02 La Atmosfera

8/18/2019 02 La Atmosfera

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• Ing. Luis Gamarra Chavarry

Génesis y evolución de atmosfera

Propiedades físicas de la atmósfera

EstructuraComposición

Balance energético

Ecuación general de los gases.

PROPIEDADES F SICAS DE LAATMÓSFERA

Mg. Ing. Luis Gamarra ChavarryIngeniero Geógrafo - Econo mista


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ESTRUCTURA DE LA ATMOSFERA


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PERFILES TIPICOS DE IONIZACION


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CIRCULACION GENERAL ATMOSFERICA


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Estructura:Homosfera

Troposfera

EstratosferaMesosfera

Heterosfera

Termosfera (ionosfera)

Exosfera

PROCESOS FOTOQUIMICOS EN LAATMOSFERA


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ESPECTRO SOLAR


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Gases de efecto invernadero:

CO2, CFC, CH4, N2O y O3

288ºK

Gases absorbentes Bandas (um)

CO2

2,3 - 3,1

4,1 - 4,5

13,0 - 18,0

CH4 3,2 - 8,0

H20

0,95 1,1 0,4 1,9 2,7 6,2 y

>20


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Al absorber las radiaciones de la zona UV es lo suficientemente energética para producir

alteraciones en las diferentes sustancias que constituyen la atmósfera. Al absorber, las

moléculas y átomos sufren procesos fotoquímicos.

Tres tipos de especies reactivas e inestables:

1. Moléculas excitadas eléctricamente

2. Radicales libres

3. Iones



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1. Moléculas excitadas eléctricamenteDebido a la absorción de radiación ultravioleta o visible, lo que originaestados excitados.

Tienen una vida media finita (muy corta)

Pierden energía por emisión de radiación, sin tener que reaccionar con otras

especies.

a) Disociación de la molécula excitada: 02* 0 + 0

b) Reacción directa con otras especies: 02* + 03 202 + 0

c) Ionización con perdida de un electrón: N2* N2

+ e-

La absorción de radiación infrarroja no es suficientemente energética para romper los

enlaces, pero ocasiona el aumento de energía vibracional y rotacional. Esta energía se

disipa como calor y aumenta la temperatura de toda la atmósfera.



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2. Radicales libresSe forman por la acción de la radiación solar

Presentan alta reactividad

Tiempo de permanencia muy corto

Participan en muchos fenómenos químicos atmosféricos

Participan en reacciones en cadena

En el fenómeno denominado “smog fotoquímico” se encuentran

involucrados los radicales libres formados en la troposfera.



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Radical hidroxilo (HO )

En las regiones más altas se produce por fotólisis del agua

H2O + hv HO + H

Fotólisis del acido nitroso

HONO + hv HO + NO

En la troposfera, relativamente no contaminada, se origina por fotolisis del ozono,

seguida de reacción de una fracción de oxígeno atómico excitado con moléculas de

agua.

03 + hv ( ᵡ < 310 nm) 0* + 02

0* + H2O 2HO



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Radical hidroxilo (HO )

Entre las especies traza más importantes que reaccionan con el radical HO, están:

CO + HO CO2 + H (reacción más frecuente)

CH4 + HO H3C + H2O

H3C + O

2 H

3COOO (radical metilperóxido)


OC SOS O OQ COS


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Procesos de:

a) Fotoionización

b) Fotodisociación

0,4 um0,315 um0,28 um0,1um

Radiación ultravioletaUV-AUV-BUV-C

CERCANOMEDIOLEJANO

PROCESOS FOTOQUIMICOS EN A


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3. IonesAltitudes superiores a 50 Km

Prevalecen en la región denominada ionosfera

La luz ultravioleta es la primera productora de iones

En la oscuridad los iones positivos se recombinan lentamente con los

electrones libres.

El proceso es especialmente rápido en las zonas más bajas de la ionosfera,

donde la concentración de especies es relativamente alta.

El límite inferior de la ionosfera sube por la noche y hace posible la

transmisión de las ondas de radio a distancias mucho mayores.


