra
Es molt prima i podem considerar que te composició constant
També la considerem com un gas ideal (o barrega de gasos ideals)
Està bastant estratificada
Redistribueix l’energia solar (diferent segons latitud)
Protegeix vida al Planeta al filtrar radiacions perilloses (termosfera) o la UV (estratosfera – 03)
Protecció d’impactes de meteorits o d’altres cossos
Paper important en regulació cicle d’aigua i temperatures
Conté O2 i CO2 (necessaris per respiració i fotosíntesi)
Departament de Ciències
Tema 2: Atmosfera s e le c tiv ita t lo g s e
2.1. CARACTERISTIQUES ATMOSFERA. ORIGEN
Probablement quan la Terra es va formar no tenia atmosfera
Es va crear a partir de l’expulsió de sustàncies volàtils pel vulcanisme (volcans: 85% vapor aigua, 10% CO2 i la resta N, S i compostos associats) que van quedar retinguts per la gravetat
Presència d’oxígen atmosfèric degut a l’aparició de la vida al Planeta (). La atmosfera primitiva era de caràcter reductor, l’actual oxidant
() Tot i que només tenim a l’atmosfera el 10% de tot el produït, la resta forma part d’òxids i carbonats.
Departament de Ciències
Tema 2: Atmosfera s e le c tiv ita t lo g s e
2.1. CARACTERISTIQUES ATMOSFERA. COMPOSICIO
Departament de Ciències
Tema 2: Atmosfera s e le c tiv ita t lo g s e
2.1. CARACTERISTIQUES ATMOSFERA. PROPIETATS
DENSITAT
Disminueix amb l’alçada (a 10000 Km inexistent)
Als 6 Km tenim el 50% de massa atmosfèrica
I als 29 Km gairebé tenim el 97%
PRESSIO
Disminueix amb l’alçada de manera exponencial P (z) = Po e –z/H
A nivell de mar: pressió atmosfèrica: 1 atm = 1.013 * 10 5 Pa = 1013 hPa / mb
1 mb = 100 Pa = 1 hPa TEMPERATURA
Redistribució per tot Planeta (vent i oceans)
EQ GASOS IDEALS
P V = n R T P = ρ Rd T
• La compressió de l’atmosfera és el resultat de la gravetat, per això lamajor part de moviments a l’atmosfera són horitzontals.• La compressibilitat de l’aire implica que quan l’aire puja perl’atmosfera es dilata i quan baixa es comprimeix.
P = constant T = constant
T T
ρρ
P
ρ
P
ρ
Departament de Ciències
Tema 2: Atmosfera s e le c tiv ita t lo g s e
2.1. CARACTERISTIQUES ATMOSFERA. ESTRUCTURA VERTICAL
HETEROSFERA. Més enllà de 100 Km
HOMOSFERA. 0 – 100 Km
Troposfera: Alçada variable (8Km Pols – 16Km Equador)
Tenen lloc fenòmens meteorològics
Tenen lloc processos geodinàmics
Temperatura disminueix amb alçada
Estratosfera: Capes estratificades
Temperatura augmenta amb alçada (escalfament O3)
Mesosfera: Temperatura disminueix fins -80º (100 Km)
Departament de Ciències
Tema 2: Atmosfera s e le c tiv ita t lo g s e
TemperaturaPressió
Termosfera
Mesosfera
Mesopausa
Estratopausa
Estratosfera
Tropopausa
Troposfera
-60º1 atm1013 mb
12 Km
50 Km
100 Km
6 Km
50% massa
Absorció hv 03
20 Km
30 Km
ppm 0312
200 mb
1 mb
EverestAT 6º-10º / Km
Fen Meteorològics
HETEROSFERA
HOMOSFERA
Departament de Ciències
Tema 2: Atmosfera s e le c tiv ita t lo g s e
BALANÇ FLUX ENERGIA (W / m2)
W/m2
60º 60º 30º 30º 0º 90º 90º
Excés
Déficit Déficit
Fluxes calor
Radiació ona llarga reemesa Terra
Radiació ona curta emesa Sol
2.1. CARACTERISTIQUES ATMOSFERA. DINAMICA ATMOSFERICA
Departament de Ciències
Tema 2: Atmosfera s e le c tiv ita t lo g s e
6Oº
Oº
3Oº
4Oº
9Oº
A
AA
A
A
AA
A
B B
B B BBB
B B
Polar
Ferrel
Hatley
ZITC
Vents alisis
Vents alisis
PI
Sahara
