dinámica de las masas fluidas
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DINÁMICA DE LAS MASAS FLUIDAS Vanesa Sancho Esteban DINÁMICA DE LAS MASAS FLUIDAS CONTENIDOS: Introducción Atmósfera Composición Estructura y función Dinámica atmosférica Gradientes verticales (GVT, GAS, GAH) Condiciones de estabilidad o inestabilidad Dinámica global. Efecto de Coriolis y vientos Hidrosfera Composición y dinámica Dinámica global La Cna transporatdora oceánica El Niño y la Niña DINÁMICA DE LAS MASAS FLUIDAS INTRODUCCIÓN Llamamos CAPAS FLUIDAS a la atmósfera y a la hidrosfera porque ambas están constituidas por fluidos, aire y agua, respectivamente. La atmósfera y la hidrosfera son los dos subsistemas terrestres mas relevantes para el funconamiento del sistema climático. Ambos constituyen la máquna climática, sistema clímatico que funciona con la energía solar y determina en gran medida el clima. DINÁMICA DE LAS MASAS FLUIDAS DINÁMICA DE LAS MASAS FLUIDAS El ciclo del agua DINÁMICA DE LAS MASAS FLUIDAS DINÁMICA DE LAS MASAS FLUIDAS Funcionamiento de la máquina climática La máquina climática actuá gracias a gradientes. Un GRADIENTE es la diferencia exisente entre dos puntos en alguno de los parámetros atmosféricos (temperatura, humedad o presión). Esta diferencia genera un movimiento de circulación del fluido mediante el cual se tiende a amortiguar las diferencias entre un extremo y otro. En el caso de la atmósfera, el transporte entre dos puntos lo realiza el viento; en el de la hidrosfera, las corrientes oceánicas. DINÁMICA DE LAS MASAS FLUIDAS Funcionamiento de la máquina climática Los movimientos pueden ser: - Movimientos verticales. Por ejemplo los movimientos ascendentes y descendentes del aire o del agua por variaciones en la temperaura. - - El aire es mal conductor del calor, no se calienta casi por la radiación solar directa pero sí a través de la radiación que radia la superfisie terrestre previamente calentada por el sol. El aire caliente, menos denso, asciende, mientras que el frío, mas denso, desciende. El agua es mejor conductora del calor. Se calienta en la zona superficial permaneciendo fría en el fondo. Son difíciles los movimientos verticales. - Movimientos horizontales. Debidas al movimiento de los vientos o debidos a la desigual insolación en dos zonas terrestres, o a las corrientes oceánicas debidas a las diferencias de salinidad o temperatura del agua. DINÁMICA DE LAS MASAS FLUIDAS ATMÓSFERA CONCEPTO. Es la envoltura de aire que rodea a la Tierra. ORIGEN La atmósfera se formó por la desgasificación sufrida por la tierra en su proceso de enfriamiento. COMPOSICIÓN – Componentes mayoritarios. Nitrógeno (N2) y oxígeno (O2), Ar, CO2. – Componentes minoritarios. Reactivos (CO, CH4, hidrocarburos, NO, NO2, NH3, SO2 y O3) No reactivos (He, Ne, Kr, Xe, H2 y N2O) – Componentes variables. Vapor de agua y algunos contaminantes. DINÁMICA DE LAS MASAS FLUIDAS ESTRUCTURA – Troposfera – Estratosfera – Mesosfera – Ionosfera – Exosfera DINÁMICA DE LAS MASAS FLUIDAS ESTRUCTURA – Troposfera. Es la capa inferior de la atmósfera y termina en la tropopausa. Su altitud varía con la latitud, siendo de 9 km cerca de los polos y de unos 16 km en el ecuador). En ella se concentran el 80 % de los gases atmosféricos que hacen posible la vida (oxígeno, nitrógeno y dióxido de carbono). La temperatura varía de los 15 º C de media en la zona más baja hasta los –70 º C en la tropopausa. Esta disminución tiene un valor medio de disminución de 0,65 º C / 100 metros y se denomina gradiente vertical térmico (GVT). Aquí tienen lugar los fenómenos meteorológicos. – Estratosfera. Se extiende desde la tropopausa hasta la estratopausa, localizada a unos 50-60 km