Tema 3 Parte 3 PDF

3. Radiación en la Atmósfera. La atmósfera se encuentra compuesta por varios gases que interaccionan con la radiación solar y la radiación terrestre, como se detalla más adelante. Además, estos gases, por estar a una temperatura determinada, emiten una radiación propia en todas las direcciones. 3.1...

3. Radiación en la Atmósfera. La atmósfera se encuentra compuesta por varios gases que interaccionan con la radiación solar y la radiación terrestre, como se detalla más adelante. Además, estos gases, por estar a una temperatura determinada, emiten una radiación propia en todas las direcciones. 3.1. Tipos de radiación. RADIACIÓN Definición Es la radiación electromagnética de onda corta procedente del Sol. SOLAR Absorción De la radiación emitida por el Sol, aproximadamente el 36% es absorbido por las nubes o reflejado por sus cimas, el 20% es absorbido por los gases atmosféricos (5% ozono (O3), 15% dióxido de carbono (CO2)), el 4% reflejado por la superficie terrestre y sólo un 40% es absorbido por la corteza terrestre (tierra y océanos). Efectos o o o RADIACIÓN Definición TERRESTE Es la radiación de onda larga emitida por la superficie de La Tierra y por los gases, los aerosoles y las nubes de la atmósfera. Es parcialmente reabsorbida dentro de la atmósfera. Absorción Los gases que están presentes en la atmósfera son absorbentes selectivos de la radiación terrestre para determinadas longitudes de onda. En particular, algunos de estos gases absorben grandes cantidades de radiación de onda larga emitida por la Tierra al espacio, mientras que son transparentes a la radiación de onda corta que proviene del Sol. Efectos o o 3.2. Balance radiactivo. Es el balance entre los flujos de radiación solar y terrestre en la superficie de La Tierra. La intensidad de la radiación solar recibida no es uniforme en toda la corteza terrestre, sino que depende de la posición del punto considerado con respecto a la posición del Sol, por lo que dependerá de la latitud en la que se encuentre el punto, la época del año y la hora del día. Así, el hemisferio norte recibe máxima radiación alrededor del solsticio de junio, mientras que en el hemisferio sur lo hace alrededor del solsticio de diciembre. La radiación que llega a la superficie terrestre no es la misma que se emite al espacio en todas las latitudes, en algunas de ellas se absorbe más de lo que se emite y en otras sucede el efecto contrario. Sin embargo, la temperatura anual media de La Tierra y de la atmósfera varía muy poco, debido a que cada año el sistema atmósfera-Tierra envía al espacio tanta energía como recibe del sol. 3.3. Intercambio de calor en la atmósfera. El Sol es la principal fuente de calor que suministra energía a nuestra atmósfera. Se ha comprobado que la temperatura anual media de La Tierra y de la atmósfera varía poco en intervalos de tiempo no muy amplios. Esto es debido a que existe un intercambio de calor entre los diferentes elementos de La Tierra y capas de la atmósfera, que permiten tener el sistema Tierra-atmósfera en un equilibrio térmico. No obstante, existe la posibilidad de romper el equilibrio por distintos procesos, uno de los cuales es el habitualmente citado “efecto invernadero”. Este efecto se relaciona con la introducción en el eje tierra-atmósfera de una mayor concentración de gases transparentes a la longitud de onda corta entrante, y absorbentes a la longitud de onda larga reemitida por La Tierra (gases de efecto invernadero). Además de la radiación explicada anteriormente, el intercambio de calor se puede realizar a través de los siguientes procesos: CONDUCCIÓN Definición Es un tipo de transmisión de calor que se realiza por contacto entre dos cuerpos a distinta temperatura. Efecto El calor pasa de un punto a otro por colisión molecular, aumentando el movimiento de las moléculas adyacentes. Esto sucede en las pistas de los aeropuertos, donde el calor se conduce desde la superficie de las pistas a las capas de aire que están en contacto con ellas. Además, como el material de la pista es diferente al que suele haber alrededor de la pista, tiene mayor facilidad para calentarse. CONVECCIÓN Definición Es un tipo de transmisión de calor que se realiza por el medio de un fluido que transporta calor entre regiones con diferente temperatura. Efecto En Meteorología, este tipo de transmisiones de calor origina frecuentemente los movimientos verticales de las masas de aire. ADVECCIÓN Definición Es un tipo de transmisión de calor que se realiza por medio de movimientos horizontales de masas de aire. Efecto Es muy importante en la formación de nubes orográficas, además de tener un papel primordial en el ciclo del agua. TURBULENCIA Definición Es un tipo de transmisión de calor que se realiza por medio de corrientes desordenadas y desiguales que dan lugar a remolinos turbulentos. Efecto Sus consecuencias se traducen en aceleraciones verticales u horizontales que pueden modificar los parámetros de vuelo, cambios de altitud y actitud e incluso pérdida momentánea de la gobernabilidad del avión. No todas las aeronaves son igualmente sensibles a la turbulencia, sino que dicha sensibilidad es función del peso, superficie alar, actitud y velocidad de la aeronave La transferencia de calor siempre se realiza desde las zonas más calientes a las más frías. Cuanto mayor sea la diferencia de temperatura entre dichas zonas, más rápidamente se realiza la transferencia de calor. 