La Atmósfera

Contenido1.Composición de la Atmósfera......................................................................2

2.Estructura de la Atmósfera..........................................................................3

3.Función protectora y reguladora de la Atmósfera........................................3

3.1.Características de la atmósfera.............................................................3

3.2.Características de la radiación solar.....................................................4

3.3.Interacción de la radiación solar y la atmósfera....................................4

3.4.Efecto protector de la ionosfera y la ozonosfera...................................4

3.5.Efecto invernadero................................................................................5

3.6.Otros factores que determinan la temperatura terrestre......................5

3.7.Balance energético global de la Tierra..................................................6

3.8.La Energía Solar....................................................................................7

3.8.1.Conversión térmica:........................................................................8

3.8.2.Conversión fotovoltaica...................................................................8

3.8.3.Arquitectura solar o bioclimática.....................................................8

4.Dinámica general atmosférica.....................................................................8

4.1.Factores que determinan el movimiento de las masas de aire..............8

4.1.1.Movimientos verticales del aire por cambios de temperatura.........9

4.1.2.Movimientos verticales del aire por cambios de humedad.............9

4.1.3.Movimientos verticales debido a cambios de presión.....................9

4.2.Circulación general de la atmósfera y zonas climáticas......................10

4.3.Tiempo atmosférico: estabilidad e inestabilidad.................................11

4.3.1.Borrascas y Anticiclones...............................................................11

4.3.2.Inversión Térmica..........................................................................12

4.4.Riesgos climáticos: Tornados, gota frías, ….........................................13

4.4.1.Las Brisas......................................................................................13

4.4.2.Tornados........................................................................................15

4.4.3.Gota Fría........................................................................................15

4.5.Los Climogramas.................................................................................15

4.6.Aprovechamiento energético: La energía eólica.................................15

5.Cambio Climático......................................................................................16

5.1.Causas naturales de los cambios climáticos.......................................16

5.2.Influencia de la configuración de continentes y océanos por el movimiento de las placas litosféricas........................................................17

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5.3.Influencia de la actividad humana en el cambio climático..................17

6.Contaminantes Atmosféricos.....................................................................18

6.1.Principales contaminantes y sus efectos.............................................18

6.2.Factores que intensifican la contaminación:........................................19

6.3.Efectos de la contaminación...............................................................19

6.4.Intensificación del Efecto invernadero.................................................20

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La Tierra posee algunas características que la hacen única en elsistema solar: una geosfera dinámica con tectónica de placas, unaatmósfera rica en O2 y, por tanto, muy alejada del equilibrio químico,una hidrosfera con agua abundante en los tres estados físicos y, quees el único que tiene biosfera.

Tradicionalmente, se ha interpretado que la Tierra tiene vida porquepresenta las condiciones adecuadas, si bien, en buena parte, esterazonamiento puede formularse en sentido contrario, como ya vimosen el tema la Tierra como sistema: “La Tierra primitiva debió de tenerlas condiciones para que se originara la vida, pero las condicionesactuales del planeta son, en gran parte, resultado de la propia acciónbiológica”. Incluso los procesos geológicos internos están, de algúnmodo, condicionados por las condiciones superficiales, dado que elmovimiento de las placas litosféricas se debe a la convección delmanto terrestre, y esta depende, en cierta medida, de la refrigeraciónque sufre la corteza oceánica en contacto con la hidrosfera, cuyacomposición y temperatura están condicionadas, a su vez por laatmósfera y por los seres vivos.

Algunos autores en especial James Lovelock en su hipótesisGaia, han comparado nuestro planeta con un organismo vivo en elque sus partes interactúan de tal modo que se autorregula. Estavisión “orgánica” del planeta, aunque no es compartida por elconjunto de los científicos, ha contribuido en gran medida a nuestravisión de que la Tierra forma un sistema complejo con abundantesinterconexiones entre sus partes, cuyas relaciones de feedbackdeterminan sus condiciones de habitabilidad, y ha propiciado lacompresión de los efectos globales de nuestras acciones sobre elmedio ambiente.

La atmósfera es la capa gaseosa de la Tierra, unida al resto delplaneta por la atracción gravitatoria que, según la ley de Newton,disminuye rápidamente al alejarnos de su centro. Es la cubierta másexterna de la Tierra y constituye el límite con el espacio exterior. Estáen contacto con la hidrosfera, geosfera y biosfera.

Es una cubierta fluida y los elementos que la forman son gasesprincipalmente, aunque también hay sólidos y líquidos en suspensión.

Es un sistema abierto, ya que intercambia materia y energíacon el exterior.

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1. Composición de la AtmósferaLa atmósfera se extiende hasta unos 10000Km. A partir de esta

altura se considera que ya no hay gases atraídos por la gravedad dela Tierra. La atracción gravitatoria disminuye con la altura, por lo quela densidad también lo hace. Así, en los primeros 30 Km se encuentramás del 90% de la masa de la atmósfera. Su estructura no eshomogénea, sino que se divide en diferentes zonas en función de sucomposición y de las variaciones de la temperatura del aire. Estaszonas son las siguientes:

La Homosfera.Es la capa de la atmósfera que se extiendehasta los 80 Km de altura y en ella se concentran más del 99%de la masa atmosférica total. Tiene una composición bastantehomogénea, formada por una mezcla de gases que sedenomina aire. El aire está formado por N2 (78,08%), O2

(20,95%) y argón (0,93%), con cantidades muchos menores ymás variables de otros gases como el CH4, los más importantesde los cuales son el vapor de agua, el CO2 y el O3.

