La atmósfera - Grupo de Geomorfología, Hidrogeología y Medio

La radiación solar y los procesos exógenos
El sistema atmósfera - océano
Hamblin & Christiansen (2001)
Las capas fluidas que envuelven la Tierra (atmósfera y
océano) funcionan como un gran sistema interconectado
de aire y agua en movimiento, que controlan el ciclo
hidrológico, los procesos geológicos exógenos, y el clima
de todo el planeta.
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Algunos conceptos clave (I)
• El clima de la Tierra es el resultado de la interacción
de la radiación solar con los océanos y la atmósfera.
• La atmósfera es una capa de gases que envuelve la
Tierra. Está compuesta, sobre todo, por nitrógeno y
oxígeno. Las variaciones latitudinales en humedad y
temperatura se deben a la distribución irregular de la
radiación solar sobre la superficie terrestre.
• Los océanos son agua líquida, con una parte helada
en los polos. En ellos existe un gradiente de
temperatura (aguas cálidas y superficiales, y frías y
profundas). Los componentes disueltos más
importantes son NaCl, y CaCO3.
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Algunos conceptos clave (II)
La radiación solar: el motor de los
procesos exógenos
• La circulación de los océanos se debe a la acción
del viento, a las diferencias de densidad del agua
(por temperatura y salinidad), y a las surgencias
costeras.
• Los cambios climáticos a escala global pueden
deberse a variaciones en la intensidad de la
radiación solar, a la actividad volcánica, al desarrollo
de nuevos cinturones montañosos, a los cambios en
la posición de los continentes, y a los cambios en la
composición de la atmósfera.
• La preocupación sobre el calentamiento global se
debe al incremento en el contenido de dióxido de
carbono en la atmósfera, debido a la quema de
combustibles fósiles.
La radiación solar proporciona la principal
fuente de energía en la superficie terrestre.
Una parte de esa energía (30 %) es reflejada al
espacio. El resto calienta la atmósfera y la
superficie de la Tierra. Una parte de la misma
se convierte en energía cinética (vientos y
corrientes oceánicas). Estos procesos, junto
con el derivado de la rotación de la Tierra, son
los responsables del ciclo hidrológico y de
todos los fenómenos meteorológicos
(precipitación, circulación de vientos,
corrientes oceánicas, etc.). Éstos a su vez
desencadenan los procesos geológicos
externos.
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Estructura térmica de la atmósfera
La atmósfera
La atmósfera juega un papel fundamental en la
evolución del la mayor parte de los rasgos del
paisaje. La atmósfera transporta calor desde los
trópicos hasta las regiones polares, moderando la
temperatura, que de otra manera sería extrema en
latitudes norte. El agua evaporado en los océanos es
transportado sobre los continentes por el viento. Una
vez aquí, puede precipitar formando ríos, glaciares,
dar lugar a aguas subterráneas... Sobre los desiertos,
el viento transporta la arena. Los vientos también son
responsables de la energía que mueve las corrientes
oceánicas, y que transportan calor, sal y nutrientes.
El viento mueve el oleaje que modifica las líneas de
costa. Las reacciones químicas de la atmósfera con
los minerales meteorizan las rocas y forman el suelo.
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Hamblin &
Christiansen (2001)
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Circulación global de la atmósfera
Radiación solar y balance térmico
En las regiones ecuatoriales, el aire cálido y húmedo se
eleva. A medida que se eleva se enfría y condensa,
produciendo intensas lluvias. Como el agua precipita en el
ecuador, a medida que se eleva se hace más seco. En las
capas altas de la troposfera, el aire se divide en dos células
de convección, una hacia el norte y otra hacia el sur.
Tarbuck & Lutgens (1998)
Hamblin & Christiansen (2001)
La cantidad de radiación solar
absorbida por la Tierra depende
de la perpendicularidad con la
que inciden los rayos de sol, y
por tanto decrece con la distancia
al ecuador.
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VÍDEO
El efecto Coriolis en los vientos
Si la Tierra no rotase
sobre su eje, los
vientos seguirían
líneas
perpendiculares al
Ecuador. Pero como
gira, los vientos se
desvían por efecto
de la aceleración de
Coriolis. Hacia la
derecha en el
Hemisferio Norte, y
hacia la izquierda en
el Hemisferio Sur.
Influencia de la rotación de la Tierra
Strahler & Strahler (1989)
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Hamblin & Christiansen (2001)
Configuración general de los vientos
sobre la superficie
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Ciclones y anticiclones
Modelo general,
suponiendo que
no existiesen
masas
continentales
capaces de
modificar la
zonalidad de las
presiones
(prácticamente
válido para el
Hemisferio Sur).
