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Dinámica De la atmósfera

GEOLOGÍA 3 | TEMA 2 | Versión impresa

la atmósfera

La atmósfera es la capa gaseosa que rodea nuestro planeta. A pesar de tener un grosor considerable, unos 500 km, se debe tener en cuenta que no toda es igual de densa. Las partes más próximas a la Tierra tienen más aire que las más alejadas. A esas alturas, la atmósfera se dispersa hacia el espacio.

capas de la atmósfera

Exosfera• : es la capa más externa de la atmósfera y contiene pocas moléculas de aire que están muy separadas, de manera que es muy difícil saber dónde acaba.

Termosfera• : contiene partículas cargadas de electricidad. Es la capa donde se origi-nan las auroras boreales.

Mesosfera• : es una capa en que ya no queda nada de ozono ni de vapor de agua. Cuando los meteoritos la intentan traspasar, se vuelven incandescentes y los vemos en forma de estrellas fugaces.

Estratosfera• : su gas predominante es el ozono y forma la capa que lleva su mismo nombre, la capa de ozono, que nos protege de la radiación solar mediante la absor-ción de las radiaciones UV. En esta capa el aire se mueve, sobre todo, en vertical.

Troposfera• : contiene el 80% de los gases de la atmósfera y prácticamente todo su vapor de agua. Predominan los movimientos verticales de aire, como las células de convección, y es donde se originan los fenómenos meteorológicos.

Exosfera

Termosfera

Mesosfera

Estratosfera

Troposfera

importancia de la atmósfera

Gases de la atmósfera

La atmósfera de la Tierra está formada mayoritariamente por nitrógeno gaseoso (N2, un 78%), un gas inerte, y por oxígeno gaseoso (O2, un 21%). Este último gas es el que per-mite la respiración de los seres vivos y, por tanto, la vida.


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El resto de la atmósfera está formada por otros gases que, aunque se encuentran en cantidades muchísimo más bajas, tienen importancia en el mantenimiento de nuestro planeta tal como lo conocemos.

Destacaremos los siguientes:

El vapor de agua (H• 2O), responsable de la humedad del aire, de las nubes y de las pre-cipitaciones.

El dióxido de carbono (CO• 2), esencial para el mantenimiento de la temperatura de la atmósfera.

El • ozono (O3), barrera de protección de nuestro planeta contra las radiaciones.

efecto invernadero

Determinados gases de la atmósfera (entre los cuales hemos destacado el dióxido de carbono, CO2) dejan pasar la radiación solar hasta la superficie de la Tierra. Ésta refleja parte de la radiación que, en su retorno, no puede atravesar la atmósfera y se queda retenida, calentando nuestro planeta.

Si en la atmósfera hubiese una menor cantidad de CO2, impediría el efecto invernadero y todo el planeta se enfriaría mucho.

Por el contrario, si los niveles de CO2 aumentan, la radiación puede escaparse todavía menos y la temperatura irá aumentando de manera alarmante.

Desde la Revolución Industrial, los niveles de CO2 no han parado de aumentar a causa de un uso descon-trolado de los combustibles fósiles (petróleo, carbón y gas), cuya combustión genera el dióxido de carbono que se va acumulando en la atmósfera. Este hecho constituye uno de los principales responsables del cam-bio climático que se está iniciando y que, si no tomamos medidas, se agravará en los próximos años.

la capa de ozono

La atmósfera, además, es nuestro escudo antirradiaciones. Aproximadamente a 30 km de altura nos encontramos con la llamada capa de ozono (O3), una zona de la atmósfera rica en este compuesto.

Esta capa es un escudo contra los rayos ultravioletas (UV) que nos llegan desde el Sol, que son muy peligrosos para la vida. Por ejemplo, una dosis alta de rayos UV provoca cáncer en nuestra piel y, además, puede causar daños severos en nuestra vista.

El problema es que la contaminación está debilitando la capa de ozono y cada vez filtra menos rayos UV. La radiación solar es cada vez más peligrosa, y por eso es tan necesario protegerse bien cuando vamos a tomar el Sol.

Esta debilitación es mucho más evidente en los polos, donde la capa de ozono se ha agujereado y las radia-ciones UV entran en dosis nunca vistas que alteran a los organismos que viven allí.



climatoloGía

El tiempo meteorológico es el que tiene lugar en un momento y en una región en concreto.

El clima es el promedio de las condiciones meteorológicas de aquella zona a lo largo de los años.

El clima depende de los siguientes factores: temperatura, presión atmosférica, hume-dad y velocidad del viento.