1. Como consecuencia de estos gradientes térmicos entre latitudes se desarrollan las corrientes de convección, que serán los mecanismos mediante las cuales se transfiere el exceso de energía a las zonas donde hay defecto de la misma. 2. Otro proceso por el que se transfiere energía entre las latitudes es mediante las corrientes oceánicas que van de los trópicos a los polos. Estos mecanismos de transferencia de calor entre las latitudes contribuyen a que se mantenga el equilibrio térmico en el sistema Tierra-atmósfera y su temperatura apenas varíe 4. Circulación general atmosférica. En el apartado anterior se acaba de explicar cómo existía un desigual balance de radiación en las diferentes latitudes tal que la radiación recibida en zonas ecuatoriales es mucho mayor que en los polos. Este balance, como se verá inmediatamente, determina, junto a otros factores, la circulación atmosférica terrestre. Se denomina circulación general atmosférica al flujo de aire alrededor del globo terráqueo por medio del cual se redistribuye el calor sobre la superficie de La Tierra. La circulación general atmosférica abarca todo el planeta y su conocimiento ayuda a comprender el comportamiento de muchos sistemas meteorológicos a menor escala. 4.1. Modelos. 4.1.1 Modelo simple con una tierra inmóvil. En el modelo más simple de circulación general atmosférica, se considera una tierra inmóvil con una superficie uniforme en la que no hay fricción ni calentamiento diferencial entre la superficie oceánica y la continental, y además los vientos existentes se deben exclusivamente a factores térmicos. 1. El exceso de radiación en el ecuador produce un ascenso del aire, y este aire en altura se desplaza desde la latitud más cálida a la más fría, es decir, del ecuador a los polos. 2. En el Polo desciende el aire y se desplaza por la superficie hasta el ecuador para reemplazar el aire ascendente. Este movimiento del aire es llamado célula de circulación. Circulación atmosférica. Modelo simplificado. 4.1.2 Modelo realista con la rotación de la Tierra. Un modelo más realista considera la rotación de la Tierra. Si se incorpora este factor, el esquema de circulación general atmosférica cambia y da lugar a tres células: a. Célula de Hadley (entre el ecuador y 30º de latitud, aproximadamente), b. Célula de Ferrel (entre 30º y 60º, aproximadamente), c. Célula Polar (aproximadamente, entre 60º y el polo). Esto se refleja en la presión a nivel del mar, donde se puede observar:  un cinturón de bajas presiones hacia los 60º denominado zona de baja presión subpolar.  un cinturón de altas presiones en los 30º denominado zona de alta presión subtropical.  una zona de baja presión en el ecuador, llamada vaguada ecuatorial. Circulación atmosférica. Modelo de 3 células. 4.2. Fuerza de Coriolis. Es una fuerza que se produce debido a la rotación de la Tierra en el espacio y que desvía la trayectoria de los objetos que se encuentran en movimiento sobre la superficie terrestre:  Hacia la derecha para los objetos que están en el hemisferio norte.  A la izquierda para los que se encuentran en el hemisferio sur. 4.2.1 Consecuencias de la Fuerza de Coriolis: vientos. Como consecuencia del gradiente de presión establecido entre las diferentes latitudes, se originan unos vientos que llevan el aire de las altas presiones, a las bajas y que están afectados por efecto de la Fuerza de Coriolis. Circulación atmosférica afectada por el efecto de Coriolis. 5. Viento: conceptos básicos. Consideramos que el viento es una corriente de aire que se produce en la atmósfera al variar la presión. 5.1. Convergencia/Divergencia. a. Cuando el campo de viento es tal que se produce la compresión de la masa de aire al encontrarse dos corrientes en una zona hablamos de convergencia b. Cuando el campo de viento es tal que se produce la separación de la masa de aire, hablamos de divergencia. 5.2. Subsidencia. Se puede definir como el descenso del aire hacia el suelo en la troposfera. En la atmósfera terrestre, la subsidencia está causada normalmente por el desplazamiento hacia el suelo de aire frío y denso desde capas medias y altas de la atmósfera a las bajas, lo que determina a su vez que el aire menos denso que se encuentra en la superficie se desplace hacia arriba. 