Además de gases, hay cantidades pequeñas y muyvariables de finas partículas en suspensión llamadas aerosolesque pueden encontrarse en estado sólido, formadas por polvoatmosférico y cristales de hielo o en estado líquido, formandogotas compuestas por agua y otros compuestos disueltos enella como el ácido carbónico.

Según las variaciones de la temperatura del aire, sedistinguen las siguientes capas: Troposfera, Estratosfera yMesosfera.

La Heterosfera. Se extiende por encima de la homosferahasta el difuso límite superior de la atmósfera, y su composiciónva variando de acuerdo con la masa molecular de los gasesconstituyentes.

En ella se pueden distinguir capas de N2, O (atómico), Hee H (atómico), que se nombran según el gas más abundante.

Se pueden diferenciar en su interior las siguientes zonas:Termosfera (o ionosfera) y exosfera.

2. Estructura de la AtmósferaLa temperatura en la atmósfera varía en altura, pero no de

manera uniforme. Así se establece una estructura en capas de laatmósfera según las variaciones de temperatura. Los límites de las

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capas no son bruscos, sino que son zonas de transición, la extensiónde las capas tampoco es uniforme: varía con la latitud y, en algunoscasos, con la estación del año.

Troposfera. Es la región de la atmósfera que se encuentra encontacto con la superficie terrestre y llega hasta una alturavariable entre los 12 y los 15 Km, dependiendo de la latitud y laestación del año. En esta fina capa está la mayor parte de lamasa de la atmósfera, un 80% y es donde se encuentra casitoda el agua atmosférica. El aire se mezcla vigorosamente yes el lugar en el que ocurren la casi totalidad de losfenómenos meteorológicos. En la troposfera, la temperaturadisminuye rápidamente con la altura, hasta los -70ºC en sulímite superior o tropopausa.

En esta capa se produce el llamado efecto invernadero

Estratosfera. Esta capa se encuentra entre la tropopausa y los50 o 60 Km de altura (estratopausa). En esta capa se produceun aumento inicial suave de la temperatura, y luego másrápido, hasta alcanzar poco menos de 0ºC, por lo que hay pocamezcla vertical de aire, lo que da lugar a una estructuraestratificada que le da nombre a esta capa.

Entre los 15 y 30 Km de altura se produce un aumentoimportante de la concentración de O3, por lo que a esta zona sele suele denominar capa de ozono u ozonosfera, aunque elO3 sea, también aquí, un gas minoritario. Esta concentración deO3, es responsable de filtrar la radiación ultravioleta másenergética que procede del sol.

Mesosfera. Es la últimacapa de la homosfera,entre la estratopausa y los80-90 Km de altura(mesopausa). Latemperatura del airevuelve a descenderpaulatinamente hastallegar a -100ºC.

Termosfera. Esta capacomprende desde lamesopausa hasta 600Kmde altura. Llamada asíporque la temperatura de

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los gases aumenta hasta 1000ºC, si bien la cantidad de gaseses mínima y, por tanto, también la cantidad de calor. En sumayor parte está formada por iones y electrones sueltos, por loque se conoce como ionosfera.

Actúa como filtro de las radiaciones X y gamma queprovienen del sol. Otra característica es que en esta capa lasondas de radio emitidas desde la superficie terrestre se reflejanhaciendo posible las comunicaciones.

Y por último mencionar que, la interacción de electronesprocedentes del sol con las moléculas de nitrógeno y oxígeno,producen manifestaciones de calor y luz, conocidas comoauroras boreales (en el polo norte) o auroras australes ( enel polo sur).

Exosfera. Algunos autores definen una última capa desde los600 Km hasta el difuso límite superior de la atmósfera, formadaprincipalmente por hidrógeno atómico. Parte de estos átomosescapan de la atracción terrestre, perdiéndose en el espaciointerplanetario, ya que la atracción gravitatoria ya es muy débil.

El aire es tan tenue que no puede captar luz, el color delcielo se va oscureciendo hasta alcanzar la negrura del espacioexterior.

3. Función protectora y reguladora de la Atmósfera.

3.1. Características de la atmósferaLa estructura y la composición de la atmósfera, le confiere unas

características que favorecen el desarrollo de la vida:

Contiene los gases necesarios para el desarrollo de lavida: O2 y CO2.

Actúa de pantalla protectora: la capa de ozono de laestratosfera impide que parte de la radiación UV atraviese latroposfera y llegue a la superficie terrestre.

Mantiene una temperatura media adecuada para losprocesos vitales: la atmósfera tiene una función reguladorade la temperatura, gracias al efecto invernadero, que impideque parte del calor que llega a la superficie terrestre procedentedel sol se disipe en el espacio exterior.

Interviene en el ciclo del agua: el vapor de agua quecontiene se condensa, forma nubes y precipita en forma delluvia o nieve.

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3.2. Características de la radiación solarLa Tierra se calienta a causa de la radiación electromagnética

emitida por el sol. El sol emite una serie de partículas que sondesviadas por el campo magnético terrestre por lo que no alcanzan laTierra. Esta radiación es emitida en distintas longitudes de onda:

Rayos UV: posee mucha energía. Está por debajo de los 360 nm Luz visible: longitud de onda entre 360 y 760 nm Rayos IR: posee poca energía y producen calor. Su longitud de

onda es superior a 760 nm.

3.3. Interacción de la radiación solar y la atmósferaCuando la radiación solar llega a la atmósfera ocurre losiguiente:

La radiación UV de longitud de onda más corta es absorbida porel O3 de la estratosfera antes de llegar a la superficie terrestre.

