TEMA 2: ATMSFERA Y CLIMA

1. ORIGEN Y COMPOSICIN DE LA PROTOATMSFERAEn unos comienzos la protoatmsfera fue explicada por el experimento de Miller:

Sin embargo se descubrieron algunos hechos, cambiando las opiniones de los cientficos:

Al analizar la composicin de las rocas volcnicas antiguas se ha comprobado que es la misma que la actual, por lo que los gases expulsados por los volcanes en esa poca, tuvo que ser idntica: CO2, H2O y no NH3 Y CH4, como se pensaba en un principio. Al analizar planetas similares a La Tierra, se descubri que sus atmsferas estaban compuestas por CO2. Hay algunas hiptesis que explican el origen de la vida sin necesidad de suponer una atmsfera reductora.

De estos datos se concluye que la atmsfera terrestre, estaba compuesta principalmente por: CO2, N2, H2... sin O2. A partir de estos gases, los seres vivos fotosintticos que aparecieron en el planeta, enriquecieron la atmsfera de O2. La atmsfera se convierte en oxidante y con la formacin de la ozonosfera (capa rica en ozono de la atmsfera), surge los primeros animales complejos ya que esta capa detiene la radiacin ultravioleta.

2. ESTRUCTURA Y COMPOSICIN DE LA ATMSFERA ACTUALLa atmsfera terrestre est formada por una serie de gases, y estos se encuentran en los primeros 15 km de la misma. El lmite superior de la misma son 10000 km. En la atmsfera pueden existir tres zonas:

Homosfera: los gases se encuentran repartidos de manera uniforme Heterosfera: los gases se encuentran distribudos en capas Magnetosfera: la capa ms externa

HOMOSFERA Formado por N2, O2, Ar y CO2.

Se divide en tres capas:

Troposfera: 12 km. Se encuentra la mayor parte del CO2 y del vapor de agua. Aqu tienen lugar los fenmenos meteorolgicos y esta capa evita que escape el calor procedente de la superficie terrestre. Contiene partculas de polvo y sal, alrededor de los cuales se condensa el vapor de agua y se originan las particulas de las nubes. Desde la superficie terrestre, a medida que aumenta la altura, la temperatura decrece rpida y constantemente a razn de 0.65C cada 100 m. A esto se le denomina GRADIENTE VERTICAL DE TEMPERATURA (GVT). Debido a esto, en la tropopausa (lmite superior de la troposfera), la temperatura es de -70C.

Estratosfera: Desde la tropopausa hasta 50 km o 60 km de altitud. En los primeros km de la capa, la temperatura se mantiene constante (ni aumenta ni desciende), sin embargo a 35 km de altitud, se observa un incremento de la temperatura, debido a la capa de ozono u ozonosfera. Este aumento de temperatura se debe principalmente por la absorcin de radiacin ultravioleta. La temperatura es de 80C, hasta el lmite superior de la capa (estratopausa).

Mesosfera: llega a 80 km de altitud (mesopausa). La temperatura desciende hasta los -100C en su lmite superior. A 70 km de altura abundan los vapores de sodio, por lo que algunos autores la llaman sodiosfera. Se originan las estrellas fugaces, meteoritos

HETEROSFERAComienza a partir de los 80 km de altitud. En ella los gases se disponen en cuatro capas. De tal manera que quedara as:

En la zona inferior de la heterosfera, se encuentra la termosfera, donde la temperatura asciende a 1500C, debido a la absorcin de rayos de longitud de onda corta.

Entre los 80-400 km, se encuentra la ionosfera, donde se absorben los rayos gamma y los rayos X.

MAGNETOSFERA El campo magntico externo de La Tierra se extiende ms all de su atmsfera. Se sita entre 64000-130000 km. A esta regin se le denomina magnetosfera. En esta capa existen regiones con una alta radiactividad. Son los llamados cinturones de radiacin Van Allen. Estos cinturones son concentraciones de protones y electrones procedentes del sol, que quedan atrapados. De tal manera que cuando chocan con los gases en la ionosfera, se generan fenmenos como la aurora boreal (hemisferio norte) y aurora austral (hemisferio sur). Adems los vientos solares (flujo ms o menos continuo de electrones y protones emitidos por el sol), al entrar en contacto con el campo magntico, puede causar tormentas magnticas, que alteran las comunicaciones de radio.

3. FUNCIONES DE LA ATMSFERALa atmsfera acta como un filtro protector de las radiaciones cmo? En la ionosfera se absorben las radiaciones de onda menores a 200 nm como los rayos gamma, X y ultravioleta.

