SMN_Atmósfera_Unidad_2.pdf

8/10/2019 SMN_Atmsfera_Unidad_2.pdf

1/11

SERVICIO

METEOROLOGICO

NACIONAL


2/11

SERVICIO

METEOROLOGICO

NACIONAL LA ATMOSFERA DE LA TIERRA.. . - 1

INTRODUCCION

La atmsfera se halla firmemente atrada

por la gravedad terrestre, cubriendo toda lasuperficie del planeta. Cerca de dichasuperficie, el aire atmosfrico contiene loselementos esenciales para la vida, como serel oxgeno, nitrgeno y carbono. No solo esto,sino que con su movimiento, la atmsferaacarrea vapor de agua desde los mares a loscontinentes, el que, a travs de lasprecipitaciones, se transforma en aguapotable.

Debido a que el aire se calienta o se enfra,de distintas manera, sobre los trpicos ypolos, continentes y mares, debido tambina los accidentes topogrficos y la rotacin dela tierra, la atmsfera se halla en constantemovimiento, formando franjas de fuerte vientoen la altura, remolino, ciclones, tormentas,frentes, etc., que determinan distintosfenmenos meteorolgicos con influenciassobre las actividades humanas, a vecesbenficas y en otros casos nefastas.

LA ATMOSFERA TERRESTRE

Se dice que la atmsfera es una envoltura

gaseosa que rodea a la litosfera y a lahidrosfera y las acompaa en susmovimientos, que son (entre muchos otros)los de traslacin del Sol, de rotacin alrededordel Sol y alrededor de su propio eje.

Claro est, que no en todo lugar se muevela atmsfera en unsono con la Tierra, alldonde no lo hace, tendr un desplazamientorespecto de la superficie, producindose el viento.

La atmsfera es, en realidad, una mezcla

de gases en estado molecular, cuyacomposicin volumtrica, al nivel del mar paraaire seco es la que sigue: Nitrgeno 78%,Oxgeno 21%, Argn 0,9%, Dixido deCarbono 0,03% otros constituyentes 0,02%.

La atraccin de la Tierra (fuerza degravedad), es la que mantiene a la atmsferaadherida a la Tierra. Por el movimiento trmicolas molculas se hallan en constantemovimiento: ejecutan tramos rectilneoshasta chocar con otras molculas. Figura 1.

LA ATMOSFERA DE LA TIERRA


3/11

SERVICIO

METEOROLOGICO

NACIONAL LA ATMOSFERA DE LA TIERRA.. . - 2

Este movimiento hace que la composicindel aire, que tenemos al nivel del mar, semantenga sensiblemente constante hastagrandes alturas.

A esta composicin del aire seco se agregael vapor de agua, en proporcin variable,formando el aire hmedo. Como mximo llegaa 4% del volumen total. El vapor de aguadisminuye rpidamente con la altura, de modoque a 30 km se encuentran tan solo trazasdel mismo. El aire natural contiene, adems,algunos materiales en suspensin, formandoun aerosol con partculas de polvo, de salmarina, de holln, etc.

Al nivel del mar caben millones demolculas de aire en una cabeza de alfiler,pero, a medida que aumenta la altura, lasmolculas se hacen cada vez ms dispersas,hasta que la atmsfera, a una altura superiora los 1000 km se esfuma hacia el espaciointerplanetario. As, la densidad del airedisminuye con la altura, en forma continua,hasta hacerse prcticamente nula.

Si uno expone una superficie determinadaal aire, las molculas chocan continuamentecontra la misma, ejerciendo una fuerza. Dichafuerza por unidad de superficie se llamaPRESION. Tan grande es la presin

atmosfrica al nivel del mar, que un escritoriode 2m2 soporta un peso de 2 toneladas (claroest que esa fuerza, es ejercida por el airedesde arriba y desde abajo). Por la mismafuerza, en un tubo de agua, al que se le hapracticado el vaco, el agua subir 10 m (lmitedel bombeo de agua por succin).Anlogamente el mercurio, que es mucho msdenso, subir unos 76 cm en un tubo vaco(experiencia Torricelli). As, la presin normal

al nivel medio del mar es de 760 mm demercurio o de 1013.2 hPa (hectopascales) omb (milibares). Figura 2.

