los sistemas fluidos i: la atmÓsfera. recursos,...
TRANSCRIPT
CTMA5
Tema 5
LOS SISTEMAS FLUIDOS I: LA ATMÓSFERA.
RECURSOS, RIESGOS E IMPACTOS.
LA ATMÓSFERA: CARACTERÍSTICAS GENERALES ORIGEN
La atmósfera primitiva se forma por las emanaciones gaseosas de los mares de lava que cubrían el
planeta. Era mucho más densa y voluminosa (CO2 y vapor de H2O) que la actual, más rica en O2
(fotosíntesis) y más pobre en vapor de H2O (se condensa hidrosfera) y CO2 ( sumideros biogeológicos).
ESTRUCTURA
Envoltura gaseosa de unos 200 km de espesor.
Funciones: - es la envoltura de la biosfera.
- protección de las radiaciones ultravioletas
• Estructura según la variación de la temperatura con la altitud:
TROPOSFERA: 0 – 12 km
Es el lugar donde se desarrolla la vida y los fenómenos meteorológicos. La agitación de
esta capa asegura la constante constancia en su composición y espesor. La Tª desciende
0,60 ºC cada 100 metros.
Tropopausa (límite superior): desde los 6 km (polos) a 17 km (ecuador). La Tª deja de
disminuir de forma constante.
ESTRATOSFERA: 10 – 45 km
La temperatura comienza a aumentar. En invierno se enfría más en los polos que en el
ecuador, mientras que en verano, el polo está más cálido que el ecuador. Esto condiciona
los vientos en cada época del año (invierno vientos del W, verano vientos del E).
Ozonosfera: capa situada a unos 25 km de altura (20 – 50). O3 formado por las
radiaciones ultravioletas.
Estratopausa (límite superior)
MESOSFERA: 40 – 90 km
La temperatura disminuye hasta 80 ºC bajo cero, dado que la concentración de O3
disminuye mucho y no se produce absorción de las radiaciones ultravioletas.
Mesopausa (límite superior)
TERMOSFERA (IONOSFERA): 90 – 200/500 km
La temperatura aumenta hasta alcanzar los 1500 ºC en el límite (los rayos UV disocian las
moléculas de O2 y N2 lo que incrementa la Tª).
• Estructura según composición:
HOMOSFERA: 0 – 100 km. N2, O2, vapor de H2O y CO2.
HETEROSFERA: 100 – 1000 km. Gases ligeros (N2, H2 y He)
EXOSFERA: a partir de 1000 km. Las moléculas más pequeñas escapan de la gravedad.
Composición de la atmósfera (aire limpio y seco) GASES N2 O2 Ar CO2 CO O3 SO2 NO2 NO
% 78,1 20,9 0,93 0,03 10-5 2.10-6 2.10-7 10-6 6.10-8
CTMA5
LAS PRECIPITACIONES EL VAPOR DE AGUA
El vapor de agua está relacionado con la contaminación, la lluvia, el rocío y la nubosidad. Absorbe las
radiaciones nocivas y regula la temperatura al absorber las radiaciones de onda larga.
Conceptos básicos:
SATURACIÓN: cantidad máxima de vapor de agua que puede contener el aire a una temperatura
dada sin que se produzca condensación.
CONDENSACIÓN: alcanzada la saturación, si la Tª disminuye o la P aumenta, el vapor de agua
pasa a estado líquido (condensación) o sólido (sublimación) alrededor de un núcleo de
condensación (partículas de la troposfera).
Medidas de la humedad del aire:
HUMEDAD ABSOLUTA: gr de H2O / m3 de aire (no relacionado con la Tª).
HUMEDAD RELATIVA: cociente entre la cantidad de agua que contieneun volumen de aire x a
una Tª fija y la cantidad máxima que contiene ese mismo volumen a la misma Tª. Se
expresa en %.
PUNTO DE ROCÍO: temperatura a la cual determinado volumen de aire cotiene la cantidad de
agua suficiente para llegar a la saturación.
CTMA5
ENFRIAMIENTO DEL AIRE Y PRECIPITACIÓN
Causas del enfriamiento del aire:
- Rozamiento con un suelo más frío. Se produce una inversión térmica (origina rocío (Tª > 0ºC) o
escarcha (Tª < 0ºC). Amanecer tras noches claras y calmas.
- Por ascenso y disminución de la presión: disminuye el punto de saturación y disminuye la
capacidad de retener vapor de agua. Da lugar a lluvias, nieve y granizo. La precipitación se
produce si las gotas de agua tinen la masa suficiente para vencer las corrientes ascendentes de
aire o se adhieren unas a otras para precipitar por gravedad (coalescencia).
Mecanismos de precipitación. Tipos de lluvias:
OROGRÁFICAS: las masas de aire se ven obligadas a ascender por la presencia de una
y cálido (efecto Fohen).
cordillera. En barlovento llueve y en sotavento el aire es seco
ONVECTIVAS: lluvias de verano.
ras la insolación, el aire asciende
INÁMICAS: asociadas a las zonas
e convergencia ZCIT (0º - 10 º
RONTALES: el frente polar separa
l aire frío de los polos y el aire
C
T
formando una célula conectiva, se
enfría, se condensa y precipita.
