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III. TIEMPO ATMOSFERICO Y LA HIDROLOGIA 3.1. Radiacin solar y terrestre Formas de calentamiento de la atmsfera

CONDUCCIN: contacto directo, especialmente entre dos cuerpos slidos. Despreciable en la atmsfera porque el aire es un mal conductor pero es importante en el suelo. RADIACIN: el calor se transmite a travs de ondas electromagnticas, las cuales viajan a travs del vaco. Es la manera en que la tierra y la atmsfera se calientan al recibir la energa solar. CONVECCIN: el aire que est en contacto con la superficie del suelo, una vez que se calienta por conduccin y radiacin, se eleva. El aire caliente se mueve hacia arriba y el fro baja. (Movimiento vertical circulatorio del aire ascendente y descendente dndole as calor a la atmsfera).

Radiacin Es un proceso fsico mediante el cual se transmite energa en forma de ondas electromagnticas. Las ondas poseen dos caractersticas: longitud y frecuencia. El sol es la principal fuente de energa para el planeta; la radiacin solar constituye el 99.97% de la energa involucrada en los fenmenos meteorolgicos (onda corta). Otras fuentes de energa son la radiacin emitida por la tierra (onda larga). La radiacin solar influye enormemente en ciclo hidrolgico, en el cual los cambios de estado fsico (evaporacin, evapotranspiracin) requieren energa.

Radiacin solar y terrestre Radiacin Solar = onda corta. Longitud de onda 0.4 a 0.7 micrmetros (400 a 700 nanmetros) Radiacin emitida por la tierra = onda larga Longitud de 0.7 a 20 micrmetros.

Tipos de radiacin solar Radiacin qumica o ultravioleta: radiaciones con longitud de onda pequea (menor de 400 nm). Producen efectos menores en plantas y animales y son absorbidos por las molculas de ozono y oxgeno que son quienes protegen a los seres vivos de los efectos nocivos de los rayos ultravioleta. Radiacin luminosa o lumnica: es la nica visible para el ojo humano y su longitud. De onda vara de 400 a 700 nm. Constituye lo que comnmente llamamos luz. Es la ms importante para cualquier tipo de vida. Radiacin trmica o infrarroja. Son las radiaciones cuya longitud de onda es mayor a 700 nm. La mayor parte de esta radiacin es absorbida por el dixido de carbono y el vapor de agua de la atmsfera. Si llegara con toda su intensidad se calentara la tierra impidiendo la vida.

Espectro electromagntico Es el espacio ocupado por el conjunto de ondas electromagnticas emitidas por el sol. Rayos gamma Rayos X Luz ultravioleta

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Luz Visible Rayos Infrarrojos Microondas Ondas de Radio y Televisin

Radiacin de onda larga

Tanto la superficie del terreno como la superficie libre del agua emiten radiacin, porque una propiedad de la radiacin solar es que al encontrarse con un cuerpo, es absorbida por este y emite a su vez radiacin con longitud de onda larga hacia la atmsfera. La mayor parte de la radiacin de onda larga emitida es absorbida por el vapor de agua, las nubes y el dixido de la atmsfera y una porcin es re irradiada como radiacin atmosfrica.

Radiacin Del total de la radiacin que llega a la atmsfera terrestre aprximado, el 30% es reflejado al espacio principalmente por las nubes y superficie terrestre. Un 19% es absorbido por las nubes y la atmsfera y un 51% es absorbido por la superficie. La radiacin directa es transmitida integra hasta el suelo. La radiacin difusa es la que es reflejada o dispersa. Radiacin solar = directa + difusa = radiacin global. La proporcin de radiacin directa y difusa que recibe el suelo depende de la altitud del sol, la absorcin de la atmsfera, nubes, etc. El mtodo de clculo de evapotranspiracin de Turc es basado directamente en informacin sobre radiacin solar incidente o radiacin solar directa.

Radiacin solar incidente La radiacin solar incidente (Ri) es aquella radiacin solar que llega directamente a la superficie (no es reflejada ni dispersada) se calcula as (Armstrong).