La radiación visible pasa a través de la atmósfera y llega a lasuperficie terrestre.

Los rayos IR son absorbidos por el CO2 de la troposfera ytambién por la superficie de la Tierra que se calienta.

La parte baja de la atmósfera se calienta al recibir estaradiación y la emite de nuevo, parte hacia el espacio y partehacia la Tierra, provocando el efecto invernadero natural.

3.4. Efecto protector de la ionosfera y la ozonosferaLas diversas capas de la atmósfera hacen de filtro de las

radiaciones solares; solo la luz visible consigue atravesarla.

La luz visible interviene en la fotosíntesis y en la dinámica delas masas fluidas.

Las radiaciones de onda corta (rayos X y gamma) tienen muchaenergía y un alto poder de penetración. Son filtrados por la ionosfera,pues si llegaran a la Tierra romperían las moléculas debido a laionización de sus átomos. La temperatura en la ionosfera aumentahasta los 1000ºC debido a la absorción de las radiaciones solares deonda corta, llevada a cabo por las moléculas de N2 y O2, que setransforman en iones de carga positiva, liberándose electrones. Estoda lugar a un campo magnético terrestre situado entre la ionosfera(cargada positivamente) y la superficie terrestre (cargadanegativamente). Desde la ionosfera fluyen cargas positivas hacia lasuperficie terrestre y desde la superficie terrestre cargas negativas

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hasta la ionosfera. El condensador terrestre se descargaría en pocosminutos, pero las tormentas desempeñan un importante papel para larecarga del mismo.

Los rayos X son beneficiosos para los seres vivos en un tiempode exposición limitado, pues provocan mutaciones, para el proceso deselección natural y estimula los precursores de la vitamina D, quecombate el raquitismo.

El O3 existe en toda la atmósfera, aunque donde se encuentraen mayor proporción es en la estratosfera. En el ecuador presenta sumáximo espesor mientras que en los polos muestra el mínimo. Lacantidad de O3 en la atmósfera varía según el día y las estacionesdebido a la radiación solar. El O3 se encarga de absorber lasradiaciones UV de onda más corta. El ozono se forma y destruyecontinuamente según el siguiente proceso:

Fotolisis O2 : O2 + UV→O + O Formación O3: O + O2→ O3 + calor Destrucción O3: O3 + UV→ O + O2

Estas reacciones están en equilibrio, por lo que el ozono seforma y destruye a la vez que se retienen los rayos UV.

Por encima de los 30Km los rayos UV llegan con más intensidady pueden destruir y formar ozono, mientras que cuanto más baja sesitúe con menos intensidad llegarán los rayos UV y no se destruirá yformará ozono.

3.5. Efecto invernaderoLa atmósfera regula la temperatura permitiendo el desarrollo de

la vida. El efecto invernadero tiene lugar en la troposfera, en la cualexisten unos gases que son el causante de este efecto (vapor deagua, CH4 y CO2).

La radiación solar previamente filtrada llega a la superficieterrestre calentando la geosfera y la hidrosfera. Parte es reflejada alespacio (albedo: cantidad de radiación solar que un planeta emite alexterior). Otra parte es retenida por el CO2 y el vapor de agua,conduciéndola a la Tierra y provocando el mantenimiento de latemperatura.

Sin efecto invernadero la temperatura de la Tierra sería de-18ºC, imposibilitando el desarrollo de la vida.

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Existe una clara correlación entre la concentración de gases deinvernadero (CO2, H2O, CH4 y gases contaminantes artificiales comolos clorofluorocarbonados CFC) y la temperatura terrestre; elefecto de la variación del CO2 sobre la temperatura superficial de laTierra está especialmente bien demostrado. El aumento actual de laconcentración de estos gases, debido a las emisiones antrópicas, estáprovocando un calentamiento del planeta.

3.6. Otros factores que determinan la temperatura terrestre

Intensidad de la radiación solar. La intensidad de la radiación solar depende, de dos factores: la actividad solar, y la distancia entre el Sol y la Tierra.

o Actividad del Sol. La energía que irradia el Sol varía con el tiempo.

o Distancia Sol-Tierra. Aunque varía algo a lo largo del año,como media es constante. Sin embargo, la excentricidad de laórbita y la orientación e inclinación del eje si cambianperiódicamente, provocando variaciones en la distribución dela energía, por lo que pueden ser una de las principales causasde las glaciaciones.

Albedo. Es el porcentaje de radiación solar que reflejan lasuperficie terrestre y la atmósfera. El albedo medio de la Tierraes del 30%. Dado que esta radiación no se absorbe, unaumento del albedo favorece una disminución de latemperatura.

o Polvo, aerosoles y nubes. Cuanto mayor sea sucantidad en la atmósfera, más energía se refleja. En elcaso de grandes erupciones volcánicas, las finas cenizas yaerosoles sulfurosos son inyectados en la estratosfera,donde pueden permanecer varios años, produciendo unadisminución significativa de la temperatura terrestre. Seha propuesto que este sería uno de los efectos máscatastróficos de la caída de grandes meteoritos y de unaguerra nuclear generalizada (el llamado “inviernonuclear”).

o Vegetación. La vegetación absorbe más radiación quelas rocas, siendo mayor el albedo en los desiertos que enlos bosques. Por otra parte, las plantas evaporan unaimportante cantidad de agua (transpiración), por lo quelos bosques favorecen la formación de nubes.

o Hielo. Las superficies de la nieve y el hielo presentan elmáximo albedo. Cuanto mayor es la superficie helada,

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más energía se refleja, por lo que tenderá a disminuir másla temperatura.

o Superficie oceánica. Su albedo es muy variabledependiendo fuertemente del ángulo de incidencia de losrayos solares y del oleaje en la superficie, aunque, comomedia, suele formarse entre el 3 y el 10% según lalatitud.