Strahler & Strahler (1989)
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Strahler & Strahler (1989)
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Ciclones subtropicales y de latitudes medias
Las flechas negras indican las trayectorias
típicas de los ciclones de latitudes medias
(ciclones polares) y las verdes las trayectorias
de los ciclones subtropicales (huracanes)
http://geosci.tripod.com/Meteor/MLCyclone.html
Frente polar (ciclones polares de
latitudes medias)
• Constituyen el evento
atmosférico dominante en las
latitudes medias.
• Son el resultado de la
interacción entre aire tropical
cálido, y aire polar frío.
• Pueden desplazarse hasta
1200 km en un día.
• Desencadenan los principales
procesos geomorfológicos en
estas latitudes, y afectan a la
actividad humana cotidiana.
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Hamblin & Christiansen (2001)
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El frente polar condiciona la
corriente del chorro (jet stream)
Borrascas
ondulatorias
http://www.junction.net/norac/vbx/jet.htm
Strahler & Strahler (1989)
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Huracanes (ciclones tropicales)
Los huracanes
constituyen una de las
manifestaciones más
dramáticas y dañinas de
los sistemas de
convección atmósferaocéano. Muchos de ellos
causan inundaciones,
erosión de playas, y
cuantiosos daños a
bienes y personas.
Disposición
y sección
de un ciclón
de latitudes
medias
http://geosci.tripod.com/Meteor/MLCyclone.html
VÍDEO
Hamblin & Christiansen (2001)
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Patrón global de movimiento del agua
Precipitación
Hamblin & Christiansen (2001)
Hamblin & Christiansen (2001)
El balance hidrológico es una extensión de la
circulación atmosférica general. Las regiones con un
exceso de evaporación son la fuente principal del agua
para los sistemas fluviales.
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ZONAS CLIMÁTICAS
VÍDEO
Los valores son muy grandes cerca del ecuador, donde los vientos
cálidos (y cargados de humedad), ascienden, se enfrían a gran altitud, y
luego precipitan. En torno a los 30º N y S, desciende aire seco, que se
calienta según desciende, y absorbe vapor de agua (precipitación
mínima). En latitudes medias, aumenta la precipitación, por choque de
masas de aire cálido y húmedo, y frío y seco. Finalmente, en las zonas
polares los valores vuelven a ser mínimos.
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El clima juega un papel fundamental en el modelado del
paisaje. Por ejemplo, en ambientes húmedos las rocas
carbonáticas se meteorizan fácilmente, mientras que en
ambientes áridos son resistentes a la erosión, formando
relieves prominentes
VÍDEO
Hamblin & Christiansen (2001)
Hamblin & Christiansen (2001)
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Estructura y composición de los océanos
Hamblin & Christiansen (2001)
CAMBIOS
CLIMÁTICOS
Los climas polares y tropicales
han variado su extensión sobre la
Tierra. Por otro lado, el hecho de
que los continentes hayan variado
su posición, les ha hecho pasar
por distintas franjas climáticas (y
estar sometidos por tanto a
distintos procesos geológicos
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externos).
• Los océanos son el gran reservorio
de agua del sistema hidrológico.
• Las aguas oceánicas se caracterizan
por un alto contenido en sales
disueltas.
• Las diferencias en salinidad y
temperatura condicionan la
circulación y flujo del agua, que a su
vez condiciona el clima.
• Intercambia gases con la atmósfera.
Expulsa CO2, pero también lo
absorbe, precipitándolo en forma de
calcita.
• Cerca de la superficie, el agua tiene
una temperatura próxima a la
atmósfera. A grandes profundidades,
la temperatura es muy baja, próxima
a la congelación.
Hamblin & Christiansen (2001)
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Surgencia costera (coastal
upwelling)
Circulación superficial en los océanos
La capa superficial de los océanos, más cálida, se
mueve principalmente por acción del viento, formando
patrones de movimiento circulares, similares a la
circulación atmosférica
En función de la
disposición de las
masas continentales,
los vientos alisios
pueden desalojar la
capa cálida de las
zonas costeras. Este
hueco es entonces
ocupado por aguas
frías y profundas,
ricas en nutrientes.
Hamblin & Christiansen (2001)
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Hamblin & Christiansen (2001)
Subsistemas del ciclo hidrológico
El ciclo hidrológico
Movimiento continuado de agua a gas, de líquido a
sólido, entre la atmósfera, los océanos y la superficie
terrestre
Sistemas fluviales
Sistemas
litorales
Hamblin &
Christiansen (2001)
Sistemas glaciares
Sistemas
de aguas
subterráneas
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Hamblin & Christiansen (2001)
Interacción dinámica
Interacción
dinámica
Relación entre
procesos
geológicos internos
y procesos
geológicos
exógenos.
http://zulu.ssc.nasa.gov/mrsid/
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Summerfield (1991)
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