2014 cambio climatico sesion 3 en español

7/24/2019 2014 Cambio Climatico Sesion 3 en Espaol

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UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO

ESCUELA DE POSTGRADO

Programa doctoral en Ciencias Ambientales

Curso Cambio clim!tico

AGOSTO 24 , 2014AGOSTO 24 , 2014

Pablo Aguilar Marn

e"mail #abloagma$%otmail&com

SESION '"(ormaci)n* estructura + com#osici)n de la atm)s,era&"Circulaci)n atmos,-rica&

I. Formacin de a a!m"#era de a !ierra

Edad de la tierra .*/01 millones de a2os&

La $rimera a!m"#era

En la (ig& 3 se muestra la a#ariencia 4ue la tierra #odr5a %aber tenido un mill)nde a2os des#u-s de su ,ormaci)n&

Fi%. 1.Fi%. 1. Conce#ci)n art5sticaConce#ci)n art5sticade la tierra al #rimer mill)n de a2os des#u-s de sude la tierra al #rimer mill)n de a2os des#u-s de su,ormaci)n& La tierra consiste de roca ,undida sin atm)s,era& Los gases de la,ormaci)n& La tierra consiste de roca ,undida sin atm)s,era& Los gases de la#rimera atm)s,era#rimera atm)s,era %abr5an esca#ado* #articularmente im#ulsados #or el%abr5an esca#ado* #articularmente im#ulsados #or el

6iento solar&6iento solar&
mailto:[email protected]:[email protected]


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La a!m"#era m&" !em$rana, a $rimera a!m"#era'a(r)a con"i"!ido de%a"e" de a ne(*o"a "oar, $rinci$amen!e 'idr%eno + 'eio +$o"i(emen!e 'idr*ro" "im$e" !ae" como a$or de a%*a, me!ano +amon)aco.

A medida 4ue la nebulosa solar se disi#aba estos gases %abr5an esca#ado*#articularmente im#ulsados #or el 6iento solar&

Las e6idencias indican 4ue la corte7a terrestre se ,orm) %ace .*.88 millones dea2os&

Los #rimeros oc-anos se ,ormaron a los .*988 millones de a2os: sucedi)muc%o m!s tem#rano de lo 4ue #re6iamente se #ens)& A%ora se sabe 4ue elsol ,ue a#ro;imadamente '8< menos #otente com#arado con la actualidad&

La "e%*nda a!m"#era -Fi%. 2

La segunda atm)s,era* consistente ma+ormente de nitr)geno* CO9 + gasesinertes ,ue #roducido #or los gases emitidos #or los 6olcanes =(ig& 9>su#lementado #or gases #roducidos durante el #asado bombardeo de la tierra#or asteroides&

Durante esta era la atm)s,era #uede %aber sido %asta 388 6eces m!s densa delo 4ue es a%ora&

Fi%. 2.

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En alg?n momento el 6a#or de agua se condens) + ca+) como llu6ia llegandoa ,ormar los oc-anos&

Gran #arte de las emisiones de di);ido de carbono #ronto ,ue disuelto en elagua + se ,orm) sedimentos de carbonatos&

Se %an encontrado sedimentos 4ue datan de %ace '*@88 millones de a2os&Des#u-s de cerca de '*.88 millones de a2os el nitr)geno ,orm) la ma+or #artede la segunda atm)s,era&

Se %a encontrado indicios de 6ida %ace '*/88 millones de a2os&

Los registros geol)gicos muestran 4ue %ubo una ,ase de ,r5o glaciar %ace9*.88 millones de a2os&

En el eon arcano se em#e7) a desarrollar una atm)s,era conteniendo o;5geno#roducido a#arentemente #or la ,otos5ntesis de cianobacterias %ace 9* 188millones de a2os&

La e6oluci)n de la o;igenaci)n din!mica de la tierra* est! registrado enantiguos sedimentos de la Re#?blica deGabonde entre 9*3/8"9*8@8 millonesde a2os de antiguedad&

Tercera a!m"#era -a a!m"#era $re"en!e

A la atm)s,era 4ue rodea a la tierra %o+ se la re,iere como la tercera atm)s,era&

El o;5geno libre no e;ist5a en la atm)s,era %asta %ace unos 9.88 millones a2os

durante la Gran O;idaci)n&

Antes de este momento* cual4uier o;5geno #roducido #or ,otos5ntesis ,ueconsumido #or la o;idaci)n de materiales* en #articular de %ierro&

Las mol-culas de o;5geno libre no comien7an a acumularse en la atm)s,era%asta 4ue la tasa de #roducci)n de o;5geno comen7) a su#erar la reducci)n dela dis#onibilidad de materiales&

O9 mostr) grandes 6ariaciones %asta llegar a un estado constante de m!s del3/< a ,inales del Prec!mbrico&

La cantidad de o;5geno en la atm)s,era %a ,luctuado durante los ?ltimos 088millones de a2os* alcan7ando un m!;imo de alrededor del '8< de %ace unos9@8 millones de a2os* signi,icati6amente m!s alto 4ue el actual 93< =(ig& '>&

Dos #rocesos #rinci#ales rigen los cambios en el ambiente Las #lantas utili7anel di);ido de carbono de la atm)s,era* liberando o;5geno&

Las eru#ciones 6olc!nicas liberaci)n de a7u,re en la atm)s,era* 4ue se o;ida +#or lo tanto reduce la cantidad de o;5geno en la atm)s,era&

Sin embargo* las eru#ciones 6olc!nicas tambi-n liberan di);ido de carbono* elcual las #lantas se #ueden con6ertir en o;5geno& La causa e;acta de la6ariaci)n de la cantidad de o;5geno en la atm)s,era no se conoce&

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http://en.wikipedia.org/wiki/Republic_of_Gabonhttp://en.wikipedia.org/wiki/Republic_of_Gabon


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Per5odos con la cantidad de o;5geno en la atm)s,era est!n asociados con elr!#ido desarrollo de los animales&

Atm)s,era de %o+ contiene 93< de o;5geno* 4ue es lo su,icientemente alta

#ara este r!#ido desarrollo de los animales&

Los ni6eles actuales de O9 #robablemente no se lograron %asta %ace unos .88millones de a2os&

Fi%. /. Contenido de o;5geno de la atm)s,era durante los ?ltimos mil millones

de a2os&

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Fi%. 4.

