ATMSFERAPrograma Regional de Meteorologa / IANIGLA - CONICET www.prmarg.orgE-mail: info@prmarg.org Av. Ruz Leal s/n Parque General San Martn. Mendoza - Argentina Tel. (+54 - 261 ) 428 6010

*ATMSFERA

Masa gaseosa que envuelve la tierra y por gravedad se concentra en la superficie y acompaando su movimiento de giro con ella.

Composicin de la AtmsferaComponenteSmboloVolumen % (aire seco)NitrgenoN278.08OxgenoO220.94Vapor de aguaH2O4ArgnAr0.93Dixido de carbonoCO20.03NenNe0.0018HelioHe0.0005OzonoO30.00006HidrgenoH0.00005Criptn Xenn - MetanoKr - Xe - MeTrazas

En funcin del comportamiento de la temperatura con la altura se puede dividir en diferentes capasTropsferaEstratsferaMessferaExsfera

Tropsfera Se extiende desde la superficie terrestre hasta los 18 km de altura en el ecuador, 13 km en latitudes medias 8 km sobre los polos. En esta capa se forman las nubes y procesos atmosfricos La temperatura del aire disminuye con la altura.

EstratsferaSe extiende hasta los 50 km de altura aproximadamente. La temperatura aumenta con la altura, fenmeno que se atribuye a la presencia de ozono (O3).

La concentracin O3 es mxima entre los 20 y 25 km de altitud.

Tanto la formacin como la destruccin de O3, se hace por reacciones fotoqumicas.

La gran absorcin de rayos ultravioletas, explica la elevacin considerable de la temperatura.

Messfera La temperatura vuelve a disminuir con la altura.

Se extiende hasta los 80km, altitud a la que se observa un cambio en la variacin de la temperatura con la altura.

La densidad del aire es mnima, la presin vara entre 1 y 0.01 mb.

A pesar de su extensin, contiene alrededor del 1% de la masa total de la atmsfera.

Termsfera o IonsferaLa temperatura aumenta con la altura. La influencia de partculas electrizadas da lugar a la presencia de capas ionizadas que tienen la propiedad de reflejar las ondas radio-elctricas.

Este fenmeno, hace posible la recepcin de estaciones emisoras en lugares donde, por causa de la curvatura de la Tierra, no seran directamente perceptibles.

Exsfera Se encuentra por encima de 800 km.

Constituye la zona de transicin entre la atmsfera terrestre y el espacio interplanetario.

Se encuentra el cinturn de radiacin que descubri Van Allen, de gran importancia en el estudio de los viajes por el espacio csmico.

Gradiente trmico vertical

Importancia de la atmsfera para la vida en el Planeta Regula la distribucin de calor en la superficie terrestre

Durante el da, protege a la tierra de la fuerte radiacin solar y filtra radiaciones nocivas

Si no existiera la atmsfera, la temperatura de la tierra variara entre 100C y -150C durante el da.

Impide el escape del calor emitido por el sol al espacio

Escalas

temporales y espaciales

de fenmenos meteorolgicos

Fenmeno MeteorolgicoEscala EspacialEscala TemporalEl Nio 15000 km3 - 6 aosOscilacin Madden Julian MJO 10000km30 60 dasZona Converg. Atlnico Sur ZCAS 6000 km5 10 dasCiclones extratropicales1000 6000 km1 7 dasCiclones Tropicales - Huracanes500 1000 km1 2 dasFrentes Fros y Calientes50 500 km3 das - 24 hsComplejos Convectivos MCC50 500 km12 30 hsLneas de Inestabilidad50 500 km12 30 hsFenmenos Orogrficos10 200 km< 24 hsConveccin Profunda1 50 km< 3 hsEfectos urbanos1 20 km< 3 hsTornados500 m 1 km< 30 minPlumas de chimeneas< 500 m< 30 minTurbulencia< 50 m< 3 min

Escalas

de

Previsin

Definicin OMM

Escala de PrevisinEscala temporalModelo numricoResolucinNowcasting 0-2 hsDescripcin del tiempo presente y previsinObservacin radar, satliteMuy Corto Plazo0- 12 hsMesoescala< 10 kmCorto Plazo< 72 hsMesoescala, Regionales 10 50 kmMediano Plazo3 10 dasGlobales 50-200 kmPlazo Extendido10 30 dasGlobales, Acoplados Ocano-Atmsfera 50-200 kmLargo Plazo>30 das2aosGlobales, Acoplados Ocano-Atmsfera 100-200 km3 mesesestacionalClimtico> 2 aosGlobales, Acoplados Ocano-Atmsfera 100-200 km

Radiacin e insolacinLa energa consumida en casi todos los procesos atmosfricos proviene del sol.

Esta energa se transfiere a travs de la radiacin del calor en forma de ondas electromagnticas.

La radiacin del sol tiene su pico de transmisin en el rango visible de longitudes de onda entre 0,38 y 0,78 micrmetros (m) del espectro electromagntico. El sol tambin descarga una cantidad considerable de energa en las regiones ultravioletas e infrarrojas.

