06/09/2022 Tema 3. LA RADIACIÓN Diego Jordano Área de Ecología Facultad de Ciencias Universidad de Córdoba Campus de Rabanales Tel.: +34 957 218596 E-mail: [email protected] 1 1 GUIÓN del TEMA RADIACIÓN ELECTROMAGNÉTICA ESPECTRO de RADIACIÓN SOLAR RADIACIÓN TÉRMICA BALANCE DE ENERGÍA VARIACIONES ESPACIO-TEMPORALES TEMPERATURA PLANETARIA LUZ en el MEDIO ACUÁTICO y TERRESTRE TEMPERATURA Y ORGANISMOS 2 2 1 06/09/2022 RADIACIÓN ELECTROMAGNÉTICA TRANSPORTA ENERGÍA COMPORTAMIENTO ONDULATORIO ONDAS ELÉCTRICAS y MAGNÉTICAS 3 3 ORIGEN DE LA RADIACIÓN SOLAR EL SOL: ESTRELLA de MASA y Tª MEDIAS Su DIÁMETRO es 109 > DIÁM TIERRA Tª SUPERFICIE = 6.000º C FUSIÓN NUCLEAR 4H 1 He 650x106 Tm/s de H se transforman en He de ellas, 4’5 x 106 Tm/s energía (E=mc2) 4 4 2 06/09/2022 TRANSMISIÓN de la RADIACIÓN RECORRE 150x106 Km en 9 MINUTOS SIN PÉRDIDAS A TRAVÉS DEL ESPACIO Pero INTENSIDAD/UNIDAD de SUPERF. DECRECE con DISTANCIA2 5 5 CONSTANTE SOLAR ENERGÍA SOLAR recibida/UNID. SUPERF. en el límite de la atmósfera, a 1 UA del Sol Cte SOLAR = 1’361 kW/m2 = 2 cal/cm2 min 1 UA ≈ 150.000 km MEDIDA CONVENCIONAL es un valor medio, varía un 0’1% 6 6 3 06/09/2022 Flujo de radiación solar Espacio exterior (sumidero) Sol Fusión Tierra 4H 2 He 7 7 RADIACIÓN TÉRMICA Emisión de ondas electromagnéticas por objetos cuya temperatura > cero absoluto energía térmica electromagnética 8 8 4 06/09/2022 CÁMARAS de FOTOTRAMPEO (Trail Cams) Gestión y conservación de especies amenazadas Gestión cinegética Bushwacker Big Eye D3 119 € Montero, abril 2008. CMA, Junta de Andalucía 16Mpx, 1080P@30pfs detección hasta 23 m 9 9 EL ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO LONGITUD de ONDA, ENERGÍA y FRECUENCIA 10-12 10-11 10-10 10-9 10-8 10-7 10-6 10-5 10-4 10-3 10-2 10-1 101 1 102 pequeño 103 LONGITUD de ONDA (m) grande Rayos X “duros” Rayos X “blandos” Rayos GAMMA INFRARROJO VISIBLE UV TAMAÑO NOMBRE ONDAS de RADIO MICROONDAS FUENTES 1020 1019 1018 1017 1016 1015 1014 1013 1012 1011 1010 109 108 107 alta 106 FRECUENCIA ciclos/seg 106 baja 105 104 103 102 101 1 10-1 10-2 10-3 10-4 10-5 10-6 10-7 10-8 10-9 ENERGIA de 1 fotón eV 10 10 5 06/09/2022 LA LUZ VISIBLE en el ESPECTRO Energía IR (49%) Visible (42%) 360 nm UVA (9%) 760 nm 1 nm = 1mµ = 10-7 cm El ojo humano solo capta una pequeña parte del espectro 11 11 FRECUENCIA LONGITUD de ONDA LONGITUD de ONDA, ENERGÍA y FRECUENCIA ENERGÍA 12 12 6 06/09/2022 ENERGÍA del ESPECTRO 13 13 BALANCE de ENERGÍA de la TIERRA radiación solar 340 W/m2 100% albedo nubes 77 (23%) albedo 23 (7%) emisión atmósfera 170 (50%) absorción atmósfera 358 (105%) absorción atmósfera 77 (23%) absorción superficie 163 (48%) radiación IR 