3.7. Balance energético global de la TierraEl balance entre la energía recibida y radiada al exterior ha

permanecido siempre equilibrado, con algunas variacionestransitorias que se han traducido en cambios climáticos.

La constante solo es la energía que llega desde el sol hasta ellímite superior de la atmósfera. Se distribuye en un 100%:

Un 28% es reflejada por las nubes, la superficie terrestre y laatmósfera (albedo).

Un 25% es reflejada por la capa de ozono, por las partículas delaire, el vapor de agua y las nubes.

Un 47% es absorbido en la superficie terrestre en la que solo el0,2% es absorbido por los vegetales para la fotosíntesis.

o Un 18% es emitido en radiaciones infrarrojas.o Un 24% se pierde con la evaporación (ciclo del agua)

→Calor latenteo Un 5% por la conducción del calor de la superficie o del

mar al aire →Calor sensible

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3.8. La Energía SolarSe considera una fuente alternativa de energía. Es la energía

del futuro si se consigue una producción energética rentable yequiparable a los de las fuentes convencionales.

La energía solar se genera en el sol por un proceso de fusiónnuclear y llega a la Tierra como radiación electromagnética, pero deforma dispersa y aleatoria, lo que supone un inconveniente al nopoderse almacenar directamente, hemos de transformarla en energíatérmica o eléctrica.

Las principales formas de explotación de la energía solar son:

3.8.1.Conversión térmica:Consiste en la transformación de la energía solar en energía

térmica mediante el calentamiento de un fluido.

Conversión a baja temperatura: se obtiene mediantecolectores solares planos, dispositivos formados por una placade calor oscuro (que absorbe la radiación solar y la convierte encalor) y por un circuito de tubos de cobre por los que circula unfluido portador del calor (agua, aceite, aire). Todo ello está

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cubierto por láminas de vidrio o de plástico que inducen unefecto invernadero en el colector.

Este sistema es utilizado en calefacción por suelo radiantey es el modo más económico y limpio para obtener aguacaliente en centros sanitarios, viviendas, piscina,…

Conversión a media temperatura: se realiza a través deconcentradores de la radiación solar, cilindros-parabólicos, quereflejan la radiación solar sobre un depósito que contiene unfluido portador de calor. Son orientables para captar la energíaradiante.

Se utilizan en procesos industriales, como la obtención devapor, la desalación del agua marina o la esterilización.

Conversión a alta temperatura: se consigue por medio deespejos colectores, que reflejan la radiación de formaconvergente hacia un receptor que absorbe y transmite el calorrecibido a un fluido portador del calor. La energía térmica asíconseguida se aprovecha para producir vapor, que alimenta unturboalternador. Este proceso se lleva a cabo en centralestérmicas solares, que permitiría abastecer parte de núcleosurbanos de electricidad.

Las primeras plantas de este tipo se instalaron enCalifornia. En España existe la Plataforma Solar de Almería y setiene previsto que entren en funcionamiento en Sevilla yGranada.

3.8.2.Conversión fotovoltaicaConsiste en la transformación directa de la energía luminosa en

eléctrica debido al efecto fotovoltaico, según el cual, cuando la radiaciónsolar incide sobre un material semiconductor, provoca en el un movimientode electrones que da lugar a una diferencia de potencial en sus extremos ylos convierte en generadores eléctricos.

Se consigue mediante células fotovoltaicas de silicio montadas sobrepaneles solares que captan la radiación solar y la transforman en corrientecontinua. Esta energía se almacena en acumuladores para disponer decorriente eléctrica fuera de las horas de luz o en días nublados.

Produce electricidad en zonas donde es muy difícil la conexión a lared de distribución eléctrica o, incluso, donde ni siquiera existe dicha red.Posee posibilidades de abastecer núcleos urbanos si se gestionaadecuadamente. Satélites artificiales.

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3.8.3.Arquitectura solar o bioclimática Optimiza la energía solar que recibe un edificio mediante una

serie de medidas arquitectónicas, como orientar correctamente eledificio, llevar a cabo un buen aislamiento térmico, diseñar muros deinercia térmica y colocar pantallas protectoras de la radiación solar.

Se puede captar la energía solar a través de superficies mates yoscuras o retenerlas con materiales transparentes, como el vidrio,que provocan un efecto invernadero. Así se reduce el gastoeconómico y energético para el acondicionamiento térmico de lasviviendas.

4. Dinámica general atmosférica

4.1. Factores que determinan el movimiento de las masas de aire.

Los movimientos verticales que tienen lugar en la troposfera se denominan de convección y se deben a variaciones de temperatura,humedad o presión atmosférica.

4.1.1.Movimientos verticales del aire por cambios de temperatura

Se deben a que el aire caliente es poco denso y asciende, a medida que éste asciende se hace más denso, teniendo que descender.

Las zonas con masas de aire caliente que se eleva son zonas de bajas presiones, mientras que las zonas donde el aire es más frío ydesciende son zonas de altas presiones.

4.1.2.Movimientos verticales del aire por cambios de humedadSe dan debido a la presencia de vapor de agua en el aire, que lo

hace menos denso en el aire seco.

