Upload
marcelo-moya-cajas
View
22
Download
0
Embed Size (px)
DESCRIPTION
meteorologia
Citation preview
C M Y CM MY CY CMY K
Ciencias Ambientales0160502UD01A01
Editorial
Las Unidades Didcticas de Meteorologa y Climatologa estn dirigidas a los estudiantes de Ciencias
Ambientales de la UNED. Tambin pueden ser adecuadas para cualquier lector interesado en los
fundamentos de la meteorologa y de los procesos que determinan el clima y el cambio climtico.
Es un libro introductorio con un enfoque principalmente prctico. Sin renunciar al necesario rigor,
se ha reducido en lo posible el formalismo matemtico para hacer nfasis en el significado fsico
de los mecanismos fundamentales que determinan el tiempo atmosfrico y el clima. El texto est
profusamente ilustrado y contiene numerosos problemas resueltos, ejercicios y cuestiones.
Ignacio Ziga Lpez es doctor en Ciencias Fsicas por la UNED. Entre los temas de investigacin
en los que ha trabajado se encuentran las inestabilidades hidrodinmicas de lquidos anistropos
y la simulacin numrica de sistemas complejos como suspensiones coloidales y polmeros. Es
coautor de las Unidades Didcticas de Bases Fsicas del Medio Ambiente.
Ambos autores son profesores titulares en el Departamento de Fsica Fundamental de la UNED y
cuentan con una amplia experiencia docente en diversas asignaturas de Fsica y Mtodos Numricos
en las licenciaturas de Ciencias Fsicas, Qumicas y Ambientales. Actualmente imparten la asignatura
de Meteorologa y Climatologa de la licenciatura de Ciencias Ambientales de la UNED.
Emilia Crespo del Arco es doctora en Ciencias Fsicas por la UNED. Entre los temas de investigacin
en los que ha trabajado se encuentran las inestabilidades hidrodinmicas en fluidos en conveccin,
inestabilidades en flujos en rotacin, magneto hidrodinmica y efecto dinamo. Los resultados han
sido publicados en revistas especializadas de Fsica de Fluidos y Mecnica.
ISBN: 978-84-362-5907-0
9 788436 259070
60502
UD
Met
eoro
log
a y
Clim
atol
oga
0160
502U
D01A
01I.
Zi
ga L
pez
E
. Cre
spo
del A
rco
Meteorologa y ClimatologaIgnacio Ziga LpezEmilia Crespo del Arco
unidaddidctica
Meteorologay climatologa
IGNACIO ZIGA LPEZEMILIA CRESPO DEL ARCO
UNIVERSIDAD NACIONAL DE EDUCACIN A DISTANCIA
UNIDADES DIDCTICAS (0160502UD01A02)METEOROLOGA Y CLIMATOLOGA
Quedan rigurosamente prohibidas, sin laautorizacin escrita de los titulares delCopyright, bajo las sanciones establecidasen las leyes, la reproduccin total oparcial de esta obra por cualquier medioo procedimiento, comprendidos la reprografay el tratamiento informtico, y la distribucinde ejemplares de ella mediante alquilero prstamos pblicos.
Universidad Nacional de Educacin a DistanciaMadrid, 2010
Librera UNED: c/ Bravo Murillo, 38 - 28015 MadridTels.: 91 398 75 60 / 73 73e-mail: [email protected]
Ignacio Ziga Lpez y Emilia Crespo del Arco
ISBN: 978-84-362-5907-0Depsito legal: M. 12.329-2010
Segunda edicin: abril de 2010
Impreso en Espaa - Printed in SpainImprime y encuaderna: CLOSAS-ORCOYEN, S. L.Polgono Igarsa. Paracuellos de Jarama (Madrid)
!""# $%
&
& '& ( )& * +
& * " & * ,
& -. &' / 0 '
12* 32(
' 4 5 6 & $ '
&+
. &+ 7 & & &&& &
5 8 & +
9 &
$
, ' 3 : '
0 ' ; '
$ 4 ' 1 " '' , "
"8 0 4 3 :
& ( & '& )+& )
,
12* 32(
' )) ++ +
! "& 4 +& 9
12* 32(
' 9 ' 9
' 5 '' ? '+ $ '
& ' ( $ ' ''
? '' 0 '
') 97 > + > ?
