Mecanismos de Regulacion fisico-quimocos del clima terrestre

Introduccion

Teoría del Caos y sus implicancias en Meteorología

• El clima debe ser entendido como una variable caótica, por lo tanto un sistema impredecible.

• Efecto domino

Estudio de los mecanismos

• En primer lugar se entenderá al planeta tierra como un sistema cerrado

• Entrará energía en forma de radiación Ultravioleta proveniente del Sol.

• Estas ondas son reflejadas por la litosfera propagando calor energia de salida.

Estudio de los mecanismos

• Maquina Climática : sistema físico que regula el clima planetario, esta formado por la interacción de 5 subsistemas terrestres los cuales son los siguientes:

• Atmosfera (A)• Hidrosfera (H)• Geósfera (G)• Biosfera (B)• Criósfera (C)

S= (A)U(H)U(G)U(B)U(C)

Estudio de los mecanismos

• La tierra es un sistema dinamico y en terminos de termodinamica es equilibrado.

• Para su estudio se consideran variables macroscopicas tales como :

• Presion• Temperatura• Volumen • Caudal • Etc….

Estudio de los mecanismos

Estudio de los mecanismos

• El estudio depende del plazo de tiempo que deseemos considerar

• A corto plazo solo se toman las variables S=(A)• A plazos de años se consideran las variables

S=(A)U(H)U(G)• A Largo plazo (10 a 100 años) se consideran las

variables S=(A)U(H)U(G)U(B)U(H)

Preguntas

• ¿Qué sucedería con la radiación reflejada si no existiera la atmósfera terrestre? ¿Qué consecuencia tendría sobre la máquina planetaria si uno de los subsistemas desapareciera?

Mecanismos que afectan a la atmosfera y Hidrosfera S=(A)U(H)

• La tierra esta dividida en 3 principales capas • La Atmosfera y la Hidrosfera son capas fluidas

y las más livianas en términos de peso• Su principal mecanismo de regulación es el

“Ciclo del agua”

Mecanismos que afectan a la atmosfera y Hidrosfera S=(A)U(H)

• ¿Por qué el ciclo del agua es importante en el funcionamiento de la máquina climática? ¿De qué partes del ciclo del agua obtenemos el agua como recurso?¿Cuáles son los mecanismos físicos presentes en el movimiento de los vientos y en las corrientes marinas?

Mecanismos que afectan a la atmosfera y Hidrosfera S=(A)U(H)

• Usaremos el concepto de gradiente para referirnos a la diferencia de alguno de los parámetros atmosféricos ( temperatura, presión atmosférica, humedad) entre dos puntos del planeta.

Atmosfera vs Hidrosfera

•  la densidad de aire, que es 773 veces inferior a la del agua.

•  el agua, que es poco compresible en comparación a la del aire. 

• el aire, que es de más fácil movilidad.••  la hidrosfera, que tiene mayor capacidad de almacenar

una gran cantidad de laradiación solar en la forma de energía térmica. 

• el agua, que tiene una mayor capacidad de conducción del calor que el aire

Capas de la Atmosfera

• Troposfera : entre 12-17 de altura • Temperatura 15° C (parte inferior) y -70°C

( parte inferior)• Gradiente de temperatura -0.65°C/100 [m]• 80% de los gases atmosféricos• Responsable del efecto invernadero• Permite formación de vientos, precipitaciones

y nubes

Capas de la Atmosfera

• Tropopausa • Temperatura -56°C promedio• Las nubes no se pueden expandir respecto a la

vertical

Capas de la Atmosfera

• Desde la tropopausa hasta la estatropausa• A 50 km de altitud (respecto a la litosfera)• Temperatura aumenta hasta unos 10°C• La presencia de ozono permite absorber

radiaciones uv (perjudiciales para la vida)

Capas de la Atmosfera

• Mesosfera• Temperatura 80°C• 80 kilómetros de altitud

Capas de la Atmosfera

• Ionosfera• Temperatura 1000°C• 800 km de altitud• Absorción de ondas de corta ʎ (rayos X y

Gamma) por parte de las moléculas de oxigeno

• Ondas de onda corta no logran pasar esta capa

Espectro de radiación solar

• Radiación de onda corta: ʎ <0.1 nanómetros, por ejemplo : rayos x y gamma (frenadas por S=(A))

• Radiación de onda media : 0.1<ʎ <1 nanómetros, como la luz visible

• Radiación de onda larga: 1<ʎ por ejemplo ondas de radio, microondas e infrarrojos

• La energía por unidad de superficie en la superficie exterior es de Ge = 1367 W/m2 la cual es constante

Como interactúa la radiación con la atmosfera

La atmosfera es un filtro

• Banda de absorción • En la banda de 2,5 a 4 µm, los gases absorbentes son elvapor

de agua, el dióxido de carbono(CO2) y el metano(CH4);• en la banda de 4,5 a 8 µm son el vapor de agua, el dióxido de

carbono(CO2) y el óxido nitroso(N2O); a partir de 15 µm, el vapor de agua y el dióxido de carbono.

Albedo

• Es la radiación solar ( principalmente luz )reflejada a causa de un obstáculo en su trayectoria

Mecanismo de equilibrio térmicoEfecto invernadero VS Albedo