240 W/m2 70% ventana atmósfera 12% emitida por nubes 29,9 (9%) gases efecto invernadero 340 (100)% convección 18 (5%) evaporación 86 (25%) Radiación superficie 398 (117%) Todos lo valores son promedios de datos registrados en 10 años Son flujos de energía expresados en W/m2 y como % 14 14 7 06/09/2022 IRRADIANCIA ENERGIA / SUPERFICIE x TIEMPO (W / m2 x año) DEPENDE DE: – ÁNGULO DE INCIDENCIA LATITUD – TIEMPO DE EXPOSICIÓN 15 15 IRRADIANCIA Regiones polares 100 W/m2 Latitudes medias 130-190 W/m2 Sáhara 292 W/m2 16 16 8 06/09/2022 DISTRIBUCIÓN PLANETARIA SUPERÁVIT EN LATITUDES BAJAS DÉFICIT EN LATITUDES ALTAS 17 17 TEMPERATURA PLANETARIA gran variación latitudinal 18 18 9 06/09/2022 BALANCE de ENERGÍA EN UNA MASA DE AIRE O DE SUELO: + RADIACIÓN NETA INCIDENTE FLUJO DE CALOR SENSIBLE FLUJO DE CALOR LATENTE FLUJO HORIZONTAL 19 19 Diferencias entre océanos* y continentes Océano Continente Transparencia Alguna Ninguna Convección Posible Imposible Evaporación Ilimitada Muy limitada Calor específico 1 cal/g 0.2 cal/g condicionan las diferencias entre los climas continentales y los marítimos * también aplicable a lagos 20 20 10 06/09/2022 La LUZ como FUENTE de ENERGÍA La energía radiante debe ser capturada o se pierde para siempre (diferencia con la materia) El aparato fotosintético sólo es capaz de fijar radiación con una longitud de onda de entre 400 - 700 nm (PAR) 21 21 La LUZ como FUENTE de ENERGÍA PICOS DE ABSORCIÓN DE CLOORFILAS A y B TASA de FOTOSÍNTESIS en función De la LONGITUD de ONDA 22 22 11 06/09/2022 INTENSIDAD LUMINOSA y FOTOSÍNTESIS FOTOSINTESIS NETA mol de CO2/m2 de HOJAS/s Fmax TASA MAX. de FOTOSÍNTESIS PUNTO de SATURACIÓN de LUZ PUNTO de COMPENSACIÓN de LUZ 0 FOTOINHIBICIÓN 1000 RADIACIÓN FOTOSINTÉTICAMENTE ACTIVA mol/m2/s 23 23 FOTOSINTESIS NETA mol de CO2/m2 de HOJAS/s PLANTAS de SOL y de SOMBRA Fmax TASA MAX. de FOTOSÍNTESIS SOL PUNTO de SATURACIÓN de LUZ SOMBRA 0 PUNTO de COMPENSACIÓN de LUZ 1000 RADIACIÓN FOTOSINTÉTICAMENTE ACTIVA mol/m2/s 24 24 12 06/09/2022 Intensidad luminosa y Fotosíntesis en plantas C3 y C4 25 25 Penetración de la luz en ecosistemas acuáticos El agua absorbe más la luz de onda más larga y dispersa la de onda más corta. Fuente NOAA-Ocean Explorer 26 26 13 06/09/2022 Atenuación de la luz en ecosistemas acuáticos DEPENDE de la TURBIDEZ •COSTA 5-40 m •OCEÁNOS FÉRTILES 45-80 m •OCEÁNOS POBRES 110-160 m 27 27 ATENUACIÓN de la LUZ en ecosistemas terrestres 100 10 80 10 10 m ISF = SUPERFICIE FOLIAR = 315 m2 SUPERFICIE de PROYECCIÓN = Πr2=78’5 m2 SUP. FOLIAR TOTAL SUP. de PROYECCIÓN en SUELO = 315 m 78’5 m =4 28 28 14 06/09/2022 LEY de BEER de extinción de la luz LDi = e-ISFi*k 29 29 15