*: > 2A &
' $ )
)* ! ) )) > : )&
) > )&) 9 : )
) > 6 )') > :
)) > :
)) > :
6 ))) ++
) ? ! +) B 5C + ) B C +
12* 32(
) 6 B3 *C ) BC )& A
$
" ) )! + ++ : + ;
+ * + 4 &
+ = &+ *4 '+ + 4 )
+& , +& D +& : +& (
+ 3 + + &+ + $
$
+,-
. -
: ,( : (/ 4 / " 4 96 3E / . > / 6> 4 "
,6 6 E : / 4 4 : E " "E E /
0 : E E "E 6 -7 6 4 7 : / 6 D : /
$ E E 7 ,D6E : 0 ?
: 4 < 6 /E E 4 E D E E
"E E E E D (/ 7E > " : 6 > : :
* > E D /
($10F@ ( (0,H?9(
* 4 > 0 " 4 " 7 100 V/mE / . / 6 > 109 C/m2 (D 4 4 7 : K 1 500 m 20 V/m 50 km : .D ( /D > 0 " / 4 300 000 500 000 V
( / 4 /AE : 4 / D 6 > : 1 500 AE / 6 D 4 "6 / ? E E 4E 4 / D 4 >
6 6 / / E /
( # 80 km
($10F@ ( (0,H?9(
L$ / 6 > 6 M
? 6 / > 4 E D 6 4 L: / 4M
L$ / D4M
L / E / " : / E M
& @
? . 4:E L / / 4:M
' ? 4 12 000 km3 4 + 6E 4 %3IA
L$ / " M
+
"& ' ())()))(
"* + , # -.+.())/))0001*(2
E E 6 8
> & / 4 6 ? 4 6 ; ;E / : ;E E
/ /
($10F@ ( (*(H2 ?@(
/ 4
$
+
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
0
1
O3 y O2
NO2
1 10 700.2(m)
!"
#
H2O
CO2
CH4
$%
" 4 ! ;! 9( 4 4
: 4 m 7 m 7 7 20 m . E@2E 3 m 4 mE 13 m 19 m ; ;4E22@E 4 +E 0, 7 mE 4E 7 m 14 m 7E E E 4
"!
* ? 4 / 4 L$ / 0 46M < ? < 4 < ; E " / E , /
($10F@ ( (*(H2 ?@(
$,@
$ . E 4 c =
+
S(1 )/4T 40
T 41
T 41
T0
T1
"3 9 T1
> T 0
T 0 = 21/4T0 = 303 K = 30
C B+C
T1 = 21/4T 0 = 255 K
T 0T0 =48 C > / 7 > 0E ? E L / M
7 5
F : / >4 7E D E E / > aS > aT D* E " 4
, * aT aS ##
E(T, )ad a 3 * # 2
($10F@ ( (*(H2 ?@(
FS = S(1 )/4
FSaS
FS(1 aS)
FT (1 aT )
FT = T40
FT aT
T 41
T 41
T0
T1
"6 ?
0 " / -7 / > '
7 > 6 / > : .
S
4(1 ) = T 40
> / aT aS / 0 B C $4 . > aS = 0, 1 aT = 0, 8E / = 0, 6 D> T0 = 288 K = 15 CE / 4 . 4
/ aS = 0 aT = 1 D E / 7 E ( -7 / E 6 / ? E / :D / 4 E 6 / > D
* , / ? 1, 52 4 / 0D ?E / WS = 1368 W2mB? 592 Wm2C
' / 0 ? E E 6 7 4 4 > E 4 -7
& L: 6 0 4 D " M / ? 6 000 K E Rs =7 108 mE ?D0 RTS = 1, 5 1011 m = 0, 02
F : 4 D / > D4 7E / > aS > aT E 4 > ' C *< 4 0 C @ / 0 CL$ / 4 > B)C B+CM
(+/'01( 2)0)( '3').%)(
4
(/ 6 : 4 0
4 D
/ -
)
($10F@ ( 0,$(0F( &)
2
3
4
5
EE
. 0 . +
0 3030 606090 90
GJm
2
$: H # 5 C5 # # % C5 # 4 % % ( ' # % ( ! 8 $6
" :4 6 6 E E "6 " / -7 R E
+
> 46 .D E * BC / 4 4 -7 > -7 4 44E " / 6> : :D 4 -7
> + -7 4 4 D :. 6 6 " " 6 :. 6 . E -7 4
A D : AE 4 / > D : 6 : : :. "
' > 0 2 2
'+
%& ? 4 ' 4 hPa
%#& ? 500 hPa '( 40 m.
