climatologia parte 1
DESCRIPTION
clima1TRANSCRIPT
Lucio Manrique de Lara Suárez
UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA DE LA
SELVA
Escuela de Posgrado
Bioclimatología
1. INTRODUCCIÓN
Ciencia ecológica, que estudia las relaciones entre el clima y los seres vivos haciendo referencia a las clasificaciones bioclimáticas existentes en la tierra, las cuales se basan en la temperatura, precipitación, radiación solar, humedad relativa y evaporación. Todas ellas se representan por medio de índices y gráficos que sirven de base para conocer los potenciales climáticos para el desarrollo de la vida.
Interrogantes centrales
¿Cómo influye el clima en las plantas?
¿Qué es y qué objetivos tiene la bioclimatología?
¿Cuáles son los datos climáticos de mayor interés en bioclimatología?
¿Dónde podemos obtener datos climáticos de nuestro país?
¿Qué son los índices y los diagramas climáticos y cuál es su utilidad?
El clima determina las condiciones de vida para las plantas:
✔ Disponibilidad de agua.
✔ Temperaturas.
Influencia del clima en las plantas y la cubierta vegetal:
✔ Indirecta: actúa sobre la competencia (esta es la más frecuente).
✔ Directa: condiciones extremas.
1.1. Generalidades
● Bioclimatología: ciencia que estudia la influencia del clima sobre la distribución de los seres vivos e intenta definir científicamente unos modelos climáticos en relación con aquella.
● Conseguidos sus objetivos puede ser de gran valor predictivo. Las plantas, por su inmovilidad como individuos, son un material biológico excelente para detectar los fenómenos climáticos:
✔ Las plantas perennes con órganos aéreos persistentes, no se mueven y toleran los periodos desfavorables.
✔ Las plantas anuales y los geófitos (perennes pero sin órganos aéreos en la época desfavorable) ponen de manifiesto los periodos favorables.
● Esta línea en la perspectiva vegetal es denominada Fitoclimatología, pero es aceptable que las plantas y las comunidades vegetales, por sus características, puedan representar a todo el conjunto del ecosistema.
Conceptos generales
1. Tiempo
Conjunto de
características que definen
el estado momentáneo de la
atmósfera en un
determinado lugar.
Por ejemplo: Ayer fue un
día lluvioso en la ciudad de
Pucallpa, la primera
semana de abril hubo
heladas en Puno.
Los datos realmente disponibles a escala mundialson los que se registran en las estaciones meteorológicas decada país.
● En la mayoría sólo se mide la precipitación (estacionespluviométricas) a través de registros diarios, semanales omensuales (pluviómetros totalizadores).
● Las estaciones termopluviométricas registran diariamente lastemperaturas máximas y mínimas, así como la precipitación.
● Las estaciones completas, que registran otros parámetrosclimáticos (humedad, viento, presión, radiación, etc.), son muyescasas.
● Por norma se usa como temperatura media la semisuma de lastemperaturas máxima y mínima diaria.
1.2. Datos climáticos
2. Clima
Integración de las condiciones del
tiempo atmosférico sobre un área
determinada.
El tiempo varía enormemente de un
momento a otro y de un lugar a otro,
mientras que el clima permanece
prácticamente constante.
3. Meteorología
Estudia la atmósfera y los
fenómenos o procesos que tienen lugar en
ella y que determinan el tiempo
atmosférico, como son la presión, vientos,
temperatura, la lluvia, entre otros,
tratando de determinar las características
físicas y químicas, estableciendo los
principios y leyes que los rigen.
4. Bioclimatología
Variaciones de las condiciones
climatológicas en función a la
inclinación o curvatura de la superficie
de terrestre, radiación solar, latitud y
tipo de atmósfera. Que determinan el
tipo y forma de vida.
1. Elementos
Son las variables físicas utilizadas para indicar el
estado o condición física de la atmósfera, las que
podemos clasificarlos como:
a) Elementos meteorológicos primarios
Son aquellos cuyos orígenes no dependen de
la interacción entre la tierra y la atmósfera, entre ellos
tenemos:
La presión atmosférica y
La radiación solar.
b) Elementos meteorológicos secundarios
Originados como consecuencia del intercambio energético entre la tierra y la atmósfera, entre ellos tenemos:
Temperatura del aire y
Humedad Atmosférica
C) Elementos meteorológicos terciarios
Originados por la interacción entre los elementos primarios y los secundarios, como:
• Vientos o movimientos del aire.
• Nubes.
• Precipitación.
2. FactoresSe refiere a los agentes que modifican la magnitud de los elementos meteorológicos, y
pueden agruparse en:
a) Factores permanentes. Latitud
. Altitud
. Distribución de continentes y océanos
. Barrera de montañas
. Relieve topográfico
.Movimientos de la tierra: Rotación y Traslación.
b) Factores variables. Corrientes marinas
. Masas de aire.
. Centros de altas presiones.
. Gases contaminantes y aerosoles.
. Cobertura vegetal y tipo de suelos.
Diferencia entre tiempo y clima: Introducción
El tiempo es el estado físico de la atmósfera en un momento y un lugar
determinado, mientras que el clima es la sucesión de los estados de tiempo.
Mientras que el tiempo atmosférico lo estudia la meteorología (rama de la física),
el clima es el objeto de estudio de la climatología, rama de la geografía física.
Ejemplo: si estuviéramos viendo una película, el tiempo atmosférico vendría
representado por cada filmograma, mientras que el clima sería la sucesión de
filmogramas o lo que es lo mismo, la película entera.