D
d
latitud N y S) de los alisos del N y
S.
F
e
cálido subtropical que asciende y
se enfría.
CTMA5
BALANCE ENERGÉTICO TERRESTRE La mayor cantidad de energía que recibe la Tierra proviene del Sol.
La constante solar es la energía media que recibe la Tierra (2 cal / cm2 . min = 1 langley)
El albedo es la cantidad de energía reflejada (32 – 35 % del total recibido).
A los 6000 ºC que es expulsada esta energía aparecen las siguientes longitudes de onda:
- Luz visible (41 %) λ = 400 –700 nm
- Infrarroja (49 %) λ > 700 nm
- Ultravioleta (9 %) λ < 400 nm (causante de importantes reacciones químicas en la
atmósfera)
DISTRIBUCIÓN DE LA ENERGÍA
La energía no se distribuye por igual en todo el planeta ni a lo largo del tiempo sino que sufre variaciones
temporales debido a:
- La excentricidad de la órbita.
- La rotación del planeta
- La oscilación de la inclinación del eje de rotación.
Cuanto más perpendiculares a la superficie terrestre lleguen los rayos, menor será el porcentaje de
radiaciones reflejadas.
En todo caso, el balance energético total es nulo: mientras unas zonas pierden calor, otras lo ganan. El
límite entre unas y otras se encuentra a unos 40º de latitud N y S. En las latitudes más altas es mayor la
energía saliente (onda larga) que la entrante (onda corta), mientras que en las latitudes bajas ocurre lo
contrario.
El calor se transporta de unas zonas a otras (del ecuador hacia los polos) a través de las capas fluidas por
circulación atmosférica y oceánica (calor sensible) y por los cambios de estado del ciclo del agua y del
vapor de agua de la atmósfera (calor latente).
CTMA5
• DISTRIBUCIÓN LATITUDINAL DE LA ENERGÍA
Es la causante de las estaciones en las zonas cercanas a los trópicos. La cantidad de energía solar que es
interceptada por la superficie terrestre (insolación) depende de dos factores:
- El tiempo de exposición (duración del día y la noche, debido a la inclinación del eje de
rotación)
- El ángulo de incidencia de los rayos solares (la cantidad de radiación se reparte en
una superficie y es absorbida por el espesor de la atmósfera.
En el ecuador los rayos inciden perpendicularmente y no existen variaciones estacionales.
En el hemisferio Norte cuando la Tierra está más alejada del Sol (afelio) corresponde al verano, recibiendo
el planeta los rayos de sol más perpendiculares, mientras que cuando está en el punto más cercano
(perihelio) corresponde al invierno, recibiendo los rayos con mayor inclinación. Esto hace que los veranos
del hemisferio norte sean menos tórridos que los del hemisferio sur.
LA PRESIÓN ATMOSFÉRICA
Es el peso de la columna de gases que gravita sobre nosotros (expresada en Kg / cm2) o el peso de las
presiones parciales de cada gas (1 atmósfera) siempre referido al nivel del mar.
La presión no es la misma en todos los puntos sino que se distribuye en cinturones de altas y bajas
presiones, dependiendo de la temperatura del aire.
Estos cinturones se representan en mapas de isobaras (generalmente a intervalos de 4 milibares entre las
curvas que unen puntos de igual presión)
Cinturones de alta presión (ANTICICLONES) Cinturones de baja presión (ÁREAS CICLONALES)
Centros difusores de vientos Centros convergentes de vientos
Los vientos se desplazan desde las zonas de mayor presión a las de menor.
En un modelo teórico, en las zonas polares el aire frío y denso tiende a bajar produciendo alta presión
(anticiclón) y en las zonas ecuatoriales el aire se calienta, tiende a subir y disminuye la presión (ciclón). De
esta forma se produce una célula convectiva teórica.
Esto en la realidad no se cumple porque a lo largo del año hay un hemisferio más eficientemente
calentado y el movimiento de rotación de la Tierra actúa sobre el aire como sobre un fluido, haciendo que
los vientos se desvíen y no vayan perpendiculares a las isobaras. Este fenómeno se denomina fenómeno
CTMA5
de Coriolis y hace que los vientos del hemisferio Norte que van de norte a sur se desvíen hacia el W y los
que van del sur al norte se desvíen hacia el E. En el hemisferio sur es al contrario.
En las zonas anticiclonales, el viento desciende y rota, no se produce lluvia.
En las zonas ciclonales, el viento asciende y rota, se produce lluvia.
