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tema nº 2 de climatología
Elementos del clima
TEMA 2 DE CLIMATOLOGÍA: ELEMENTOS DEL CLIMA
1. Energía (luz y temperatura).
Energía radiante: emisión, absorción, reflexión
Balance energético global
Los cambios climáticos
Evidencias cuantificables
Variación de la energía radiante del sol
Cambios en la atmósfera que rodea la tierra.
El ciclo del carbono y retroalimentaciones.
Balance energético local
Inclinación de los rayos solares.
Variaciones de la luz
Variaciones de la temperatura
Termolíneas.
2. Agua
Humedad
Los procesos de condensación.
Las nubes
Causas de las precipitaciones verticales
Definición de los distintos hidrometeoros.
3. Presión atmosférica y viento.
Presión atmosférica.
El viento
Origen del viento en la superficie de la tierra
Vientos locales.
4. Los elementos del clima bajo el bosque
5. Aparatos de medida de los distintos elementos.
1. ENERGÍA (LUZ Y TEMPERATURA).
ENERGÍA RADIANTE: EMISIÓN, ABSORCIÓN, REFLEXIÓN
Las variaciones en la temperatura en la tierra se deben al balance entre la
energía radiante procedente del sol (emisión) y la energía que irradia la tierra.
Emisión: Procede del sol, estrella con una temperatura de 6000ºK en su corona. La mayor parte de la radiación está comprendida entre las longitudes de onda de
0,17 y 5,3 m que corresponden con el ultravioleta (UV: 0,17-0,40m), visible (V: 0,400,78m), el infrarrojo cercano (NIR: 0,78-3m) e infrarrojo (IR: 3-5,3m).
La capa de ozono de la estratosfera superior absorbe el 99% del ultravioleta y
aproximadamente el 50% de la radiación visible y NIR. La energia que entra en la troposfera después de las pérdidas en la estratosfera se denomina constante solar y
tiene un valor medio de 1,94 cal/cm2·minuto o 1,31 kw/m2 en la tropopausa.
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En la troposfera la radiación solar es absorbida por el vapor de agua y el CO2
según la figura 1. Casi toda la radiación comprendida entre los 3-5,3m. También absorbe toda la radiación entre 5,3 - 7 y 14 - 80m (procedente de la radiación de la tierra).
Parte de la radiación que atraviesa la troposfera y llega a la tierra es reflejada
por las impurezas de la atmósfera, las nubes y la superficie terrestre. Se denomina albedo al coeficiente de reflexión, que depende de la longitud de onda y del ángulo de
incidencia (tabla1) El albedo total medio será la suma de la reflexión en las nubes (An),
la difusión o reflexión en las impurezas de la atmósfera (Aa) más la reflexión en la superficie de la tierra (At). A = An + Aa + At. Normalmente supone algo menos del 40%
de la radiación que llega a la tropopausa (75% las nubes y el resto las partículas y la
superficie). La energía no reflejada es absorbida por la tierra.
100% Visible
(0,4-0,78m)
100% NIR
(0,78-5,3m)
OZONO
50% Visible
50% NIR
TROPOPAUSA
0
parcialmente
opaco
opaco
3
DISPERSIÓN
7
parcialmente
opaco
VENTANA
IR
8,5
11
opaco
14
80m
IRRADIACIÓN
NIR
FIR (3-80m)
casi
transparente
REFLEXIÓN
Espectro de absorción del
CO2 y del vapor de agua
1% UV
V
NIR(algo)
TIERRA
290ºK
ABSORCIÓN
Figura 1. Emisión, absorción y reflexión de la energia radiante en la atmófera.
A su vez la tierra irradia energía según su temperatura superficial (290 ºK). La
radiación está comprendida entre 3 y 80 m con un máximo a los 10m. Una gran par2
CONTRAIRRADIACIÓN
(3-80m)
100% UV
(0,17-0,40m)
CONTRAIRRADIACIÓN
(4-120 m)
SOL
(6000ºK)
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te de esta radiación es absorbida por el CO2 y el vapor de agua de la troposfera. La
troposfera también irradia energía, parte de ella es devuelta a la superficie terrestre,
contrairradiación (con el mismo espectro) y la otra parte es enviada al espacio exterior (4-120m)
Suelo
Partículas en suspensión
60
12,5
Nieve
70 – 90
Agua
2
Tabla 1. Albedo para varias superficies, (inclinación de 90º), según Tverskoi y zubenok.
ción
Nubes
Tipo de superficie
desnudo
Albedo (%)
vegeta-
Tipo de superficie
BALANCE ENERGÉTICO GLOBAL
LOS CAMBIOS CLIMÁTICOS
Evidencias cuantificables
Variación de la energía radiante del sol
Cambios en la atmósfera que rodea la tierra.