E"!r*c!*ra de a a!m"#era

Fi%. .

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Fi%. .

Fi%. .

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La atm)s,era #uede ser #ensada como una delgada ca#a de gases 4ue rodeaa la tierra&Los dos elementos m!s im#ortantes"nitr)geno + o;5geno" %acen el < del6olumen de la atm)s,era& El 3< restante est! com#uesto de lo 4ue son

conocidos como gases tra7a& Los gases tra7a inclu+en* 6a#or de agua* metano*arg)n* di);ido de carbono + o7ono&

Aun4ue los gases tra7a %acen solamente una #e4ue2a #orci)n de laatm)s,era* son mu+ im#ortantes& El 6a#or de agua en la atm)s,era es 6ariablelas regiones !ridas #ueden tener menos de 3 mes)s,era + =.> term)s,era&

Las cuatro ca#as est!n di6ididas #or la altitud + tem#eratura&

La ca#a m!s baBa* cercana a la su#er,icie de la tierra es la tro#)s,era&

La tro#os,era se e;tiende %asta una altura #romedio de @ m en las regiones#olares + 31 m alrededor del ecuador&

Esta ca#a es cr5tica #ara los %umanos #or4ue toda la 6ida en la tierra ocurre enesta ca#a&

En esta ca#a la tem#eratura disminu+e con la altura&

En la su#er,icie de la tierra la tem#eratura #romedio es de 3/C + en latro#o#ausa =la cima de la tro#)s,era> la tem#eratura es de "/1C&

El contenido de %umedad tambi-n decrece con la altura en la tro#)s,era&

Por encima de la tro#)s,era no %a+ su,iciente o;5geno #ara sostener la 6ida +los 6ientos aumentan con la altura&

Uno de los sistemas de 6iento m!s #ronunciados" el c%orro Bet 4ue est!locali7ado en la cima de la tro#)s,era&Pr!cticamente todas las acti6idades %umanas #roducen en la tro#os,era& t&E6erest* la monta2a m!s alta del #laneta* est! a s)lo unos m de altura&

Es la ca#a de la atm)s,era donde todo el tiem#o 4ue e;#erimentamos tienelugar& El aumento + la ca5da de las tem#eraturas* as5 como circulan masas deaire* mantener las cosas animadas&La #resi)n del aire tambi-n a2ade a la me7cla&

La tro#os,era es donde todos los cambios de tem#eratura* #resi)n* 6ientos +#reci#itaciones locales se lle6an a cabo&

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Las #artes m!s c!lidas de la tro#os,era se encuentran en las altitudes m!sbaBas&

Esto se debe a 4ue la su#er,icie de la tierra absorbe el calor del sol e irradia denue6o en la atm)s,era& Com?nmente* la tem#eratura disminu+e a medida 4ue

aumenta la altitud&

Sin embargo* %a+ algunas e;ce#ciones& En ,unci)n de las corrientes de aire +similares* las cadenas monta2osas #ueden causar 7onas m!s baBas de latro#os,era a tener el e,ecto contrario&

Fem#eraturas en realidad aumentan con la altitud&

Esto se llama una in6ersi)n de tem#eratura& En general* las tem#eraturas en la#arte su#erior de la tro#os,era tienen m5nimos alrededor de "/1 C&

Las 6elocidades del 6iento aumentan* as5* causando los l5mites su#eriores de latro#os,era a ser ,r5o + 6entoso&

Por su#uesto* no %a+ su,iciente o;5geno #ara res#iraci)n en esas alturas&

La #resi)n de aire en la #arte su#erior de la tro#os,era es s)lo el 38< de los4ue al ni6el del mar& a+ una delgada 7ona HamortiguadorH entre la tro#os,era +la siguiente ca#a =estratos,era> se llama la tro#o#ausa& Esta es una 7oname7clador gradual entre las dos ca#as&

La ca#a #or encima de la tro#os,era est! la estratos,era* 4ue llega a una alturade alrededor de /8 m&

La mesos,era alcan7a %asta unos 8 m + se encuentra #or encima de laestratos,era&

Por ?ltimo* la termos,era* ionos,era o* a?n m!s leBos + con el tiem#o sedes6anece a negro en el es#acio e;terior& a+ mu+ ligera me7cla de gasesentre las ca#as&

Por encima de la tro#os,era es la estratos,era* donde el ,luBo de aire es en su

ma+or5a %acia los lados&a+ un cambio gradual de la tro#os,era a la estratos,era* 4ue comien7a a unos3. m de altitud& La estratos,era se e;tiende a #artir de 3. m alrededor de /8m& Se lle6a a cabo ma+or5a de los 6iaBes de a6iones comerciales en la #artein,erior de la estratos,era&

ViaBes A6iones militares en altitudes muc%o m!s altas Algunos a6iones stealt%clasi,icado se cree 4ue ro7ar el l5mite de la mesos,era + m!s all!&

Aun4ue la tem#eratura en la estratos,era in,erior es ,r5o + constante* situ!ndose

en torno a "/1 C* %a+ ,uertes 6ientos en esta ca#a 4ue ,orman #arte de los#atrones de circulaci)n es#ec5,icas& E;tremadamente nubes altas + tenues#ueden ,ormar en la estratos,era in,erior& En general* no %a+ grandes,ormaciones clim!ticas 4ue tienen lugar regularmente en la estratos,era&

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La estratos,era tiene una caracter5stica interesante de ni6el medio en adelante&Su tem#eratura salta de re#ente con un aumento en altitud& En lugar de una%elada "/1 C* la tem#eratura salta %asta un c!lido 3@ C a unos .8 m dealtitud en la estratos,era su#erior& Este cambio de tem#eratura es debido alaumento de las concentraciones de o7ono* 4ue absorben la radiaci)n

ultra6ioleta&

El o7ono es uno de nuestros guardaes#aldas atmos,-ricas& Incluso #e4ue2ascantidades tienen un #a#el im#ortante en la #rotecci)n de la 6ida #lanetaria&Concentrado en una ,ina ca#a en la estratos,era su#erior* el o7ono atmos,-ricoes una ,orma e;ce#cionalmente reacti6a de o;5geno& Se encuentra en la ca#aestratos,-rica* alrededor de 3/ a '8 m sobre la su#er,icie de la Fierra& La ca#ade o7ono es en gran #arte res#onsable de absorber la ma+or #arte de laradiaci)n ultra6ioleta =UV> del sol& Lo m!s im#ortante* 4ue absorbe la ,racci)nde lu7 ultra6ioleta llamada UV&