El 99% de la energa solar se emite en longitudes de onda entre 0,5 y 40 m.

Las longitudes de onda ms largas que 2,5 m son absorbidas por el vapor de agua y el dixido de carbono de la atmsfera.

La radiacin en longitudes de onda menores que 0,29 m es absorbida en la atmsfera por el nitrgeno y el oxgeno.

La radiacin solar que cae sobre la Tierra tiene una longitud de onda que oscila entre 0,29 y 2,5 m.

La cantidad de radiacin solar recibida en una hora y en un lugar especficos del sistema Tierra-atmsfera se llama insolacin (insolation, incoming solar radiation)

La insolacin esta determinada por cuatro factores: La constante solar La transparencia de la atmsfera La duracin de la luz del da El ngulo de cada de los rayos solares sobre la Tierra

Dos factores que reducen la transparencia atmosfrica

Reflectividad y Absorcin

Se conoce como albedo a la capacidad general de las diferentes superficies de la Tierra de reflejar energa solar a la atmsfera

El albedo se define como la fraccin o porcentaje de la energa solar incidente que refleja una superficie al espacio.

Las diferentes superficies - agua, nieve, arena, etc.- tienen diferentes valores albedo.

El albedo promedio, para la Tierra y la atmsfera como un todo, es 30% cuando hay condiciones generales de nubosidad sobre la Tierra.

Algunos de los gases de la atmsfera, notoriamente el vapor de agua, absorben la radiacin solar, por lo que llega una menor radiacin a la superficie terrestre.

A pesar de componer slo aproximadamente 3% de la atmsfera, el vapor de agua absorbe en promedio seis veces ms radiacin solar que los dems gases combinados.

La cantidad de radiacin recibida por la superficie terrestre es considerablemente menor que la recibida fuera de la atmsfera, representada por la constante solar.

Todos los cuerpos, irradian energa en longitudes de onda a lo largo del espectro electromagntico. Los cuerpos ms clidos irradian longitudes de onda ms cortasLos ms fros, longitudes de onda ms largas.

El sol tiene su transmisin pico en el rango visible 0,38 a 0,78 m

La Tierra emite su radiacin mxima en longitudes de onda considerablemente ms largas, en el rango de 10 m (regin infrarroja).

La Tierra se calienta cuando absorbe energa y se enfra cuando la irradia.

Absorbe y emite radiacin al mismo tiempo.

Si la superficie terrestre absorbe ms energa que la que irradia, se calentar. Si la superficie terrestre irradia ms energa que la que absorbe, se enfriar.

BALANCE TERMICO DE LA ATMOSFERA La energa del sol siempre ingresa en la atmsfera.

Si toda la energa se almacenara en el sistema Tierra-atmsfera, la Tierra se recalentara.

La energa se debe liberar de nuevo en el espacio.

La radiacin recibida regresa como radiacin terrestre dando lugar a un balance trmico, balance de radiacin.

De cada 100 unidades de energa que ingresan en la atmsfera

* 51 son absorbidas por la tierra, * 19 son absorbidas por la atmsfera * 30 reflejadas nuevamente al espacio

Las 70 (51 + 19) unidades queabsorbe el sistema Tierra-atmsfera son irradiadas nuevamente al espacio como una radiacin de onda larga.

calentamiento diferencial

propiedad que hace que las diferentes superficies se calienten y se enfren en distintas velocidades

La superficie terrestre no slo recibe diferentes magnitudes de radiacin solar sino que las diversas superficies terrestres absorben energa trmica en magnitudes distintas.

Las masas de tierra absorben y almacenan calor de manera diferente que las de agua.

La capacidad de absorber y almacenar el calor es diferente en los distintos tipos de superficies terrestres.

El color, la forma, la textura de la superficie, la vegetacin y la presencia de construcciones pueden influir en el calentamiento y enfriamiento de la Tierra.

Por lo general, las superficies secas se calientan y se enfran ms rpidamente que las hmedas.

Las reas aradas, las playas arenosas y los caminos pavimentados se calientan ms que las praderas y las reas boscosas.

Durante el da, el aire de un terreno arado es ms clido que el de un bosque o un pantano; durante la noche, la situacin es inversa.

La absorcin de la energa trmica del sol se confina en una capa poco profunda de la superficie terrestre.

Las superficies terrestres se calientan rpidamente durante el da y se enfran rpidamente durante la noche.

Las superficies acuticas se calientan y enfran ms lentamente que las terrestres porque

El movimiento del agua produce calor Los rayos solares penetran la superficie del agua

Se requiere ms calor para cambiar la temperatura del agua debido a su mayor calor especfico

Se requiere ms energa para aumentar la temperatura del agua que para cambiar la temperatura de la misma cantidad de suelo.

La evaporacin del agua es unproceso de enfriamiento

Transporte de calorAdems de la radiacin, el calor se transmite por

ConduccinConveccinAdveccin

procesos que afectan la temperatura de la atmsfera cercana a la superficie terrestre.