5.3. Vientos debidos a las zonas de alta o baja presión. a. Los vientos que surgen entre la vaguada ecuatorial (zona de baja presión) y la zona de alta presión subtropical se denominan vientos alisios. Estos vientos soplan del NE en el hemisferio norte y del SE en el hemisferio sur, convergiendo en el ecuador en una zona denominada Zona de Convergencia Intertropical. b. Los Vientos del Oeste son los vientos de esa componente que surgen entre la zona de baja presión subpolar y la zona de alta presión subtropical. c. Entre los polos y la zona de baja presión subpolar se originan unos vientos que soplan desde el NE hacia el sur en el hemisferio norte y desde el SE hacia el norte en el hemisferio sur, siempre ligeramente desviados por efecto de la fuerza de Coriolis. 5.4. Corriente en chorro. Se define la corriente en chorro (jet stream) como una fuerte y estrecha corriente concentrada a lo largo de un eje casi horizontal en la alta troposfera o en la estratosfera, caracterizada por fuerte cizalladura horizontal y vertical del viento, y que presenta uno o varios máximos de velocidad. Por tanto, es un flujo de aire que va circulando:  en altura y a gran velocidad.  alrededor del planeta.  de oeste a este.  de manera ocasionalmente discontinua, presentando ondulaciones tanto en el plano vertical como en el horizontal (ondas de Rossby). Aunque las corrientes en chorro más intensas son las polares, existen también corrientes en chorro subtropicales en ambos hemisferios. Corrientes en chorro polar y subtropical en el Hemisferio Norte Generalmente y en ausencia de otros factores como condiciones meteorológicas adversas previstas en ruta, cuando las aeronaves fijan sus trayectorias en ruta tratan de tener el viento en cola para, ayudándose de él, ahorrar combustible. Esto es particularmente útil en el caso de las corrientes en chorro que, además de ser intensas, soplan aproximadamente a la altura habitual de vuelo en ruta. 6. Anticiclones y depresiones. Debido a la circulación general atmosférica se desarrollan zonas de alta y baja presión en grandes extensiones de la superficie terrestre que se denominan anticiclones y depresiones, respectivamente. ANTICICLÓN Definición Región de la atmósfera donde la presión es más alta que en las áreas circundantes. Características La circulación general es horaria en el hemisferio norte y antihoraria en el hemisferio sur. Los vientos asociados a dicha circulación son flojos en el centro y más fuertes en el exterior. Cálidos De naturaleza dinámica, se caracterizan por convergencia de aire en altura, subsidencia y corrientes descendentes del aire, que originan altas presiones y divergencia de aire en superficie. Tiempo El tiempo asociado a los anticiclones generalmente es estable, con vientos flojos en superficie y cielo despejado. Las condiciones de estabilidad de la atmósfera asociadas a los anticiclones facilitan la formación de nieblas en invierno por lo que es probable que en los aeródromos se den condiciones de baja visibilidad. DEPRESIÓN Definición Región de la atmósfera donde la presión es mucho más baja que en las áreas circundantes. También denominadas borrascas. Características Su extensión horizontal es muy variable. Los vientos circulan en sentido anti-horario en el hemisferio norte y en sentido horario en el hemisferio sur, siendo normalmente fuertes en el centro y más débiles en el exterior. Ejemplos Ciclón Llamados en el Océano Atlántico y Pacífico característicos tropical Nororiental huracanes, y en el Pacífico noroccidental tifones, son un tipo particular de borrasca que se forma en océanos y mares calientes, generalmente tropicales. Llevan asociado un centro aislado de bajas presiones en superficie, a veces muy profundo, y altas presiones en altura. En superficie generan fuertes vientos y lluvias fuertes, ocasionalmente torrenciales. A diferencia de los ciclones de otras latitudes (extratropicales) los vientos en altura suelen ser flojos. Tipos Fríos De naturaleza térmica, deben su formación a las bajas temperaturas y alta densidad que da lugar a áreas de alta presión. D. aislada en Antiguamente conocido como Gota Fría. Se niveles altos forma cuando en la Circulación del Oeste se (DANA) produce una ondulación de gran amplitud que se rompe y se separa del flujo creando un embolsamiento de aire frío en altura con reflejo difuso en superficie. La zona de bajas presiones relativas resultante suele tener un diámetro de 200 Km o más y una trayectoria difícil de predecir. En su seno el aire es inestable y habitualmente genera intensas precipitaciones. Depresiones asociadas a los frentes polares de Borrascas de latitudes medias ambos hemisferios. Pueden ser de gran extensión, afectando a muchas regiones. En ocasiones son profundas y generan fuertes vientos y operaciones. lluvias que complican las