PROCESOS FOTOQUIMICOS EN LA


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En la atmosfera se presentan una serie de reacciones – Fotoquímicas

Influyen:

a) Perfiles de temperatura

b) Concentración de algunas especies presentes en las diferentes capas


PROCESOS FOTOQUIMICOS EN LA


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Las especies químicas contaminantes se generan y son emitidas desde la superficie, en la

troposfera, desde su emisión hasta su acción sobre los seres vivos o sobre los materiales,

siguiendo las siguientes vías:

a) Reacciones químicas en la zona de su emisión (química de la troposfera)

b) Transporte a la estratosfera (química de la estratosfera)

c) Residencia más o menos prolongada en la troposfera se depositan sobre la superficie

terrestre, ya sea por vía seca o por vía húmeda.


COMPONENTES DEL SISTEMA


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COMPONENTES DEL SISTEMACLIMATICO

1 LA ATMOSFERA


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1. LA ATMOSFERA

1. La atmósfera1.1 Definición

1.2 Funciones

1.3 Teoría sobre su origen

1.4 Propiedades físicas y químicas

1.5 Composición

1.6 Estructura

1.6.1 Homosfera

1.6.1.1 Troposfera

1.6.1.2 Estratosfera1.6.1.3 Mesosfera

1.6.2 Heterosfera

1.6.2.1 Termosfera (ionosfera)

1.6.2.2 Exosfera

1 LA ATMOSFERA


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1. LA ATMOSFERA

1.1 DefiniciónLa palabra atmosfera se deriva de las raices griegas:

Atmos = Vapor

Sphair = Esfera

Esta esfera de vapor está constituida por una mezcla de gases diferentes y partículas sólidas y líquidas

en suspensión, tales como polvos, sales, iones y hasta partículas nucleares en las regiones más

alejadas de la superficie terrestre

1 LA ATMOSFERA


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1. LA ATMOSFERA

1 LA ATMOSFERA


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1. LA ATMOSFERA

1.2 Funciones:

1. Proteger la flora y la fauna de las radiaciones de muy alta energía que serían

mortales si llegaran directamente a la superficie terrestre.

2. Contiene gases que son vitales para los procesos biológicos de los animales y

plantas, tales como el Oxígeno (O2), el dióxido de carbono (CO2), el Ozono (O3) y

el vapor de agua ( H2O).

3. Conservar el calor terrestre, lo cual permite tener un clima favorable para la vida

en el planeta.

http://www.google.com.pe/url?sa=i&source=images&cd=&cad=rja&docid=4g6uxl5f70382M&tbnid=MbBZ5ra1x0sYqM:&ved=0CAgQjRwwAA&url=http://almez.pntic.mec.es/~jmac0005/ESO_Geo/TIERRA/Html/caracteristicas.htm&ei=W_wpUo70Oozw8ASj0oHgAw&psig=AFQjCNEQ_gPv_cQlh8ItOSQdWVNjQfZh-w&ust=1378569692038652


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1 LA ATMOSFERA

http://www.google.com.pe/url?sa=i&source=images&cd=&cad=rja&docid=4g6uxl5f70382M&tbnid=MbBZ5ra1x0sYqM:&ved=0CAgQjRwwAA&url=http://almez.pntic.mec.es/~jmac0005/ESO_Geo/TIERRA/Html/caracteristicas.htm&ei=W_wpUo70Oozw8ASj0oHgAw&psig=AFQjCNEQ_gPv_cQlh8ItOSQdWVNjQfZh-w&ust=1378569692038652


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1. LA ATMOSFERA

1 LA ATMOSFERA


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1. LA ATMOSFERA

2

1 LA ATMOSFERA


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1. LA ATMOSFERA

1 LA ATMOSFERA


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1. LA ATMOSFERA

1 LA ATMOSFERA


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1. LA ATMOSFERA

1 LA ATMOSFERA


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1. LA ATMOSFERA

1.3 Teoría sobre su origen:

1 LA ATMOSFERA


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1. LA ATMOSFERA

1.4 Propiedades físicas y químicas:

Movilidad

Comprensibilidad

Expansibilidad

Diatermancia

Forma de la tierra


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1 LA ATMOSFERA


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1. LA ATMOSFERA

1 LA ATMOSFERA


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1. LA ATMOSFERA

Composición:

Vapor de agua

Dióxido de carbono

Ozono

Aerosoles

1 LA ATMOSFERA


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1. LA ATMOSFERA

Estructura:Homosfera

Troposfera

Estratosfera

Mesosfera

Heterosfera

Termosfera (ionosfera)

Exosfera


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ESTRUCTURA DE LA ATMOSFERA


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LA TROPOSFERA

Es la zona más baja de la atmósfera, en ella la temperatura disminuye con la altura.