Puede demostrarse que la presin es igualal peso por unidad de superficie de la columnade aire desde el nivel en que se mide hastael lmite de la atmsfera. Entonces, cuandouno se eleva, dejando parte de la masa deaire por debajo, la presin disminuye, al igualque la densidad. Dicha variacin es

aproximadamente logartmica: 5000 m lapresin se reduce a su mitad. As, a 5000 m

hay atmsfera, a 10.000 y a 15.000 m1/8, etc.

Al tener el aire siempre la misma proporcinde oxgeno, si uno se eleva a 5000 m, respirael mismo volumen de aire, mientras su presinparcial es la mitad y la sangre recibir solamentela mitad de oxgeno; en ese caso se dice queuno se apuna.

A muy grandes alturas, a partir de unos 100Km, el fenmeno de decantacin hace queaumenten las proporciones de helio ehidrgeno, a expensas de los demsconstituyentes. Adems, por la presencia de laradiacin solar de alta energa (rayos csmicos),

se desarrollan procesos fotoqumicos. Uno muyimportante es la formacin de ozono, que luegose concentra en mayor proporcin en una capaalrededor de los 25 Km de altura y que, alabsorber la radiacin ultravioleta, protege a losojos y piel contra la misma.

Otro proceso es la disociacin de lasmolculas, formando oxgeno y nitrgenoatmico e iones, es decir; partculaselctricamente cargadas.

As entre 60 y 150 Km de altura y ms, sehallan las distintas capas de la ionosfera, tanimportantes para la radiopropagacin.

Tambin se encuentran, en esas alturas, losmeteoritos, que son partculas extraterrestres,frecuentemente no mayores de un grano dearena y que, al penetrar en la atmsfera conenorme velocidad, se vuelven incandescentes yse evaporan por friccin: son estrellas fugaces.

La variacin de la temperatura con la altura

es realmente compleja. Est determinada,principalmente, por el intercambio de calor con


4/11

SERVICIO

METEOROLOGICO

NACIONAL

la superficie terrestre, las propiedades deradiacin de las distintas capas atmosfricasy la interaccin fotoqumica con la radiacinsolar. Observemos ahora, la Figura 3.

Encontramos, primeramente, la troposferaque al nivel del mar presenta una temperaturamedia de 15 C, en cuyo seno la temperaturadecrece a razn de 6,5 C cada Km. a los 12Km de altura media se alcanza un mnimo, conaproximadamente 60 C, nivel que sedenomina tropopausa. La altura a que seencuentra este nivel es variable, pudiendoalcanzar hasta los 18 Km en el Ecuador y 6Km en los polos; inversamente la temperatura

en el Ecuador ser ms fra que la polar enesos niveles.

Por encima de sta se halla laestratosfera. En ella la temperatura semantiene constante para luego iraumentando. Se llega a unos 50 Km de altura,a un mximo de, aproximadamente, 0 C quedetermina la estratopausa.

Ms arriba se halla la mesosfera. En ellavuelve a decrecer la temperatura para llegarhacia los 80 Km, a unos 120 C, un mnimoabsoluto que determina la mesopausa.

Por encima de halla la termosfera, en laque la temperatura vuelve aumentar a ms

LA ATMOSFERA DE LA TIERRA.. . - 3


5/11

SERVICIO

METEOROLOGICO

NACIONAL

de 1000 C, aunque en esa altura y dado elenrarecimiento del aire pierde sentido lanocin de temperatura.

El lmite difuso de la atmsfera hacia elespacio interplanetario, se llama exosfera;all las molculas describen grandestrayectorias antes de cada choque, o sonexpulsadas al espacio interplanetario.