TIEMPO Y CLIMA
Temperatura
Precipitación
Humedad
Insolación
Nubosidad
Presión
Vientos
ELEMENTOS
ASTRONÓMICOS
Movimientos de la tierra
FACTORES
DINÁMICOS
Corriente en chorro
Frente polar
Características delas masas de aire
Centros de acción
FACTORES
GEOGRÁFICOS
Influencia Marina
Altitud y Latitud
Orientación y barreras
Distancia al mar, corrientes, suelos y vegetación
FACTORES
Se componen de: Son modificados por:
ELEMENTOS CLIMÁTICOS
Los elementos del tiempo o
del clima son aquellas cualidades
físicas de la atmósfera que son
cuantificables y por lo tanto se
pueden medir mediante aparatos
específicos: temperatura,
precipitaciones, humedad, presión,
viento, insolación, humedad, etc.
-Para medir estas variables
se utiliza un sistema normalizado de
aparatos que se localizan en las
estaciones meteorológicas. Para ser
válida la medida y por tanto poder
comparar unos lugares con otros
deben tener las mismas
características (distancia al suelo,
tamaño, localización despejada, etc...)
Fuente: wikimedia
ELEMENTOS CLIMÁTICOS:Temperatura
-Es el grado de calor del aire.
-Se mide en grados centígrados (ºC) o grados
Farenheit (ºF).
- Para su medición se utiliza el termómetro.
- Se puede representar mediante mapas de
líneas (isotermas) o mediante mapa de
coropletas (con tintas isométricas).
- Las temperaturas varían debido a:
-Proximidad al mar
-Latitud
-Altitud
- La amplitud térmica es la diferencia entre la
temperatura máxima y la mínima.
- Cuando las temperaturas bajan de 0 ºC se
producen heladas, mayor en el interior que en
la costa.
Fuente: banco de imágenes CNICE
ELEMENTOS CLIMÁTICOS:Mapa de temperaturas
Mapa de Isotermas
Mapa de coropletas
Fuente: http://www.proteccioncivil.org/informes/manueltrujillo/inun_ciudadreal_2.htm y http://espanol.weather.com/maps/intleuropa.html
ELEMENTOS CLIMÁTICOS:Humedad del aire
-Cantidad de vapor de agua que
contiene el aire.
-Depende de factores como la
proximidad al mar y de la temperatura
(disminuye cuando aumenta la
temperatura).
- El aparato que mide la humedad es el
Higrómetro.
-Se mide en tantos por ciento en
relación con la cantidad de vapor de
agua que pudiera contener la masa de
aire en caso de estar saturado.
Fuente: banco de imágenes CNICE
ELEMENTOS CLIMÁTICOS:Precipitaciones
- Es la caída de agua procedente de las nubes.
- Puede ser en forma líquida o sólida.
- Se mide con el pluviómetro en milímetros (mm)
o litros por metro cuadrado (l/m2).
- Se representa en los mapas mediante líneas
(Isoyetas) o mediante tintas isométricas de
todos azules (mapas de coropletas).
- Se originan por la elevación, enfriamiento y
condensación del vapor de agua contenido en el
aire.
- Tipos de lluvia: Orográfica, convectiva y frontal.
Fuente: wikimedia
ELEMENTOS CLIMÁTICOS:Precipitaciones, Tipos
Las precipitaciones se producen por
gravedad, cuando el tamaño de la
gotita de agua que compone la nube
aumenta y su peso es mayor que la
fuerza del aire ascendente.
Para que llueva debe haber agua
condensada en la atmósfera (nubes)
y esta se condensa cuando la
masas de aire ascienden y se
enfrían, condensándose el vapor de
agua.
Por lo tanto, cuando hay ascensos
de masas de aire, se pueden
producir precipitaciones, y cuando
se produce lo contrario (el aire
desciende) hay tiempo estable y
soleado.Elaboración propia
ELEMENTOS CLIMÁTICOS:Precipitaciones: Convectiva
El aire asciende y por tanto se condensa formando nubes y precipitaciones cuando
Lluvia Convectiva:
El aire en contacto con una
superficie caliente, se eleva
por el calor, y la humedad que
contiene se condensa
produciéndose precipitaciones
(situación de tormentas de
verano.
1
Elaboración propia
ELEMENTOS CLIMÁTICOS:Precipitaciones: Orográficas
El aire asciende y por tanto se condensa formando nubes y precipitaciones cuando
2Lluvia Orográfica:
Las masas de aire húmedas
se encuentran con una
cordillera viéndose en la
obligación de elevarse para
sobrepasarla. En este
ascenso, el vapor de agua se
condensa, produciéndose
precipitaciones en la ladera de
barlovento, siendo la ladera de
Sotavento un lugar seco, pues
el aire ya baja sin humedad.
Efecto Foëhn
Elaboración propia
ELEMENTOS CLIMÁTICOS:Precipitaciones: Frontales
El aire asciende y por tanto se condensa formando nubes y precipitaciones cuando
3
Lluvia Frontal. Frente Frío.
Una masa de aire frío (procedente del norte) avanza sobre una masa de aire
cálido (procedente del sur). El aire cálido es menos denso y se ve obligado a
ascender sobre la masa de aire frío, condensándose en ese ascenso rápido el
vapor de agua.Elaboración propia
ELEMENTOS CLIMÁTICOS:Precipitaciones: Frontales
El aire asciende y por tanto se condensa formando nubes y precipitaciones cuando
3.2
Lluvia Frontal. Frente Cálido.