[

] a = 0.290 cos (latitud en grados) b= 0.550

Ri= Radiacin solar incidente diaria para el mes, langleys/da RA = radiacin global incidente, langleys/da (depende de la latitud) a y b = constantes empricas. n = duracin observada de las horas luz (medida con heligrafo de Campbell-Stokes) u horas brillo N = nmero mximo de horas luz (tablas y depende latitud y del mes). Langley = 1 cal/cm2; 1 cal =4.18 joules

Evapotranspiracin Mtodo De Turc

[

] ( )

langley=cal/cm2

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ETP = evapotranspiracin potencial en mm t = temperatura mensual del aire en grados centgrados Ri= Radiacin solar incidente media diaria del mes en langleys/da a=0.40 para meses de 30 y 31 das; =0.37 para febrero; 0.13 para intervalos de 10 das NOTA: se hace una correccin a ETP para zonas ridas con el siguiente factor:

[

]

El balance de calor en la tierra La Figura muestra que pasa a la energa de la tierra. Aunque existe un balance de calor para el planeta como un todo, no todas las partes estn en balance radiactico. Es el inbalance entre la energa que entra y la que sale sobre la tierra que conduce a la creacin de sistemas de viento y corrientes en el ocano que actan para aliviar los excesos y dficits de calor.

Balance de energa entre la tierra y la atmsfera: Radiacin onda corta y radiacin onda larga

3.2. La atmosfera La atmsfera terrestre (del griego atmos=vapor y sphaira = esfera), es una mezcla de gases llamada aire. En la atmsfera estn en suspensin cantidades variables de

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partculas slidas y lquidas. Es la parte area que cubre la superficie terrestre hasta una altura de 1600 km.

Funciones de la Atmsfera Acta como un filtro protector contra las radiaciones ultravioleta, gama y rayos X del sol. Regula la temperatura de la tierra. La propiedad de la atmsfera es absorber y perder calor lentamente impidiendo calentamientos o enfriamientos bruscos. Es una fuente de nitrgeno, hidrgeno, oxgeno, anhdrido carbnico y de agua.

Estructura vertical de la atmsfera En la capa ms baja, la troposfera, la temperatura disminuye con la altura en un promedio de 6.5 grados C/km. El aire en esta capa est muy mezclado debido a corrientes convectivas verticales. Casi todas las nubes son encontradas en estas capas. Alcanza los18 km sobre las regiones ecuatoriales y de 7 a 8 km en los polos. Aqu ocurren la mayora de los fenmenos meteorolgicos; contiene casi el 100% del vapor de agua que existe en la atmsfera. Constituda principalmente de dos gases: nitrgeno y oxgeno.

La segunda capa es llamada la estratosfera u ozonosfera, tiene un lmite superior de 45 km. La temperatura es relativamente constante en la parte baja, pero se incrementa con la altura. El color que toma se atribuye a la absorcin de la radiacin ultravioleta del sol por el ozono. Esta constituda principalmente de ozono e hidrgeno. Aqu ocurren los vuelos de aviones supersnicos. El aire solo se mueve horizontalmente.

La mesosfera es la zona entre 45 y 80 km en la cual la temperatura disminuye rpidamente con la altura, alcanzando aprx -95 grados. C en la mesopausa (El punto ms fro en la atmsfera). Aqu estn las nubes ms altas. Los meteoritos se desintegran en estas capas por la friccin con el oxgeno. En la termosfera la temperatura aumenta con la altura, alcanzando temperaturas de hasta 1000 g.c. Su espesor se extiende hasta los 1600 km. Mucha actividad elctrica (ionosfera). Pierde densidad gradualmente hasta que la atmsfera deja de existir.

Principales gases que componen la atmsfera terrestre

Componente % en volumen de aire seco

Concentracin en ppm de aire

Nitrgeno 78.084

Oxgeno 20.946

Argn 0.934

Nen 0.00182 18.2

Helio 0.000524 5.24

Metano 0.00015 1.5

Criptn 0.000114 1.14

Hidrgeno 0.00005 0.5

Principales gases variables en la atmsfera

Componente % en volmen de aire seco

Concentracin en ppm de aire

Vapor de agua 0-3

6

Anhdrido carbnico (CO 2 ) 0.0325 325

Monxido de carbono 100

Anhdrido sulfuroso 0-1

Anhdrido nitroso 0-0.2

Ozono 0-2

Vapor de agua e impurezas Desde el punto de vista de la Ingeniera Hidrolgica el componente ms importante de la atmsfera es el agua en forma lquida, slida, pero ms la gaseosa (vapor de agua). Este componente, con las condiciones adecuadas de temperatura y presin se convertir en precipitacin. El aire contiene tambin una cantidad variable de impurezas tales como polvo, holln, sales, smog y microorganismos. Estos despus se convertirn en ncleos de condensacin cuando se van agrupando las gotas que finalmente caern en forma de lluvia.