Este, a su vez, est surcado porradiaciones de carcter ondulatorio ocorpsculos que provienen del Sol y que sondenominadas plasma solar o viento solar.

El viento solar es perturbado por el campomagntico terrestre, que determina lamagnetosfera, que alcanza hasta unos80.000 Km del centro de la Tierra.

Cuando hay perturbaciones solares, comoser las irrupciones de plasma, el campomagntico terrestre sufre bruscas variaciones(tormentas magnticas, fading).

Y all donde el campo magntico terrestrecapta los corpsculos solares se observanauroras polares.

LA ATMOSFERA METEOROLOGICA

Excepto ciertas propiedades de radiacin,

a los meteorlogos solo les interesan losprimeros 30 km de atmsfera sobre lasuperficie terrestre.

Esta es la atmsfera meteorolgica. Enefecto, se ha comprobado que la circulacinde la atmsfera, que afecta el estado deltiempo, solo alcanza hasta la altura indicada,mientras que lo que ocurre arriba, sedesarrolla en forma independiente.

As, se ve que los ciclones y anticiclones,

frentes y corrientes en chorro no superan, ensu influencia, la altura de 30 km. Por otro lado,las nubes alcanzan en el Ecuador una alturamxima de 20 km, pero solo 8 km sobre elPolo.

Dicha capa es muy chata. Si uno traza unacircunferencia de 1 m de dimetro en elpizarrn, el trazo de la tiza corresponder enforma aproximada, al espesor de la atmsferameteorolgicamente interesante. A pesar de

ello dicha capa contiene el 99% de la masatotal de la atmsfera terrestre.

Ello es muy conveniente para elmeteorlogo, ya que dicha capa es fcilmenteobservable con estaciones meteorolgicas desuperficie, con globos sondas que, alascender, trasmiten a tierra presin,temperatura y humedad, y con aviones ysatlites meteorolgicos. Estos primeros 30km contienen la troposfera, la tropopausa yparte de la estratosfera.

Adems, el rozamiento del aire con lasuperficie terrestre produce otra divisin; lacapa de friccin o capa limite planetaria, quealcanza los primeros 1000 m de altura, y porencima de ella se halla la atmsfera libre.

Se dice que la atmsfera es una mquinatrmica. En efecto, en la figura 5se ve queaire fro del exterior entra a ras del suelo a lahabitacin calefaccionada, mientras que el

aire clido sale por la parte superior de lapuerta. Es que, por efecto de la gravedad, elaire fro (mas pesado) tiende a disponersehorizontalmente por debajo del aire clido(ms liviano).

El Sol es la fuente de energa para laatmsfera. La radiacin solar atraviesa laatmsfera y calienta la superficie, y el suelo,por contacto con la atmsfera, le entrega a



6/11

SERVICIO

METEOROLOGICO

NACIONAL

sta su calor. Est claro que el Sol no calientasiempre igual. De da y noche, Ecuador y Polo,continente y mar, bosques y desierto, marcangrandes diferencias, y se dice que laatmsfera sufre un calentamientodiferencial.

En aquellos lugares donde la superficiecalienta a la atmsfera, prximos a un readonde aquella no lo hace, el aire calentadotiende a elevarse y ser reemplazado por elaire ms fro. As, conocemos bien la brisa demar, que en das de buen tiempo y poco viento,sopla por la tarde desde el mar al continente.(Figura 6). De noche, cuando el continentese enfra pero el mar conserva sutemperatura, se invierte el calentamiento yobservamos una leve brisa, de tierra al mar.En Mar del Plata, puede verse este efecto casi

a diario.Lo mismo sucede con las brisas valle-

montaa. Durante la tarde, el viento sopladel valle a la montaa y, de noche, de lamontaa al valle. En Jujuy, Salta y Mendozaeste fenmeno rtmico esta muy biendesarrollado.