Una masa de aire cálido (procedente del sur) avanza sobre una masa de aire
frío (procedente del norte). El aire cálido es menos denso y asciende
suavemente sobre la masa de aire frío que actúa como una cuña
condensándose lentamente en nubes del tipo estrato y dejando gran cantidad
de precipitaciones delante del frente.Elaboración propia
El aire asciende y por tanto se condensa formando nubes y precipitaciones cuando
3.3
Lluvia Frontal. Frente Ocluido.
Un frente frío ha alcanzado a un frente cálido, quedando en superficie dos
masas de aire frío (de distintas características) y en altura una masa de aire
cálido.
ELEMENTOS CLIMÁTICOS:Precipitaciones: Frontales
Elaboración propia
ELEMENTOS CLIMÁTICOS:Mapa de precipitaciones
Mapa de Isoyetas
Mapa de Coropletas
Fuente: http://www.inm.es/web/sup/ciencia/divulga/tempoweb/mcr8/isoyetas.htm y
http://hispagua.cedex.es/datos/agua_espana/img/preci.jpg
ELEMENTOS CLIMÁTICOS:Insolación
- Es la cantidad de radiación solar recibida por la superficie terrestre.
- Varía con la latitud y la orientación del relieve.
- Se mide con el heliógrafo en número de horas de insolación.
-
Fuente: wikimedia
ELEMENTOS CLIMÁTICOS:Nubosidad
-Es el estado de la atmósfera en el que el cielo aparece cubierto de nubes en
mayor o menor grado.
-Se mide en octavos de la bóveda celeste cubiertas por nubes (por observación
directa).
-Para medir la altura de las nubes se utiliza el ceilómetro.
Fuente:Banco de imágenes del CNICE y wikimedia
ELEMENTOS CLIMÁTICOS:Presión y vientos
PRESIÓN
- Es el peso del aire sobre la superficie de la tierra.
- Se mide en milibares (mb).
- Se usa el barómetro para su medición.
- En los mapas se representan mediante líneas que unen
puntos con la misma presión.
- Si la presión es mayor de 1013 mb nos encontramos
con un anticiclón. Si es menor con una borrasca.
- Depende de las características de las masas de aire:
Fuente:Banco de imágenes del CNICE y wikimedia
ELEMENTOS CLIMÁTICOS:Presión y viento
VIENTO
Los vientos son movimientos horizontales de masas
de aire.
-Se producen como consecuencia de las diferencias
de presión.
-Circulan desde las zonas de alta presión a las
zonas de baja presión, siguiendo aproximadamente
la dirección marcada por las isobaras.
-Para medir la dirección se utiliza la veleta (arriba).
Para medir su velocidad se utiliza el anemómetro
(abajo).
-
Fuente:wikimedia
ELEMENTOS CLIMÁTICOS:Presión y viento
En el hemisferio norte, y debido al efecto de Coriolis, el viento circula en los
centros de baja presión en contra de las agujas del reloj y en los centros de alta
presión según las agujas del reloj.
FACTORES CLIMÁTICOS:Factores dinámicos: Centros de acción
Fuente:wikimedia
FACTORES CLIMÁTICOS:Factores geográficos: influencia marina.
-La proximidad al mar ejerce un efecto termorregulador, suaviza las
temperaturas, diluyéndose su efecto a medida que nos adentramos en el
continente. Las características de las corrientes marinas (frías o cálidas)
también influyen en el clima de las zonas costeras.
- La constitución maciza de la península hace que se noten las diferencias
térmicas entre el interior y la costa.
INVIERNO
VERANO
Fuente:wikimedia y elaboración propia
FACTORES CLIMÁTICOS:Factores geográficos: altitud
-La altitud provoca un descenso de las temperaturas, denominado “gradiente
térmico vertical”, consistente en el descenso de una media de 0,6 ºC por cada
100 m de altitud.
- En la Península Ibérica con una altitud media de 660 m y la presencia de
relieves montañosos que superan los 1000 m el gradiente térmico vertical se
hace patente.
Podemos observar en este mapa de temperaturas
medias anuales, como las menores temperaturas
se dan en las zonas coincidentes con cordilleras,
eso se debe la gradiente térmico vertical.
Fuente: Hispagua
FACTORES CLIMÁTICOS:Factores geográficos: orientación
-La existencia de relieves montañosos dificultan la entrada de masas de aire,
provocando precipitaciones orográficas en la ladera costera (barlovento) y
descenso de las precipitaciones en la ladera interior (sotavento). Esto es conocido
como “efecto foehn” y va acompañado de un aumento de la presión y las
temperaturas en la ladera de sotavento, debido a que la masa de aire ya baja
seca (ha descargado a barlovento)..
-La orientación de los sistemas montañosos con respecto al sol también produce
que haya mayor temperatura en la ladera que recibe mayor insolación (solana) de
la opuesta (umbría)
-La disposición del relieve peninsular bordeando la meseta, provoca un descenso
de las precipitaciones hacia el interior..
Elaboración propia
LA ATMOSFERA
Es la capa de aire que rodea la tierra y donde se desarrollan la evaporación, precipitación y otras etapas del ciclo hidrológico.
Cumple las funciones de; Inmenso reservorio de vapor de agua; Sistema vasto de transporte y reparto del agua; y Colector de calor.
Para la hidrología solo se considera como atmosfera los primeros 15 o 20 km de aire sobre la superficie del suelo, por ser la zona donde se realizan los cambios mas importantes del estado del agua.