La radiaci)n ultra6ioleta con una longitud de onda entre 988 + .88 nan)metros=nm> se suele di6idir en tres grandes rangos del es#ectro&La radiaci)n ultra6ioleta es una mala cosa mala*J ace 4ue se rom#e en las#rote5nas nucleares del cuer#o* deBando la #uerta abierta #ara el c!ncer + otros#roblemas de salud #ara conseguir un #unto de a#o+o& UV se %a relacionadocon muc%os #roblemas de salud gra6es* como di,erentes ti#os de c!ncer de#iel + cataratas& Fambi-n es #erBudicial #ara determinados culti6os* materiales +organismos marinos&

El o7ono es muc%o menos e;tendido 4ue el o;5geno normal& La ,ormaci)n de laca#a de o7ono es un asunto com#licado&De cada 38 millones de mol-culas de aire* alrededor de 9 millones son deo;5geno normal + s)lo tres son las mol-culas de o7ono&En lugar de dos !tomos de o;5geno como mol-culas normales de o;5geno=O9>* el o7ono =O'> contiene tres !tomos de o;5geno& El o7ono tiene un olordistinti6o + es de color a7ul& O;5geno Regular no tiene olor o color&

S)lo a tra6-s de la #roducci)n de ,orma lata de o7ono el o;5geno atmos,-rico#ara blo4uear la radiaci)n ultra6ioleta 4ue alcan7a la su#er,icie de la tierra + las#lantas + los animales 4ue 6i6en all5&

Las mol-culas de o7ono se crean + se destru+en en la estratos,eraconstantemente& La cantidad es relati6amente constante + s)lo a,ect) de ,ormanatural #or las manc%as solares* las estaciones + la latitud&

Por encima de la estratos,era est! la mesos,era* una ca#a intermedia 4uese#ara la estratos,era in,erior de la termos,era in%)s#ito& La e;tensi)n de @8 a8 m + con tem#eraturas de alrededor de "383 C* la mesos,era es elintermediario de ca#as de la atm)s,era de la Fierra&

El cambio de la mesos,era a la ca#a termos,era comien7a a una altura de unos@8 m& La termos,era es nombrado #or el retorno a la subida de las

tem#eraturas 4ue #ueden alcan7ar un incre5ble 3@9 C& Los di,erentes rangosde tem#eratura en la termos,era se 6en a,ectadas #or alta o baBa de lasmanc%as solares + las eru#ciones solares& El m!s acti6o es el sol* ma+or ser!el calor generado en la termos,era&

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Fermos,era tem#eraturas e;tremas son un resultado de la absorci)n deradiaci)n UV&

Esta radiaci)n entra en la atm)s,era su#erior* el aca#aramiento de los !tomosde electrones + la creaci)n de iones cargados #ositi6amente& Esta ioni7aci)n

da la termos,era su otro nombre la ionos,era& Debido a la ioni7aci)n* la 7onam!s baBa de la termos,era absorbe las ondas de radio* mientras 4ue otras!reas re,leBan las ondas de radio& Desde esta 7ona cae + desa#arece en lanoc%e* las ondas de radio rebotan en la termos,era& Esta es la ra7)n #or ondasde radio mu+ distantes a menudo #ueden ser recibidas #or la noc%e&Ktomos cargados el-ctricamente se acumulan #ara ,ormar ca#as dentro de latermos,era&

Antes de su uso moderno sat-lite* esta des6iaci)n de la termos,era eraim#ortante #ara la comunicaci)n de radio de larga distancia& o+ en d5a* seseleccionan las ,recuencias de radio 4ue #ueden #asar a tra6-s de la ionos,era

sin cambios #ara la comunicaci)n 65a sat-lite&La termos,era es donde reside la aurora& La Aurora oreal + Aurora Australis*conocidas como las Luces del Norte + del Sur* res#ecti6amente* se encuentranen la termos,era& Cuando las llamaradas solares a,ectan la magnetos,era +tiran electrones de sus !tomos* causan tormentas magn-ticas cerca de los#olos& Luces roBas + 6erdes deslumbrantes se emiten cuando los electronesdis#ersos reunirse con !tomos* de6ol6erlos a su estado original&

Incluso m!s alto* #or encima de las auroras + la ionos,era* los gases de estaca#a atmos,-rica de,initi6a comien7an a disi#arse& Por ?ltimo* 6arios cientos deil)metros #or encima de la tierra* 4ue se des6anecen a#agado en lainmensidad del es#acio&

El cambio de tem#eratura con la altura + la latitud

" La tro#os,era se e;tiende desde la su#er,icie de la Fierra a una altitud deentre @ + 30 m& La tro#os,era es m!s gruesa cerca del ecuador #or4uema+or calentamiento solar en esa 7ona %ace 4ue el aire se e;#anda&

" La tem#eratura del aire en la tro#os,era disminu+e con la altitud a una6elocidad de a#ro;imadamente 0*/ C #or cada 3&888 m& Esto se conoce como

el gradiente t-rmico del medio ambiente&"La Estratos,era se e;tiende desde la tro#o#ausa %asta una altitud de unos /8m& En la #arte m!s baBa* a unos ilometros* la tem#eratura del aire en laestratos,era #ermanece constante& A tra6-s del resto de la estrat)s,era* latem#eratura aumenta con la altitud& Este calentamiento se debe a laconcentraci)n del gas o7ono 4ue absorbe la radiaci)n ultra6ioleta del Sol +genera calor& Esta banda de la atm)s,era tambi-n se conoce como la ca#a deo7ono&

"La esos,era se e;tiende desde la estrato#ausa a una altitud de unos @8 m&

La Fem#eratura cae con la altitud a lo largo de la mesos,era a un m5nimo dealrededor de "8 C&

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"La Fermos,era se re,iere a todos los elementos de la atm)s,era #or encima deuna altitud de unos @8 m& No %a+ l5mite su#erior de,inible a esta ca#a& Se6uel6e cada 6e7 m!s di,usa* %asta 4ue no se #uede distinguir desde el es#aciointer#lanetario&