En el modelo real, los aires fríos del polo no llegan hasta el ecuador sino que se calientan antes y
ascienden retornando de nuevo por la alta troposfera. Del mismo modo, los aires cálidos del ecuador
ascienden y se enfrían, para volver a bajar antes de llegar a los polos. Se obtienen así tres células
conectivas:
- CÉLULA DE FERREL (viento del polo que sube al calentarse)
- CÉLULA DE HADLEY (viento cálido que asciende, se enfría y luego baja)
- CÉLULA INTERMEDIA (debida al rozamiento de las anteriores)
Se establecen así los siguientes cinturones ciclonales y anticiclonales (no continuos):
ANTICICLONAL POLAR (90 –80º)
CICLONAL NORTE / SUR (70 – 60º)
ANTICICLONAL (30 – 20º)
BANDA ECUATORIAL (10º N – 10º S)
Estos cinturones no son permanentes sino que se desplazan hacia el hemisferio que está en ese momento
en verano. Tampoco son continuos, pues afecta la continentalidad, la vegetación, las corrientes marinas...
CTMA5
NUBOSIDAD Y PRECIPITACIÓN
GRADIENTE ADIABÁTICO SECO (GAS): el aire al ascender se enfría y disminuye su presión sin que
se produzca condensación (1ºC/100m) mientras esté a una temperatura menor al punto de rocío.
Si la alcanza, se producirá condensación (nubes, lluvia, nieve o granizo).
GRADIENTE VERTICAL DE TEMPERATURA (GVT) del punto de rocío: desciende 0,2ºC cada 100 m
de altura.
GRADIENTE ADIABÁTICO HÚMEDO (GAH) o PSEUDOADIABÁTICO: si el vapor de agua de una
masa de aire se condensa disminuye el gradiente adiabático (0,6 ºC /100 m) por liberarse calor
latente en el proceso.
GAH < GAS
Una columna de aire ascendente se enfría adiabáticamente hasta que alcanza la misma temperatura que
el aire circundante y entonces se detiene. Si mientras ocurre esto la temperatura es inferior al punto de
rocío, comienza la condensación, dando lugar a cúmulos, que evolucionan en cumulonimbos y originan
intensas lluvias de convección.
En condiciones anticiclónicas (GAS>GVT) el aire que asciende alcanza pronto temperaturas inferiores al
circundante por lo que baja de nuevo sin formar nubosidad.
En inversiones térmicas (GVT<0) el aire bajo está más frío y no hay movimientos verticales.
En inestabilidad atmosférica (GAS<GVT) o borrascas el sol calienta mucho el aire cercano al suelo que se
eleva espontáneamente y sigue más caliente que el aire frío inmóvil que le rodea. Al alcanzar el punto de
rocío se enfría más lentamente (GAH) y sigue elevándose a grandes alturas originando nubes de
desarrollo vertical, se produce una bajada de presión y los vientos afluyen al centro de la borrasca. Da
lugar a precipitaciones de la zona ZCIT y tormentas de verano en latitudes medias.
CTMA5
LA ATMÓSFERA: EL CLIMA CONCEPTOS BÁSICOS
METEOROLOGÍA: ciencia que estudia el estado de la atmósfera en un momento y lugar determinados.
CLIMATOLOGÍA: ciencia que estudia los fenómenos meteorológicos que caracterizan el estado medio de
la atmósfera de una zona determinada durante un periodo de unos treinta años.
El clima está definido por la temperatura, la presión, los vientos...
FACTORES CONDICIONANTES DEL CLIMA
LATITUD: de la cual dependen la temperatura, la distribución de la energía y los cinturones de alta
(A) o baja (B) presión.
ALTITUD: distorsionan las pautas latitudinales del clima a determinada latitud (menor presión, menor
temperatura, y menor concentración de vapor de H2O).
CONTINENTALIDAD: la tierra emergida sufre cambios más bruscos de temperatura debido al menor
calor específico de las rocas.
CORRIENTES OCEÁNICAS: las corrientes originadas por variaciones de la p, las distintas
densidades, variaciones térmicas, el rozamiento.... producen variaciones en las
temperaturas de las zonas costeras.
EXPOSICIÓN: zonas de solana o umbría que condicionan la distribución de la vegetación.
VEGETACIÓN: condiciona la evapotranspiración, la reflexión de la energía...
TIPOS DE CLIMAS DE ALTAS LATITUDES (GLACIAR, POLAR, ÁRTICO)
DE LATITUDES MEDIAS
ECUATORIAL
INTERTROPICAL
AZONAL DE ALTA MONTAÑA
• ALTAS LATITUDES (GLACIAR, POLAR, ÁRTICO)
Áreas anticiclonales no precipitaciones (< 250 mm/ año)
Temperaturas bajas precipitación sólida y que permanece
Cielos despejados salvo perturbaciones
Estaciones: verano (4 meses, Tª > 0 ºC – 10 ºC)
Invierno (8 meses, Tª hasta – 50 ºC)
Vegetación: tundra (adaptado a 6 meses de luz)
Suelo permanentemente congelado (Permafrost 400 m) que se descongela en verano (Mollisol
superficial) produciendo deslizamientos.