2.1. CARACTERISTIQUES ATMOSFERA. DINAMICA ATMOSFERICA
CIRCULACIO GLOBAL
Departament de Ciències
Tema 2: Atmosfera s e le c tiv ita t lo g s e
100
-30albelo
+ 51
+19
- 6
- 117- 23- 7
+111
+ 23+ 7
- 96
- 64
+ 96
Conveccio i conducció
Calor latente Ev
R. IR R. IRR. Solar
TERRA
ATMÓSFERA
SOL
2.1. CARACTERISTIQUES ATMOSFERA. DINAMICA ATMOSFERICA
CIRCULACIO GLOBAL
Departament de Ciències
Tema 2: Atmosfera s e le c tiv ita t lo g s e
TERRAMAR
D
DA
A
TERRAMAR
A
AD
D
MARINADA TERRAL
Vents originats per escalfament diferencial entre mar i terra
Vent S-SE o SW (Garbí) al litoral central català
2.1. CARACTERISTIQUES ATMOSFERA. DINAMICA ATMOSFERICA
Departament de Ciències
Tema 2: Atmosfera s e le c tiv ita t lo g s e
2.1. CARACTERISTIQUES ATMOSFERA. DINAMICA VERTICAL
Premises importants:
1. Ascens massa d’aire (convecció) es considera adiabàtica (*)
2. Estabilitat/Inestabilitat atmosfèrica relacionada amb la possibilitat de que es desenvolupin moviments verticals de masses d’aire (quan aire al voltant estigui més fred) i s’assoleixi la saturació (condensació)
3. Massa d’aire en ascensió seguirà gradient adiabàtic sec fins assolir saturació i desprès seguirà gradient humit (amb menys gradient perquè condensació allibera calor i “alenteix” procés de refredament)
4. Considerem massa d’aire com a una gran quantitat d’aire amb propietats (humitat i temperatura) gairebé constants que es conserven en desplaçar-se
(*) Ascens amb conservació de: calor, humitat i quantitat de moviment. Quan tenim ascens adiabàtic es produeix expansió i refredament del gas
Departament de Ciències
Tema 2: Atmosfera s e le c tiv ita t lo g s e
2.1. CARACTERISTIQUES ATMOSFERA. DINAMICA VERTICAL
GRADIENT ADIABATIC = - ΔT / Δz
GVT (Gradient vertical de temperatura): 0.6º / 100 m (variacions s/ latitud i estació)
GAS (Gradient adiabàtic sec): 1º / 100 m
GAH (Gradient adiabàtic humit): 0.4º – 0.6º / 100 m
Departament de Ciències
Tema 2: Atmosfera s e le c tiv ita t lo g s e
2.1. CARACTERISTIQUES ATMOSFERA. DINAMICA VERTICAL
FORMACIO NUVOLS
Condensació: aire saturat de vapor d’aigua (*)
Punt saturació és la quantitat màxima de vapor d’aigua que pot contenir una massa d’aire (humitat màxima Hm). Es f (T)
Humitat relativa és el valor que tenim respecte al màxim que es podria assolir
Hr = Ha (que tenim) / Hm x 100
Mecanismes de formació de nuvols:
- Convecció (ρ) - Convergència
- Ascensió orogràfica - Gota freda
(*) Per formació núvol també necessària presencia aerosol
(nucli condensació)
Departament de Ciències
Tema 2: Atmosfera s e le c tiv ita t lo g s e
2.1. CARACTERISTIQUES ATMOSFERA. DINAMICA VERTICAL
Exemple convecció: evolució de situació d’inestabilitat amb formació final de cumulonimbus (núvols de tormenta)
Estabilitat
10
Km
5
1
S’inicia inestabilitat
Inestabilitat Formació
núvol tormenta
Departament de Ciències
Tema 2: Atmosfera s e le c tiv ita t lo g s e
2.1. CARACTERISTIQUES ATMOSFERA. DINAMICA VERTICAL
Exemple ascensió orogràfica: evolució massa d’aire que puja per efecte topografia (efecte föhn)
Aire sec i calent
Deserts
(rainshadows)
20
12
10
10
4
4
8
0
3000 -4º
2000 4º
1000 12º
18
2
28
4
0 20º
Altura Temperatura
(m) ambi
Temperatura massa d’aire
Temperatura a partir de la qual el vapor condensa (T de rosada)
Departament de Ciències
Tema 2: Atmosfera s e le c tiv ita t lo g s e