La concentración de vapor de agua en la atmósfera depende tanto de la proximidad de grandes masas de agua como de la temperatura: a mayor temperatura, mayor vapor de agua. El vapor deagua presente en la atmósfera puede medirse de dos formas:

Humedad absoluta: es la cantidad de vapor de agua que hayen un volumen determinado de aire (g/m3). Cuando el aire nopuede contener más vapor de agua se dice que está saturadode humedad. El punto de rocío es la temperatura en la que seproduce la saturación.

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Humedad relativa: es la cantidad en % de agua que hay en 1m3 de aire en relación con la máxima que podría contener a latemperatura que se encuentra.

¿

Humedad absoluta+ ❑Humedad máxima

∗100

Humedadrelativa=¿

El aire es totalmente seco si contiene una humedad relativa del0%, mientras que cuando alcanza el punto de saturación lahumedad relativa es del 100%.

4.1.3.Movimientos verticales debido a cambios de presión.La presión atmosférica es la fuerza que ejerce la atmósfera

sobre una superficie. Se mide con un barómetro.

La presión al nivel del mar es de 1013 milibares (mb), tambiénpuede expresarse en atmósferas (1 atm) o milímetros de mercurio(760 mmHg). La presión atmosférica disminuye debido a la altitud ylatitud.

La altitud: porque la atmósfera pierde rápidamente densidadcon la altura; y al ascender en la atmósfera, la columna de aireque queda por encima es menor.

La latitud: varia debido a la distinta distribución de radiaciónsolar en la superficie terrestre. Así, las zonas del ecuador ytrópicos reciben más calor, el aire se expande y ejerce menospresión. En los polos, por lo tanto ocurre lo contrario, al recibirmenos.

Se denomina gradiente vertical a la variación de latemperatura entre dos puntos situados a 100m de distancia envertical.

En el aire en reposo desciende la temperatura 0,65ºC cada100m en vertical. (Gradiente vertical de temperatura, GVT)

En el aire en movimiento, se da el gradiente adiabático seco(GAS). Cuando una masa de aire asciende, la presión que soportadisminuye y el aire se expande, descendiendo la temperatura en 1ºC por cada 100m.

El gradiente adiabático saturado se da en el momento que lamasa de aire ascendente alcanza el punto de rocío, se condensa elvapor de agua que contiene y forma una nube. La temperaturadisminuye 0,5ºC cada 100m.

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¿Cómo se forma la niebla y el rocío? Si existen núcleos decondensación (polvo, aerosoles) y asciende una masa de aire saturada dehumedad se forma una nube. Cuando el aire se sobresatura en puntospróximos a la superficie terrestre se forman nieblas. Al alcanzar el punto derocío sobre superficies más frías (coche, hierba, …) surge el rocío o laescarcha si las temperaturas son inferiores a 0ºC.

4.2. Circulación general de la atmósfera y zonas climáticas.

Las grandes masas de aire se mueven debido a los cambios depresión entre distintas latitudes. El aire se mueve desde las zonas de laTierra de altas presiones a las de bajas presiones.

El primer modelo de circulación atmosférica fue propuesto por JohnHadley, este afirmaba que el aire caliente de las zonas próximas al ecuadorasciende y el aire frío desciende formando una gran célula convectiva paracada hemisferio.

En la distribución de las presiones también intervienen la posición delos continentes y océanos y las grandes unidades del relieve de loscontinentes. Por ello la situación que se produce es la siguiente:

Las bajas presiones aparecen en las zonas del ecuador y sobre los 60ºde latitud en los dos hemisferios. Por tanto, son zonas en las que elaire asciende.

Las altas presiones aparecen en latitudes subtropicales entre los 20ºy 40º de latitud en ambos hemisferios y en los polos. El airedesciende.

De este modo se forman 3 células convectivas en cada hemisferio.

Además el “efecto Coriolis” hace que las masas de aire se desplacenhacia la derecha en el hemisferio Norte.

Como consecuencia de la distribución de las presiones y del efectoCoriolis, se produce una circulación atmosférica similar para cadahemisferio, es la siguiente:

Entre los trópicos y el ecuador, se situan las células de Hadley,que se originan debido al gradiente de presiones entre el cinturóntropical de altas presiones y la zona ecuatorial de bajas presiones. Porel efecto Coriolis, el aire se desvía originando los vientos alisios,muy constantes en cuanto intensidad y dirección.Proceden del NE en el hemisferio Norte y del SE en el hemisferio Sur,y convergen en una estrecha franja algo desviado llamada Zona deConvergencia Intertropical (ZCIT).

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En los Trópicos, se forman núcleos de altas presiones que originanvientos suaves, los que se desplazan siguiendo una trayectoriacircular. Una parte de estos vientos refuerza a los alisios, y otra partese dirige hacia los polos del Oeste (Vientos del Oeste).

Entre los 60º de latitud y los polos. Entre las zonas de altaspresiones situadas en los polos y las zonas de bajas presionessituadas en los 60º de latitud se forman una células de convecciónque dan lugar a los vientos polares.

En las capas más altas de la troposfera sobre los 11 Km de altitud, se forma la corriente en chorro, un viento que se desplaza agran velocidad y que describe una trayectoria sinuosa. Se originan en distintas latitudes: Polar, subtropical y tropaical. Desempeñan un importante papel en la formación de precipitaciones.

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La circulación atmosférica general y los factores típicos de cada zona dan lugar a los distintos tipos de climas:

Climas tropicales: Se localizan en el ecuador y en latitudes comprendidas entre los trópicos de Cáncer y de Capricornio. No tienen estación fría. Las precipitaciones son muy abundantes, sobre todo en la zona ecuatorial.

Climas secos: Están situados alrededor de los trópicos. Las temperaturas medias son muy altas y las precipitaciones escasas.

