Unidad 2. Atmósfera y clima
0. Índice
1. Origen y composición de la protoatmósfera
2. Estructura y composición de la atmósfera actual
3. Funciones de la atmósfera
4. Dinámica de la atmósfera
4.1. Presión atmosférica
4.2. Circulación atmosférica global
4.3. Humedad atmosférica
4.4. Nubosidad y precipitación
5. El clima
5.1. El clima en latitudes medias
5.2. Los dominios climáticos de España
5.3. Situaciones climáticas especiales
6. Grandes cambios climáticos en la historia de la Tierra
6.1. El origen de los ciclos glaciares
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1. Origen y composición de la protoatmósfera
La atmósfera es la envoltura gaseosa que rodea a la Tierra.
Origen
Se formó hace 4 600 millones de años.
Se gestó a partir de los gases liberados por las rocas que formaban el planeta.
La mayor parte de estos gases se perdió en el espacio.
Composición de la protoatmósfera
No era tan reductora como la atmósfera actual.
Contenía vapor de agua, CO2 y N2, junto con pequeñas cantidades de H2 y CO.
Hace 2 500 - 2 000 m. a., la actividad de los organismos fotosintetizadores provocó
un enriquecimiento en O2.
Hace 600 m. a., la acumulación de oxígeno dio lugar a la formación de la capa de ozono.
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2. Estructura y composición de la atmósfera actual
Estructura de la atmósfera
COMPOSICIÓN DEL AIRE
(% EN VOLUMEN)
N2
78
02
21
Ar
0,93
CO2
0,037
Ne
0,001 84
He
0,000 52
CH4
0,000 15
Kr
0,000 10
H2
0,000 05
N2O
0,000 02
CO
0,000 01
Xe
0,000 008
O3
0,000 002
NH3
0,000 000 6
NO2
0,000 000 1
NO
0,000 000 06
SO2
0,000 000 02
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2. Estructura y composición de la atmósfera actual
La heterosfera
CAPAS
DE LA HETEROSFERA
Gas principal
Límite superior (km)
Nitrógeno molecular (N2)
200
Oxígeno atómico (O)
1 000
Helio (He)
3 500
Hidrógeno atómico (H)
10 000
La magnetosfera
El campo magnético externo de la Tierra se extiende más allá de la atmósfera.
Existen dos regiones con una intensa radiactividad: los cinturones de radiación de Van Allen.
En estos cinturones, los protones y electrones procedentes del Sol chocan con los gases en la ionosfera
y empiezan a brillar. Esto provoca el fenómeno de las auroras.
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3. Funciones de la atmósfera
La atmósfera actúa como filtro protector de las radiaciones
y como factor regulador del clima en la Tierra.
Espectro electromagnético solar
Balance de la radiación solar
Sol
cielo cubierto
100 %
dispersión y reflexión difusa (10 %)
reflexión en las nubes
(30 % a 60 %)
absorción por el ozono (2 %)
absorción en las nubes
(5 % a 20 %)
absorción por el vapor de agua (8 %)
cielo
despejado
llega al suelo el 80 %
llega al suelo
del 45 % al 0 %
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4. Dinámica de la atmósfera / 4.1. Presión atmosférica
Movimientos horizontales del aire
Se deben a la diferencia de presión atmosférica
entre zonas de la misma altura, como consecuencia
del calentamiento desigual de la Tierra.
Movimientos verticales del aire
Se originan por las diferencias de temperatura
entre capas de aire anexas.
borrasca
anticiclón
© Sam Meteo.
Movimientos horizontales del aire.
Movimientos verticales del aire.
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4. Dinámica de la atmósfera / 4.2. Circulación atmosférica global
Diferencia de insolación sobre la Tierra
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4. Dinámica de la atmósfera / 4.2. Circulación atmosférica global
Circulación atmosférica teórica
Desviación de Coriolis
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4. Dinámica de la atmósfera / 4.2. Circulación atmosférica global
Circulación general del aire en la troposfera
Distribución latitudinal
de zonas de alta y baja presión
Zonas ecuatoriales cálidas
de baja presión.
Zonas subtropicales
de alta presión (30º de latitud).
Zonas circumpolares
de baja presión (60º de latitud).
Zonas polares frías de alta presión.
Zona de calma
ecuatorial o zona de
convergencia
intertropical (ZCIT)
Es la zona de choque
entre los alisios del norte
y los del sur.
Esta distribución hace que exista
una alternancia latitudinal
de los vientos desde las zonas
polares al ecuador.
Frente polar
Es la zona de choque entre los levantes
polares fríos y los ponientes templados.
Constituye un área de gran inestabilidad
atmosférica (borrascas).
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4. Dinámica de la atmósfera / 4.3. Humedad atmosférica
Curva de saturación del aire
Humedad absoluta
Es la cantidad de vapor de agua
que hay en un volumen determinado
de aire. Se expresa en g/m3.