A
B
BA
A
B
ÁRIDOS Y SUBÁRIDOS
HÚMEDO Y SECO
MARÍTIMO DE COSTA OCCIDENTAL (Europa)
HÚMEDO DE COSTA ORIENTAL (EEUU)
TEMPLADO CONTINENTAL
MEDITERRÁNEO
CTMA5
• MARÍTIMO DE COSTA OCCIDENTAL (Europa). Latitud: 40-45 º a 60-65º
Áreas ciclonales (convergen vientos fríos y secos con cálidos y húmedos lluvias abundantes).
Frente polar.
La zona anticiclonal se desplaza al norte en verano y con ella el frente polar veranos secos al
sur, veranos más húmedos al norte.
Tª media: 8 –17 ºC
Precipitación: 160 – 200 días/año
Estaciones: primavera, verano, otoño e invierno.
Vegetación: Taiga (norte) y bosque caducifolio
• TEMPLADO CONTINENTAL
Degradación continental del anterior: menor cantidad de lluvia y variación drástica de las
temperaturas diurnas.
• MEDITERRÁNEO
Degradación latitudinal del marítimo de costa occidental.
En verano la zona anticiclónica está al norte poca lluvia
En invierno la presencia del anticiclón impide la llegada del frente verano seco y caluroso.
Precipitación escasa: 75 – 100 días/año. Meses de sequía. Heladas < 10 días/año
Vegetación: Bosque esclerófilo mediterráneo.
• HÚMEDO DE COSTA ORIENTAL (EEUU)
En invierno se crea un anticiclón sobre el continente (continentalidad) que
manda vientos fríos que chocan con los vientos cálidos del anticiclón
de las Azores se forma un frente frío con lluvias y temperaturas
agradables.
En verano el Anticiclón de las Azores está al norte. En la zona continental
no se genera el anticiclón sino una borrasca con lluvias de
convección.
• ECUATORIAL (Latitud: 5º N – 5º S) ZCIT
Temperaturas medias: 25 ºC sin variaciones estacionales ni diurnas)
Precipitación: 1600 mm/año por convección. Humedad relativa muy alta.
Vegetación: pluvisilva (selva húmeda tropical o selva virgen)
• ÁRIDO – SUBÁRIDO (Latitud: 15 – 35 º N/S)
Zonas continentales con clima tropical.
Precipitaciones: 20 – 100 mm/año. Lluvias de convección erosión
Temperaturas: zona anticiclonal de cielos despejados con fuertes variaciones diurnas.
Vegetación: desierto (muy adaptada a la falta de agua).
CTMA5
• TROPICAL HÚMEDO – SECO (Latitud: 5 – 25 º N/S)
Dos estaciones contrastadas: verano húmedo (sometido a la ZCIT) e inviernos secos (zona A)
25º latitud: 7 meses secos 4º latitud: 4 meses secos
5 meses húmedos 8 meses húmedos
Vegetación: sabana (bosque clareado con gramíneas fuego árboles adaptados al fuego
(formas y semillas).
• AZONAL DE ALTA MONTAÑA: No depende de la latitud sino de la altitud.
La presión es más baja (1/30 cada 275 m), temperatura más baja, mayores vientos y
precipitaciones orográficas.
Diferencias entre solanas / umbrias y barlovento / sotavento.
Vegetación de alta montaña (en relación con la latitud: a 0º latitud 5000 m el nivel de las nieves
perpetuas, a 40 º 2700 – 3000 m, a 70º 0 m).
EL CLIMA EN EL PASADO
Actualmente nos encontramos en una época cálida del planeta dentro del período frío que dura desde
hace un millón de años.
Los periodos fríos del planeta (glaciaciones) tienen a su vez periodos glaciares y periodos interglaciares.
Los periodos cálidos (periodos invernadero) son los más largos y más caracteísticos del clima del planeta.
Para estudiar el clima del pasado hay que tener en cuenta:
- La deriva continental (situación latitudinal y tamaño de los continentes).
- El sistema atmósfera – hidrosfera.
- Los movimientos terrestres: inclinación del eje de rotación de 23º30” de media y que varía +/- 1º30”
cada 41000 años; la distancia al Sol en invierno, cuanto más alejados estamos mayor contraste
estacional y por tanto periodo interglaciar; la excentricidad de la órbita que varía cada 100000-
400000 años y que produce una variación de la energía incidente.
CTMA5
EL FENÓMENO DEL NIÑO
El Niño es la corriente cálida que aparece en Navidad en las costas peruanas, frenando el aporte de
nutrientes y por tanto, reduciendo la pesca. La temperatura sube e torno a 1-2 ºC. Algunos años, la
temperatura varía más y el fenómeno es más intenso (en 1982-83 la temperatura ascendió 7ºC.)
El sol calienta la región ecuatorial y el aire tiende a ascender (baja presión) y es reemplazado por aire más
frío de latitudes más altas (alta presión). Se origina viento hacia el ecuador y el oeste (fenómeno de
Corilis).