Climas templados: Se localizan en latitudes medias. Las temperaturas y precipitaciones varían de forma estacional.

Climas fríos: Se sitúan en los polos y en zonas próximas. Las temperaturas son muy bajas y se caracterizan por la presencia de hielos permanentes.

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4.3. Tiempo atmosférico: estabilidad e inestabilidadEl tiempo meteorológico es el comportamiento de la

atmósfera de un lugar y momento determinado. El tiempometeorológico está determinado por la presión atmosférica, latemperatura, el viento, la humedad, la nubosidad sobre la atmósferay las precipitaciones.

Cuando una masa de aire caliente cargada de humedad seencuentra con una masa de aire frío más seca, entran en contacto sinque se produzca mezcla alguna. A este fenómeno se le llama frente.

Frente cálido: la masa de aire más caliente avanza sobre lamasa de aire más fría, lo que provoca un aumento de lastemperaturas y precipitaciones de larga duración.

Frente frío: la masa de aire frío desplaza a la caliente haciaarriba. Se produce un descenso de las temperaturas yprecipitaciones intensas de larga duración.

Frente ocluido: dos frentes fríos alcanzan a uno caliente, elaire cálido asciende, dejando dos masas de aire frío por debajo.Producirá aumentos o descensos de temperatura y lluviasdébiles.

4.3.1.Borrascas y AnticiclonesUna borrasca o depresión, es un centro de bajas presiones

que se produce cuando hay una masa de aire poco denso en contactocon la superficie terrestre y comienza a elevarse por unas corrientestérmicas ascendentes. Como consecuencia de su elevación, en ellugar donde estaba la masa de aire se crea un vacío en el que el airepesa menos, entonces el aire frío de los alrededores se mueveoriginando un viento que sopla desde el exterior hasta el centro de laborrasca. En el hemisferio Norte el giro de las borrascas es contrarioal de las agujas del reloj, e; en el hemisferio sur sería al revés.

Un anticiclón, es un centro de altas presiones que se formacuando una masa de aire frío está a una cierta altura y tiendeentonces a descender hasta contactar con el suelo. En la zona decontacto el aire se acumula y tiende a salir del centro al exterior.

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El aire circula hacia el interior de la depresión y tiende aascender desde su centro.

A continuación circula por las capas altas de la atmósfera y sedirige hacia el anticiclón, donde baja hasta el centro de altaspresiones desde donde tiende a salir hacia el exterior del anticiclón.

Cuando el anticiclón se sitúa sobre la zona de la superficieterrestre el tiempo de esta zona será estable y el cieloacostumbra a estar despejado.

Cuando una borrasca se sitúa sobre una zona de la superficieterrestre el cielo suele presentar nubosidad y puede haberprecipitaciones.

4.3.2.Inversión TérmicaUna inversión térmica es una situación térmica en la que se

invierte el descenso de la temperatura con la altura. Esto pasacuando una masa de aire cálido se superpone a otra de aire fríoactuando de tapadera e impidiendo el movimiento de aire frío.

Las inversiones térmicas tienen lugar durante las nochescuando la tierra no recibe la radiación del sol y se enfría másrápidamente que las superiores, que retienen parte de la radiación. Lainversión térmica es frecuente e invierno, cuando las noches sonlargas.

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La Tierra recibe menos horas de radiación solar y en cambio,emite radiaciones durante más horas lo que favorece su enfriamiento.

Este fenómeno ocurre en los valles, donde el aire puede estarestancado.

Inversión Térmica en las Ciudades: las variaciones detemperatura entre la ciudad y el entorno no solo se deben a lacombustión y el consumo eléctrico, sino también a otros factorescomo la reflexión por los edificios, la eliminación del agua de lluviapor el alcantarillado, la escasez de vegetación que reduce laevotranspiración.

En las ciudades existe un microclima muy particular que generamovimientos locales del aire. Esto ha llevado a llamar a las ciudades“”islas térmicas”.

La formación de células convectivas que incorporan aire de lazona circundante a la ciudad, es preocupante, dada la existencia decinturones industriales; así las emisiones de las industrias seincorporan a la atmósfera aumentando la zona de calor. El efecto másconocido de la isla térmica urbana es la formación de una capa deinversión, la cual impide que el aire contaminado ascienda al nopoder difundirse, y descienda y se incorpore a la circulación del aireurbano, esto se agrava en situaciones anticiclónicas. La inversiónpuede mantenerse durante días y provoca sobre la ciudad como unacúpula de contaminantes, también llamado smog fotoquímico. Estasituación se mantiene hasta que el viento o la lluvia destruyen la capade inversión térmica.

4.4. Riesgos climáticos: Tornados, gota frías, …

4.4.1.Las BrisasSon vientos locales. Podemos distinguir dos tipos: marinas y

montañosas.

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Brisas marinas: se producen cerca de la costa, y distinguimosentre diurnas y nocturnas.

Brisas marinas diurnas: la radiación solar calienta la costadurante el día. Por su elevado calor específico, el agua del mar secalienta lentamente, y por lo tanto el aire en contacto con la tierra ytiende a ascender, disminuyendo la presión.

El aire en contacto con el mar está más frío, por tanto tiende adescender y aumenta la presión. Como consecuencia, se produce unacirculación de aire desde el mar hasta la tierra, este aire está cargadode humedad pues procede del mar.

Brisas marinas nocturnas: durante la noche la situación seinvierte, mientras la tierra se enfría rápidamente, el mar pierde calorlentamente. El aire situado sobre la tierra está más frío que el aireque se encuentra sobre el mar, de manera que la presión atmosféricaes mayor que la del mar. Se produce una circulación del aire desde latierra hacia el mar. Este aire es seco, puesto que procede de la zonainterior.