de altitud. La temperatura aumenta hasta alcanzar los 0ºC en la estratopausa. Entre los 15 y 30 km se encuentra la capa de ozono. DINÁMICA DE LAS MASAS FLUIDAS ESTRUCTURA – Mesosfera. Se extiende hasta la mesopausa, situada hacia el kilómetro 80. Aquí es donde se produce la inflamación de los meteoritos que entran en la atmósfera (estrellas fugaces). La temperatura disminuye de nuevo hasta unos – 80 º C. – Ionosfera o termosfera. Se prolonga hasta el kilómetro 600. La temperatura aumenta hasta los 1000 º C debido a la absorción de las radiaciones solares de onda más corta (rayos X y gamma) llevado a cabo por las moléculas de nit´rogeno y de oxígeno, que, debido a ello, se convierten en iones de carga positiva, liberando electrones. Es el lugar donde se producen las auroras boreales. – Exosfera. Se extiende hasta el kilómetro 800 aproximadamente. Bajísima densidad atmosférica. DINÁMICA DE LAS MASAS FLUIDAS ESTRUCTURA. El efecto invernadero DINÁMICA DE LAS MASAS FLUIDAS ESTRUCTURA. La capa de ozono El ozono es una molécula triatómica (O3), gaseosa y de olor picante que existe en toda la atmósfera, en la que constituye en contaminante en las capas bajas, pero la mayor parte del ozono se encuentra en la Estratosfera, sobre todo hacia los 25 kiómetros de altitud. Presenta un espesor variable, máximo en el ecuador, mínimo en los polos, y es transportado de uno a otro por la circulación horizontal de la estratosfera. El ozono es destruido de manera natural al reaccionar con la luz ultravioleta. O2 O O3 O + UV Æ O + O + O2 Æ O3 + calor + UV Æ O2 + O + O2 Æ O2 + O2 DINÁMICA DE LAS MASAS FLUIDAS DINÁMICA ATMOSFÉRICA – Convección térmica. Son movimientos debidos a la diferencia de temperatura del aire. El arie caliente asciende formando corrientes térmicas ascendentes, mientras que el aire frío, más denso, tiende a descender. – Convección por humedad. Son movimientos debidos a la cantidad de vapor de agua en el aire. Humedad absoluta. Es la cantidad de vapor de agua que hay en un volumen de terminado de aire (g/m3). Humedad relativa. Es la cantidad en tanto por ciento de vapor de agua que hay en un metro cúbico de aire en relación al máximo que podría tener para esa temperatura. DINÁMICA DE LAS MASAS FLUIDAS DINÁMICA ATMOSFÉRICA Movimientos verticales debidos a la presión atmosférica - Borrascas - Anticiclones DINÁMICA DE LAS MASAS FLUIDAS DINÁMICA ATMOSFÉRICA Gradientes verticales. Condiciones de estabilidad o inestabilidad. GVT mayor que GAS. Inestabilidad atmosférica. Hay movimientos verticales de aire, por tanto es posible la dispersión de los contaminantes. DINÁMICA DE LAS MASAS FLUIDAS DINÁMICA ATMOSFÉRICA Gradientes verticales. Condiciones de estabilidad o inestabilidad. GVT positivo y menor que GAS. Subsidencia. Estabilidad atmosférica, no hay movimientos verticales. No hay dispersión de contaminantes. GVT negativo. Inversión térmica. Se dan casos de niebla. Tampoco es propicio para la dispersión de los contaminantes. DINÁMICA DE LAS MASAS FLUIDAS DINÁMICA ATMOSFÉRICA Gradientes verticales. Condiciones de estabilidad o inestabilidad GVT Estabilidad GAS Inestabilidad Estabilidad Inversión térmica DINÁMICA DE LAS MASAS FLUIDAS DINÁMICA GLOBAL ATMOSFÉRICA Efecto Coriolis. Es una fuerza consecuencia del movimiento de rotación terrestre y de sugiro en sentido antihorario (de oeste e este). No tiene un valor constante, es máxima en los polos y disminuye hacie el ecuador. Debido a este efecto, se produce la desviación de la trayectoria del viento, hacia la derecha en el hemisferio norte, hacia la izquierda en el hemisferio sur. Se produce un giro en sentido horario en los anticiclones y antihorario en las borrascas en el hemisferio norte. Al