Todos estos factores dependen de la energía solar: el Sol es el motor de la atmósfera.

el sol, motor de la atmósfera

El Sol es una inmensa bola de gases en combustión constante. Su energía proviene de las reacciones de fusión nuclear que tienen lugar continuamente y de manera espontá-nea en su interior, durante las cuales se unen átomos que forman nuevos elementos y generan inmensas cantidades de energía.

De toda la energía que genera el Sol, a la exosfera llega una media de 1.366 vatios por m2 (W/m2). Pero a medida que va atravesando las diferentes capas de la atmósfera, éstas absorben y dispersan la energía, de manera que a la superficie terrestre únicamente llega una media de 900 W/m2.

Esta energía llega a la Tierra en forma de radiación solar en diferentes longitudes de onda.

La mayoría lo hace en forma de luz visible. Se trata de las radiaciones que nuestros ojos •están preparados para ver.

Pero también llegan radiaciones que se encuentran a la izquierda de la luz visible en •forma, entre otras, de radiaciones ultravioletas, como los UVA.

Y radiaciones de la derecha del espectro visible, como las infrarrojas. •

climograma

Los dos factores ambientales que influyen más en la determinación de los diferentes cli-mas son la temperatura y las precipitaciones. Si queremos representar de alguna manera en un gráfico los diferentes climas, éste nos tendrá que informar sobre los dos factores.

Un climograma es un gráfico donde se representan los dos factores mediante dos ejes de las Y (uno para las temperaturas y otro para las precipitaciones) y uno de las X, en el que se encuentran los diferentes meses del año.



Zonas climáticas

Los climas se pueden agrupar, según la temperatura, en tres grandes zonas climáticas: de climas cálidos, templados y fríos.

Zona de climas cálidos

La zona de climas cálidos se sitúa entre los trópicos y es la que recibe más insolación, lo que provoca que sea la zona donde las temperaturas son más altas. En ella se pueden distinguir tres climas, que se diferencian básicamente en los niveles de precipitación.

clima ecuatorial

Las precipitaciones son abundantes y se reparten regularmente, tal como sucede con la temperatura, que se mantiene alta y constante sin grandes diferencias entre el día y la noche, ambas a lo largo de todo el año.

El paisaje típico del clima ecuatorial es la selva, con árboles muy altos y un sotobosque húmedo y espeso. Los animales que viven en este clima son pequeños para poder mo-verse entre la vegetación.

clima tropical

Las precipitaciones son abundantes entre abril y septiembre y presenta una estación seca entre los meses de octubre y mayo, en la que casi nunca llueve. Como en el clima ecuatorial, las temperaturas se mantienen constantes durante todo el año.

En el clima tropical predomina la sabana, con árboles poco abundantes. Durante la es-tación húmeda, también crece una vegetación verde y frondosa, aunque se marchita en la estación seca. La sabana es el hábitat de los grandes herbívoros, como los elefantes o las gacelas, y de sus depredadores, como los leones y las hienas.

clima desértico

No llueve casi nunca. Las temperaturas son muy elevadas con variaciones a lo largo del año y con mucha diferencia térmica entre el día y la noche.

En el clima desértico el paisaje dominante es el desierto, donde casi no hay plantas ni animales. Los pocos que viven en este clima, como los cactus y algunos lagartos, están especialmente adaptados para vivir temporadas muy largas sin agua y aprovechar al máximo las escasas precipitaciones.

Zona de climas templados

La zona de climas templados comprende en realidad dos zonas: las que se sitúan entre los trópicos y los polos. En estas zonas existen cuatro estaciones: una cálida (el verano), una fría (el invierno), y dos intermedias (la primavera y el otoño).

En esta zona se pueden distinguir tres climas, que se diferencian según su proximidad al mar:



clima mediterráneo

Los veranos son cálidos y secos, y los inviernos, suaves a causa de la proximidad del mar. Las precipitaciones en este clima son abundantes entre octubre y mayo.

En el clima mediterráneo abundan los bosques de árboles de hoja perenne, como los pinos y las encinas, y arbustos pequeños y espinosos. Los animales que viven en este clima son pequeños mamíferos y reptiles, pero también hay muchos insectos.

clima oceánico

Las precipitaciones son constantes a causa de la influencia del viento del oeste que eva-pora la humedad de los océanos. Las temperaturas cambian poco a lo largo de las esta-ciones por la influencia del océano.