& ? .?;
H = RdT/g 4 H / " / 4 / 1/eE E . G
(6 E .D . " :E " / / D " / T (z) ; / / : " / : 4 E " > 4 H E / /4 E E 4 6> Rd 4
": "E / /D4 E E / 4 # 0#
($10F@ ( ?0(5*(* (0,@?9W( '
$ E E " / 4 B)C 4D " 4 4 / > 4E / 4 4
# D >7 4 E 4>7 &+ hPaE '++ hPaE &++ hPaE ++ hPaE
($10F@ ( ?0(5*(* (0,@?9W( ''
Mv = 18 g/mol E Rv = R/Mv 4 mv 4
4 e 4 8 8 / 4E E / 6/ / 4 : " > 6/E /: 6/ : "/ : 8 4 ( >E 8 / 4 8 /
'
10
30
50
70
90
110
50 40 30 20 10 0 10 20 30 40 50
E(h
Pa)
T (C)
&" @
& @ hPa % % g/kg C
$C 0 E E " "E EE(T )hPa "E
($10F@ ( ?0(5*(* (0,@?9W( )
h + h
T0
/
#
h
T T
&3 5 h T0 % h # T T > T 5
8 . T E E 7 E T =
/E : : 6 E : E : : * "E > 6 E E : > &C D 4 4 4 : E / 4 @ 4 6 >
)+
h + h
T0
/
#
h
TT
&6 B 5 h T0 % h # T ( T < T 5 5
(
$ E 7 4 / E 7 / 4 / > 4 E 4 > '
$ E D / : E / 7 : 4D 4 4 7 6 . : : : 5 / ( 7 8 E E . " : E /
4E : D : / 4 /
)
: / > E vE 4Rv T BC > 6 e = E(r)
r =a
ln RB&C
($10F@ ( ?0(5*(* (0,@?9W( ))
95
96
97
98
99
100
101
102
103
0.01 0.1 1
Sat
urac
ion
r 2m3
&" + J 5 A % + r #
R(r) =
(1 b
r3
)ea/r 1 + a
r b
r3, B'C
b / D E E 4 :. R(r) >
/ " 8 E
& 2 1
(:E 4 / D 4
E 4 4
2/
4 > . D E / 6 $
($10F@ & *2Y,( (0,@?9W( &
Vg
1 2*** 3
"
* % 4
1
"
+4
p1
p2
Vg
*" % >
($10F@ ( F(H2 2 ( (0,H?9(
" : 44 > D 6 . : 7 * 4 E 7 E "
Zona de ascendencia
Alisios
S
N
3" ? K 4 ( 4
4 / " E / " E J$E . 4E "
E E 6 : : > 4 " D> 46
($10F@ ( F(H2 2 ( (0,H?9( &&
%& H %#& H
3& H
F 7 E / . E > 6>
* 6E E : : / E / D > . 4 D 4
&
T1 T2 T1
%& H
T2T1
%#& H
3* H 7
: 6E / " . " / 4E 4 > &BC
* " E 6: : / 4 " 4E > &BC A 4 4E % " /
($10F@ ' ,(?(? R 920? &
1
!
