Temperatura
LA TEMPERATURA DEL AIRE
• El calor y la temperatura son dos conceptos
estrechamente relacionados entre sí.
– El calor es un forma de energía que se manifiesta
en los cambios de estados y en dilataciones y
contracciones. Se mide en unidades energéticas
– La temperatura es una condición o característica
del calor que determina cuál de dos cuerpos, en
presencia, lo recibe o lo cede. Se mide en unidades
especificas para esta magnitud.
Escalas de temperatura
• En la actualidad se encuentran
en uso en todo el mundo tres
escalas de temperatura:
– La escala Celsius
– La escala Kelvin
– La escala Fahrenheit
• La escala Celsius (º C). Utiliza como parámetro
la propiedades del agua la cual alcanza el
punto de congelación a los 0º C y el punto de
ebullición a los 100º C al nivel del mar.
• La escala Kelvin en esta, la temperatura mas
baja (0 K) se conoce como cero absoluto y es
aquella en que el movimiento atómico es mínimo
y corresponde a 273º C. Debido a que los
átomos no pueden estar sin movimiento nada
puede ser mas frió que el cero absoluto. En la
escala Kelvin no se utiliza el símbolo º (grados).
• La temperatura expresada en Kelvin es siempre
igual a :
º C + 273
• La escala Fahrenheit (º F), para esta escala en
esta se tomó como base la temperatura del
cuerpo humano (100º F), acá el agua congela a
32º F y tiene su ebullición a 212º F, Entre estas
dos medidas existen 180º F, de esta manera, los
grados F no son equivalentes a los Celsius o
Kelvin.
• La relación con los º C es de de 100/180 o 5/9.
Para convertir estas escalas una en otra basta
utilizar las siguientes ecuaciones:
• F = (9/5 C) + 32
C = 5/9 (F – 32)
Variaciones de temperatura
• La cantidad de energía solar recibida, en
cualquier región del planeta, varía con la hora del
día, con la estación del año y con la latitud.
• Estas diferencias de radiación originan las
variaciones de temperatura.
• Por otro lado, la temperatura puede variar
debido a la distribución de distintos tipos de
superficies y en función de la altura.
• Ejercen influencia sobre la temperatura:
– La variación diurna, distribución latitudinal,
variación estacional, tipos de superficie terrestre
y la variación con la altura.
Variación diurna
• Se define como el cambio de temperatura,
entre el día y la noche, debido a la rotación de
la tierra. La Tierra recibe calor durante el día
por radiación solar, pero continuamente lo
pierde por radiación terrestre.
• El calor y el frío dependen del desequilibrio
entre la radiación solar y terrestre. Durante el
día la radiación solar sobrepasa a la radiación
terrestre y la superficie se vuelve más
calurosa.
• En la noche, la radiación solar cesa, pero
la radiación terrestre continúa y enfría la
superficie. El enfriamiento continúa aún
después de la salida del sol, hasta que la
radiación solar nuevamente exceda la
radiación terrestre.
• La temperatura mínima generalmente se
produce despues de la salida del sol,
algunas veces con un desfase de una hora.
Variación estacional
• Esta característica de la temperatura se debe
al hecho que la Tierra circunda al Sol, en su
órbita, una vez al año, dando lugar a las cuatro
estaciones: verano, otoño, invierno y primavera.
• Como se sabe, el eje de rotación de la Tierra
está inclinado con respecto al plano de su
órbita; entonces el ángulo de incidencia de los
rayos solares varía, estacionalmente, en forma
diferente para ambos hemisferios.
• Es decir, el Hemisferio Sur es más cálido que el
Hemisferio Norte durante los meses de
diciembre, enero y febrero, porque recibe más
energía solar.
Variación con la latitud
• La forma de la Tierra, determina una variación en el
ángulo de incidencia de la radiación solar sobre la
superficie.
• Como la Tierra es esférica, el sol se encuentra más
perpendicularmente en las regiones ecuatoriales, que en
las latitudes más altas.
• Las regiones ecuatoriales, por lo tanto, reciben mayor
energía y son más calurosa.
• Los rayos del sol que inciden con una mayor inclinación
en latitudes más altas, entregan menos energía en un
área dada, siendo los polos los que reciben menos.
Variación con la topografía
• La distribución de continentes y océanos produce
un efecto muy importante en la variación de
tempertura.
• Al establecerse diferentes capacidades de
absorción y emisión de radiación entre tierra y
agua (capacidad calorífica), podemos decir que las
variaciones de temperatura sobre las áreas de
agua experimentan menores amplitudes que sobre
las sólidas.
• Sobre los continentes, existen diferentes tipos de
suelos en cuanto a sus características: desérticos,
selváticos, etc., por ejemplo, suelos muy húmedos,
como pantanos o ciénagas, actúan en forma similar
a las superficies de agua, atenuando
considerablemente las variaciones de temperatura.
• También la vegetación espesa tiende a atenuar
los cambios de temperatura, debido a que
contiene bastante agua, actuando como un
aislante para la transferencia de calor entre la
Tierra y la atmósfera.
• Por otro lado, las regiones desérticas o áridas
permiten grandes variaciones en la temperatura.
Esta influencia climática tiene a su vez su propia
variación diurna y estacional.