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Brisas montañosas: se dan entre un valle y una montaña. Seda lo que se llama el Efecto Föhn: el relieve interviene en elmovimiento de las masas de aire y en las precipitaciones. Cuando unamasa de aire húmedo circula hacia una zona montañosa, se elevahasta llegar a la cima de la montaña. Al ascender se enfría y el aguaque contiene se condensa, por lo que se producen precipitaciones y lamasa de aire pierde humedad. Al pasar a la otra ladera de lamontaña, el aire seco desciende y se calienta. Se genera un vientoseco y cálido que puede producir el deshielo.

4.4.2.TornadosSon una especie de columna giratoria de viento y polvo de unos

50 m de anchura que se extiende desde el suelo hasta la base de uncumulonimbo (tipo de nube). Se forma por un remolino que resulta deun calentamiento excesivo de la superficie terrestre. El giro suelecomenzar cuando el viento de las capas más altas sopla con mayorintensidad y en distinto sentido que el de las capas más bajas.

La velocidad del viento hace de los tornados, uno de losfenómenos climáticos más peligrosos, rápidos y devastadores queexisten. Además, de dañar infraestructuras producen lluviastorrenciales e intensivas granizadas.

4.4.3.Gota FríaFenómeno que se produce en zonas cercanas al mar, normalmente en

otoño.

En los meses fríos el mar mantiene la temperatura más alta que latierra. Se produce un viento del mar hacia la tierra, cálido y cargado de

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humedad que tiende a ascender hacia las capas altas de la troposfera. Enlas capas altas hay masas de aire frío procedentes de la tropopausa polar. Alponerse en contacto las dos masas de aire se produce la rápidacondensación del agua que transporta el aire cálido originando lluviastorrenciales. Fenómeno típico de la costa mediterránea española.

4.5. Los ClimogramasEs una representación gráfica de las temperaturas medias

registradas durante un año y de las precipitaciones producidas eneste período. La variación de la temperatura va normalmenteasociada a la cantidad de precipitaciones.

4.6. Aprovechamiento energético: La energía eólica.Es la energía producida por el viento. Se emplea

tradicionalmente para embarcaciones de vela y moler granos en losmolinos de viento.

Las características del viento para poder ser usado comoenergía son: continuidad, velocidad y evitar turbulencias.

Aeronavegadores: consisten en una torre de acero en lo altode la cual está instalado un aeromotor con dos otras palas que giranen torno a un eje horizontal conectado a un generador. Se instalaorientado de forma que el viento incida perpendicularmente sobre laspalas.

Cuando la intensidad de viento varía el sistema es corregido porun mecanismo automatizado. La energía cinética es transformada enenergía eléctrica por un generador. Son útiles para abastecer deenergía eléctrica a viviendas aisladas.

España es la 2º potencia mundial de aprovechamiento de laenergía eólica (Castilla la Mancha, Tarifa, Gibraltar,…) Puede generarimpactos visuales, acústicos… o la muerte de pájaros.

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5. Cambio Climático

5.1. Causas naturales de los cambios climáticos.

En la historia de la Tierra se han sucedido una serie de períodosde oscilación climática.

Las zonas climáticas han variado de situación geográfica con eltiempo.

El conjunto de períodos de variabilidad climática se denominageología de glaciaciones.

Cada una de las fases de fluctuación de las zonas climáticas seconocen con el nombre de período glaciar (avance de loshielos) o ciclo interglaciar (tiempo entre dos glaciaciones).

El registro geológico de la historia de la Tierra muestra estasanomalías paleoclimáticas: presencia de fauna fósil de marescálidos en la Antártida, corales en latitudes elevadas,…

Teorías que explican el origen de los ciclos glaciares

Hipótesis solares

Considera que se produce una disminución de la cantidad deenergía solar que llega a la Tierra.

El sol puede experimentar fluctuaciones en su producción deenergía.

La energía solar que llega a la Tierra puede disminuir por lapresencia de nubes de polvo debidas al vulcanismo continentalo al impacto de meteoritos.

El aumento de la intensidad del campo magnético terrestresupone más radiación solar rechazada.

Todo ello llevaría a períodos glaciares.

Hipótesis geológicas

El aumento del calor emitido por la Tierra, al disminuir lacantidad de CO2. (Efecto invernadero).

El aumento del albedo debido a la distribución de loscontinentes en torno a los polos.

Alteraciones orbitales de la Tierra que modifican la duración delas estaciones, debido a la variación de la inclinación del eje derotación de la Tierra, la forma de la órbita terrestre y la

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precesión (movimiento de bamboleo del eje de rotación de laTierra).

5.2. Influencia de la configuración de continentes y océanos por el movimiento de las placas litosféricas.

La variación de la distribución de los continentes y océanos a lolargo de la historia de la Tierra ha modificado el albedo. Loscontinentes tienen mayor albedo que los océanos.

La glaciación del Carbonífero, tuvo lugar cuando se ensamblanlos continentes en el polo sur para formar la Pangea II.

La desertización Permo-Triásica se originó debido a que laexistencia de un único continente provocó la formación de unanticiclón permanente sobre él; el viento frío y seco que saledel anticiclón volvió el clima más árido.

En el Jurásico se produjo la apertura de grandes océanos, lo quesuavizó el clima y permitió el desarrollo de los dinosaurios yotros reptiles y mamíferos.