En la ozonosfera se absorben las radiaciones comprendidas entre 200-300 nm, como los ultravioleta cortos.Como consecuencia la Tierra recibe una cantidad de energa media de 2cal/cm2/min, denominado constante solar. En la troposfera tambien se produce una absorcin de radiaciones infrarrojas. Parte de estas radiaciones no se absorben y llegan a la superficie terrestre, qu puede ocurrir con la radiacin? 1. se reflejen de nuevo hacia el exterior. 2. Sean absorbidas por la superficie terrestre, lo que favorece un incremento de temperatura. 3. Se encarguen de evaporar el agua de la superficie terrestre (calor latente de vaporizacin)

Se estima que la cantidad media de energa que recibe la superficie terrestre, es igual a la que emite la atmsfera, es decir existe un equilibrio trmico entre la energa solar y la terrestre, lo que asegura la funcin reguladora del clima en la Tierra.Las radiaciones de onda larga (infrarrojas) que emite la Tierra, son captadas por los gases atmosfricos (CO2 y vapor de agua), que las devuelven a la superficie terrestre y gracias a lo cual se produce el sobrecalentamiento del planeta. A esto se le conoce como efecto invernadero y debido a l, es posible la vida en la Tierra ya que permite que la temperatura sea de 15C en lugar de -18C, favoreciendo que el agua se mantenga en estado lquido.

4. DINMICA DE LA ATMSFERA4.1. PRESIN ATMOSFRICA La presin atmosfrica disminuye con la altitud, al igual que la temperatura del aire. Debido a este gradiente de presin, se generan los vientos, ya que el aire atmosfrico se desplaza desde zonas de elevada presin (anticicln) a zonas de baja presin (borrascas). En las zonas de elevada presin, sta es mayor en el centro y va disminuyendo cuando nos alejamos de l. En las zonas de baja presin, sta es menor en el centro y va aumentando a medida que nos alejamos del mismo.

El aire atmosfrico est sometido a movimientos horizontales y verticales: MOVIMIENTOS HORIZONTALES DEL AIRE: Se producen por la diferencia de presin atmosfrica entre zonas de la misma altura, debido al calentamiento desigual de la superficie terrestre. Cuanto mayor sea la diferencia de presin entre borrascas y anticiclones (isobaras muy juntas), ms intenso ser el viento. En el hemisferio norte, el viento circula en sentido de las agujas del reloj en caso de los anticiclones, y en contra, en caso de las borrascas. Ocurre a la inversa en el hemisferio sur.

MOVIMIENTOS VERTICALES DE AIRE: Se originan por diferencias de temperatura entre capas de aire anexas. Esto provoca que el aire caliente (menos denso), ascienda, mientras que el aire fro, descienda.Los anticiclones, se forman cuando masas de aire fro, descienden, de forma que se eleva la presin. Estas condiciones manifiestan una situacin de estabilidad. Las borrascas se originan cuando ascienden masas de aire clido, disminuyendo de esta manera la presin, crendose una situacin de inestabilidad.

4.2. CIRCULACIN ATMOSFRICA GLOBAL Los fenmenos que influyen en la circulacin del aire atmosfrico hacen que existan distintas zonas climticas en la Tierra. La radiacin solar calienta de forma desigual la superficie de la Tierra, de tal manera que las zonas ecuatoriales son ms clidas que las zonas polares.

Porqu ocurre esto? De forma terica (no es real) ocurre lo siguiente:

Sin embargo, se sabe que existe el efecto de Coriolis: es un efecto que se debe al movimiento de rotacin de la Tierra y a su sentido, opuesto al de las agujas del reloj. La velocidad de rotacin de la Tierra es menor en los polos por estar ms cercano al eje de rotacin, por lo que la trayectoria circular que describe al dar una vuelta es menor que en el Ecuador. De esta manera ocurre lo siguiente: Un fluido que se desplace del polo norte al ecuador, siguiendo un meridiano, los paralelos, se hacen cada vez ms grandes. En consecuencia, recorre ms distancia, lo que hace que se retrase con respecto a la rotacin terrestre, por lo que se desva hacia el oeste. Un fluido que se desplace del ecuador al polo norte, siguiendo un meridiano, los paralelos, se hacen cada vez ms pequeos, se adelanta a la rotacin terrestre y se desva hacia el este. Un fluido que se desplace horizontalmente desde el este hasta el oeste se desviar hacia el norte, y si lo hace el oeste al este, se desviar hacia el sur.

El efecto Coriolis, junto con diferente distribucin de tierra y mares, la existencia de cordilleras y la circulacin zonal de vientos, hace que se formen tres clulas convectivas en cada hemisferio: Dos directas en las zonas polares y ecuatorial Una inversa en las latitudes medias.