La disminución es de 6º a 7ºC por kilómetro y después en la segunda mitad alcanza 7º a

8ºC por kilómetro.

Contiene la mayor parte de la masa de la atmósfera (75% de la masa molecular).

Se caracteriza por movimientos verticales y apreciable contenido de vapor de agua,nubes y otros fenómenos que constituyen el tiempo.

Es el dominio de las nubes, precipitaciones, originados por torbellinos, ciclones y

anticiclones.

Se reconoce un primer nivel hasta una altura de 600 a 800 metros a la que se conoce

como capa límite planetaria.

Llega a temperaturas cerca a -56ºC en el límite superior.


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LA TROPOSFERA

Se reconoce una capa isotérmica denominada tropopausa.La tropopausa no es continua y su altitud varia, según la latitud

La tropopausa tropical llega a una altitud de 18 km.

La tropopausa media llega a una altitud de 9 a 13 km.

La tropopausa polar a una altitud promedio de 8 Km


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BALANCE DE RADIACION EN EL SISTEMA TIERRA - ATMOSFERA

BALANCE DE RADIACION DE LA ATMOSFERA


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BALANCE DE RADIACION DE LA ATMOSFERA


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BALANCE DE RADIACION DE LA SUPERFICIE TERRESTRE

BALANCE DE RADIACION DEL SISTEMA TIERRA ATMOSFERA


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BALANCE DE RADIACION DEL SISTEMA TIERRA - ATMOSFERA

BALANCE ENERGETICO


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BALANCE ENERGETICO

C G CO


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BALANCE ENERGETICO


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BALANCE TERMICO EN EL PLANETA

R neta = G + H + LE + D

G = Es la parte del calor que se va a transmitir hacia las capas profundas

de la superficie (continental y oceánica)

H = Es la parte del calor que se va a transmitir hacia la atmósfera por

medio de la convección, entendiendo por tal, los movimientos verticales

del aire. Se trata de intercambio de calor en forma de calor sensible.


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BALANCE TERMICO EN EL PLANETA

R neta = G + H + LE + DLE = Es la parte del calor que se transmitirá hacia la atmósfera en virtud

del mecanismo de la evaporación del agua. Se compone de dos

términos:

L = Es el calor latente de vaporización

E = Representa el número de gramos de agua que

se evaporan

D = Es la parte del calor que va a transmitirse mediante los movimientos

advectivos u horizontales del aire.

BALANCE ENERGETICO DEL SISTEMA TIERRA ATMOSFERA


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BALANCE ENERGETICO DEL SISTEMA TIERRA-ATMOSFERA

GANANCIAS DE CALOR POR PARTE DE LA ATMOSFERA


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GANANCIAS DE CALOR POR PARTE DE LA ATMOSFERA

Albedo superficial ( ) y emisividad ( )


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Superficie Albedo( ) Emisividad( )

Superficie Albedo( ) Emisividad( )

Carreteras 0,08 a 0,17 0,93 Remolacha 0,15 a 0,27

Coníferas 0,12 a 0,16 0,90 Ríos 0,06 a 0,11

Dunas 0,20 a 0,40 Salinas 0,42

Espejo 0,88 Suelo oscuro 0,05 a 0,16 0,90

Espinaca 0,24 a 0,28 Suelo húmedo 0,10 0,97Granos 0,15 a 0,25 Suelo claro 0,20 a 0,43 0,90

Hierba verde 0,15 a 0,20 Selva conífera 0,05 a 0,15

Hierba seca 0,19 a 0,32 Tinte negro 0,04 0,92

Hierba mojada 0,20 a 0,35 Tinte blanco 0,85 0,92

Huerta de naranjas 0,17 Trigo 0,15 a 0,25

Maíz 0,12 a 0,24 0,97 Tierra vegetal 0,10 a 0,25Nieve fresca 0,85 a 0,90 Vegetación desértica 0,37

Zonas urbanas 0,16 a 0,45

Albedo superficial ( ) y emisividad ( )

R di ió l b l (Q )


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Radiación global (Q+q)i

Llamado también radiación

incidente, es la cantidad de

radiación directa (Q) y difusa (q)

que llega a la superficie terrestre.