Cambios en la atmsfera Erupciones volcnicas: reduce radiacin solar El Nio: cambia los patrones de precipitacin Cambios en la atmsfera Polvo y partculas slidas: reduce radiacin Sobrecalentamiento por efecto de los gases invernadero, en especial del CO 2 Rompimiento de la capa de Ozono: uso indiscriminado de sustancias llamadas clorofluorocarburos (CFC) Lluvia cida: nitrgeno y azufre. Industria automotriz.

3.3. Circulacin general de la atmosfera La circulacin general de la atmsfera es la distribucin general media de los vientos sobre la superficie del globo. La principal fuente de energa para los movimientos de la atmsfera es el calentamiento solar. El modelo terico tambin puede llamarse de circulacin trmica y considera a la tierra como una esfera homognea sin rotacin. Entonces debido a las temperaturas progresivamente decrecientes del ecuador a los polos, el aire del ecuador sera ms caliente, se dilatara y elevara siendo reemplazado por aire fro proveniente de los polos, entonces el viento seguira los meridianos funcionando como una clula convectiva. La circulacin general de la atmsfera afecta el clima y en especial la precipitacin. El modelo terico anterior se ve modificado por el movimiento de la tierra (oeste a este). La rotacin origina una fuerza desviadora llamada de Coriolis. Que hace que los vientos se inclinen en la direccin NE-SO en el hemisferio norte y NO-SE en el hemisferio Sur Del esquema de la circulacin general de la atmsfera se indica que el aire se mueve de zonas de alta presin (anticiclones) a zonas de baja presin (ciclones)

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Diferencias de presin, determinantes en la circulacin general de la atmsfera

Circulacin general de la atmsfera

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La circulacin general de la atmsfera ayuda a definir las zonas ms lluviosas. Los desiertos se encuentran en las zonas de alta presin, especialmente alrededor de los 30 grados de latitud. Los climas hmedos se encuentran en aquellas regiones en las que existen movimientos ascendentes del aire como ocurre en las calmas ecuatoriales y en los cinturones de latitudes medias.

3.4. La temperatura

Calentamiento del planeta Factores que influyen en la temperatura:

Influencia de tierras y mares Influencia de la altitud Influencia de la latitud Nubosidad Estaciones del ao

Variacin estacional de la Temperatura

Ocano y temperaturas El ocano acta como almacn de calor. Existe una variacin ms grande de temperaturas. sobre los continentes que sobre el ocano. Tambin note que las isotermas se sumergen hacia el ecuador cuando van sobre el ocano en verano y se van hacia los polos en el invierno, indicando que el ocano es ms fro que el continente en el verano y ms caliente que el continente en invierno.

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3.5. Humedad atmosfrica Es la cantidad de vapor de agua que contiene la atmsfera. Esta vara del 0 al 5% del volumen total de la troposfera y proviene principalmente de la evaporacin de los ocanos; otra buena parte proviene de los lagos, ros, manantiales, superficies hmedas, respiracin y transpiracin de los seres vivos.

Importancia de la humedad atmosfrica

Es la responsable de la aparicin de los hidrometeoros (nubes, lluvia, niebla, roco, etc.) Origina el agua dulce que mantiene la vida en la tierra Regula la prdida de calor que irradia la tierra, influyendo en el calentamiento y enfriamiento de la atmsfera Representa una fuente de energa en forma de calor latente que se libera al formarse las nubes (condensacin)

Formas de cmo se expresa la humedad atmosfrica

Presin o Tensin de vapor a saturacin, Tensin de vapor actual, e Humedad absoluta, HA Humedad especfica, q h Humedad relativa, HR Punto de roco (temperatura punto roco, T d)

Presin de vapor actual, es la presin que ejerce el vapor de agua contenido en un momento dado por el aire; indica la cantidad de vapor de agua que existe en el aire. Se mide en milibares o mm de mercurio. Presin de vapor a saturacin, e s: es la presin de vapor que ejercen las molculas de vapor de agua contenidas en un volumen de aire cuando ste, contiene todo el vapor del vapor de agua que es capaz de

contener. Existe una tabla que para cada temperatura, corresponde una . Se mide en milibares o mm de mercurio.

