Circulación General: Vientos alisios, vientos tropicales, vientos polares y monzones

Profesor: Jacinto Arroyo

DINÁMICA ATMOSFÉRICA

Jacinto Arroyo

DINÁMICA ATMOSFÉRICA

Jacinto Arroyo

Es una compleja combinación de movimientos horizontales y verticales de masas atmosféricas, de su temperatura y de su contenido de agua

Jacinto Arroyo

También es el estado de la atmósfera en un instante y lugar dado, cambia continuamente, a veces en forma muy errática, por lo que es impredecible.

Tiempo

Jacinto Arroyo

Jacinto Arroyo

CALENTAMIENTO DIFERENCIAL ORIGINADO POR LA RADIACIÓN SOLAR

Jacinto Arroyo

Ecuaciones básicas para el cálculo de energía

• La constante solar• La transparencia de la atmósfera• La duración de la luz del día• El ángulo con el que los rayos caen sobre la Tierra.

cosh

QT = F0(t) = Energía totalS =               Constante solar

Distancia media del Sol entre distancia instantanéa LatitudDeclinacióncosh Angulo horario

Jacinto Arroyo

cos2

d

dSTQ y )cosh(coscossinsinsincos ts

Donde: S = constante solar.

dd

= distancia media del Sol entre distancia/instantánea.

= declinación (grados).

= latitud (grados).

= ángulo horario (grados) u hora angular solar

Donde tgtgarc .cos.

siendo QT en W/m2

Jacinto Arroyo

RADIACIÓN SOLAR(En la hipótesis que no exista atmósfera)

• Constante Solar• Emisión Solar• Distancia del Sol• Altura del Sol• Duración del día– Radiación Total (Qt)

Jacinto Arroyo

(1) Constante Solar So• La constante solar, SO, es la cantidad total de radiación solar (incluidas todas las

longitudes de onda del espectro solar) por unidad de área que incide en unplano normal a la dirección de los rayos solares en la parte externa de laatmósfera terrestre a la distancia media entre el sol y la tierra. La cantidad So sepuede derivar teóricamente de los siguientes conceptos: ya que el sol esprácticamente una esfera y la radiación solar es emitida perpendicularmente a susuperficie en todas las direcciones, entonces, la energía radiante que nos llegadel sol disminuirá inversamente al área formada por una esfera de radio de 1U.A., es decir:

4 1 . .

So = Constante SolarEs = Emisión solar de energía de un puntou.a. = Unidad astronómica

• 1.94 cal/cm2/min – 2.02 cal/cm2/min en promedio es 1.36 kw/m2 (1.95 cal/cm2/min)• Debemos tener en cuenta que la constante solar recibida en la atmósfera superior es de 1.94 cal/cm2/min (1905 – 1924)

• En el año 2007 fué de 2 cal/cm2/min.• Estas cifras presenta variaciones periodicas de 1 a 2% que están relacionados con el ciclo de las manchassolares.

Jacinto Arroyo

Calculo de E = Emisión solar

• Tener en cuenta la constante de Stefan –Boltzmann

= 5,669 x 10‐8 Wm‐2 °K‐4

• También el valor de la emisividad y,• La temperatura Absoluta del sol (5785 °K)

E = 6,35 x 107 Wm‐2

Jacinto Arroyo

(1.2) Calculo de Es = Radiación total emitida

Es = E x As

• Cálculo del Area total del Sol (As)– Tener en cuenta que el Radio medio del Sol(Rs = 6,959 x 108m.) 

• Área total del Sol (As)As = 4

• As=6,1 x 1018 m2

• Por lo tanto Es (Radiación total emitida) es igual Es = 3,864 x 1026 W ó

= 3,873 x 1026 W

Jacinto Arroyo

Distancia entre el Sol y la tierra

• La distancia siempre cambiante entre el Sol y la Tierra produce variaciones más frecuentesen la cantidad de energía solar recibida.

Jacinto Arroyo

Distancia entre el Sol y la Tierra

• La luz del día es el resultado de la radiación solar que ha viajado una distancia promedio de 1 Unidad Astronómica (1 UA = 1.496 x 108 km) del sol a la tierra.

Jacinto Arroyo

Ecuaciones básicas

Donde dn corresponde al número del día de año (1≤dn≤365), variando desde 1 para el 1 de enero hasta 365 para el 31 de diciembre

Jacinto Arroyo

Distancia instantánea

• 1 U.A. = 1,496 x 108 Km  (convertido a metros sería)

• I U. A. = 1,496 x 1011 m

• Se debe utilizar las ecuaciones anteriores para determinar las distancias reales en función del día del año.

Jacinto Arroyo

Declinación Solar

• Definido como el ángulo entre el plano ecuatorial de la tierra y la línea que une el centro del sol con el de la tierra

Jacinto Arroyo

Ecuaciones básicas

Jacinto Arroyo

Altura del sol• La altitud del sol; es decir, el 

ángulo entre los rayos solares y el plano tangente a la superficie terrestre, también tiene un efecto importante en la distribución de radiación solar incidente en la tierra.

• Mientras más grande sea la altitud del sol (es decir, mientras más se acerquen a la perpendicular los rayos del sol), mayor será la radiación solar recibida por unidad de área sobre la tierra. 

• La variación horaria de la altitud del sol, tiene un amplio rango durante el día, lo cual obviamente regulará la cantidad de radiación que cae en una determinada región geográfica. 

Jacinto Arroyo

Altura solar

• Se calcula en función de la latitud geográfica  del punto de observación.

• También en función de la declinación solar  y de la hora angular solar.

Jacinto Arroyo

Ángulo horario• Debido a la rotación terrestre, la altura solar  , o su 

complemento ángulo cenital  ,varia a lo largo del día.• Por ello cualquier punto situado a una latitud  , gira a 

una velocidad angular  ⁄ ⁄ .• Ello hace que la posición aparente del sol cambie 

continuamente. Por ello se utiliza el ángulo horario h u hora angular.

• El ángulo horario es el ángulo formado entre la posición del Sol a la hora considera y su posición al medio día.

t expresa la hora solar local, de tal forma que h=0 a medio día, es decir a las 12 horas hora solar localJacinto Arroyo

Duración del día

• Como es evidente la radiación solar sólo está disponible de día.• Cuando mayor sea la duración del día mayor será la insolación 

recibida en un lugar determinado.• La Dd depende de la laitud y la época del año.

.• Si Nd es la longitud del día expresada en horas, 12‐Nd/2 representa 

al alba en el horario solar local y 12+Nd/2 el ocaso.

Jacinto Arroyo

Radiación solar extraterrestre

• La radiación solar recibida por un plano horizontal a la superficie terrestre situado fuera de la atmósfera,

• Es decir sin tener sin tener en cuenta los efectos de la atmósfera.

• Donde E es el factor de corrección de la excentricidad de la orbita terrestre.

Jacinto Arroyo

Jacinto Arroyo