• Los vientos prodominantes son un factor muy
importante en la variación de la temperatura. Por
ejemplo, en áreas donde los vientos proceden
predominantemente de zonas húmedas u
oceánicas, la amplitud de temperatura es
generalmente pequeña; como caso interesante, se
puede citar que en muchas islas, la temperatura
permanece aproximadamente constante durante
todo el año.
• Por otro lado, los cambios de temperatura son
más pronunciados cuando el viento prevaleciente
sopla de regiones áridas, desérticas o
continentales.
Variación con la altitud.
• Sabemos que la temperatura normalmente
desciende con el aumento de altitud a través de
la troposfera.
• Este descenso de temperatura con la altitud se
define como “Gradiente Vertical de
Temperatura” y el promedio de descenso de
temperatura (Gradiente Vertical Promedio) en la
troposfera es de 2º C / 1000 pies.
• En algunas ocasiones la temperatura aumenta con
la altura, este aumento se define como una
inversión de temperatura (inversión térmica), se
dice entonces que el gradiente es negativo.
Inversiones de temperatura
• Una inversión se produce cuando la temperatura
del aire aumenta con la altura.
• Esta situación es muy común pero generalmente
está confinada a una capa relativamente
superficial.
Inversion térmica
• Perfil de temperatura
típico en la costa de
la zona central de
Chile.
• Por lo general, las altas concentraciones de
contaminantes del aire están relacionadas con
las inversiones ya que estas inhiben la dispersión
de los contaminantes.
• Los tres tipos de inversión principales se deben
a diversas interacciones atmosféricas y
presentan diferentes períodos de duración.
Inversiones de temperatura
Inversión por radiación
• La inversión por radiación es el tipo más común
de inversión superficial y se produce con el
enfriamiento acelerado de la superficie
terrestre.
• A medida que la Tierra se enfría, la capa de aire
cercana a la superficie también lo hace.
• Si este aire se enfría a una temperatura menor
que la del aire de la capa superior, se vuelve muy
estable y la capa de aire cálido impide cualquier
movimiento vertical
• Las inversiones por radiación generalmente se
producen desde las horas finales de la tarde
hasta las primeras de la mañana, con el cielo
despejado y vientos calmados, cuando el efecto
de enfriamiento es mayor.
• Las mismas condiciones que conducen a las
inversiones nocturnas por radiación, determinan
la inestabilidad durante el día.
• Los ciclos de inestabilidad a lo largo del día e
inversiones durante la noche son relativamente
comunes
• Por consiguiente, los efectos de las
inversiones por radiación generalmente son de
corta duración.
• Los contaminantes que quedan entrampados
debido a las inversiones son dispersados por la
vigorosa mezcla vertical producida cuando la
inversión se interrumpe después del amanecer.
• Sin embargo, en algunos casos el calentamiento
diario que sigue a una inversión nocturna por
radiación puede no ser lo suficientemente fuerte
para disminuir la capa de inversión.
• Por ejemplo, una niebla espesa puede acompañar
la inversión y reducir el efecto de la luz solar al
día siguiente.
• En condiciones adecuadas, pueden generarse
varios días de inversión por radiación con altas
concentraciones de contaminantes.
• A menudo, una inversión de temperatura se inicia
cerca de la superficie en noches claras y y frías
cuando el viento es suave.
• El suelo al irradiar energía se enfría mucho más
rapido que el aire sobre él.
• El aire en contacto con la tierra se enfría,
mientras que la temperatura a unos cuantos
metros más arriba cambia muy poco.
• Por lo tanto, la temperatura aumenta con la
altura.
Inversion por subsidencia
• La inversión por subsidencia (figura )
generalmente está asociada con los anticiclones
(sistemas de alta presión).
• Se debe recordar que el aire de un anticiclón
desciende y fluye hacia afuera con una rotación
encontra de la dirección de las agujas del reloj.
• A medida que el aire desciende, la mayor presión
existente en altitudes menores lo comprime y
calienta en el gradiente vertical adiabático seco.
Sistema de Altas Presiones
• Por lo general, este calentamiento se produce en
un gradiente más acelerado que el gradiente
vertical ambiental.
• Durante el día, la capa de inversión resultante de
este proceso con frecuencia se eleva a cientos
de metros sobre la superficie.
• Durante la noche, la base de una inversión por
subsidencia generalmente desciende, quizás
hasta llegar al suelo, debido al enfriamiento del
aire superficial.
• En efecto, los días despejados y sin nubes
característicos de los anticiclones propician las
inversiones por radiación, de modo que se puede
producir una inversión superficial durante la
noche y una elevada durante el día.
• Si bien la capa de mezcla que se encuentra
debajo de la inversión puede variar diariamente,
nunca será muy profunda
• A diferencia de las que se producen por
radiación, las inversiones por subsidencia tienen
una duración relativamente larga.
• Esto se debe a su relación tanto con los
anticiclones semipermanentes centrados en cada
océano como con los anticiclones migratorios de
movimiento lento.
• Cuando un anticiclón se estanca, los
contaminantes emitidos dentro de la capa de
mezcla no se pueden diluir.
• Como resultado, es probable que las
concentraciones de contaminantes se eleven
durante algunos días.
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