2.1. CARACTERISTIQUES ATMOSFERA. DINAMICA VERTICAL
FRONTS
Superfície frontal que separa dues masses d’aire (gral calent / fred)
Exemple: front polar que separa aire fred latituds altes amb calent latituds mitjanes
Gènesis borrasques ondulatòries a la nostra latitud a partir de front polar
B
Front fred
Massa freda avança s calenta i provoca
pujada sobtada
Front càlid
Massa calenta avança s freda i provoca pujada
progressiva
Departament de Ciències
Tema 2: Atmosfera s e le c tiv ita t lo g s e
2.1. CARACTERISTIQUES ATMOSFERA. DINAMICA VERTICAL
FRONT CALID
Al seu pas pluja persistent de baixa intensitat amb àmplia àrea d’afectació
Situació tipica costa nord-oest de la península (Galicia, Asturies,…)
Massa d’aire calenta avança sobre massa aire freda. Part davantera front polar
Departament de Ciències
Tema 2: Atmosfera s e le c tiv ita t lo g s e
2.1. CARACTERISTIQUES ATMOSFERA. DINAMICA VERTICAL
FRONT FRED
Al seu pas pluja intensa amb àrea d’afectació més reduïda
Situació tipica litoral mediterrani (Catalunya,…)
Massa freda avança sobre massa aire calenta provocant la seva pujada sobtada. Part trasera front polar
Departament de Ciències
Tema 2: Atmosfera s e le c tiv ita t lo g s e
9161 m
5574 m
1457 m
0 m
300 mb
500 mb
850 mb
1013 mb
B
2.1. CARACTERISTIQUES ATMOSFERA. DINAMICA ATMOSFERICA
MAPES
Isohipses
Mapa alçada
AIsòbares
Mapa superfície
B
A
Núvols tormenta habituals
Departament de Ciències
Tema 2: Atmosfera s e le c tiv ita t lo g s e
2.1. CARACTERISTIQUES ATMOSFERA. DINAMICA ATMOSFERICA
MAPES
Departament de Ciències
Tema 2: Atmosfera s e le c tiv ita t lo g s e
2.1. CARACTERISTIQUES ATMOSFERA. DINAMICA ATMOSFERICA
MAPES
Anticicló potent
Forts vents de llevant amb pluja a litoral català
Borrasca molt freda
“Gota freda”
Departament de Ciències
Tema 2: Atmosfera s e le c tiv ita t lo g s e
2.1. CARACTERISTIQUES ATMOSFERA. DINAMICA ATMOSFERICA
MAPES
Front fred
Formació borrasca “tèrmica” a finals estiu
d’evolució diurna i plujes intenses
Borrasca generada a front polar amb dos fronts:
Càlid (davanter)
Fred (posterior)
Departament de Ciències
Tema 2: Atmosfera s e le c tiv ita t lo g s e
2.1. CARACTERISTIQUES ATMOSFERA. DINAMICA ATMOSFERICA
MAPES
Anticiclò Açores “protegint”
només pluges a l’alt Ebre
Front polar (jet)
Departament de Ciències
Tema 2: Atmosfera s e le c tiv ita t lo g s e
2.1. CARACTERISTIQUES ATMOSFERA. DINAMICA ATMOSFERICA
CLIMA
Clima mediterrani caracteritzat per règim tèrmic d’estius molt secs i tenir temporada de pluges a les estacions de primavera i tardor (en molts casos precipitacions intenses i locals (tempestes)
Departament de Ciències
Tema 2: Atmosfera s e le c tiv ita t lo g s e
2.1. CARACTERISTIQUES ATMOSFERA. DINAMICA ATMOSFERICA
CLIMA
Climograma: representació gràfica de temperatura i precipitacions d’un indret al llarg d’un any
Estrés hídric
Departament de Ciències
Tema 2: Atmosfera s e le c tiv ita t lo g s e
2.1. CARACTERISTIQUES ATMOSFERA. DINAMICA ATMOSFERICA
CLIMOGRAMES
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
gn f b mç ab mg jn jl ag st oc nv ds
0
50
100
150
200
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
gn fb mç ab mg jn jl ag st oc nv ds
Tem
pera
tura
(°C
)
0
50
100
150
200
Pre
cipi
taci
ons
(mm
)
Barcelona
Clima mediterrani sec
Vigo
Clima atlàntic humid