El 90% de agua atmosférica se encuentra concentrado en los primeros cinco (5) km de altura.
Nubes en la Troposfera
La TROPOSFERA es la capa inferior (más
próxima a la superficie terrestre de 10 km de
espesor) de la atmósfera de la Tierra. A
medida que se sube, disminuye la temperatura
en la troposfera llegando a -70°C.
En la troposfera suceden los fenómenos que
componen lo que llamamos tiempo.
La ESTRATOSFERA es la segunda capa de la
atmósfera de la Tierra. A medida que se sube,
la temperatura en la estratosfera aumenta
llegando a 0° C (el ozono provoca que la
temperatura suba ya que absorbe la luz
peligrosa del sol y la convierte en calor).
La estratosfera es de 50 km, solamente viento
vertical de 200 km/hr. Nubes en la estratosfera
Desde el punto de vista de la variación de la temperatura en la atmosfera, esta se divide en:
La Tierra y su atmósfera
La MESOFERA es la tercera capa de la atmósfera de la
Tierra. La temperatura disminuye a medida que se sube,
como sucede en la troposfera. Puede llegar a ser hasta de
-90° C. Es la zona más fría de la atmósfera.
A veces, se puede distinguir la mesosfera en la orilla de un
planeta (como la banda azul en extremo derecho de la
fotografía).
La TERMOSFERA es la cuarta capa de la
atmósfera de la Tierra. A esta altura, el aire
es muy tenue y la temperatura cambia con la
actividad solar. Si el sol está activo, las
temperaturas en la termosfera pueden llegar
a 1,500° C y hasta más altas.
La termosfera de la Tierra también incluye la
región llamada ionosfera.
Los trasbordadores espaciales giran
alrededor de la Tierra en la Termosfera.
La última capa de la atmósfera de la Tierra es la
EXOSFERA. Esta es el área donde los átomos
se escapan hacia el espacio. La fotografía
muestra a la Tierra, su atmósfera (las nubes son
de la troposfera y de la estratosfera), el borde del
planeta (la curva azul oscuro y la orilla que
corresponden a la mesosfera y la termosfera),
todo eso terminado por la exosfera (del azul más
oscuro a negro) que se continúa en el espacio.
Constitución del Sol :
70 % H
28 % He
2% átomos Pesados
La temperatura del sol disminuye del núcleo a la superficie:
En la superficie: 6.000 °C
En el centro: 15.000.000 °C
LA RADIACION SOLAR
El Sol es la principal fuente de energía para todos
los procesos que ocurren en el sistema tierra -
atmósfera - océano. Más del 99.9 % de la energía
que este sistema recibe proviene del Sol.
La radiación solar se divide en tres
bandas (um = micras = 10-6 y nm =
nanómetro = 10-9):
1. Banda ultravioleta (ozono, O2 y H2O)
- Longitud de onda inferior a 0.35 um.
- 7% de la energía.
2. Banda visible
- Longitud de onda entre 0.35 a 0.75 um
- 47% de la energía.
3. Banda infrarroja (O2 y H2O)
- Longitud de onda superior a 0.75 um
- 46% de la energía.
Ocurren de un medio a T
alta hacia otro de T mas
bajaPuede ocurrir entre dos
cuerpos separados por un
medio mas frío que ambos
Comparación entre los mecanismos de Transferencia de Calor
Objeto
caliente
Cámara
al vacío
Radiación
Temperatura
ambiente•El objeto se enfriará y llegará a un equilibrio
térmico con el ambiente.
•La transferencia de calor no pudo llevarse a cabo
por conducción o por convección, porque estos
mecanismos no se llevan a cabo en el vacío.
•Implica que se lleva a cabo a través de otro
mecanismo, que comprende la energía interna del
objeto y que no requiere la presencia de un medio
material para llevarse a efecto.
•Este mecanismo es el mas rápido, se ocasiona a la velocidad de la luz y no sufre
atenuación con el vacío.
•Ocurre en sólidos, líquidos y gases.
•La transferencia de calor de un espacio que se le ha hecho vacío, solo puede ocurrir por
radiación.
RADIACIÓN:
Es la transferencia de calor por medio de ondas
electromagnéticas. No se requiere de un medio para su
propagación. La energía irradiada se mueve a la velocidad
de la luz. El calor irradiado por el Sol se puede intercambiar
entre la superficie solar y la superficie de la Tierra sin
calentar el espacio de transición.
ESPECTRO ELECTROMAGNETICO
Se denomina espetromagnetico a la distribución energética del conjunto de las
ondas electromagnética o, mas concretamente, a la radiación electromagnética que
emite (espectro de emisión) o absorbe (espectro de emisión) una sustancia. Dicha
radiación sirve para identificar la sustancia de manera análoga a una huella dactilar.
Rayos Gamma: Se producen de las reacciones nucleares
Rayos X: por el bombardeo de metales con electrones.
Ondas de Radio: por la excitación de algunos metales o por el flujo de corriente
alterna por conductores eléctricos.
El tipo de radiación electromagnética que resulta pertinente para la transferencia
de calor es la radiación térmica emitida como resultado de las transiciones
energéticas de las moléculas, los átomos y los electrones de una sustancia.
La radiación térmica es emitida en forma continua por toda la materia cuya
Temperatura esté por arriba del cero absoluto.
También se define como la parte del espectro electromagnético que se extiende
desde alrededor de 0,1 µm hasta 100 µm, dado que la emitida por los cuerpos
debido a su temperatura cae casi por completo en este rango de longitudes de
onda.