5.3. Influencia de la actividad humana en el cambio climático.

a) Empleo masivo de combustibles fósiles: Óxido de azufre (SO3) : Lluvia ácida Óxido de nitrógeno (N2O3): Smog y lluvia ácida Óxido de carbono (CO2) Efecto invernadero

(calentamiento global) Metales pesados

b) Empleo de aerosoles, refrigerantes y gomaespuma: CFCS: Deterioro de la capa de ozono (mayor penetración

de UV)

c) Empleo de compuestos orgánicos (smog)d) Empleo masivo de abonos nitrogenados

Óxido de nitrógeno: Smog y lluvia ácida

e) Destrucción masiva de selvas tropicales para ganar terreno para pastoreo y con fines comerciales, disminuye la evotranspiración de la zona y elimina la presencia de lluvias.

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6. Contaminantes Atmosféricos

6.1. Principales contaminantes y sus efectos

Cuadro

6.2. Factores que intensifican la contaminación:

Las condiciones atmosféricas: o Condiciones anticiclónicas: evita el movimiento de las

masas de aire, porque proceden de unas condiciones deestabilidad atmosférica, por lo que favorecen laacumulación de contaminantes.

o Condiciones de borrascas: favorecen el movimiento demasas de aire, dispersando los contaminantes. Sinembargo si hay precipitaciones, producen la deposiciónhúmeda, que arrastra los contaminantes desde laatmósfera a las tierras y mares.

Los vientos: según su dirección propician la zona hacia donde se van a dispersar los contaminantes.

Precipitaciones: Arrastran los contaminantes hacia el suelo. Insolación: Provoca la fotooxidación de los contaminantes

1arios. Brisas: Durante el día arrastran los contaminantes del mar

hacia la Tierra; de noche al revés.

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Características geográficas y topográficas: las masas devegetación, los edificios, disminuyen la velocidad del viento porlo que favorecen la acumulación de contaminantes.

6.3. Efectos de la contaminaciónLOCALES REGIONALES GLOBALES

Islas térmicas,smog(en las

proximidades)

Lluvia ácida(en zonas cercanas y

alejadas)

Efecto invernadero

Smog: (smoke +fog= humo +niebla). Mezcla de partículas dehumo y niebla que se forma en la atmosfera, en condiciones dehumedad y poca velocidad de viento, por lo que no es posible ladispersión del humo.

Lluvia ácida: Gran parte del SO2 y de los óxidos de nitrógenoque se emiten a la atmósfera vuelve a la superficie en forma dedeposición seca (gas) o húmeda (lluvia). Los de origenantrópico son el H2SO4 y HNO3. Los óxidos de S y N puedenpermanecer días en la atmósfera antes de generar H2SO4 yHNO3, con lo que pueden recorrer grandes distancias y provocarlluvia ácida. (Estos efectos se ven frenados en los océanos porla presencia de ciertos iones).

Produce diversos efectos sobre:

Agua Se vuelven más ácidas y modifican el hábitat de ≠especies.

Suelo Permite captación de iones tóxicos, absorbidos porvegetación y se incorpora a las cadenas tróficas.

Plantas Sobre sus hojas, perdida de nutrientes y de la capade cera, y más vulnerables a enfermedades yparásitos.

Materiales

Acelera la corrosión y la erosión. Si la roca es caliza,“mal de la piedra”, lo convierte en yeso (por elH2SO4). Evitar mediante resinas sintéticas.

Deterioro de la capa de ozono: En la estratosfera el ozono seestá creando y destruyendo continuamente. Donde más rápidose genera el O3, es aproximadamente a 22 Km de altura sobre elecuador, donde la radiación solar es más intensa.

La molécula de O3 es muy oxidante y reacciona conalgunos compuestos que llegan a la ozonosfera, como los CFCsque aparecen como consecuencia de la actividad humana. En la

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ozonosfera, la radiación UV los descompone desprendiendoátomos de Cl que reacciona con el ozono. Cada átomo de Clpuede destruir 20000 o 100000 moléculas de O3.

Si se redujese a cero las emisiones de CFC, la destrucciónde O3 continuaría al menos durante un siglo. El protocolo deMontreal prohibió el uso y fabricación de Los CFCs.

La consecuencia más probable de la pérdida del O3 es elaumento en el número de casos de cáncer de piel. En losanimales produce un incremento de la ceguera, en el fitoplactonsu consecuencia es muy grave, ya que condiciona toda la cadenatrófica. En las plantas genera una reducción del tamaño de lashojas, un menor crecimiento y peor calidad de las semillas.

6.4. Intensificación del Efecto invernaderoLa temperatura de la Tierra sería más baja si la atmósfera no

devolviese a la superficie terrestre parte del calor solar que irradia, lo que permite mantener unos 15ºC. Es lo que se conoce como efecto invernadero natural.

En los últimos años, desde la Revolución Industrial, la temperaturamedia ha aumentado en más de medio grado, en parte debido al aumentode la concentración de dióxido de carbono, derivada de la quema decombustibles fósiles, madera… Al eliminar bosques y selvas tropicales seproduce una disminución del consumo de O3 por fotosíntesis.Ello junto a la propiedad del dióxido de absorber luz infrarroja ydevolverla a la superficie terrestre ha llevado a unsobrecalentamiento de la Tierra. Ello puede ocasionar cambioclimático, y la fusión del hielo glaciar, lo que elevaría el nivel del mar,lo que llevaría a inundar zonas litorales.

El protocolo de Kioto marcó unos límites para las emisiones deotros gases. Este acuerdo firmado por la mayoría de los países(excepto EEUU) no está siendo cumplido por todos.

7. ANEXOS

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