"Debido A la intensa radiaci)n solar en este ni6el* las mol-culas de aire #uedentener tem#eraturas de 3988 C* #ero la energ5a t-rmica es mu+ baBa debido a4ue el gas es mu+ di,usa&

II& Circulaci)n atmos,-rica

Los 6ientos son el #roducto de la #resi)n atmos,-rica&Las di,erencias de #resi)n causan el mo6imiento del aire&A ni6el global* la radiaci)n solar causa di,erencias de #resi)n en la atm)s,eraentre las 7onas ecuatoriales + las 7onas #olares&

La atm)s,era trans#orta calor de la calient regi)n ecuatorial %acia las ,r5asregiones #olares&Cerca del Ecuador el aire caliente se ele6a&Cuando el aire caliente llega a la cima de la tro#)s,era* se mue6e %acia los#olos&La atm)s,era ,lu+e en grandes celdas de con6ecci)na medida 4ue se mue6edel ecuador a los #olos&A medida 4ue el aire ,lu+e se en,r5a + se %ace su,icientemente denso #ara%undirse a latitudes de alrededor de '8N o '8S&Cuando el aire llega a la su#er,icie es succionado %acia el ecuador + secalienta nue6amente& Se com#leta as5 la celda de con6ecci)n&Las celdas de con6ecci)n est!n locali7adas a latitudes entre '8N + '8S* /8a 08N + /8 a 08S + en los #olos&La (ig&@ muestra un modelo sim#li,icado 4ue no toma en cuenta la rotaci)n dela tierra&

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(ig&@& Con6ecci)n Atmos,-rica de Celda sencilla En Una tierra no rotante& HSolac-lulaH ser o bien un solo norte celular o al sur del ecuador& Imagina la Fierracomo una es,era no giratorio con caracter5sticas de su#er,icie lisa uni,orme&Su#ongamos 4ue el sol calienta las regiones ecuatoriales muc%o m!s 4ue lasregiones #olares& En res#uesta a esto* dos c-lulas de con6ecci)n enormes

desarrollan&La rotaci)n de la tierra in,lu+e en la direcci)n en la se mue6e el aire debido ale#ec!o de Corioi" -Fi%. 3 + 10&

El e,ecto de Coriolis se re,iere a la des6iaci)n de la tra+ectoria de obBetos 4uese mue6en a tra6-s de la su#er,icie de la Fierra causada #or la rotaci)n de laFierra&

Es debido al e,ecto Coriolis 4ue circulan 6ientos + las corrientes oce!nicas enel sentido del reloB en el %emis,erio norte + %acia la i74uierda en el %emis,eriosur&

(ig& & ideali7ado* tres celdas de con6ecci)n atmos,-rica en una Fierra enrotaci)n& HFres de c-lulasH siendo tres las c-lulas del norte o al sur del ecuador&Las des6iaciones de los 6ientos dentro de cada c-lula son causadas #or la,uer7a de Coriolis&

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Fi%. 10& odelo de 0 celdas de con6ecci)n de la circulaci)n global de aire*mostrando los lugares de alta + baBa #resi)n + las direcciones de los ma+orescinturones de 6iento sobre la su#er,icie de la tierra&

C-lulas de circulaci)n atmos,-rica establecen el marco #ara el clima de unaregi)n& Cuando el aire se ele6a o se %unde en el ecuador* a '8 * a /8 a 08 *+ en los #olos%a+ #oco 6iento&

Dado 4ue el aire se en,r5a a medida 4ue asciende + el aire ,r5o #uede contenermenos %umedad 4ue el aire caliente* lugares en los 4ue se le6anta el aire=7onas de baBa #resi)n cerca de la l5nea ecuatorial + en /8 a 08 > tienen altosni6eles de #reci#itaci)n&

Lugares en los 4ue los sumideros de aire =7onas de alta #resi)n cerca de '8 >e;#erimentan una ma+or e6a#oraci)n de la #reci#itaci)n&

El aire se mue6e %ori7ontalmente de alta a 7onas de baBa #resi)n* ,ormando losgrandes cinturones de 6iento* 4ue inclu+en los 6ientos alisios* entre el ecuador+ '8 N + '8 S: los 6ientos del oeste* entre '8 N + '8 S + /8 a 08 N +/8 a 08 S: + los 6ientos #olares&

C-lulas de con6ecci)n son el marco #ara la circulaci)n atmos,-rica* aun4ueotros ,actores tambi-n in,lu+en en la ,uer7a + direcci)n del 6iento&

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(ig& 33 A> turno sur de la ZCIF en enero& > Des#la7amiento del Norte de laZCIF en Bulio& Debido a la inclinaci)n del eBe de la Fierra en )rbita* la ZCIF sedes#la7ar! al norte + al sur& Se des#la7ar! %acia el sur en enero + al norte enBulio& Este cambio en las direcciones del 6iento* debido a un des#la7amiento

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%acia el norte o %acia el sur en los resultados ZCIF en los mon7ones& Losmon7ones son sistemas de 6ientos 4ue #resentan una re6ersi)n estacional#ronunciada en la direcci)n& El mon7)n m!s conocido se encuentra en la India+ el sudeste asi!tico&

Corriente et

La corriente en c%orro es un corto* estrec%o de aire en r!#ido mo6imiento 4uese encuentra en los ni6eles su#eriores de la atm)s,era&

Las corrientes en c%orro se encuentran generalmente en alguna #arte entre 38+ 3. m sobre la su#er,icie de la tierra en la tro#os,era&

So#lan tra6-s de un continente a una 6elocidad de 9.8 m #or %ora* #or logeneral* de oeste a este* #ero #ueden descender %acia el norte + %acia el surde#endiendo de las condiciones atmos,-ricas&

Las di,erencias de tem#eratura del aire causan las corrientes en c%orro& Cuantom!s grande sea la di,erencia de tem#eratura* ma+or es la di,erencia de #resi)nentre el aire caliente + ,r5o&

Di,erencias de #resi)n m!s ,uertes crean 6ientos m!s ,uertes& Esta es la ra7)n#or corrientes de c%orro ,luct?an tanto en 6elocidad&

Durante los meses de in6ierno* las masas de aires #olares + ecuatoriales,orman un ,uerte contraste de tem#eratura* #ro6ocando una corriente de c%orrointenso&