Un cuerpo que emite radiación en el rango visible recibe el nombre de cuerpo Luminoso.
La radiación solar es la radiación electromagnética emitida por el Sol.
Casi toda cae en la banda de longitudes de onda de 0.3-3 µm. Casi la mitad
de la radiación solar es luz, la restante ultravioleta o infraroja.
La radiación que emiten los cuerpos a temperatura ambiente cae en la región
infrarroja del espectro.
La radiación ultravioleta incluye el extremo de baja longitud de onda del espectro
de radiación térmica.
La región microondas generadas por tubos, llamados magnetrone.
La cantidad de energía solar que
fluye hacia y desde la Tierra y la
atmósfera, es 160 veces la energía
de las reservas mundiales de
energía fósil o 15.000 veces la
energía anual usada de los
combustibles fósiles y nucleares y
de las plantas hidráulicas.
La luminosidad del Sol (el
total de energía que se
irradia de su corona) es de
3.87x1026 watts. La
distancia entre el Sol y la
Tierra (1.5x1011 m), el flujo
de energía que alcanza a
la Tierra se puede calcular
utilizando la ecuación
anterior:
2
211
26
2W/m 1370
m) 10 1.5(4
watts 103.87
r)(4
I
1353 W/m2, es la constante solar, es el total de energía que llega a la tierra.
De cada 100 unidades de energía que ingresan en la atmósfera, 51 son absorbidas por la tierra, 19 por la atmósfera y 30 reflejadas nuevamente al espacio. Las 70 unidades que absorbe el sistema Tierra-atmósfera (51 + 19 unidades) son irradiadas nuevamente al espacio como una radiación de onda larga.
La energía recibida del sol, al atravesar la atmosfera de la tierracalienta el vapor de agua en unas zonas de la atmósfera más queotras, provocando alteraciones en la densidad de los gases y, porconsiguiente desequilibrios que causan la circulación atmosférica.Esta energía produce la temperatura en la superficie terrestre y elefecto de la atmósfera es aumentarla por efecto invernadero ymitigar la diferencia de temperaturas entre el día y la noche yentre el polo y el ecuador.
La mayoría de las fuentes de energía usadas por el hombrederivan indirectamente del Sol. Los combustibles fósilespreservan energía solar capturada hace millones de añosmediante fotosíntesis, la energía hidroeléctrica usa la energíapotencial del agua que se condensó en altura después dehaberse evaporado por el calor del Sol, etc.
LA ENERGÍA SOLAR COMO MOTOR DE LA ATMÓSFERA
• Geográficos
– Latitud
– Exposición
– Inclinación del Suelo
• Atmosféricos
– Atmósfera (Nubosidad)
– Partículas en Suspensión (naturales y antrópicas)
• Otros
– Estación del Año
– Hora del Día
FACTORES QUE AFECTAN LA CANTIDAD DE
RADIACIÓN SOLAR
Radiación Global, es la cantidad de energía solar que incide sobre una superficie entre las 06 de la mañana y las 06 de la tarde y sus valores oscilan entre 500 y 10.000 W*h/m2 al día. puede ser de 2 formas:
- Radiación Global (Rg) = R. Directa + R. Difusa
- Día despejado = 90% R. Directa + 10% R. Difusa
- Día nublado = 100% R. Difusa
Radiación Directa, es la que llega a la superficie de la Tierra en forma de rayos provenientes del Sol sin haber sufrido difusión, ni reflexión alguna, esta depende de:
a) La Constante solar;
b) La altura del Sol sobre el horizonte y;
c) La transparencia atmosférica en presencia de gases absorbentes, nubes y niebla.
DISPERSION, la radiación solartiene una trayectoria recta pero losgases y partículas la desvíancambiando la dirección de surecorrido. Esta depende de lalongitud de onda, en el sentido deque cuanto más corta sea ésta,tanto mayor será la dispersión.
PROCESOS DE ATENUACION DE LA RADIACION
SOLAR
REFLEXION (albedo), la capacidad de
reflexión o fracción de la radiación
reflejada por la superficie de la tierra o
cualquier otra superficie se denomina
albedo, El albedo planetario es en
promedio de un 30%. Esta energía se
pierde y no interviene en el
calentamiento de la atmósfera. El albedo
(A% o α) es la relación entre la radiación
reflejada y la radiación incidente sobre
una superficie horizontal, expresada en
porcentaje
ABSORCION por moléculas de gas ypartículas en suspensión, tiene lugarcuando la frecuencia de la radiaciónelectromagnética es similar a lafrecuencia vibracional molecular del gas.Cuando un gas absorbe energía, esta setransforma en movimiento molecularinterno que produce un aumento detemperatura. Los gases que son buenosabsorbedores de radiación solar sonimportantes en el calentamiento de laatmósfera, por ejemplo, la absorción deradiación solar por el ozono proporcionala energía que calienta la estratosfera yla mesosfera.
La transferencia de energía a través de procesos radiación esdiferente de los otros mecanismos, en este proceso no intervienenmoléculas. La Tierra intercambia energía con su ambiente (elsistema solar) por medio de la radiación.
El balance de radiación del planeta es un parámetro fundamental yaque determina nuestro clima (la atmósfera se calienta o se enfríadependiendo de sí recibe más o menos energía). Este balanceincluye la energía solar, que es la principal fuente de energía para elplaneta, igualmente, la atmósfera y el océano pueden trasladarexcesos de energía de una región a otra diferente en el globo.