El ciclo del carbono y retroalimentaciones.
BALANCE ENERGÉTICO LOCAL
INCLINACIÓN DE LOS RAYOS SOLARES.
VARIACIONES DE LA LUZ
VARIACIONES DE LA TEMPERATURA
TERMOLÍNEAS.
2. AGUA
3
Albedo (%)
Tierras negras
8 - 14
Tierras arcillosas
16 - 23
Tierras arenosas
18 – 43
Estepas y praderas
19 – 26
Frondosas
12 – 18
Coníferas
8 - 14
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El agua puede estar en la atmósfera en forma de vapor como un gas más de
los que componen el aire o en forma líquida o sólida formando gotas de distintos tamaños.
HUMEDAD
La cantidad de vapor de agua existente en la atmósfera se puede evaluar a
partir de los siguientes conceptos:
Humedad absoluta (Ha): gramos de vapor de agua contenidos en un m3 de aire
Humedad absoluta máxima (Hm): humedad absoluta cuando el aire se encuentra saturado. El aire admite un determinado contenido de vapor de agua a partir del cual
empiezan los fenómenos de condensación (no pueden darse fenómenos de sobresaturación). Hm depende de la temperatura (Hm=4,6·107,45t/(235+t).) y toma los siguientes
valores:
t
-20
-10
0
10
20
30 ºC
Hm
0,9
2,3
4,6
9,3
17,7 32,1 gr/m3
Humedad relativa (Hr): es el cociente expresado en tanto por ciento entre la humedad
absoluta y la humedad absoluta máxima. Hr=100·Ha/Hm
Humedad específica (q): gramos de vapor de agua existentes en un kilogramo de aire húmedo.
Proporción de mezcla (s): gramos de vapor de agua existentes en un kilogramo de
aire seco.
Tensión de vapor de agua (f): es la presión expresada en milímetros de mercurio que
alcanzaría el vapor de agua si ocupara el solo el recinto.
Tensión máxima de vapor de agua (F): es la presión del vapor en una atmósfera saturada.
Déficit de saturación (D): es la diferencia entre la tensión máxima de vapor y la tensión del mismo, D = F - f.
Los conceptos con mayor importancia ecológica son los de déficit de saturación y humedad relativa que indican la demanda de evaporación y de transpiración de
la atmósfera.
La humedad absoluta sigue una variación anual y diaria igual que la temperatura. Alcanza los valores máximos en el verano y en las horas centrales del día. Lo contrario ocurre con la humedad relativa. En nuestra región, los máximos se alcanzan en
los meses de enero y febrero y poco antes del amanecer y los mínimos en verano y en
las horas centrales del día.
LOS PROCESOS DE CONDENSACIÓN.
La condensación se produce cuando una masa de aire alcanza una temperatura para la cual el vapor que contiene satura el aire. Esta temperatura se llama punto
de rocío o punto de condensación.
Las causas pueden se 4
1. Mezcla de dos masas de aire húmedo no saturadas y con distinta temperatura (por
ejemplo con 0 y 20ºC próximas a la saturación).
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2. Irradiación nocturna, que provoca el enfriamiento del suelo y del aires que está sobre el. Si el aire está húmedo y existe un viento débil se producirán nieblas de irradiación. Si el viento es nulo rocío o escarcha.
3. Advección (movimiento horizontal del aire), tres casos
Una masa de aire caliente circula paralela a una de aire frío. La superficie de
contacto se producirán condensaciones
LAS NUBES (COMPOSICIÓN Y CLASIFICACIÓN)
CAUSAS DE LAS PRECIPITACIONES VERTICALES
DEFINICIÓN DE LOS DISTINTOS HIDROMETEOROS.
Precipitación vertical
Precipitación horizontal
Hidrometeoros especiales
3. Presión atmosférica y viento.
Presión atmosférica.
El viento
Origen del viento en la superficie de la tierra
Vientos locales.
4. Los elementos del clima bajo el bosque
5. Aparatos de medida de los distintos elementos.
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