La AtmósferaLa Atmósfera es la capa gaseosa que envuelve la TierraLa mayoría de los gases atmosféricos se encuentran en los primeros 5 Km de altitudLos fenómenos meteorológicos en los 12 primeros, el resto muy tenueCapa importante en modelado y vida

Origen - Características - Composición actual - Divisiones atmosféricas - Interacción de la atmósfera con radiación y viento solar - Dinámica atmosférica

Origen y modificaciones de la atmósfera a lo largo de la historia del planetaEn su inicio la Tierra carecía de atmósfera. Volátiles escaparon de la parte interna del sistema solar al empezar el Sol brillarLa atmósfera tiene su origen en emisiones volcánicasLa atmósfera primitiva se supone compuesta de CO2, N2 y vapor de agua como en otros planetas internos y emisiones volcánicas actuales A lo largo de la evolución de la Tierra se secuestró el CO2 y se produjo oxígeno por organismos fotosintéticosParte del N2 puede que sea también de origen biológico

Características de la atmosferaLa atmósfera es una capa gaseosa que envuelve completamente la TierraEs muy tenue. En la superficie, donde es mayor la presión sólo supone algo más de 1 Kg/m3La cantidad de gases disminuye rápidamente con la altitud90% de la atmósfera en los primeros 16 Km

Altitud(Km)

Presión(Atm)

0 16 1/2

16 1/1030 1/10050 1/100070 1/10000

Su límite es impreciso. A unos 10.000 Km se iguala con el viento solar. El campo magnético de la Tierra tiene influencia sobre las partículas solares aún a mayor distancia entre 64.000 y 130.000 Km donde se encuentra la magnetopausa.

La magnetosfera acumula partículas cargadas procedentes del viento solar (cinturones de Van Allen) que terminan cayendo en las zonas polares produciendo las auroras polares. Diferentes capas atmosféricas interactúan con partículas y radiaciones solares calentándose al interceptarlas

Composición actual de la atmosferaLa atmósfera es una mezcla de gases con disolución de agua en cantidades muy variablesLa atmósfera inferior; homosfera, situada hasta unos 80 Km de altitud, tiene una composición semejante:• Los gases de esta capa son eléctricamente neutros• Predominan el nitrógeno y el oxígeno• El CO2 ha variado considerablemente en los últimos tiempos por acción humana 0.033% en 1980 a 0.037% en 2005 • La cantidad de agua en disolución es muy variable. Aumenta con la temperatura. Los cambios en la temperatura del aire provocan evaporación y precipitación de masas de agua líquida o sólida• Puede llevar polvo en suspensión

A partir de 80 Km los gases varían esta composición general, heterosfera• Su abundancia depende de su masa• Se suelen encontrar a grandes temperaturas aunque a muy baja presiónEn muchos casos está ionizados Ionosfera (80-400 Km)

Gas %º Gas %º Gas %ºN2 780,84 Ne 0,0184 O3

>0,0001O2 209,46 He 0,0052 NH3Ar 9,34 CH4 0,0015 NO2CO2 0,37 Kr 0,0010 NOCO 0,0001 Xe 0,0001 SO2H2 0,0005 N2O 0,0002

Capas atmosféricasLas divisiones de la atmósfera se definen por los cambios de tendencia de la variación de temperatura que se producen en ellas.Esta variación es debida a los componentes de la radiación solar que se absorban o no• Calentamiento en superficie por radiación visible• Calentamiento en capa de ozono por ultravioleta• Calentamiento por iones y radiaciones ionizantesEl Agua, CO2 y Metano son gases invernadero que aumentan la temperatura superficial.

Capaatmosférica

Total gases

Temperatura Altitud(Km)

Otras características

Heterosfera ExosferaTermosfera 1/100.000 Ascendente

de - 80....600 - Termopausa

Calentamiento por radiaciones ionizantes

Homosfera Mesosfera 1/1.000 descendentede + 80 a -80

80 - Mesopausa

Poco ozono para calentarse

Estratosfera 10 % ascendentede - 60 a +80

50 - Estratopausa

Calentamiento por radiación ultravioleta

Troposfera 90 % descendentede + 20 a - 60

8-17 - Tropopausa0 - Superficie

Calentamiento por superficie. Fenómenos meteorológicos

ToposferaEs la principal capa atmosférica. 90% de los gases atmosféricos. En ella se producen los fenómenos meteorológicosLa temperatura desciende gradualmente hasta la estratopausa situada a 9 km en los polos y 16 km en el ecuadorEl ritmo de descenso térmico se conoce como gradiente vertical de temperatura (GVT) que tiene un valor medio de 0.65ºC/100mSe produce el efecto invernadero que calienta la Tierra más de 20 ºC sobre la que le correspondería por su distancia al solEs la capa responsable del clima