Humedad absoluta, HA

es el peso, en gramos del vapor de agua contenido en un m3 de aire, sin tomar en cuenta su temperatura, HA Humedad Especfica: Es el peso en gramos del vapor de agua contenida en un kilogramo de aire. e = Presin de vapor, mb

p = presin atmosfrica, mb 1 mm

Hg = 1.3332 milibares

Humedad relativa, HR es el cociente que resulta de dividir la cantidad de vapor de agua que existe en el aire, e entre la cantidad mxima que puede contener a una cierta temperatura expresada en porcentaje de saturacin

Punto de roco es la temperatura a la cual el vapor de agua = 100 S e e HR Punto de roco: es la temperatura a la cual el vapor de agua de la atmsfera empieza a condensarse. Cuando la HR es del 100% se dice que el aire est saturado y la temperatura a la

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cual alcanzo dicha saturacin se le conoce como punto de roco. Si la saturacin se alcanza a t >= 0 g.c. la condensacin es lquida de lo contrario es slida (escarcha, nieve, granizo)

3.6. Vientos Es el aire en movimiento horizontal debido principalmente a las diferencias de temperatura existente entre dos masas de aire, a las fuerzas de: presin, presin, friccin, friccin, Coriolis, Coriolis, gravedad; forma y movimiento de la Tierra. Generalmente se le llama viento solo al componente horizontal del movimiento del aire, pues el vertical es casi siempre pequeo. El viento es un regulador de la temperatura atmosfrica ya sin ellos los polos seran ms fros y el ecuador se calentara en forma inimaginable. Los vientos mueven a las nubes y tambin arrastran los contaminantes atmosfricos. En los procesos de evaporacin y evapotranspiracin el viento lleva calor y vapor de agua hacia la superficie evaporante o hacia afuera de la misma. El viento es un componente esencial de las tormentas. Su velocidad se mide con anemometros o anemografos y su direccin por medio de veletas.

Fuerzas que originan los vientos Las fuerzas que producen los vientos son fundamentalmente: la de presin atmosfrica (P), la de la fuerza de Coriolis (c) y la de friccin (F). El viento se mueve por un gradiente de presiones. De mayor a menor presin (isobara: une puntos de igual presin). P La fuerza de Coriolis produce un efecto desviador en los vientos (por rotacin de la tierra). C. La fuerza de friccin (con la atmsfera) es muy pequea y cobra fuerza para altitudes mayores de 600 m. F

Clasificacin de los vientos IRREGULARES Huracanes o ciclones tropicales Trombas Tornados Vientos Locales: Barlovento y sotavento PERIDICOS Brisas Regionales: brisa de mar, brisa de tierra, brisa de valle, brisa de montaa Brisas Continentales: monzones o estacionarios REGULARES (Circulacin General de la Atmsfera) Alisios Oeste Polares

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IV. CONCLUSIONES Los factores que definen el clima atmosfrico son la humedad atmosfrica, la

formacin y circulacin de las masas gaseosas en la atmosfera, la temperatura

atmosfrica y su variacin

V. BIBLIOGRAFIA

Grupo 3: Circulacion atmosfrica. (en lnea). Consultado 28 feb 2015. Disponible en: http://es.slideshare.net/naturales_eso/grupo-4-la-circulacin-atmosfrica

Ibaes, Laura. El Tiempo Atmsferico y la Hidrologa. (en lnea). Departamento de Irrigacin-UACh. Consultado 28 feb 2015. Disponible en: http://portal.chapingo.mx/irrigacion/planest/documentos/apuntes/hidrologia_sup/HIDRO-METEO.pdf

INSIVUMEH. Atlas climatoligico. (en lnea). Consultado 28 feb 2015. Disponible en: http://www.insivumeh.gob.gt/hidrologia/ATLAS_HIDROMETEOROLOGICO/Atlas_Clima.htm

Unidad 2: hodrologia atmosferica. (en lnea). Consultado 28 feb 2015. Disponible en: http://users.exa.unicen.edu.ar/~jdiez/files/cstierra/apuntes/unidad2.pdf

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VI. ANEXOS

Figura No. 1. Isotermas de temperatura promedio anual.

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Figura No. 2. Velocidad promedio anual del viento.

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Figura No. 3. Niveles de humedad promedio anual.