La Tierra tiene una temperatura media constante en el tiempo, por laexistencia del balance entre la cantidad de radiación solar entrante yla radiación terrestre saliente, sino se calentaría o enfriaríacontinuamente. En algunas regiones del planeta reciben masradiación solar que otras, pero la radiación terrestre saliente esaproximadamente la misma en cualquier lugar del planeta.
TRANSFERENCIA DE ENERGIA
1. Balance de energía total tierra/atmósfera.
La cantidad de energía que llega a la superficie de la Tierra desde elSol y desde la atmósfera, tiene que ser igual a la cantidad de energíaque se refleja desde la superficie, más la que emite la Tierra alespacio.
2. Balance de energía entre diferentes zonas del planeta.
En promedio la zona latitudinal entre 35º N y 35º S recibe más energíaque la que pierde y lo contrario ocurre en zonas polares.
Es conocido que las zonas centradas en el ecuador son las regionesmás cálidas del planeta, lo contrario se produce en altas latitudes,donde se pierde mas calor por emisión de radiación de onda larga quela recibida en onda corta del Sol. Pero estas zonas no se calientan nienfrían continuamente, por lo que existe un transporte de calor desdelas regiones con exceso a las regiones con déficit de calor.
Es un transporte desde el ecuador hacia los polos y viceversa, que lorealizan la atmósfera y los océanos a través de los vientos y lascorrientes.
POR LO TANTO, EL BALANCE DE CALOR, DEBE
PRODUCIRSE EN DOS FORMAS:
La velocidad de calentamiento de la tierra es diferente al de las aguas
Esto se debe a:
Océanos Suelos
- Superficie en movimiento - Superficie Inmóvil
- Superficie transparente - Superficie Opaca
- Mayor penetración de Rg - Rg solo en superficie
- Transmisión de calor de - Transmisión de calor por
advectiva y convectiva conducción
- Mayor calor especifico - Menor calor especifico
Calentamiento y enfriamiento de las aguas es más lento que el de los
suelos
T° + Regular
Menor oscilación térmica
En zonas con influencia terrestre tienen mayor oscilación térmica.
Predominan
climas terrestres
Predominan
climas con
influencia
oceánica
Irradiancia
Irradiancia instantánea
La irradiancía en el exterior de la atmósfera depende de laconstante solar, distancia al Sol y del ángulo cenital (época delaño, latitud y hora del día); es decir:
I = IoEocosz Iocosz
z= (sen sen + cos cos cosh)
Siendo z el ángulo cenital, el ángulo de declinación el ángulo latitudinal y h el ángulo horario.
La radiación solar es cero cuando el Sol se encuentra en elhorizonte matutino, se incrementa progresivamente a medida queel Sol se eleva, alcanzando su máximo al medio día, cuando elángulo cenital es mínimo, a partir de este instante, la intensidadcomienza disminuir hasta que vuelve a ser igual a cero en elmomento en que el Sol se oculta.
Irradiancia diaria
La irradiancia diaria, es la integración de la irradianciainstantánea, desde que el sol sale hasta que se oculta.
Balance de radiación solar
Balance de radiación solar
El balance de la radiación solar se refiere a lacontabilidad de los ingresos y egresos de energía,Convencionalmente, se acepta que, cuando un cuerporecibe energía, ésta se computa como siendo positiva, ycuando pierde, como negativa.
A la sumatoria algebraica de las cantidades deenergía que llegan y salen de la superficie se denominabalance de energía o radiación neta.
La distribución estacional y geográfica de laradiación solar es ahora marcadamente diferente a laque llega al exterior de la atmósfera, en ausencia de laatenuación debida a los gases atmosféricos y a losaerosoles. Por lo tanto se observa lo siguiente:
A. La insolación diaria es considerablemente reducida en todas las latitudes si se compara con los valores no atenuados.
B.El máximo hemisférico es desplazado hasta alrededorde 35º de latitud. El más estival en los polos desapareceya que la absorción es grande debido a la bajaelevación del sol y, por tanto, a la gran masa óptica quetiene que atravesar el rayo solar.
Para facilitar el conocimiento de lasganancias y pérdidas de energía en la superficie, seconsidera el balance de la radiación (Qn), de onda corta(Qc) y el de onda larga (Ql); es decir,
Qn = Qc + QI
Balance de Radiación de Onda Corta
El balance de radiación de onda corta (Qc),
está dado por la diferencia entre la radiación
global incidente (Qg) y la radiación reflejada (R)
desde la superficie, por tanto:
Qc = Q – R
Qc = Qg (1 - r) onda corta
Duración del brillo solar; Una consecuencia de las estaciones del año es la variación del período diurno; es decir, el fotoperiodo.
El fotoperiodo, se refiere a la duración del día (N), definido por el tiempo que tarda el Sol en recorrer la parte visible de la esfera celeste, desde el naciente hasta el poniente, definidos por los ángulos horarios respectivos: -H y H, teniendo en cuenta que la velocidad angular de la tierra es de 15º / h, se tiene:
N = 2H / 15 horas
La
tempeqatuqa
, es a
pqopiedad
de os
sistemas rue
deteqmina si
estn en
La sensación de calor o frío al
tocar una sustancia depende de
su temperatura, de la capacidad
de la sustancia para conducir el
calor y de otros factores.
El concepto de temperatura se
deriva de la idea de medir el
grado de caliente o frío relativo y
de la observación de las
variaciones de calor sobre un
cuerpo producen una variación
de su temperatura
Cuando se aporta calor a una sustancia,se eleva su temperatura, así losconceptos de temperatura y calor,aunque están relacionados, sondiferentes:
r La temperatura es una propiedad de un cuerpo.
r El calor es un flujo de energíaproducido por las diferencias detemperatura.