Se mide o cuantifica con

instrumentos denominados

Piranómetros, cuyo sistema selecto

de longitudes de onda sea unasemiesfera

E ti ió d l di ió Gl b l


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Estimación de la radiación Global

Donde:

M = horas de sol o brillo solar

N = Duración del día solar u horas de sol máximo o fotoperíodoT = Tmáx - Tmín = rango diurno de temperatura (°C ó K)

Qs = Radiación solar en el tope de la atmósfera (mm/día, ly/día)

a y b son constantes propios de cada localidad

N

M baQqQ S i)(

N T baQqQ S i)(

Ecuaciones para el Perú


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Costa Central :(Q + q)i = QS (0,060 + 0,640 T/N) Costa Norte :(Q + q)i = QS (0,360 + 0,221 T/N)

Sierra Central :(Q + q)i = QS (0,457 + 0,207 T/N) Sierra Norte :(Q + q)i = QS (0,284 + 0,205 T/N) Sierra Sur :(Q + q)i = QS (0,230 + 0,380 T/N)

Selva :(Q + q)i = QS (0,0188 + 0,4984T/N )

Radiación Neta en onda corta (R )


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Radiación Neta en onda corta (Rnoc )

Es la parte de la radiación incidente absorbida por la superficie sobre el

cual incide

Rnoc = Qa = (Q + q)i - (Q + q)r = m s C s T = ml C l T

= (Q + q)i -

(Q + q)i Rnoc = (Q + q)i (1 - )

De acuerdo a la ecuación, se ve que mientras QS exista y < 1, laradiación neta en onda corta es siempre positivo (R noc > 0)

)-(1 N

X b+aQ= )-(1 )q+(Q= R sinoc

di ió l (I ) (I ´)


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Radiación Termal (It) = (IR´)

Es la radiación que emite la superficie de la Tierra y está comprendida en

mayor proporción entre 4 a 50 de longitud de onda, o sea en el llamado

longitud de onda larga

donde

: es la emisividad de la superficie 0,9

: es la constante de Stefan = 1,96 x 10-9 mm/día.K 4 = 8,132 x

10-11 ly/min.K4T S : es la temperatura de la superficie terrestre

T = I 4 st

Contrarradiación (I )


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Contrarradiación (I i )

Es parte de la radiación emitida por la atmósfera yque incide sobre la superficie terrestre.

Su magnitud depende de la cantidad de radiaciónabsorbida, tanto en onda corta como en onda largapor parte de la atmósfera (I a)

4

aaa T I

Radiación Neta en Onda larga (R )


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Radiación Neta en Onda larga (Rnol )

It Ii

R

nol

= I

i

- I

t

R

nol

= IR- IR´

CONTRARADIACION RAD.TERMAL

Estimación de la Radiación neta en onda


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larga (Rnol )

Donde:

e = presión de vapor (hPa)

T = temperatura absoluta (K)

M = horas de sol (horas y décimas)

N = fotoperíodo (horas y décimas)

= 1,96 x 10-9 mm/día.K 4 = 8,132 x 10-11 ly/min.K 4

Otra forma de estimar la Rnol es:

Rnol = a + b T/N T = T máx - T mín

e N M

T Rno l 079,056,09,01,04



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Costa Norte : Rnol = - 0,111 + 0,255 T

Costa Central : Rnol = 0,21 + 0,23 T

Costa Sur : Rnol = - 0,474 + 0,5134 T

Sierra Norte : Rnol = - 0,827 + 0,209 T

Sierra Central : Rnol = - 0,0971 + 0,188 T

Sierra Sur : Rnol = - 4,74 + 0,5134 T

Selva : Rnol = -1,2516 + 2,5882 T/N

BALANCE DE RADIACION (Rn)


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BALANCE DE RADIACION (Rn)

Q i

Q rq i

q r

i

t

Rn = Rnoc Rnol

t ii I I )-(1 )q+(Q= Rn

TRANSPORTE Y DISPERSIÓN DE CONTAMINANTES EN LA ATMÓSFERA


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TRANSPORTE Y DISPERSIÓN DE CONTAMINANTES EN LA ATMÓSFERA

http://www.meted.ucar.edu/dispersion/basics/print.htm

buscar dispersión básica

http://www.windows2universe.org/earth/Atmosphere/vocs.html&lang=sp

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