El resultado es una distribucin latitudinal de zonas de alta y baja presin: Zonas ecuatoriales clidas de baja presin Zonas subtropicales de alta presin (30 de latitud) Zonas circumpolares de baja presin (60 de latitud) Zonas polares fras de alta presin

Debido a esta distribucin, existen los siguientes tipos de vientos: 1. Levantes polares 2. Vientos del oeste o westerlies 3. Alisios

Las zonas de choque entre las zonas polares fras y los ponientes templados, se denominan, frentes polares, y son zonas de gran inestabilidad. La zona de choque entre los alisios del norte y los del sur se llama zona de calmas ecuatoriales o zona de convergencia intertropical.

4.3.- HUMEDAD ATMOSFRICAHumedad absoluta: Cantidad de vapor de agua que hay en un volumen determinado de aire y se expresa en g/cm3. Existe una temperatura (punto de roco), a la cul el aire se satura de humedad y el vapor comienza a condensarse. Humedad relativa: cantidad de vapor de agua que existe en el aire en relacin con la cantidad mxima posible que puede existir en l. Se expresa en tanto por ciento. Cuando la humedad relativa es del 100% corresponde con el punto de roco. Si existen partculas de polvo o aerosoles, se forman nubes. Cuando esta condicin se produce en lugares prximos en la superficie, se originan las nieblas. Adems cuando se alcanza el punto de roco en superficies ms frias surge el roco o la escarcha si la temperatura es inferior a 0C.

4.4.- NUBOSIDAD Y PRECIPITACINGradiente vertical de temperatura (GVT): Variacin vertical de temperatura del aire en condiciones de reposo (0,65C/100m) GRADIENTE ADIABTICO SECO (GAS): el valor de este gradiente es de 1C/100m. Es dinmico, es decir afecta a una masa de aire que hace un movimiento en la vertical por estar en desequilibrio. Asciende para equilibrarse y no intercambia calor con el medio. Gradiente adiabtico hmedo (GAH): La masa ascendente del aire alcanza el punto de roco, produciendose la condensacin del vapor de agua. Se generan nubes. El valor de este gradiente es de 0,3-0,6C/100m. Sube a razn de GAH, hasta que todo el vapor de agua se condense, es entonces cuando el ascenso lo realizar a razn del GAS.

ORIGEN DE LAS PRECIPITACIONES1.- POR CONVECCIN: las clulas convectivas se forman cuando masas de aire clido, ascienden y se enfran progresivamente, hasta que alcanza la temperatura del aire circundante, momento en el cul se detiene. Antes de que esto suceda, puede tener una temperatura inferior al punto de roco, momento en el cual empieza la condensacin. Esta columna de conveccin puede seguir desarrollndose hasta formar un cumulonimbo, asociado a intensas lluvias.

Puede ocurrir: En condiciones anticiclnicas o de estabilidad (GAS es mayor que GVT, es decir el aire que asciende tendr menor temperatura que el aire circundante), el aire que asciende pronto alcanza temperaturas inferiores al del aire circundante y vuelve a descender, sin haber formado nubosidad ni precipitaciones.

En ocasiones se produce una inversin trmica. En este momento GVT es menor a 0. Ocurre cuando las capas altas del aire estn ms calientes que las bajas. Se reducen los movimientos de las masas de aire en la vertical, por lo que dificulta la dispersin de los contaminantes, favoreciendo el smog (niebla formada por sustancias qumicas que favorece la contaminacin atmosfrica). Situaciones de inestabilidad: (GAS es menor a GVT, es decir las masas de aire que ascienden, estarn ms frias que las colindantes). La masa prxima al suelo empieza a elevarse espontneamente. A medida que asciende su temperatura baja. Cuando esta masa alcanza el punto de roco, se va produciendo la condensacin del aire y por tanto su enfriamiento es ms lento (GAH). Sigue elevndose este aire hasta grandes alturas. Este aire inestable que asciende, crea un vaco en la superficie, haciendo que disminuya la presin en la zona (borrasca) y una afluencia del viento circundante que es atrado hacia el centro de la misma. Como consecuencia se pueden producir lluvias y tormentas fuertes.

2.- POR LA OROGRAFA. El aire caliente y hmedo remonta una cadena montaosa, se enfra, originando nubosidad y puede dar lugar a precipitaciones en la zona de barlovento, mientras que a la ladera de sotavento, el aire que llega es seco. Es el efecto Foehn.

3.- POR UN SISTEMA DE FRENTES. Choque de dos masas de aire de distinta temperatura: Frente clido: una masa de aire caliente llega a la zona fra y lo remonta. Frente fro: una masa de aire fro invade una zona ocupada por una masa caliente, obligndola a ascender, Frente ocluido: un frente clido (ms lento) y un frente fro, concluyen en una misma zona. El ms clido se eleva mientras que el ms fro se queda en la superficie.