Conduccin es el proceso por el cual se transmite calor a travs de la materia sin que esta en s se transfiera. El calor es conducido de un objeto ms caliente a uno ms fro.

Conveccin es la transferencia de calor a travs de la materia cuando est en movimiento.

El aire que se calienta a travs de una superficie terrestre calentada por conduccin se elevar porque es ms liviano que el del ambiente.

El aire calentado se eleva y transfiere el calor verticalmente.

El aire en altura ms fro se hundir porque es ms pesado que el aire del ambiente. Est asociado con el aumento del aire y es parte de la transferencia de calor por conveccin.

El trmino adveccin se refiere a la transferencia de calor que se produce principalmente por el movimiento horizontal antes que por el movimiento vertical del aire (conveccin).

Distribucin mundial del calorLa distribucin mundial de la insolacin est estrechamente relacionada con la latitud.

La insolacin total anual es mayor en el ecuador y disminuye hacia los polos. Cantidad de radiacin solar absorbida por la Tierra y la atmsfera (lnea punteada), en comparacin con la onda larga de radiacin que sale de la atmsfera (lnea negra).

La cantidad de insolacin recibida anualmente en el ecuador es cuatro veces mayor que la recibida en cualquiera de los polos.

A medida que los rayos solares se desplazan estacionalmente de un hemisferio a otro, la zona de insolacin diaria mxima posible se mueve con estos.

Para la Tierra como un todo, las ganancias de energa solar equivalen a las prdidas de energa que regresan al espacio (balance trmico).

La regin ecuatorial obtiene ms calor que el que pierde y los polos pierden ms calor que el que obtienen.

El calor se distribuye de manera uniforme alrededor de la Tierra, de otro modo, las regiones ecuatoriales seguiran calentndose y los polos enfrindose.

Para lograr un equilibrio, las circulaciones atmosfricas y ocenicas realizan una transferencia continua de calor a gran escala (de latitudes bajas a altas)

La atmsfera conduce el aire clido hacia los polos y el airefro hacia el ecuador.

La transferencia de calor de los trpicos hacia los polos se produce durante todo el ao, pero en una escala mucho menor en verano que en invierno.

La diferencia de temperatura entre las latitudes bajas y altas es menor en verano que en invierno.

El hemisferio de invierno tiene una prdida neta de energa, y el hemisferio de verano una ganancia neta.

La mayor parte de la ganancia del esto se almacena en las capas superficiales de la Tierra y el ocano, principalmente en este ltimo.

Los ocanos tambin desempean un papel importante en elintercambio de calor.

El agua caliente fluye hacia los polos a lo largo del lado occidentalde una cuenca del ocano y el agua fra hacia el ecuador en el ladooriental.

En latitudes ms altas, el agua caliente se mueve hacia los polos enel lado oriental de la cuenca del ocano y el agua fra hacia elecuador en el lado occidental.

Las corrientes ocenicas se encargan de transportar aproximadamente 40 por ciento de la energa del ecuador hacia los polos. El 60 por ciento restante se atribuye al movimiento del aire.

ESTRUCTURA

DINAMICA Y FISICA DE LA ATMOSFERA

El aire se mueve a fin de equilibrar los desbalances de presin causados por el calentamiento diferencial de la superficie terrestre.

A medida que se traslada de reas de alta presin a reas de baja presin, el viento es influido significativamente por la presencia o ausencia de la friccin.

Los vientos superficiales se comportan de manera diferente que los vientos en altura debido a las fuerzas de friccin que actan cerca de la superficie terrestre.

La rotacin de la Tierra modifica la circulacin atmosfrica pero no la produce, ya que, esencialmente, la atmsfera rota con la Tierra.

F. Norte y S. Simonelli *F. Norte y S. Simonelli *F. Norte y S. Simonelli *F. Norte y S. Simonelli *F. Norte y S. Simonelli *F. Norte y S. Simonelli *F. Norte y S. Simonelli *F. Norte y S. Simonelli *F. Norte y S. Simonelli *F. Norte y S. Simonelli *F. Norte y S. Simonelli *F. Norte y S. Simonelli *F. Norte y S. Simonelli *F. Norte y S. Simonelli *F. Norte y S. Simonelli *F. Norte y S. Simonelli *F. Norte y S. Simonelli *F. Norte y S. Simonelli *F. Norte y S. Simonelli *F. Norte y S. Simonelli *F. Norte y S. Simonelli *F. Norte y S. Simonelli *F. Norte y S. Simonelli *F. Norte y S. Simonelli *F. Norte y S. Simonelli *F. Norte y S. Simonelli *F. Norte y S. Simonelli *F. Norte y S. Simonelli *F. Norte y S. Simonelli *F. Norte y S. Simonelli *F. Norte y S. Simonelli *F. Norte y S. Simonelli *F. Norte y S. Simonelli *F. Norte y S. Simonelli *F. Norte y S. Simonelli *F. Norte y S. Simonelli *F. Norte y S. Simonelli *F. Norte y S. Simonelli *F. Norte y S. Simonelli *F. Norte y S. Simonelli *F. Norte y S. Simonelli *