revés en el hemisferio sur. DINÁMICA DE LAS MASAS FLUIDAS DINÁMICA GLOBAL ATMOSFÉRICA ZCIT Células: -Célula de Hadley - Célula de Ferrel - Célula polar Principales vientos - Vientos alisios - Vientos del oeste - Vientos polares DINÁMICA DE LAS MASAS FLUIDAS HIDROSFERA CONCEPTO. Es el conjunto de todas las aguas de la Tierra. ORIGEN La atmósfera se formó por la condensación del vapor de agua en su proceso de enfriamiento. COMPOSICIÓN – 97,5 % océanos – 2,5 % aguas continentales Glaciares (68,7 %) Aguas subterráneas (30,1 %) Ríos, lagos, embalses (0,4 %) Otros p.ej. permafrost (0,8 %) DINÁMICA DE LAS MASAS FLUIDAS DINÁMICA DE LA HIDROSFERA La Hidrosfera actúa como un importante regulador térmico debido al elevado calor específico del agua. Por esta razón los lugares situados cerca del mar tienen menor amplitud térmica que los continentes. DINÁMICA DE LAS MASAS FLUIDAS DINÁMICA DE LA HIDROSFERA CORRIENTES OCEÁNICAS. Clasificación: – Superficiales Su giro está condicionado por el giro del viento en torno a los anticiclones (giro horario en el hemisferio norte y antihorario en el hemisferio sur). – Profundas Originadas por la diferencia de densidad de las aguas, que es mayor cuanto más fría y/o salada esté, tendiéndo a hundirse para dar lugar a una circulación termohalina en vertical. DINÁMICA DE LAS MASAS FLUIDAS DINÁMICA DE LAS MASAS FLUIDAS DINÁMICA DE LA HIDROSFERA CINTA TRANSPORTADORA OCEÁNICA Es una especie de río de agua que recorre la mayoría de los mares y océanos del planeta. En la prmera mitad de su trayectoria lo hace como corriente profunda, condicionada por su densidad, y en la segunda, en forma de corriente superficial, supeditada por la acción de los vientos dominantes. IMPORTANCIA DE LA CINTA TRANSPORTADORA OCEÁNICA Compensa el desequilibrio de salinidad y temperaturas existentes entre el Atlántico y el Pacífico, ya que este es menos salado y más cálido por su mayor aislamiento respecto a las zonas polares. Esta corriente se encarga, además de regular la cantidad de CO2 atmosférico ya que el agua fría, al hundirse, arrastra una gran cantidad de este gas, liberándolo unos mil años despues en las zonas de afloramiento. DINÁMICA DE LAS MASAS FLUIDAS CINTA TRANSPORTADORA OCEÁNICA DINÁMICA DE LAS MASAS FLUIDAS DINÁMICA DE LA HIDROSFERA EL NIÑO Se debe a un excesivo calentamiento superficial de las aguas del Pacífico oriental junto a las costas de Perú. Ocurre cada 3-5 años, alcanzando valores máximos por Navidad ( de ahí viene su nombre, por el niño Jesús). Suele durar de 9 a 12 meses. Los vientos alisios amainan y no arrastran el agua de la superficie oceánica hacia el oeste. Entonces, el agua superficial se caldea y se forma una borrasca, quedándose las nubes sobre la zona central del océano Pacífico o juno a la costa de Perú, que, en condiciones normales, es árida. No se produce el afloramiento de los nutrientes marinos con lo que se perjudica la pesca. Sobre la zona occidental del Pacífico se produce un anticiclón, lo que da lugar a sequías en Indonesia, Australia y Filipinas. LA NIÑA Se llama así a una exageración de la situación normal, que ocurre cuando los alisios soplan con más intensidad de lo habitual. DINÁMICA DE LAS MASAS FLUIDAS SITUACIÓN NORMAL DINÁMICA DE LAS MASAS FLUIDAS SITACIÓN ANÓMALA: EL NIÑO DINÁMICA DE LAS MASAS FLUIDAS Repasa: 1. Define los siguientes conceptos: ozono, troposfera, estratopausa, gradiente vertical térmico (GVT), termosfera. Explica en qué consiste el efecto invernadero. ¿Qué es la capa de ozono? ¿Qué importancia tiene para la vida? ¿Qué diferencia hay entre anticiclón y borrasca? ¿Qué es la cinta transportadora oceánica? Explica en qué consiste “El Niño” y sus consecuencias. 2. 3. 4. 5. 6.