Por otra parte, el viento empuja el agua hacia el oeste (de esta forma el nivel del mar está unos 50 cm más
alto en Indonesia que en Sudamérica) y para compensar está bajada del agua, aflora agua más profunda y
rica en nutrientes.
En Indonesia los vientos alisios convergen con los del oeste provocando lluvias torrenciales. En altura, el
aire se mueve hacia el este y desciende en el Pacífico central y oriental donde el tiempo es seco.
INDONESIA PERÚ
40 cm
200 m
AIRE SECO
AGUA CÁLIDA Corriente
subtropical
Alisios
AGUA FRÍA
SITUACIÓN NORMAL
Normalmente la presión atmosférica es mayor en la costa americana que en la asiática, pero si esta
situación se invierte, los alisios producen incendios y tiempo muy seco en Asia, lluvias torrenciales en
Sudamérica, al elevarse la temperatura del mar y provocarse huracanes.
INDONESIA PERÚ
0 cm
200 m
AIRE SECO
AGUA CÁLIDA
Alisios
AGUA FRÍA
SITUACIÓN DEL NIÑO
Los años con anomalías térmicas positivas (cada 3-8 años) se conocen como “El niño”. Alternan con años
anormalmente fríos (“la Niña”) que producen inundaciones en la costa asiática y sequías extremas en la
americana.
CTMA5
CLIMOGRAMAS
CTMA5
LA ATMÓSFERA: RECURSOS, RIESGOS E IMPACTOS
LOS RECURSOS: ENERGÍA SOLAR Y EÓLICA
La energía solar Es la responsable de los vientos, el ciclo del agua, el crecimiento de la biomasa y por tanto, la fuente de la
mayoría de las energías renovables, pero constituye en sí misma una fuente de energía aprovechable.
• Ventajas:
- Es una energía renovable.
- Es accesible a gran parte del planeta y sobre todo en aquellas zonas del mundo menos
desarrolladas.
- No produce dependencia económica en su producción.
- No contaminante. No contribuye al efecto invernadero.
• Inconvenientes:
- Es dispersa (depende de la latitud, la estacionalidad, el estado de la atmósfera...)
- Es intermitente (día-noche, nubosidad...)
- Precisa grandes superficies de captación lo que supone un gran impacto visual (unos 40 km2
producen unos 7000 millones de vatios)
Los sistemas de captación pueden ser de dos tipos:
Fototérmico: la energía solar calienta un fluido (flujo). Utilizada sobre todo en agua caliente sanitaria.
Fotovoltaico: los fotones de luz mueven los electrones de semiconductores produciendo electricidad
que se vierte a la red o se acumula en baterías.
Las aplicaciones son muy diversas según se utilice a gran o pequeña escala:
Remotas (lugares poco habitados, repetidores, balizas, señalización de carreteras...)
Rurales (edificaciones y riegos, mecánicas)
Autogeneración
Grandes centrales de producción eléctrica (chimenea solar)
La energía eólica Es una de las fuentes más antiguas utilizadas por el hombre. Supone un 2% de la energía solar total que
alcanza la Tierra (se utilizaría un 5% de ésta).
• Ventajas:
- Es una energía renovable.
- No contaminante. No contribuye al efecto invernadero (aunque produce ruido).
• Inconvenientes:
- Es dispersa.
- Es intermitente y aleatoria (cambio de la dirección y la intensidad en pocas horas)
- Precisa grandes superficies de captación lo que supone un gran impacto visual, en zonas de gran
valor paisajístico (cumbres montañosas, zonas costeras...)
- Produce una importante mortalidad de aves.
Los sistemas de captación para la producción eléctrica son los AEROGENERADORES que mediante el
movimiento de las aspas alimentan una dinamo o alternador. Además se siguen utilizando molinos de
viento tradicionales.
CTMA5
LOS RIESGOS
Huracanes, tifones y ciclones (ciclón tropical) Son fenómenos atmosféricos producidos en la zona ZCIT y denominados de diversa manera según la
zona: Huracanes (Caribe), Tifones (Japón y China), Baguíos (Filipinas), Ciclones (Madagascar; Arabia y
Golfo de Bengala) o Willy-Willy (Australia).
En estas zonas, a finales del verano y en otoño, se produce una rotura transitoria por la mayor intensidad
de los vientos alisios del hemisferio contrario. Estos fenómenos se originan en océanos cálidos (entre 5-
20º latitud N/S). Dos borrascas próximas que dan lugar a cumulonimbos y lluvias torrenciales. El calor
latente del vapor de agua se libera al condensarse lo que aumenta mucho la energía, con velocidad de
ascenso de 30 a 40 km/h, originando vientos de 120-250 km/h
Tienen una trayectoria por superficie de tipo parabólico (en el hemisferio norte se desplazan de W a N y
NE. El rozamiento de estas masas de aire origina ciclones.
Producen grandes daños en las zonas costeras a las que llegan y suelen ir perdiendo fuerza al adentrarse
en tierra.