En los primeros 500 metros se puede acumular partículas en suspensión (polvo, cenizas volcánicas, sal, humos...) La cantidad de estas partículas depende de la presencia de partículas sueltas de pequeño tamaño, el viento y la humedad del aire principalmente

EstratosferaVa desde la tropopausa hasta la estratopausa a unos 50-60 kmAumenta la temperatura como consecuencia de la absorción de radiaciones ultravioletas solaresEste aumento de las temperaturas estratifica las capas de modo que apenas hay movimientos verticales ni nubosidadEntre 15 y 30 km de altura se sitúa la capa de ozono responsable de la mayoría de la absorción ultravioleta.

MesosferaVa desde la estratopausa hasta la mesopausa a unos 80 kmDisminuye la temperatura como consecuencia de la escasez de gases, sin embargo es capáz de desintegrar la mayoría de los meteoritos que alcanzan la Tierra

TermosferaVa desde la mesopausa hasta la termopausa a unos 600 km de altitudAumenta la temperatura como consecuencia de la absorción de radiaciones de onda corta rayos X y gamma por los iones de nitrógeno y oxígenoEstos iones la convierten en una capa cargada positivamente por el flojo de electrones a la superficie. (Ionosfera)Los iones y electrones del viento solar impactan con esta capa en regiones polares dando lugar a las auroras

ExosferaVa desde la termopausa hasta que se iguala la presión con el viento solarLa densidad de gases es escasísima

Atmósfera y radiación y viento solar

Capa Altitud (km)

Efecto

Magnetosfera 80.000 Desvía partículas cargadas del viento solarIonosfera 80 -

400Intercepta partículas del viento solar y rayos x y gamma del sol

Estratosfera 15-30 el ozono absorbe la radiación ultravioletaTroposfera 0-18 Vapor de agua absorbe parte de la radiación solar restante hasta un

8%En zonas con nubes se puede absorber aún más además de reflejar entre el 30 y el 60% por lo que puede que llegue muy poca luz al suelo

De la radiación solar emitida sólo unas ventanas llegan a la superficie de la Tierra

Dinámica atmosféricaLa atmósfera es una capa muy fluidaTiene movimientos horizontales y verticales debido a diferencias de presión y temperatura causadas por la variación de la radiación solar.Los movimientos atmosféricos se conocen como vientos. Tienden a igualar presiones.Las zonas de mayor presión que la normal (1013 mb a nivel del mar) se las conoce como anticiclonesLas zonas de menor presión que la normal son conocidas como borrascas o ciclonesAnticiclones y borrascas son zonas amplias de la atmósfera de decenas a cientos de km de radioLos movimientos atmosféricos pueden ser horizontales o verticales

Movimientos horizontalesEl aire circula de zonas de alta presión a zonas de bajaLa rotación terrestre crea el llamado efecto Coriolis que desvía los objetos que se mueven (en nuestro caso el viento) en el sentido de las agujas del reloj en el hemisferio N y al contrario en el hemisferio S. El efecto en nulo en el ecuador y máximo en los polos

Las borrascas por tanto giran en sentido antihorario en el hemisferio NLos anticiclones giran en sentido horarioEn el hemisferio sur la situación es la contraria.