Veamos ahora en una escala mayor, quees lo que ocurre entre Ecuador y el Polo.

En principio, las masas de aire, caldeadaspor la superficie marina y continental tropical,se elevan, y aquellas situadas sobre frassuperficies de hielo y nieve polar, descienden.Para completar la circulacin las masas deaire en superficie se dirigen al Ecuador yaquellas en gran altura hacia el Polo. Ensuperf ic ie, habra viento Norte en elhemisferio Norte y del sur en el hemisferio Sur.

Pero las cosas se complican porque la tierragira. Si lanza una bolita desde el centro de untocadisco hacia su borde, visto de lejos el caminode la esfera ser rectilneo, pero sobre el discomarcar una trayectoria curvilnea (Figura 7).

Para un observador fijo al disco, la bolitano se desplaza a lo largo del radio del disco,

sino que forma con ste un ngulo. Lo mismopasa, en la atmsfera, sobre la tierra: el flujode aire se desva, a la derecha en el HN y ala izquierda en el HS. Entonces, volviendo anuestra circulacin, habra viento del NE enel HN y del S en el HS y en altura vientosdel SO y NO respectivamente.



7/11

SERVICIO

METEOROLOGICO

NACIONAL

Pero hay todava otro factor que es elrozamiento con la superficie terrestre, queproduce una fuerza en la direccin en quesopla el viento; los rboles se mueven, sedespliega la bandera, se levantan hojas ypapeles, se forman olas en el mar y en casosextremos, son volteados rboles, derribados

letreros o levantados techos.En la Figura 8, se ve que si as soplase elviento en superficie, todas las fuerzas sobrela superficie terrestre se dirigiran hacia elOeste; el giro de la Tierra se frenara. Esteno es el caso, porque la atmsfera no puederealizar dicho trabajo: no tiene (principio dela plancha) ningn punto de apoyo externo,ya que se esfuma hacia el espaciointerplanetario prcticamente vaco. Tieneque haber alguna franja en la que el vientosople del Oeste; de tal manera de compensarlas fuerzas que tienden a frenar la Tierra conotras que tienden a acelerarla. Es natural queello suceda en una zona donde las masas deaire no sean ni calentadas ni enfriadasdemasiado: las latitudes medias. Loshabitantes de Comodoro Rivadavia y de RoGallegos conocen muy bien este viento deloeste.

En la figura 9 se da, en forma

esquemtica, la circulacin general de laatmsfera.

Cerca del Ecuador hay una franja de pocoviento y de presin relativamente baja; allse encuentran las calmas ecuatoriales,como el aire asciende, y al hacerlo se enfra,no pudiendo retener el vapor de agua quecontiene, se forman grandes nubes

cumulonimbus de tormenta y se observan

intensos chubascos acompaados porrelmpagos, truenos y rfagas. Son las



8/11

SERVICIO

METEOROLOGICO

NACIONAL

l luvias cenitales, que se desplazanalrededor del Ecuador a unos 6 a 10 delatitud, hacia el hemisferio del verano. Deacuerdo al campo de vientos a esa bandaecuatorial se la denomina Zona deConvergencia Intertropical (Z CIT).

A ambos lados soplan los vientos alisios,del NE en el HN y del SE en el HS. Abarcanuna franja, de aproximadamente 30 delatitud hasta las calmas ecuatoriales. Losalisios son de una constancia notable y losrboles o arbustos expuestos al viento crecendeformados. El tiempo, cuando uno se alejade la regin ecuatorial, se presenta cada vezms seco; solamente las laderas de lasmontaas expuestas al viento del mar recibenapreciable cantidad de lluvia.

Ms lejos del Ecuador, cerca de los 30

grados de latitud sur y norte, se encuentranlas calmas de Ross, zonas ocupadas porlos grandes anticiclones subtropicalessemipermanentes. Por encima de una caparelativamente hmeda de unos 1500 m. dealtura, el aire es extremadamente seco,

debido a que proviniendo de capas superioreses calentado por la compresin producida pormovimientos descendentes. Ello determinauna ausencia casi total de precipitaciones. Enestas zonas encontramos los grandesdesiertos del mundo, como el Shara.