C%orros ,uertes em#uBan m!s al sur en el in6ierno& Sin embargo* durante losmeses de 6erano* cuando los cambios de tem#eratura de su#er,icie sonmenos* los 6ientos corrientes en c%orro son m!s d-biles&

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Com#a25as a-reas como la corriente en c%orro* +a 4ue a+uda a em#uBaraerona6e a lo largo& Es como caminar con el 6iento en lugar de en su contra&

Esta corriente r!#ida es com?nmente miles de il)metros de longitud* a unoscientos de il)metros de anc%o* + s)lo unos #ocos il)metros de es#esor&

De"c*(rimien!o de a $re"in de aire Ean%ei"!a Torricei, 140

MEl aire tiene #eso + eBerce #resi)n&

Descubri)la #resi)n atmos,-rica& In6ent) el bar)metro&

Los %umanos en general* + los #rimeros cient5,icos no #restaron atenci)n a laidea de 4ue el aire #esa&

Forricelli llen) un tubo de 6idrio con mercurio l54uido + ta#) el e;tremo abierto&Luego in6irti) el tubo + lo sumergi) en una cuba conteniendo tambi-nmercurio& E;traBo el ta#)n +* como era de es#erar* el mercurio del tubo em#e7)a ,luir %acia la cuba&

Pero no todo el mercurio sali) del tubo cre!ndose un 6ac5o encima de lacolumna& Forricelli midi) la altura de la columna de mercurio remanente '8#ulgadas& Al d5a siguiente* con 6iento + aire ,r5o* re#iti) el e;#erimento con laintenci)n de estudiar el 6ac5o ,ormado&

Sin embargo* esta 6e7* la altura de la columna ,ue de 9 #ulgadas& Forricelli se4ued) #er#leBo& Es#eraba medir la misma altura&

u- %i7o la di,erenciaQ

Las condiciones atmos,-ricas %ab5an cambiado&

Nue6a ideaEl aire mismo tiene #eso&

Forricelli se dio cuenta de 4ue el #eso del aire de la atm)s,era em#uBaba %aciaabaBo el mercurio de la cuba& Esta #resi)n em#uB) al mercurio %acia arriba en el

tubo&

El #eso del mercurio en el tubo ten5a 4ue ser e;actamente igual al #eso del airede la atm)s,era 4ue em#uBa al mercurio de la cuba&

Cuando el #eso de la atm)s,era cambiaba* em#uBaba un #oco m!s o un #ocomenos al mercurio de la cuba&

Forricelli inici) el des#egue de nuestra com#rensi)n de la atm)s,era&

Descubri) el conce#to de 6ac5o + a+ud) a in6entar el bar)metro el instrumento

m!s b!sico #ara el estudio del tiem#o&

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De"c*(rimien!o de o5)%eno 6o"e$' Prie"!e+, 14

HEl #rimer gas se#arado se identi,ic) como un elemento ?nico&H

En 311. ose#% Priestle+ se#ar) el #rimer gas + lo identi,ic) como un elemento?nico&

Por 4u- es -sta una de las 388 meBoresQ

El descubrimiento de Priestle+ marc) el estallido de la re6oluci)n 4u5mica&

(ue el #rimero 4ue aisl) un elemento gaseoso de la me7cla de gases 4uellamamos aire&

Antes del descubrimiento de Priestle+* el estudio cient5,ico se %ab5a ,ocali7ado

en los metales& El des6elamiento de 4ue el aire no era una sustancia uni,ormedes#ert) un nue6o inter-s en el estudio de los gases + el aire&

Debido a 4ue el o;5geno es el elemento central de la combusti)n* eldescubrimiento de Priestle+ conduBo a la com#rensi)n de lo 4ue signi,ica4uemar algo + a la con6ersi)n de esta materia en energ5a durante lasreacciones 4u5micas&

As5 mismo* Priestle+ estableci) un sim#le #ero elegante + e,iciente #roceso#ara reali7ar an!lisis de nue6os gases + elementos gaseosos&

u- as#ecto tieneQSer5a 4uemar =#rimero una 6ela + luego astillas demadera>Q Se mantendr! un rat)n 6i6oQ (ue absorbido #or el aguaQ

C)mo se descubri)QRe6erendo ose#% Priestle+ era m!s ,ascinado #or el aire 4ue #or sus,unciones eclesi!sticas&El Aire es uno de los cuatro elementos tradicionales* Bunto con el ,uego* agua +tierra& Pero Priestle+ se sinti) im#ulsado a descubrir lo 4ue es el aire&

Otros cient5,icos escribieron de la #resencia de nue6os gases 4ue burbuBeaban

durante las reacciones 4u5micas& Algunos %ab5an descrito estos como gasesHsal6aBesH 4ue acumularon su,iciente #resi)n como #ara e;#lotar tarros decristal o tri#licar la 6elocidad ante la 4uema de la madera* #ero ninguno tu6o-;ito aislando + estudiando estos nue6os gases&

La imaginaci)n de Priestle+ se dis#ar)& Se sinti) obligado a buscar + estudiarestos gases* ind)mitos sal6aBes&

A #rinci#ios de 311. Priestle+ decidi) 4ue la ?nica ,orma de aislar + estudiarestos nue6os gases era atra#arlos baBo el agua en un re6-s =in6ertida>* ,rascode 6idrio lleno de agua en el 4ue no %ab5a aire&

Decidi) comen7ar #or la 4uema calcinatus mercurius s)lido + estudiar el gas4ue se %ab5a in,ormado de reacci)n #ara crear&

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El 3 de agosto de 311.* Priestle+ utili7a una lu#a #otente #ara en,ocar la lu7solar en una botella de calcinatus mercurius #ol6o& Un ta#)n de corc%o sell)esta botella con un tubo de 6idrio 4ue conduce desde ella a una cuba de la6adolleno de agua* donde ,rascos de 6idrio llenos de agua 4uedaron in6ertidas enun so#orte de malla de alambre& Fubo de 6idrio de Priestle+ termin) Busto

debaBo de la boca abierta de una de estas botellas de gas de modo 4ue lo 4ue%ar5a de burbuBas #roducidas arriba en* + ser atra#ado en* 4ue ,rasco de 6idrio&