Movimientos verticalesSe producen cuando la temperatura o humedad de una capa interior de la atmósfera es suficiente para ascender a pesar de la disminución de presión que supone hacerlo en la atmósfera, y por tanto el enfriamiento.• Convección térmicaTemperatura suficientemente elevada para ascender y seguir manteniendo una temperatura superior a la de la capa superior. Es necesario una alta temperatura del aire en superficie o una masa de aire frío en altura• Convección por humedadEl agua disuelta en la atmósfera disminuye su densidad ya que el pm del H2O es 18 frente a 28, 32 del N2 y O2Masas de aire con altas concentraciones de agua (aire caliente y húmedo) es capaz de ascender en una atmósfera más seca

Circulación atmosférica globalLa Tierra sufre mayor calentamiento en el ecuadorLa temperatura ecuatorial es mayor: Se producen corrientes de convección ascendentesEl movimiento terrestre da lugar a vientos ecuatoriales de E a WLa convección ecuatorial da lugar a una zona de bajas presiones.Los vientos superficiales van de trópicos hacia el ecuador Alisios NE-SW en N y SE a NW en SZona de colisión y elevación de estos vientos es la zona de convergencia intertropical (ZCIT) se desplaza según las estaciones al norte en verano N y al S en verano SEl aire que asciende en los trópicos causa precipitaciones convectivas al enfriarseDesciende seco y se calienta en las zonas tropicales dando lugar a una zona anticiclónica subtropicalEscasas lluvias y es donde se sitúan las zonas desérticasEl viento de las zonas subtropicales viaja hacia el polo produciendo viento SW llevando calor a las zonas polaresEl viento frío polar viaja al SW enfriando zonas templadas.La convergencia de vientos cálidos y fríos da lugar a precipitaciones por frentes cálidos y fríos y a una zona de bajas presiones móviles Los polos al ser fríos son zonas de altas presiones donde el viento frío desciende. Pocas precipitaciones.

Determina grandes zonas climáticas húmeda-seca-húmeda-secaLa circulación global se ve modificada por:• Las estaciones del añoDesplazan las bandas húmedas o secas hacia el polo en verano y hacia el ecuador y polo opuesto en invierno

• Diferente distribución de masas continentalesContinentes menor calor específico y no corrientes que redistribuyan temperaturaSe calientan más en verano. Se enfrían más en inviernoAnticiclón continental en invierno. Baja en verano (monzones)Brisas costeras• TopografíaContinentes y cordilleras se interponen al paso del aire. Disminuyen su intensidad• Temperatura oceánicaMayor o menor precipitación

PrecipitacionesEl agua se disuelve en aire en diferentes proporciones. La cantidad de agua que puede disolver aumenta rápidamente con la temperatura del aire

• Humedad absoluta del aireEs la cantidad de vapor de agua que contiene una masa de aireSe mide habitualmente en g/m3La humedad absoluta tiene un límite que depende de la temperatura punto de rocío o de condensación, a partir de la cual el agua se condensaHumedad relativa del aireRelación de la cantidad de agua en un volumen de aire con el máximo soluble a esa temperaturaA porcentajes menores de 100 el aire evapora el agua líquida o sublima el hieloA un 100% de humedad relativa el agua se condensa si existen núcleos de condensación, en caso contrario se habla de sobresaturaciónLa condensación en la atmósfera forma las nubes y nieblas, Sobre superficies sólidas rocío o escarcha

Se produce la precipitación del agua cuando disminuye la temperatura hasta superar capacidad de disolución y hay algún núcleo de condensación para que el agua pase a estado líquido o sólido.

Motivos de enfriamiento• Enfriamiento en el lugar: NieblasLa radiación nocturna enfría el aire y se produce nubosidad de tipo bajo además de rocío o escercha• Ascenso topográficoEl viento se ve forzado a elevarse por accidentes topográficosEl aire se enfría y se forman nubes y precipitaciones. La zona tras la elevación topográfica es seca pues el aire desciende y se calienta y es seco al haber descargado en las zonas altas.Este es el motivo de la humedad de las montañas orientadas al viento y de la presencia de desiertos entre zonas montañosas.• Ascenso convectivoUna masa de aire se calienta y asciende en la atmósfera. El enfriamiento produce nubosidad y precipitacionesSi el aire es húmedo la propia condensación genera calor y continúa el ascenso hasta el final de la troposferaChoque de masas de aire

Las zonas de contacto de masas de aire frío y cálido sufren un enfriamiento

Frente frío Cuando una masa fría desplaza a una cálida

Frente cálido Cuando una masa cálida desplaza a una fría

Los lugares en los que escasean las precipitaciones son debidos a la estratificación de las capas atmosféricas• Zonas de anticiclones: El aires desciende y se calienta de modo que la humedad relativa disminuyeUn caso de estabilidad atmosférica que además aumenta la contaminación es la inversión térmica. • Zonas a barlovento de las elevaciones topográficas• Masas de aire frío