Entre unos 30 y 60 de latitud norte ysur, soplan los vientos del oeste, que sedominan, las latitudes medias. Esta zonatiene una caracterstica muy particular: es lavariabilidad del tiempo.

Si volvemos una vez ms a la Figura 9,vemos que en las latitudes medias, alcontrario de lo que sucede en las tropicales ypolares, el aire caliente tiende a ponersedebajo del aire fro, aumentando, cada vezms, el contraste meridional de temperaturay la inestabilidad del flujo atmosfrico.

Al igual que las olas del mar, cuando elviento es muy fuerte o al llegar a la playa,forman rompientes, en la atmsfera se rompeel flujo regular y se forman ondas y vrtices.Son los ciclones y anticiclones migratorios delas latitudes medias.



9/11

SERVICIO

METEOROLOGICO

NACIONAL

Adems, el gran contraste de temperatura,lleva a enfrentar masas de aire muy distintas:se forman los frentes. La inestabilidadposibilita, adems, la formacin de tormentas,que son temidas por las repentinas rfagasdestructoras, granizo o pedrisco, lluviasintensas y las correspondientes inundacionesy eventualmente, tornados.

De 60 de latitud sur y norte hacia losPolos, vuelven a predominar los vientos concomponente del Este. En 60 de latitud, lapresin es mnima; por esta razn transitanlos grandes ciclones subpolares,engendrados en las latitudes medias,originando, temporales intensos y fuertesnevadas. Hacia los polos vuelve a subir lapresin y el tiempo se hace ms apacibleaunque, naturalmente, muy fro.

En la Figura 12 se ha hecho un cortevertical promedio de la atmsferameteorolgica.

La mxima temperatura se encuentra ensuperficie, en el Ecuador con 28 C y tambinla mnima, pero a 20 Km de altura, con 80 C.En superficie se han medido temperaturasextremas de ms de 50 C en el Shara y de90 C en el Polo Sur.

Tambin se ve en la figura citada el flujomedio. Encontramos all una zona de intensosvientos del Oeste que se llaman Corrientesen Chorro, sobre todo en invierno en nivelesprximos a la tropopausa.

Estos vientos del oeste hacen que, en laslatitudes medias los sistemas sinpticos(anticiclones, ciclones, frentes) generalmentese muevan de Oeste a Este.



10/11

SERVICIO

METEOROLOGICO

NACIONAL

LA METEOROLOGIA

La meteorologa es la ciencia que estudiael comportamiento de la atmsfera mejordicho, de aquellos aspectos de la misma queinteresan en el desarrollo del tiempo(meteorolgico).

El inters por esta ciencia es natural. Nohay casi ninguna actividad del hombre queno sufra, en mayor o menor grado, el impactode las condiciones meteorolgicas.

El estudio de la meteorologa tiene, as deinmediato, un gran campo de aplicacin.

Uno podra preguntarse: Para qu sirvela Meteorologa?

Dos son los aspectos fundamentales:Precaverse de las fuerzas destructoras de laatmsfera y aprovechar sus fuerzas

productoras o, en otras palabras, evitarprdidas y aumentar ganancias.

Cmo lo hace el meteorlogo?: Brindainformacin al usuario para ayudar en la tomade decisiones. Estas decisiones pueden sermuy triviales, como llevar o no un paraguas,pero pueden ser de consecuenciaseconmicas enormes, e implicar intrincadosproblemas, como en la construccin de unagran represa.

En muchos casos, tambin se hallaimplicada la seguridad de la vida humana,(crecientes repentinas, aeropuertos cubiertosde niebla, embarcaciones afectadas por uncicln tropical, etc.).