Como su com#uesto de mercurio en #ol6o calienta* burbuBas clarascomen7aron a la deri6a desde el e;tremo del tubo de 6idrio& El tarro comen7) allenarse& Priestle+ llen) tres botellas con el gas + ,ue as5 el #rimer ser %umano#ara atra#ar con -;ito este gas misterioso& Pero 4u- eraQ

Priestle+ le6ant) cuidadosamente una botella ,uera del agua& Sosten5a una 6elaencendida debaBo de su boca& El tenue res#landor alrededor de la mec%a de la6ela estall) en una bola brillante de ,uego& Como se in,orm)* este e;tra2o gas

%i7o sustancias ,uer7a a arder con gran intensidad&

Priestle+ coloc) un ,rasco nue6o* lleno de aire ordinario* boca abaBo en elso#orte de alambre Bunto a un segundo ,rasco de su gas misterio& Coloc) unrat)n en cada ,rasco* + es#er)& El rat)n en el aire ordinario comen7) a luc%ar#or res#irar en 98 minutos& El rat)n en su segundo ,rasco de este e;tra2o gasres#ira c)modamente durante m!s de .8 minutosJ

Parec5a s)lo un nombre #ara este gas incre5ble H& Aire #uroH Priestle+ le6ant)cuidadosamente un ,rasco de Haire #uroH de su ba2era& eti) su nari7 en suam#lia boca& Su cora7)n comen7) a latir m!s r!#ido& Cerr) los oBos* se arm)de 6alor* + res#ir) tan #ro,undamente como #udo&

ose#% nada e;tra2o de este aliento se sent5a& Lo intent) una segundares#iraci)n + sinti) ,eli7 + lleno de energ5a& El aliento de Priestle+ se sinti)#articularmente ligero + ,!cil #or alg?n tiem#o des#u-s& Fom) otro cient5,ico*Antoine La6oisier en Par5s* #ara dar Haire #uroH de Priestle+ el nombre loconocemos #or %o+ Ho;5genoH&

Datos Sin o;5geno* la muerte biol)gica em#ie7a a ocurrir dentro de tresminutos& (ree"cam#e)n del mundo de buceo Pi#in (erreras tiene el r-cord

mundial #ara la celebraci)n de su aliento @ minutos + /@ segundos&Fe)logo ingl-s 4ue estu6o m!s ,ascinado #or el aire 4ue #or sus obligacionesen la iglesia&

Priestle+ se sinti) im#ulsado a a6eriguar de 4u- estaba %ec%o el aire&

(ue la #rimera c%is#a de la re6oluci)n 4u5mica&

(ue el #rimero 4ue aisl) un solo elemento gaseoso de la me7cla de gases 4uellamamos aire&

Antes del descubrimiento de Priestle+ la acti6idad cient5,ica estaba ,ocali7adaen los metales&

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Descubri) 4ue el aire no era algo uni,orme creando un nue6o inter-s en elestudio de gases + del aire&

Debido a 4ue el o;5geno es el elemento central de la combusti)n* sudescubrimiento conduBo tambi-n a una com#rensi)n de lo 4ue signi,ica 4uemar

algo + a una com#rensi)n de la con6ersi)n de materia en energ5a durante lasreacciones 4u5micas&

Priestle+ estableci) una sim#le #ero elegante + e,ecti6o #roceso #ara conducirel an!lisis de nue6os gases + de elementos gaseosos&

Otros in6estigadores escrib5an sobre crear nue6os gases 4ue burbuBearandurante las reacciones 4u5micas& Algunos los %ab5an descrito como Mgasessal6aBes 4ue build u# su,iciente #resi)n #ara %acer e;#losionar Barras de 6idrioo tri#licar la tasa a la 4ue se 4uema la madera&

Pero ninguno %ab5a aislado + estudiado e;itosamente estos nue6os gases&La imaginaci)n de Priestle+ 6olaba& Se sinti) com#elido a buscar + estudiarestos indomesticados gases sal6aBes&

En 311. decidi) 4ue la ?nica ,orma de aislar + estudiar estos nue6os gases eraatra#arlos baBo agua en una #osici)n in6ertida* Barras de 6idrio llenos de aguaen las 4ue no %a+ aire&Decidi) em#e7ar 4uemando calcinato de mercurio s)lido + estudiando el gas4ue la reacci)n %ab5a re#ortado 4ue se creaba&Utili7) una #otente lente de aumentos #ara ,ocali7ar la lu7 solar sobre unabotella de calcinato de mercurio #ul6eri7ado&

Un ta#)n de corc%o sellaba esta botella con un tubo de 6idrio 4ue iba de esta auna tina de ba2o llena de agua donde la Barra de 6idrio llena de agua se #arabain6ertida sobre un stand de malla de %ilo&El tubo de 6idrio de Priestle+ terminaba Busto baBo la boca abierta de una deestas botellas de modo 4ue todo gas #roducido burbuBear5a + ser5a atra#ado enla Barra de 6idrio&A medida 4ue el com#uesto de mercurio #ul6eri7ado se calentaba em#e7abana a#arecer burbuBas desde el e;tremo del tubo de 6idrio& La Barra em#e7aba allenarse&

Priestle+ llen) tres botellas con el gas + ,ue as5 el #rimer %umano 4uee;itosamente atra#) este gas misterioso& Pero u- eraQ

Priestle+ sac) cuidadosamente una botella del agua& Sostu6o una llama debaBode la boca& El d-bil brillo alrededor de la mec%a del candelabro eru#cion) enuna bola brillante de ,uego& El e;tra2o gas ,or7) a las sustancias a 4uemarse,ieramente&

Priestle+ coloc) una nue6a Barra llena de aire ordinario in6ertida sobre elestante de %ilo cerca de una segunda Barra del misterioso gas& Coloc) un rat)n

en cada Barra + es#er)& El rat)n en aire ordinario em#e7) a luc%ar #ara res#iraren 98 minutos& El rat)n en la Barro con el misterioso gas res#ir)con,ortablemente #or m!s de .8 minutos& Parece #osible solamente un nombre#ara el gas Maire #uro&

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Priestle+ sac) cuidadosamente una Barra de aire #uro de su tina& A#i2) su#ro#ia nari7 en su boca anc%a& Su cora7)n em#e7) a latir m!s r!#ido& Cerr)sus oBos* reuni) coraBe + res#ir) tan #ro,undamente como #udo&Priestle+ no sinti) nada #erBudicial de su res#iraci)n& Intent) un segundores#iro + se sinti) ,eli7 + lleno de energ5a&