En el clima oceánico, en cambio, los bosques son de hoja caduca, formados por árboles como los robles y castaños. También abundan las praderías como resultado de la tala de los bosques. Uno de los grupos de animales más abundantes en este paisaje son los pájaros.

clima continental

Las precipitaciones se concentran en los meses de verano y el clima presenta contrastes bruscos entre el verano y el invierno porque no recibe la acción reguladora del mar.

El clima continental crea dos tipos de paisaje según su latitud: bosques de coníferas, como los abetos en las zonas más próximas a los polos, y estepas y praderías en las zo-nas que se encuentran más cerca del ecuador.

Zona de climas fríos

La zona de climas fríos está formada por las que están por encima de los círculos polares y en alta montaña.

Las precipitaciones en este clima son normalmente en forma de nieve, y los inviernos son muy largos y severos.

Como en todos los otros casos, los climas de las zonas frías también presentan una flora y fauna adaptadas al medio en el que viven. Los árboles son duros y están preparados para las intensas nevadas y heladas que tendrán que soportar. Los animales que viven en este tipo de clima suelen presentar una coloración blanca para poderse camuflar (como los zorros de las nieves o los osos polares), así como también una gruesa capa de grasa que los protege del frío.

Para pasar los duros meses de invierno de estas latitudes, muchos animales optan por la hibernación, en que reducen su consumo energético y se despiertan cuando las tempe-raturas dejan de ser extremas.

clima polar

Se da en los polos y son las zonas más frías del planeta, con temperaturas medias entre los 0 ºC y los -40 ºC, donde no acostumbra a haber más de 10 ºC en verano.

Casi nunca llueve, y su paisaje típico es la tundra, con tierras heladas en las que única-mente crece musgo, líquenes y pequeñas flores.



clima de alta montaña

Se encuentra a más de 2.500 metros de altitud.

Suele llover poco, pero las precipitaciones se reparten de manera uniforme durante todo el año, aunque que la pluviosidad disminuye con la altitud.

La vegetación también va cambiando según la cota en que nos encontremos, con bos-ques de hoja caduca en las zonas más bajas y bosques de coníferas en las intermedias. En las partes altas, donde puede caer nieve de forma perpetua, no vive ningún tipo de planta.

meteoroloGía

temperatura atmosférica

Tres factores influyen sobre la temperatura de la atmósfera:

Latitud• . La Tierra rota alrededor del Sol con un determinado ángulo. Su eje de rota-ción no es perpendicular al plano de translación. Esta inclinación es clave para enten-der las diferencias de temperatura entre las diferentes latitudes.

Hay latitudes en las que los rayos del Sol inciden sobre la atmósfera de manera perpendicular. En estas

regiones, la radiación solar por superficie es muy elevada. Los rayos solares se concentran en una zona

relativamente pequeña y la calientan muchísimo.

En cambio, a medida que se avanza hacia los polos, los rayos del Sol llegan cada vez más inclinados y,

por tanto, una misma cantidad de radiación solar tiene que calentar mucha más superficie.

Altitud• . En términos generales, se calcula que la temperatura disminuye 1 ºC por cada 180 metros de altitud.

Distancia respecto al mar• . Las regiones continentales presentan una gran amplitud térmica, mientras que en las regiones costeras esta amplitud es mínima. Este fenóme-no se debe, sobre todo, al calor específico del agua.

calor específico del agua

El calor específico es la cantidad de energía que se le debe administrar a una sustancia para que su temperatura aumente un grado. El agua tiene un calor específico mucho más elevado que el de la superficie terrestre.

En la región continental toda esta radiación irá a parar contra el suelo, que tiene un •calor específico bajo: se calienta muy rápidamente.

En la región costera, parte de la radiación caerá sobre el mar. Como a éste le cuesta •más calentarse (tiene un calor específico cuatro veces más alto que el de la Tierra), no llegará a las temperaturas de la región continental. Además, la diferencia de tempe-ratura entre el mar y la costa genera la brisa marina que acaba de enfriar las regiones costeras.



células de convección

El aire caliente pesa menos que el aire frío. Por lo tanto, cuando una zona se calienta, el aire caliente sube y su lugar queda ocupado por aire más frío proveniente de una zona cercana. Pero, una vez el aire caliente se ha elevado, se enfría y vuelve a bajar. Este pro-ceso crea corrientes de aire que forman un ciclo cerrado: las células de convección.

Humedad del aire

Esta humedad influye en lo que se conoce como la sensación térmica.