Esta informacin se brinda de dosmaneras: informacin en el tiempo realinformacin en tiempo diferido.

Las funciones en tiempo real proporcionanal usuario informacin sobre el estado deltiempo recientemente pasado, el presente yel probable futuro, es decir el pronstico deltiempo

En cambio, las funciones en tiempo diferidoproporcionan al usuario informacin sobre elestado del tiempo medio y sus variaciones,es decir la climatologa.

Para ambas funciones el meteorlogo debehacer las siguientes tareas:

observar

concentrar los datos analizar los datos


elaborar la informacin difundir la informacin

Observar

La atmsfera es observada en formaglobal, hoy da, con mucha precisin. Paranombrar solo algunos medios de observacin,estaciones meteorolgicas, buques mercantes,estaciones automticas, boyas a la deriva,radiosondas, cohetes meteorolgicos,radares, aeronaves y satlites meteorolgicosayudan al meteorlogo a obtener un cuadrotridimensional de la atmsfera en muy pocotiempo.

Concentrar los datos

Si bien para las tareas en tiempo diferidoes suficiente el envo de una planilla o de una

l ibreta meteorolgica a fin de mes, lastareas en tiempo real para realizarpronsticos, exigen operar un sistema detelecomunicaciones bastante evolucionado,para la concentracin de datos no solonacionales, sino de un gran rea, que superaen mucho las fronteras nacionales. Estoimplica lneas telefnicas, teleimpresoras,telegrafa, microondas, circuitos va satlite,facsimilado, radioteleimpresoras,

computadoras de telecomunicaciones, etc. Alrespecto, cabe mencionar que la OrganizacinMeteorolgica Mundial (OMM), organismoespecializado de las Naciones Unidas, hapromulgado la Vigilancia MeteorolgicaMundial de Observacin, el Sistema Mundialde Procesamiento de Datos y el SistemaMundial de Telecomunicaciones. Este ltimoes de una eficiencia tal que en menos de unahora, se pueden tener todas lasobservaciones de superficie del mundo.

Analizar los datos

En tiempo diferido, para establecer elclima de un lugar, es menester contar conuna larga serie de observaciones. Cadaobservacin es controlada y luego ingresadaa computadora, cinta o disco, formndose unbanco de datos.

En tiempo real, se realiza el anlisis delestado del tiempo de un instante (reciente)

dado, ya sea en forma manual o porcomputadora, elaborndose la carta del


11/11

SERVICIO

METEOROLOGICO

NACIONAL

tiempo o el mapa sinptico contranscripcin de los datos, y el anlisis de lapresin, los frentes, zonas de lluvia, etc.

Elaborar la informacin

En tiempo diferido, se hacen estadsticasde promedios, varianza, valores extremos,perodos de recurrencia o, segn losrequerimientos del usuario, se abordanproblemas ms especficos, como ser el riesgode granizo para compaas de seguroagrcola, clculo de eventos de precipitacionesmxima para manejo hidrulico, etc.

En tiempo real, se confeccionan las cartasde superficie y altura previstas, ya sea enforma manual o por computadora, y se formulael pronstico en base a ellas, ya sea para el

pblico en general, la aeronavegacin, lanavegacin martima y fluvial, las actividadesdeportivas, etc.

Difundir la informacin

En tiempo diferido, se publican los analesclimatolgicos, atlas climatolgicos, o se hacellegar al usuario el informe escrito sobre losresultados del estudio pedido. En tiempo real,los medios de difusin son la radio, latelevisin, la prensa o, tambin, el telfonopara el usuario especfico.

No cabe duda que, en este complejoaccionar de la meteorologa, es menester unconstante trabajo de investigacin, para eldesarrollo y el perfeccionamiento de lastareas que deben realizarse.

LA ATMOSFERA DE LA TIERRA... - 10

SMN_Atmósfera_Unidad_2.pdf

Documents

Transcript of SMN_Atmósfera_Unidad_2.pdf