La temperatura es una de lasvariables básicas del tiempo yclima. Cuando preguntamoscomo está el tiempo afuera, casisiempre decimos algo sobre latemperatura, como hace frío ohace calor.
El principal factor que produce
cambios de la temperatura del aire
sobre el planeta es la variación en el
ángulo de incidencia de los rayos
solares, que depende de la latitud.
Este factor hace, por ejemplo, que
las zonas tropicales sean cálidas y
que la temperatura disminuya hacia
los polos.
En meteorología, la temperatura se registra en lasestaciones meteorológicas, de las que existen miles en todoel mundo. En estas estaciones se miden, por ejemplo, datosde temperatura a determinadas horas fijas, valores detemperaturas máximas y mínimas o se toman registroscontinuos en el tiempo, llamados termogramas.
Con estas mediciones se pueden hacer los cálculosestadísticos para descripciones climatológicas
generales, tales como:
• Temperaturas medias diarias, mensuales, estaciónales o anuales
• Valores extremos (máximas y mínimas)
• Amplitudes térmicas, que es la diferenciaentre el valor máximo y mínimo
• Desviaciones estándar, etc.
Factores que influyen en la temperatura del aire
El principal factor que produce cambios de latemperatura del aire sobre el planeta es lavariación en el ángulo de incidencia de los rayossolares, que depende de la latitud.
Otros factores que influyen en la distribución de temperaturas de algún lugar determinado.
Calentamiento diferencial de tierras y aguas.
Corrientes oceánicas.
Altura sobre el nivel del mar.
Posición geográfica.
Cobertura nubosa y albedo.
Ya sabemos que el aire es calentado desdela superficie terrestre.
Por lo tanto para entender las variacionesen la temperatura del aire debemosconocer las variaciones en las propiedadesdel calentamiento de los diferentes tiposde superficie que se exponen al Sol: tierra,agua, bosques, arenas, hielo, etc.
Las aguas son transparentes, por lo tanto laradiación solar puede penetrar a varios metros deprofundidad. En cambio los suelos sólidos sonopacos, por lo que el calor es absorbido solo por lasuperficie y se calientan o enfrían mucho más quelas aguas.
El calor específico (que se define como el calornecesario para elevar la temperatura de un gramode sustancia en 1ºC, entre 14.5 y 15.5ºC) es casitres veces mayor para el agua que para tierras(cagua =1 cal/g K, cagua = 3ctierra).
La evaporación (que es un proceso deenfriamiento) desde las superficiesde aguas es, obviamente, mayor quedesde suelos, por lo tanto latemperatura del aire de la superficiedel agua se calientan menos que lasde suelo sólido.
Variación anual de temperatura C
Latitud HS HN
0 0 0
15 4 3
30 7 13
45 6 23
60 11 30
75 26 32
90 31 40
Tabla de Variación anual de temperatura en ambos hemisferios
Zonas de clima solar
a. Zona tropical
Comprendida entre los trópicos, se caracteriza por presentar dos máximos y dos mínimos de radiación, correspondiente a los equinoccios y los solsticios. Dos veces al año se observa que la radiación del brillo solar en el Ecuador es siempre de 12 horas y en los trópicos oscila entre 10,5 horas en invierno y 13,5 horas, en verano.
b. Zonas templadas
Se encuentra en ambos hemisferios, entre los trópicos y el círculo polar. Anualmente existe un máximo y un mínimo de radiación solar: la duración del brillo solar astronómicamente posible oscila entre 0 y 24 horas a lo largo del círculo polar y entre 10.5 y 13.5 horas en los trópicos. El ángulo de elevación solar disminuye en dirección a los polos.
c. Zonas polares
Se encuentra en ambos hemisferios, se extienden desde el círculo polar (66º33º N y S) hasta los polos. La oscilación anual de la duración del brillo solar astronómicamente posible aumenta en dirección a los polos, donde existe medio año de día y medio año de noche.
Las zonas de clima solar dan la base para la distribución de los climas sobre la tierra, pero la distribución de la radiación en la superficie terrestre depende de otros factores, tales como los elementos astronómicos, la nubosidad, el albedo, la distribución de océanos y continentes, del intercambio de calor con la atmósfera.
Corrientes oceánicas Un esquema de las grandes corrientes oceánicas se ve. Las
corrientes superficiales son la base oceánica de los vientos.En las superficies de aguas, se transfiere energía desde losmovimientos del aire al agua por fricción.
Altura sobre el nivel del marLa temperatura disminuye 6.5ºC/Km en la
troposfera, por lo tanto debería esperarse que los lugares más altos tengan menores temperaturas. Pero la disminución no es en esa cantidad, ya que la superficie también se calienta, haciendo que en las tierras altas la disminución de temperatura sea menor.
Por lo tanto los lugares más altosgeneralmente tienen una mayor amplituddiaria de temperatura del aire que las tierrasmás bajas.
Ubicación geográfica
Las regiones costeras sienten el efectomoderador del mar: cuando el viento sopladesde el mar hacia la costa, las regionescosteras tienen regímenes de temperatura conamplitudes diarias y anuales menores que lasregiones continentales a la misma latitud. Si elviento sopla desde el continente hacia el mar enzonas costeras el efecto no es notorio ya que elaire se mueve sobre una superficie común.