A otro in6estigador* Antoine La6oisier le corres#ondi) dar el nombre de o;5genoal Maire #uro de Priestle+&

De"c*(rimien!o de a" ca$a" de a a!m"#era Leon P'ii$$e Tei""erencde 7or!, 1302

HLa atm)s,era de la Fierra tiene ca#as distintas de aire* cada uno con

tem#eraturas ?nicas* densidades* %umedades + otras #ro#iedades&H

Por 4u- es -sta una de las 388 meBoresQu- #odr5a ser m!s b!sico #ara entender el #laneta Fierra* 4ue saber lo 4uese encuentra entre la su#er,icie + el centro de la Fierra* o entre la su#er,icie + eles#acio e;teriorQ

Sin embargo* el siglo amaneci) con 4ue tiene #r!cticamente la ciencia noten5a ning?n conce#to de lo 4ue el ambiente era m!s all! de los dos il)metrossobre la su#er,icie terrestre&

Feisserenc de ort ,ue el #rimero en am#liar los conocimientos de la cienciasobre la #arte alta de la atm)s,era terrestre&

Su descubrimiento #ro#orcion) la #rimera imagen #recisa de nuestra atm)s,era+ ,orm) la base #ara la com#rensi)n de los ,en)menos meteorol)gicos=tormentas* los 6ientos* las nubes* etc&>&

Feisserenc de ort tambi-n ,ue el #rimero en utili7ar instrumentos cient5,icos#ara el conocimiento de la atm)s,era su#erior&

C)mo se descubri)QNacido en Par5s en 3@//* Leon P%ili##e Feisserenc de ort ,ue nombrado Be,edel Centro Administrati6o Nacional de eteorolog5a en Par5s a la edad de '8a2os

All5* -l* estaba ,rustrado* #or4ue cre5a 4ue la ciencia no era ca#a7 de entender+ #redecir el tiem#o* debido a la ,alta de conocimiento acerca de la atm)s,eram!s all! de los tres o cuatro il)metros sobre la su#er,icie&

Ciertamente* 6uelos en globo tri#ulado =tanto de aire caliente + de gas lleno>

%ab5an lle6ado instrumentos a lo alto de la atm)s,era& Pero estos 6uelos nuncase a6enturaron m!s de cuatro o cinco il)metros de altitud& No %ab5a su,icienteo;5geno all5 #ara 4ue la gente res#ire&

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En 3@/ Feisserenc de ort renunci) a su trabaBo #ara dedicarse a tiem#ocom#leto al desarrollo de globos de gas a gran altitud no tri#ulados en su 6illaVersailles =lado de Par5s>&

Durante cinco a2os* Feisserenc de ort dise2) un #a4uete de instrumentos en

una cesta de mimbre 4ue sus globos lle6ar5an a lo alto& Ferm)metros +bar)metros b!sicos estaban conectados a dis#ositi6os de grabaci)n* de talmanera 4ue cuando los globos 6ol65an a tierra* -l tendr5a escritos los registrosde las condiciones atmos,-ricas de las ca#as su#eriores&

l tambi-n dise2) un sistema de #araca5das #ara des#legar la canasta 4ueconten5an los instrumentos de medici)n* cuando esta sea liberada del globo4ue se encontraba registrando in,ormaci)n en las ca#as su#eriores&Feisserenc de ort encontr) 4ue el seguimiento de la canasta + el #araca5das,uera m!s di,5cil de lo 4ue #ens) #or #rimera 6e7* a?n cuando us) un

telesco#io&

Cada lan7amiento inclu+) una loca carrera a tra6-s del cam#o #ara mantenerel #a4uete descendente a la 6ista& Aun as5* algunos nunca ,ueron encontrados*algunos %undidos en r5os o lagos* + algunos ,ueron a#lastados cuando los#araca5das ,allaron&

Aun as5* Feisserenc de ort"#ersisti) + se sor#rendi) ante lo 4ue descubri)& Latem#eratura atmos,-rica disminu+) de manera constante a una 6elocidadconstante de 0*/ C #or il)metro de altitud& Se es#eraba 4ue estadisminuci)n&

Sin embargo* a una altitud de unos 33 m* la tem#eratura se detu6o ladisminuci)n en absoluto& Se mantu6o el ni6el en torno a "/' C %asta m!s de.@&888 #ies =de %asta globos de Feisserenc de ort 6olar5an>&

Al #rinci#io Feisserenc de ort no cre5a 4ue la tem#eratura #odr5a #osiblemente#arar decreciente&

Sos#ec%aba 4ue los instrumentos se ele6) a una altura donde la cale,acci)nsolar calienta el term)metro + com#ensado continuado descenso de la

tem#eratura atmos,-rica&l comen7) a lan7ar en la noc%e& (ue m!s di,5cil de rastrear el descenso del#araca5das* #ero im#idi) cual4uier #osibilidad de cale,acci)n solar&

Incluso #or la noc%e* sus resultados ,ueron los mismos& La tem#eratura #orencima de 33 il)metros se mantu6o constante&

Des#u-s de 9'. #ruebas* Feisserenc de ort* ,inalmente lleg) a la conclusi)nde 4ue sus medidas eran correctas + 4ue %ab5a dos ca#as se#aradas* a laatm)s,era&

Cerca de la su#er,icie +ac5a una ca#a in,erior de 33 m de es#esor* donde loscambios de tem#eratura crean corrientes* los 6ientos* las nubes* + el clima&

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Por encima de eso era una regi)n donde la tem#eratura constante #ermite 4ueel aire se asiente en ca#as tran4uilas* inalteradas Llam) a la ca#a m!s baBa dela tro#os,era* a #artir de las #alabras griegas 4ue signi,ican Hes,era de cambioH*+ la ca#a su#erior de la estratos,era* a #artir de las #alabras griegas 4uesigni,ican Hes,era de ca#as H&

El descubrimiento de Feisserenc de ort sigue siendo la base de nuestracom#rensi)n de la atm)s,era&

Datos Los cient5,icos saben a%ora 4ue la atm)s,era tiene muc%as ca#as* #erola tro#os,era es la ca#a donde se #roduce todo de tiem#o de la Fierra&