Humedad relativa
Es la cantidad de vapor de agua
que hay en un volumen determinado
de aire en relación con la máxima
posible, según la temperatura.
cantidad total de vapor de agua
humedad relativa =
x 100
cantidad máxima de vapor de agua
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4. Dinámica de la atmósfera / 4.4. Nubosidad y precipitación
Gradientes atmosféricos y precipitaciones
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4. Dinámica de la atmósfera / 4.4. Nubosidad y precipitación
Origen de las precipitaciones (I)
Por convección
Por la orografía
Efecto foehn
cúmulos
cumulonimbos
Condiciones atmosféricas
estabilidad atmosférica
(GAS > GVT)
inversión térmica
(GVT < 0)
inestabilidad atmosférica
(GAS < GVT)
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4. Dinámica de la atmósfera / 4.4. Nubosidad y precipitación
Origen de las precipitaciones (II)
Por un sistema de frentes
El tipo de nube es un buen indicador del tiempo
meteorológico.
Por convergencia
Ocurre en la ZCIT, donde chocan
los alisios del norte con los del sur.
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5. El clima
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5. El clima / 5.1. El clima en latitudes medias
El frente polar y las latitudes medias
Formación de una borrasca ondulatoria
4.
2.
3.
desplazamiento
formación
de gradual
un del
frente
aire
deocluido
cálido
la borrasca
1. desaparición
frente polar
masa de aire frío
masa de aire cálido
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5. El clima / 5.1. El clima en latitudes medias
El frente polar y las latitudes medias
Formación de la gota fría
Formación de una borrasca ondulatoria
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5. El clima / 5.1. El clima en latitudes medias
El frente polar y las latitudes medias
Formación de la gota fría
Formación de una borrasca ondulatoria
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5. El clima / 5.2. Los principales dominios climáticos de España
ANIMACIÓN FLASH
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5. El clima / 5.3. Situaciones climáticas especiales
Huracanes
cola
el aire caliente se mueve
en espiral alrededor
del ojo del huracán el aire frío exterior desciende
por el ojo del huracán
y reemplaza al aire caliente
el aire fluye desde el centro
de la tormenta hacia fuera
en el sentido de las agujas
del reloj
su altura oscila entre
8 000 y 15 000 m
los muros de nubes se nutren
del vapor de agua del mar,
ya que el huracán se forma
sobre la superficie
bajo el huracán,
las bandas giratorias
de lluvia fuerte se mueven
alrededor del ojo
del huracán y aumentan
según se aproximan
al núcleo central
Aire seco y frío
zona peligrosa
los vientos más fuertes se dan
en el nivel más bajo, pero
la zona más destructiva
es la que aparece sombreada,
pues la actividad del huracán
es muy intensa aquí
trayectoria
ojo del huracán
se localiza en el centro
de la espiral, donde
el tiempo está en calma
y el cielo despejado
Aire cálido
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5. El clima / 5.3. Situaciones climáticas especiales
Tornados
Son fenómenos meteorológicos muy destructivos.
El viento gira a partir de una nube de tipo
convectivo de gran desarrollo vertical.
Puede alcanzar hasta 500 km/h.
Monzones
Monzón de invierno. Es un viento de origen continental
que sopla desde el continente, que se enfría en exceso,
hacia el mar, lo que provoca una estación seca.
Monzón de verano. Es un viento de origen oceánico,
cargado de humedad, que sopla desde el mar
al continente, dando lugar a la estación de las lluvias.
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6. Grandes cambios climáticos en la historia de la Tierra
Evolución climática a lo largo de la historia de la Tierra
Glaciación
Edad
Neógena
40 000 años
Permocarbonífera
340 - 255 m. a.
Silúrico-Ordovícica
470 - 410 m. a.
Eocámbrica
675 - 600 m. a.
Infracámbrica I
825 - 740 m. a.
Infracámbrica II
950 - 1 000 m. a.
Gondwana
2 300 m. a.
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6. Grandes cambios climáticos en la historia de la Tierra / 6.1. El origen de los ciclos glaciares
calor almacenado = calor recibido  calor emitido
calor recibido = constante solar (1 – albedo)
Hipótesis solares
(disminución de la energía solar recibida, G)
Fluctuaciones en la producción de energía solar.
Presencia de nubes de polvo.
Aumento de la intensidad del campo
magnético.
A=G–E
G = Q (1 – a)
Hipótesis geológicas
Aumento del calor emitido por la Tierra (E).
Disminución de CO2 o de CH4.
Aumento del albedo (a).
Distribución continental de los polos geográficos
y coincidencia de glaciaciones con orogenias.
Alteraciones orbitales. Se basa en tres factores:
Teoría de las alteraciones orbitales
Variación de la inclinación del eje de rotación de la Tierra.
Forma de la órbita terrestre.
Precesión.
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