Cubierta de nubes y albedoLas observaciones de satélites revelan que casi la
mitad del planeta está cubierto de nubes encualquier instante (figura), entonces la coberturanubosa tiene un efecto sobre la distribución detemperatura de un lugar.
Las nubes pueden tener un altoalbedo y reflejar una gran cantidadde radiación solar incidente, estoreduce la cantidad de radiación solarque llega a la superficie,disminuyendo la temperatura de lascapas bajas durante el día.
ULTIMOS ESTUDIOS DE LA TEMPERATURA EN LA TIERRA
El clima de la tierra se ha venido calentando a lo largo de los últimos 50 años, y la pasada década fue la más calurosa de la historia, de acuerdo a un informe elaborado recientemente por la Asociación Nacional Oceánica y Atmosférica de los Estados Unidos (NOAA). Este estudio del clima, titulado State of the Climate in 2009, fue publicado el 28 de Julio y se basa en las aportaciones de más de 300 científicos de 160 grupos de investigación en 48 países.
El informe examina 10 indicadores clave delclima, que indican que el mundo se estácalentando. Siete indicadores van enaumento: la temperatura del aire sobre latierra, las temperaturas superficiales delmar, las temperaturas del aire sobre losocéanos, nivel del mar, el contenido de calordel océano, la humedad y las temperaturasen la troposfera, la capa de tiempo activo dela atmósfera que está más cerca de lasuperficie de la Tierra.
La temperatura del aire constituye una delas variables meteorológicas importantesen le estudio del tiempo y el clima. Desdeel punto de vista ecológico, latemperatura, junto con la humedadcontrola el crecimiento y la distribuciónde los organismos sobre la superficieterrestre.
Desiertos áridos pueden convertirse enproductivos mediante la irrigación, pero elinconveniente de una temperaturaexcesivamente alta o baja no puede sercontrolado eficientemente, excepto enpequeñas extensiones, por eso es que seconsidera a la temperatura del aire como elelemento climatológico más importante y sededica especial atención y cuidado en sudeterminación.
El calentamiento y enfriamiento del aire que se encuentra inmediatamente sobre el suelo es el resultado de los intercambios de calor que tiene lugar entre estas dos masas, que se produce básicamente a través de los fenómenos de conducción y convección.
Conducción
Cuando el balance de radiación es positivo, la superficie del suelo esta más caliente que el aire y el calor disponible se trasmite por contacto, del suelo a las moléculas de la sub capa laminar del aire.
Cuando el balance de radiacióncomienza a disminuir, se establece unflujo de calor por conducción desde elaire hacia la superficie, produciendo unenfriamiento del aire iniciándose porlas capas que se encuentran en contactocon el suelo.
Factores que intervienen en la temperatura del aire
La temperatura del aire, que se mide con el termómetro de mercurio o el termógrafo, sufre variaciones dependiendo de diversos factores, entre los que podemos destacar los siguientes:
Variación diurna
Se define como el cambio de temperatura entre el díay la noche, producido por la rotación de la Tierra.Durante el día la radiación solar es, en general, mayorque la terrestre, por lo tanto la superficie de la Tierrase torna más caliente.
Dicho enfriamiento continúa hasta la salida del sol. Por lo tanto, la temperatura mínima ocurre generalmente poco antes de la salida del sol.
Variación estacional Esta variación se debe a la inclinación del eje
terrestre y el movimiento de traslación de laTierra alrededor del sol. El ángulo de incidenciade los rayos solares varía, estacionalmente, enforma diferente para los dos hemisferios.
Esta variación se debe a la inclinación del ejeterrestre y el movimiento de traslación de laTierra alrededor del sol. El ángulo de incidenciade los rayos solares varía, estacionalmente, enforma diferente para los dos hemisferios.
Variación con la latitud
La mayor inclinación de los rayos solares en altaslatitudes, hace que éstos entreguen menor energíasolar sobre estas regiones, siendo mínima dichaentrega en los polos. Sin embargo, en el Ecuador losrayos solares llegan perpendiculares, siendo allímáxima la entrega energética.
Variaciones con el tipo de superficie
En primer lugar la distribución de continentes yocéanos produce un efecto muy importante en lavariación de la temperatura, debido a sus diferentescapacidades de absorción y emisión de la radiación.
Variaciones con la altura A través de la primera parte de la atmósfera, llamada troposfera, la
temperatura decrece con la altura. Este decrecimiento se define comoGradiente vertical de Temperatura es en promedio de 6,5ºC/1000m.
A mayor altitud menor temperatura.
-A mayor altitud menor humedad (baja higrometría).
A mayor altitud menor protección contra la radiación solar.
A mayor altitud menor resguardo contra el viento.
A mayor altitud menor contaminación.
-A mayor altitud menos población.
-A mayor altitud mas silencio.
Sin embargo, ocurre a menudo que se registra un aumento de la temperatura con la altura: Inversión de temperatura. Durante la noche la Tierra irradia (pierde calor) y se enfría mucho más rápido que el aire que la circunda; entonces, el aire en contacto con ella será más frío mientras que por encima la temperatura será mayor.
Magnitud de la variación diaria de temperatura.
La magnitud de los cambios diarios de temperatura es variable y está influenciada por la ubicación de la estación o por condiciones locales del tiempo o ambas.
Las nubes regulan el cambio diario detemperatura disminuyendo la amplitudtérmica respecto a días despejados, yaque durante el día reducen elcalentamiento al no dejar pasar laradiación solar y en la noche evitan lapérdida de radiación desde el suelo y elaire y la reemiten hacia la superficie,reduciendo el grado de enfriamiento.