La humedad del aire se mide con un higrómetro y se expresa en %, siendo el 100% el punto en que la atmósfera no puede contener más agua.

nubes

Cuando observamos una nube o el humillo blanco que sale de la olla o del té caliente, no estamos contemplando vapor de agua, sino gotitas muy pequeñas de agua líquida que individualmente no veríamos, pero sí lo podemos hacer cuando se presentan en conjunto. Pero no todas las nubes se ven de la misma forma.

Los • estratos son nubes bajas dispersas que pueden parecer niebla.

Los • cúmulos son nubes a una altura intermedia, en forma de algodón. Son las típicas nubes que todos dibujamos.

Los • cirros son nubes altas, alargadas, como filamentos. Como están a bastante altura, donde la temperatura es muy baja, están formados por cristales de hielo.

Cuando las nubes tienen aspecto de producir precipitaciones, porque van muy car-•gadas de agua, se le añade la partícula nimbos al nombre de la nube. Así, podemos encontrar nimboestratos (nubes bajas y grises) o cumulonimbos (nubes de altura intermedia, parecidas al algodón, pero grises y cargadas).

Precipitaciones

La precipitación es la cantidad de agua que cae en un tiempo determinado. Se mide con el pluviómetro y se expresa normalmente en milímetros.

El pluviómetro está diseñado para que un milímetro equivalga a un litro de lluvia por metro cuadrado.

Presión atmosférica

Es la presión que produce la atmósfera sobre una determinada superficie.

La presión atmosférica se mide con un barómetro y se expresa en atmósferas o mm de Hg.

Una atmósfera se define como la presión del aire a nivel del mar y, como hemos visto, corresponde a 760 mm Hg.

Presión, temperatura y altitud son factores relacionados.

A medida que aumenta la altitud, disminuye la presión atmosférica; hay menos aire “pesando” encima de nosotros.



Cuando la temperatura aumenta, se da una dilatación del gas: la misma cantidad de materia ocupa más espacio. O, dicho de otra manera, hay menos materia por unidad de volumen y, por tanto, de superficie, con lo que disminuye la presión.

Todo eso condiciona la aparición de diferencias de presiones por toda la atmósfera que acabarán determinando el tiempo meteorológico.

Los anticiclones son regiones de la atmósfera con altas presiones atmosféricas, mientras que las borrascas o depresiones son regiones de la atmósfera con bajas presiones.

el viento

La diferencia de presiones atmosféricas genera otro fenómeno muy conocido: el vien-to.

El aire siempre sopla de regiones de alta presión a otras de baja presión.

Cuanta más diferencia de presiones hay entre estas regiones, más fuerte sopla el viento.

efecto mariposa

El efecto mariposa afirma que, en los sistemas complejos, una variación muy pequeña puede provocar cambios muy grandes.

“El aleteo de una mariposa que vuela hoy en Pekín puede desatar, el mes que viene, una tormenta en Nueva York”

Uno de los casos más conocidos del efecto mariposa es “El Niño”, que cíclicamente pro-voca catástrofes en Australia, Perú y Ecuador.

cambio climático

Cada día, en todo el mundo, se envían a la atmósfera una gran cantidad de gases inver-nadero como el CO2, porque gran parte de la energía que consumimos proviene de los combustibles.

Todos estos gases invernadero suben a la atmósfera y hacen que el efecto invernadero, propio de nuestra atmósfera, se incremente muchísimo y, con lo cual, que las tempera-turas medias vayan subiendo de manera progresiva.

maPas Del tiemPo

mapas isobáricos

A la hora de hacer la predicción meteorológica, el elemento más importante a tener en cuenta es la presión atmosférica, que se representa mediante mapas isobáricos.

En un mapa isobárico encontramos los siguientes elementos:

Líneas isobáricas• : unen puntos de igual presión y no se cruzan nunca. A veces pue-den tener flechas que indican la dirección del viento.



La distancia entre estas líneas también nos da información: las líneas muy juntas indican viento fuerte, las separadas, viento flojo y si son rectas, inestabilidad atmosférica.

Letras• : indican las depresiones (D) o las borrascas (B), que son zonas de bajas presio-nes, y los anticiclones (A), zonas de altas presiones.

Números• : acabados en mb (milibares). Indican la presión de una zona determinada.

Frentes• : son líneas más gruesas que separan masas de aire que se encuentran a dife-rente temperatura. Los semicírculos indican un frente cálido y los triángulos indican un frente frío. Si los dos frentes se encuentran, tiene lugar una oclusión (línea lila con semicírculos y triángulos alternados).

Un frente cálido (rojo con semicírculos) provoca lloviznas, mientras que un frente frío (azul con triángu-los) provoca tormentas.



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