Tornados Borrasca de pequeño tamaño pero gran intensidad que origina remolinos de
viento, largos y estrechos (chimeneas) con truenos, relámpagos y granizos.
Se originan por corrientes ascendentes de aire o huracanes que alcanzan
tierra.
La velocidad del viento alcanza hasta 500 km/h con corrientes ascendentes
de 300 km/h y bajadas importantes de la presión.
Trompas de agua Borrascas de pequeño tamaño originadas en aguas cálidas (mayo-octubre). Se une la manga de agua que
cuelga de las nubes con la columna formada por succión de las mismas.
Gota fría Son borrascas de aire frío a gran altura en una situación anticiclónica. Se forman por las corrientes en
chorro del frente polar (en latitudes de 30-45º N/S). Esta zona de baja presión se coloca bajo otra situada a
mayor altura formándose una chimenea por la que asciende el aire cálido superficial, que si está cargado
de agua, dará lugar a aguaceros o copiosas nevadas.
CTMA5
Tormentas Son perturbaciones con aparato eléctrico y nubes de desarrollo vertical (cumulonimbos). Se produce el
choque de dos masas de aire: una cálida superficial y una fría en altura.
Existen dos tipos de fenómenos tormentosos:
- Tormentas de calor: producidas por corrientes ascendentes de aire húmedo y cálido. Son
frecuentes en verano y sobre los continentes.
- Tormentas de frente frío: se producen sobre los mares.
IMPACTOS SOBRE LA ATMÓSFERA
La calidad del aire En nuestro país la calidad del aire se rige por la ley 38/1972 de Protección del Ambiente Atmosférico.
Definimos contaminación como la presencia en el aire de materias o formas de energía que impliquen
daño, riesgos o molestias para las personas o bienes.
Conceptos importantes:
• Contaminación de base: es la existente sin focos de contaminación específicos.
• Contaminación de fondo: es la existente en una situación previa a la instalación de un nuevo foco.
• Nivel de emisión: cantidad de contaminante emitido por unidad de tiempo.
• Nivel de inmisión: cantidad de contaminante en peso o volumen por unidad de volumen de aire a 0-2
metros del suelo (medido en mg/m3).
• Nivel máximo admisible de emisión: cantidad de contaminante emitido por unidad de tiempo
determinado por ley (medido en mg/m3).
• Umbral de alerta: nivel de contaminante por encima del cual hay riesgo para la salud humana
(medido en mg/m3).
• Valor límite de emisión: concentración media que durante un periodo de tiempo determinado no debe
superarse para evitar, prevenir o reducir los efectos nocivos (medido en mg/m3).
Clasificación de los contaminantes SEGÚN SU ORIGEN:
∗ BIOGENÉTICAS O NATURALES: procedentes de volcanes, incendios, descomposición de la materia
orgánica...
∗ANTROPOGENÉTICOS: derivados de la actividad humana. Según el foco de emisión se clasifican:
- Foco fijo: calefacciones, industrias...
CTMA5
- Foco móvil: automóviles, aviones, barcos...
- Foco mixto: industria.
SEGÚN SU NATURALEZA:
∗ Químicos:
- PRIMARIOS: son sustancias contaminantes aunque no reaccionen (SO2, SO3, CO, CO2,
NH3, H2S, NOX, compuestos orgánicos, CFCS,...)
- SECUNDARIOS: aquellas sustancias precursoras que reaccionan con la atmósfera o la
radiación dando lugar a compuestos contaminantes secundarios. Ej: H2SO4, NH03, 03,
peroxiacetilnitrato (PAN), NO2, MNO3, aldehidos, cetonas...
∗ Formas de energía: el ruido y las radiaciones electromagnéticas.
Fuentes y efectos de los contaminantes químicos Son muy variados, aquí sólo señalaremos algunos de los más importantes.
∗ COMPUESTOS DE AZUFRE: SO2 (gas incoloro y no inflamable. Reacciona dando lugar H2SO4 que
produce lluvia ácida), SO3, HSO4 y H2S.
Origen: erupciones volcánicas y combustión de carburantes.
Efectos: enfermedades respiratorias, disminución del pH del suelo y destrucción de materiales de
construcción (mal de la piedra: mármol, caliza, pizarra y argamasa).
∗ ÓXIDOS DE NITRÓGENO (NOX): NO2, NO, N2O
Origen: erupciones volcánicas, combustión de carburantes, Incendios, actividad de los
microorganismos, fertilizantes agrícolas.
Efectos: daños importantes en las plantas, bien directos o por contaminantes secundarios.
∗ ÓXIDOS DE CARBONO: CO2, CO
Origen: combustión de carburantes, Incendios y fotosíntesis.
Efectos: aumento del efecto invernadero y reacción con la hemoglobina dando lugar a
carboxihemoglobina.
∗ PARTÍCULAS EN SUSPENSIÓN TOTALES (PST)
Origen: polvo del suelo, combustión de carburantes, erupciones e incendios.
Efectos: problemas respiratorios y disminución de la fotosíntesis (porque disminuye la cantidad de
luz que llega a los vegetales).