De"c*(rimien!o de a na!*rae8a de a a!m"#era Ed Loren8, 130

HEl ambiente es ca)tico e im#redecible&H

Por 4u- es -sta una de las 388 meBoresQEd Loren7 descubri) un com#leBo sistema interde#endiente no lineal* lasecuaciones 4ue describen el mo6imiento real de la atm)s,era&

Demostr) 4ue los modelos atmos,-ricos son tan de#endientes de lascondiciones iniciales + de contorno =a #artir de datos suministrados con elmodelo> 4ue incluso los cambios a#arentemente in,initesimales en las creangrandes cambios en el sistema&

En otras #alabras* cuando una mosca de la mante4uilla bate sus alas sobreeiBing* los modelos #ueden tambi-n #redecir 4ue 6a a cambiar el clima enNue6a Tor& Pero cada uno admiti) 4ue sim#lemente no #uede #asar&

Loren7 no descubri) c)mo %acer #redicciones a largo #la7o* sino m!s bien las,uer7as 4ue %acen tales #redicciones im#osibles&

Luego desarroll) la teor5a del caos estudio de los sistemas ca)ticos eim#redecibles& Los cient5,icos est!n descubriendo 4ue muc%os sistemasnaturales* biol)gicos + ambientales son meBor descritos + meBor baBo#ermanecido baBo la teor5a del caos 4ue a tra6-s de las ,ormas tradicionales de

an!lisis&C)mo ,ue DIS cubiertoQ

Fener una com#utadora ,ue su,iciente de una no6edad en 3/@ #ara atraer amuc%os #ro,esores del IF + estudiantes #ara %acer el 6iaBe a la o,icina de EdLoren7 s)lo #ara 6er el trabaBo de la cosa& Pero el entusiasmo se con6irti)r!#idamente en la deses#eraci)n #or Loren7&

Loren7 creado un conBunto de ecuaciones #ara actuar como un modelomatem!tico del mo6imiento de la tormenta atmos,-rica + el com#ortamiento&

Se dio cuenta de 4ue #e4ue2os cambios en las condiciones de #artida delmodelo de #ronto #roduBeron enormes cambios en el resultado& Di,erencias

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diminutas de #artida siem#re am#li,ican con el tiem#o* en lugar deamortiguaci)n* o normali7ar a cabo&

Si la atm)s,era real actu) como modelos de Loren7* acababa demostrado 4uela ,undici)n de largo alcance tanto tiem#o era im#osible* +a 4ue las condiciones

iniciales no eran conocidas con la su,iciente #recisi)n #ara e6itar ca)tica* erroram#li,icado&

(ue una sensaci)n in4uietante + %undiendo al comercio de la emoci)n de lab?s4ueda de una nue6a %erramienta de in6estigaci)n #ara la deses#eraci)n de#robar 4ue su trabaBo de cam#o + dos eran in%erentemente de,ectuoso eim#osible&

Cuando Ed entr) en la uni6ersidad de Dartmout% en 3'.* 4ue %ab5a %acemuc%o tiem#o metido en la cabe7a 4ue ser un matem!tico& Se gradu) con unalicenciatura en matem!ticas en 3'@ + entr) en ar6ard #ara continuar sus

estudios de matem!ticas& Con el estallido de la Segunda Guerra undial*Loren7 se uni) al Aire Cuer#o de EB-rcito* 4uien asign) 4ue asistiera a clasesde meteorolog5a eB-rcito en el IF&

El a#rendi) a considerar el tiem#o como una combinaci)n de la densidad*#resi)n* tem#eratura* 6elocidad del 6iento en tres dimensiones* + gaseosos*l54uidos de la atm)s,era* + el contenido s)lido&

Las ecuaciones 4ue describen este eB-rcito de 6ariables de,inen lascondiciones actuales& Los ti#os de cambio en estas ecuaciones de,inen el#atr)n de clima cambiante&

Lo 4ue Loren7 no se ense2aba* + s)lo muc%o m!s tarde se descubri)* era 4uenadie sab5a c)mo usar estas ecuaciones meteorolog5a din!mica no lineal #ara#redecir realmente el tiem#o + 4ue la ma+or5a #ensaba 4ue no se #od5a %acer&Las ecuaciones eran demasiado com#leBos + re4uieren datos iniciales + decontorno demasiado&

Loren7 intent) a#licar las ecuaciones din!micas #ara #redecir el mo6imiento delas tormentas& ientras 4ue las com#utadoras no eran com?nmente dis#oniblea #rinci#ios de 3/8* la ma+or #arte de este trabaBo se lle6) a cabo en las

#i7arras + con reglas de c!lculo + de #a#el + l!#i7& Cada c!lculo eratediosamente tiem#o&

Loren7 nunca ,ue ca#a7 de llegar a resultados signi,icati6os* mientras 4ue lamano de calcular estas ecuaciones&

En 3/@ Loren7 obtu6o esa com#utadora Ro+al cee LGP"'8=a#ro;imadamente el tama2o de un gran escritorio> #ara desarrollar sus Buegosde din!micas* las ecuaciones del modelo no lineal&

Los resultados de estas simulaciones #or ordenador muestran 4ue #e4ue2as

di,erencias iniciales am#li,ican con el tiem#o* en lugar de normali7argradualmente& Si el modelo estaba en lo cierto* el tiem#o era ca)tico ein%erentemente im#redecible&

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Varios a2os de #ruebas atmos,-ricas con6encieron Loren7 + otros en sude#artamento 4ue -l + su modelo ,uera correcto&

El ambiente era un ca)tico lugar de un sistema #redecible =como el sistema deinteracciones entre en #roductos 4u5micos org!nicos* o la ,uer7a ,5sica de la

gra6edad>& Una unidad #ara utili7ar una nue6a %erramienta #ara com#letar un6ieBo #ro+ecto se %ab5a con6ertido en uno de los descubrimientos m!s#ro,undos de la ciencia de la meteorolog5a&

Loren7 siem#re la recordar!n como la #ersona 4ue descubri) la 6erdaderanaturale7a de la atm)s,era + 4ue de ese modo descubri) los l5mites de la#recisi)n de la #redicci)n meteorol)gica&

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2014 cambio climatico sesion 3 en español

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