4.- POR CONVERGENCIA: Confluyen corrientes de aire muy hmedas que causan la sobresaturacin del aire atmosfrico. Esto ocurre en la zona de convergencia intertropical (ZCIT), donde chocan los alisios del norte con los del sur. Se producen intensas precipitaciones.

5. CLIMACLIMA: sucesin de fenmenos meteorolgicos que tienen lugar en una determinada regin a lo largo del tiempo. Depende :

elementos climticos: temperatura, presion, vientos, humedad...factores climticos: - LATITUD: circulacin general de la atmsfera

- ALTITUD: zonas elevadas ms frias.- CONTINENTALIDAD: proximidad o lejana de los ocanos porque? La mayor parte del agua de la atmsfera, procede de la evaporacin de los mares determinando las condiciones pluviomtricas y el agua se enfra y se calienta ms lentamente favoreciendo un clima suave en climas costeros. -ORIENTACIN

5.1.- EL CLIMA EN LATITUDES MEDIASViene determinado por: - frente polar: entran en contacto los levantes polares y los vientos clidos y hmedos subtropicales del oeste. Este choque de masas de aire de distinta temperatura provoca borrascas ondulatorias, que dan lugar a frentes clidos y fros, separndo un cinturn de borrascas al norte y otro de anticiclones al sur. -Corriente de chorro polar: grandes contrastes de temperatura en superficie originan elevados gradientes de presin en niveles superiores, haciendo que aumente la velocidad del viento.

GOTA FRA: es frecuente en Espaa a finales de verano y comienzo del otoo. Provoca fuertes aguaceros o nevadas.

5.2. LOS DOMINIOS CLIMTICOS DE ESPAADOMINIO CLIMTICO DE INFLUENCIA ATLNTICA Litoral cantbrico y atlntico, que se encuentran bajo la accin de la circulacin zonal del frente polar. Inviernos suaves y veranos frescos, donde las variaciones estacionales son pequeas. DOMINIO CLIMTICO MEDITERRNEO

Precipitaciones escasas, apareciendo principalmente en otoo. El verano se caracteriza por la sequaLa oscilacin trmica es pequea, por la cercana del mar. Las precipitaciones y las temperaturas originan unos ndices de aridez altos.

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DOMINIO CLIMTICO INTERIOR Alta amplitud trmica. Frecuencia del paso de advecciones (penetracin de una masa de aire fro o clido en la zona), lo que provoca precipitaciones distintas en las zonas internas, diferenciando: -zonas de influencia atlntica: lluviosos -zonas con alto grado de continentalidad: lluvias escasas DOMINIO CLIMTICO DE MONTAA Incremento de precipitaciones de tipo orogrfico. La temperatura desciende con la altitud. DOMINIO CLIMTICO INSULAR CANARIO Crea una situacin climtica de primavera continua.

5.3.- SITUACIONES CLIMTICAS ESPECIALESLOS HURACANES Cuando se producen? Al final del verano Donde se producen? En las latitudes medias Porqu? Porque son depresiones que surcan las ZCIT. Se generan zonas de bajas presiones tan altas, que todo el aire que existe en las zonas prximas ocupa ese vaco, girando alrededor de su centro (ojo del huracn) y producen lluvias abundantes. Tiene un gran poder destructivo

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TORNADOS Vientos de 550km/h que giran alrededor de una nube con gran desarrollo en la vertical. Forma fuertes remolinos, lluvia, relmpagos... Son tpicos de Amrica del Norte, aunque tambin pueden darse en zonas de latitudes templadas, como Espaa. MONZONES Vientos de climas de latitudes bajas que se originan por el distinto calentamiento del continente y el ocano contiguo.

6.- GRANDES CAMBIOS CLIMTICOS EN LA HISTORIA DE LA TIERRAA lo largo de la historia de la Tierra, han ocurrido numerosos periodos de variabilidad climtica. Al conjunto de estas variaciones se les denomina geologa de glaciaciones. Cada una de las fases de fluctuacin, se les denomina ciclo o periodo glaciar o ciclo interglaciar. HIPTESIS SOLARES: disminucin de energa solar recibida por la Tierra. Fluctuaciones en la produccin de energa por parte del sol, lo que generara glaciaciones. Presencia de nubes de polvo Incremento en la intensidad del campo magntico terrestre.

Hiptesis geolgicas: Aumento de calor emitido por la Tierra debido a disminuir la concentracin de CO2 y CH4 Aumento de albedo. Alteraciones orbitales de la Tierra.