∗ HIDROCARBUROS: compuestos orgánicos volátiles, aromáticos y halocarburos.
Origen: son múltiples (industria, vehículos y disolventes)
Efectos: el CH4 contribuye al efecto invernadero, otros pueden ser cancerígenos.
∗ METALES PESADOS:
Plomo (presente en las gasolinas, tiene efecto acumulativo provocando problemas
cardiovasculares), el Cadmio y el mercurio (procedentes de la minería del carbón) y el arsénico
(presente en minerales e insecticidas, es mortal).
Efectos a gran escala de la contaminación química: La contaminación produce enfermedades respiratorias y alérgicas, que pueden producir la muerte (en el
año 2007 murieron unas dos mil personas por contaminación atmosférica de base en la ciudad de Madrid),
CTMA5
pero además produce otros muchos efectos que afectan a la calidad de vida y que a nival planetario ponen
en peligro nuestra existencia y la de otras muchas especies.
SMOG
El SMOG es la niebla cargada de contaminantes (SO2, O3, NOx...) que se produce en situaciones de
inversión térmica y anticiclón, lo que impide la dispersión de las sustancias contaminantes por la
atmósfera.
LLUVIA ÁCIDA
La lluvia ácida se produce al reaccionar los óxidos de azufre y nitrógeno con el agua atmosférica,
produciendo ácidos sulfúrico y ácido nitroso, muy corrosivos. Estos ácidos al caer sobre las plantas las
destruyen (son los responsables de la muerte de los bosques en Alemania y otros países de Europa
Central), acidifican las aguas (muchos lagos de Europa están biológicamente muertos por esta causa) y
producen el mal de la piedra.
Mal de la piedra: reacción del ácido sulfúrico con el carbonato cálcico, produciendo sulfato cálcico
hidratado que se descompone con facilidad y que al reaccionar con sal da lugar a compuestos muy
corrosivos.
CaCO3 + H2SO4 + H2O → CaSO4.2H2O + CO2
CaSO4.2H2O + 2NaCl → Na2SO4 (muy corrosivo) + CaCl2 + 2H2O
AGUJERO DE LA CAPA DE OZONO
El ozono protege a la Tierra de las radiaciones ultravioletas. Desde finales de los años setenta los
científicos han detectado una disminución del espesor de esta capa sobre la Antártica a finales del la
primavera de cada año. En los años noventa apareció también un agujero sobre el Polo Norte. Las
erupciones volcánicas, la actividad de las manchas solares y la actividad humana son los responsables de
el aumento del tamaño de estos agujeros año tras año. En el caso del hombre, la responsabilidad está en
la producción de clorofluorcarbonos (CFCs) que al llegar a la estratosfera forman compuestos clorados
que destruyen el ozono. La causa de que se destruya sobre las zonas más frías del planeta estriba en que
en estas quedan atrapados los CFCs en las nubes de hielo que se forman durante el invierno polar y que
luego son liberados cuando se calientan en la primavera.
AUMENTO DEL EFECTO INVERNADERO Y CAMBIO CLIMÁTICO
El efecto invernadero es un proceso beneficioso para la vida en nuestro planeta pues permite que las
temperaturas no sean tan extremas. Este efecto sin embargo está creciendo debido a la presencia cada
vez mayor de gases invernadero, muchos ellos producidos por la actividad humana (CO2 de combustibles
fósiles, metano de plantaciones de arroz y ganadería...). Este aumento produce a nivel mundial un
calentamiento que puede tener grandes consecuencias para la vida tal y como la conocemos actualmente.
Entre ellas podemos citar:
La desaparición de los polos (sobre todo del polo Norte que se deshelará hacia el año 2020).
La desaparición de los glaciares (muchos de ellos fuentes de agua dulce para millones de
personas).
CTMA5
El aumento de la cota de las nieves perpetuas (la capa de nieve del Kilimanjaro se ha reducido en
un 80% desde 1912).
El aumento del nivel del mar (que producirá la inundación de muchas zonas costeras donde se
concentra una gran mayoría de la población humana y que producirá la desaparición de países
enteros). El nivel del mar ya ha subido en el siglo XX de 10 a 12 cm.
El cambio del clima en muchas zonas, haciéndose más extremo, lo que causará grandes
inundaciones y sequías, con la consecuente desertización de muchas zonas, entre ellas
España). Estos cambios ocasionarán la desaparición de muchos ecosistemas y la forma de vida
de muchos grupos humanos que se verán forzados a migrar.
El cambio de las corrientes marinas, con la desaparición de muchas especies de las costas.
Medidas para controlar la contaminación química: Existen medidas de vigilancia y prevención de la contaminación entre las que citamos:
∗ Medición de emisiones:
Directas (analizadores automáticos y sondas en las chimeneas)
Indirectas (estimaciones para focos pequeños y domésticos e indicadores biológicos (líquenes)).
∗ Redes de vigilancia: equipos manuales y automáticos que almacenan datos para su gestión.