6& #
? 6 E 4 4 6
F 4< E 6 / E 4 8 / "
& * 8
6 7 D K++ 4
: 4 E / 4 E / 4 6 4 4 E QE 7 0 4 >
& *
" / 4 7 6 > : " 6E " 4 6 : 4E / " / 6 4 6 6 '&CE : 6 / 7 6 / E 4 4 /
($10F@ @W(2@ R ,( '&
$ / 4 E 4 / A
= / 4 / D 100 m3 >E E / /" ++ 1000 kg/m3E K densidad volumen = 100 000 kg
4 / 1 m3E E > . 3000 kg/m3 3000 kg
4 6 T 4 4 / E $ 4 / Ta = 10 C Ts = 20C
6> cp,agua 4,0 103J kg1K1E 6> cp,suelo 800 J kg1K1.
K
Qagua = cp,aguamaguaTa = (4000)(105)(10)J = 4,0 109J
Qsuelo = cp,suelomsueloTs = (800)(3000)(20)J = 4,8 107J
QaguaQsuelo
= 83,3
E " 4 / ( " / A / . 'G >
8 6 C
'
: E / &+ 4 /
" D 6 " / E / 7 6/ < 4E 4 7 < / 4 > / -7 : < 4 / < 7 E E " / < * < 7 7 E 7 < 4
: 7 > E / 4 " 8 < : / . 4
($10F@ @W(2@ R ,( &
F. Arrastre
Corriente
F. Coriolis
Corriente efectiva
Corriente superficial
Viento45
45
1* % # &* % ,%2 4 C5 > :0
% 4
E "
b)a)
13 % 5 2 .C ,/2 ( 2 ( 4 ,//2
A PQ / 6
0 $6> ?E D A E 4 " > $8 " ( 24 3E ? : D E ? ( D 46 " 6 ; / $8( A 6 / - 4 6 4
" D ;E / 4 ( " - 6E $8 E / 4 D 4 .
($10F@ ) (?9(H2 ,Y0( ))
1000 mmCE "8 B1000 2000 mmC "8 B[2000 mmC 6 > > / 4 D: /E 7E :
)* ! -
F 7 > D 2 : / 6 > 6 : K PD6Q / B0 250 mm 0 C 10 CC PD:Q B500 750 mm 20 C 30 CC
? 4 4 4 > > :E "6 / 4 $ E 4 4 : / / $ / .E "6 4 ?E 4 : E ""E / 4 E " / 6 6 6 / 4 * K
- 4 > T (C) p(mm) / > 4 8 K
2T > p mes seco, y si2T < p mes lluvioso.
++
6 / Id = Rn/(Lp)E Rn -7 6 4E L p ,E E D6 4 4 * E
Id > 3 hay desierto y siId < 3 tundra.
"6 / > / 4 4 F 6 / : 4 4E - 5 8 I'03HE / > :. 4 : D 4E / / 4E / : E > 6 " Ih = p/ETP E p mm/6
@ 6 < ! E > 4 pc TaE paE 4 pS 4pW E K
pc =
2Ta si pW 2 pS2Ta + 28 si pS 2 pW2Ta + 14 otros casos
6 / !E / 8 / 6
' ,
F , :>
,
!
(+/'01( 2)0)( '3').%)(
: /
4 D:
" : D
)
+
8
: / " D 8 / E / 4 6
6E
($10F@ + (,5@ ,Y0@ )
$ + E / 4 $ /A - E -7 > E 4 A 4 " ? 7 > / 6 46 . +EG; : +E+&G 4 > 4 6? " )+ " 4 > JJ >
4 : 8 " : 4 " 8 D J=E /
+
0" ? $0 7 ' 4 ())///)))/))"00$')0$$(
AE 4 > + 4 : +E +EGE " E 0, 5 1 CE D E )+ )&+ "4 4 / 4 :
( A D / / 6 4 A 6 : 6 8 F 7 #- #E '&E / :D " " E / 6 :6 CD @ /
A # ;( + A+ ( + K + E0 :;;#;;0E0
($10F@ + (,5@ ,Y0@ )
4 :
+
-
(E O 5E a# $ %E " $ DE ++'
("E * !E " 0"E ++&
(%E ?(O !.E a( !E 0"E ++
5E 3O " a ! @DE ' )))
& 3
E )>E hE )E > E +E )6E +4E +
> E 4
E E E )
4:E : E ' E )4E E 'E &E -E E
E 8E )
E '+