Redes urbanas.
Redes industriales (control de la emisión y su incidencia)
Redes de fondo (medidas a gran escala y análisis de la lluvia)
Redes de alerta (para la población)
∗ Medidas preventivas:
Programas de control y vigilancia (redes, investigación, bioensayos)
Cambios y corrección de procesos industriales (instalación de chimeneas, filtros, catalizadores...)
Investigación en fuentes de energía alternativas
Planificación de los usos del suelo (ubicación de la industria, zonas verdes...)
Medidas para reducir gases de efecto invernadero: El protocolo de Kyoto (1997) sentó la base internacional para tomar acuerdos a nivel mundial en el que se
implicaron varios países (no EEUU) y ha sido revisado diez años después en la Conferencia de Bali
(2007).
Anteriores a ellos se firmaron en 1985 el Convenio de Viena para la protección de la capa de ozono, en
1987 el Protocolo de Montreal para la eliminación de sustancias que destruyen la capa de ozono, en 1992
la Cumbre de la Tierra de Río de Janeiro (a la que siguieron otras cumbres) y desde 1992 en adelante el
Convenio de la ONU sobre Cambio Climático.
Contaminación por radiaciones: Existen dos tipos de radiaciones principales:
∗ IONIZANTES: electromagnéticas (rayos X y gamma) y radiaciones corpusculares (partículas α,
partículas , protones y neutrones).
Todas ellas producen ionización de los tejidos (que varía según el tipo de radiación, la energía y
el poder de penetración). Estas radiaciones detienen la mitosis celular (afectando de manera
CTMA5
mortífera a las células de la médula ósea, nódulos linfáticos, intestino y folículos pilosos). Son
dañinas las exposiciones a más de 1000 rads en pocas horas o 300-400 rads en periodos de 2-3
semanas (1 rad equivale a 100 ergios/gr de materia viva, es la unidad de medida de la cantidad
de radiación ionizante absorvida por los tejidos vivos). Producen muerte y malformación fetal,
cáncer...
Las fuentes de emisión son la medicina, la energía nuclear, el trabajo relacionado con
radiaciones y la exposición ambiental.
∗ NO IONIZANTES: radiaciones de alta frecuencia (radio), microondas (radares, TV, hornos...), rayos
infrarrojos, luz visible (láser) y luz ultravioleta.
Producen quemaduras, fatiga, lesiones oculares...
Contaminación por ruido: El sonido es una variación de la presión del aire detectada por el oído humano (intensidad y frecuencia). El
nivel superior de tolerancia son 65 dBA.
Las causas principales de ruido son los medios de transporte (80%), el hacinamiento y el crecimiento
urbano.
Tienen numerosos efectos: como la pérdida de audición (con ruidos intensos menores a 140 dBA o
constantes mayores a 85 dBA), estrés, alteración del sueño, disminución de la atención y concentración,
irritabilidad...
Entre las medidas correctoras de este tipo de contaminación están:
- Planificación urbana (red de tráfico, cinturones verdes...)
- Diseño arquitectónico (aislamiento, distribución de las vivencias...)
- Realización de mapas acústicos urbanos e interurbanos.
- Medidas legislativas y educativas.
CTMA5
EJERCICIOS TEMA 5
1. Una masa de aire al nivel del mar a 10 ºC es empujada por el viento hasta una cadena montañosa de
3000 m de altitud. Asciende por barlovento y a los 1000 m comienza a condensarse. Al descender por
sotavento se eleva la temperatura hasta los 18 ºC al nivel del mar.
a) Cuando llegue a la cima ¿Qué temperatura tendrá la masa de aire?
b) ¿Por qué su temperatura es mayor en sotavento que en barlovento?
c) ¿Cómo se denomina este fenómeno?
2. Observa la curva de saturación del aire y responde a las preguntas:
a) Si la concentración de vapor de agua presente en una masa de aire es de 10 g/m3 y su
temperatura de 20ºC ¿cuál será la temperatura a la que alcanza su punto de rocío?
b) ¿Cuál será su humedad relativa?
3. El rocío y la escarcha están relacionados con la humedad atmosférica.
a) Explica qué son y cómo se forman estos dos procesos.
b) ¿Por qué en el campo la escarcha y el rocío se forman antes sobre las hojas y hierbas, mientras
que en la ciudad lo hacen sobre los coches y tejados?
4. ¿en qué época se seca antes la ropa tendida al aire libre? Razona la respuesta.
5. ¿Cómo se relaciona el enfriamiento adiabático con la formación de nubes y las precipitaciones?
6. Supongamos que, en condiciones de estabilidad atmosférica (GAS>GVT), una masa de aire se eleva
desde un punto cercano al suelo, donde su temperatura es de 32 ºC. Una vez que la masa ha ascendido
hasta 600m ¿Qué temperatura tendrá? ¿y el aire que la rodea?
Representa esta situación en un eje de coordenadas (Tª / altura). Estas condiciones atmosféricas ¿se
producirán precipitaciones?