la humedad en la atmósfera · 2019-11-29 · sensores de humedad por gravedad • egipcios (1000...

La humedad en la atmósfera

Bases físicas, instrumentos y aplicaciones

A.Tejeda Martínez, I.R. Méndez Pérez, N.C. Rodríguez y E. Tejeda-Zacarías

atejeda.martinez@gmail.com

1

• La humedad atmosférica, una de las aguas invisibles, junto con las subterráneas

• Vapor de agua: gas invisible, no el que sale de la olla.

• Es el más importante GEI natural (60%), y más importante factor de retroalimentación en el CC antropogénico

• Lev = 2500 kJ/kg a 0°C. Calor latente de vaporización

2

• El agua de la humedad atmosférica es cien millones de veces menos que la de océanos y aguas superficiales.

• Alcanzaría 25 cm de altura si precipitara toda el agua atmosférica

3

• PRESIÓN DE VAPOR: milibares o hectopascales

• PRESIÓN DE VAPOR DE SATURACIÓN

• HUMEDAD RELATIVA: P. VAPOR/P. VAPOR SATURACIÓN

• HUMEDAD ESPECÍFICA: g vapor/kg de aire

• RAZÓN DE MEZCLA: g vapor/kg de aire seco

• HUMEDAD ABSOLUTA: g de vapor/ m3 de aire

4

Sensores de humedad por gravedad • Egipcios (1000 AC?), con

arena seca pesada antes y después de exponerse a la intemperie

• China, tipo balanza, 179 AC

• Nicolás de Cusa, hacia 1430, higrómetro or cambio de peso de una sustancia

• Leonardo De Vinci, 1500 DC, cera vs lana en balanza

• De papel, Conentry, Londres, sxviii

5

Sensores de humedad termométricos

• Galileo inventa el termómetro, 1563

• 100 años más tarde un higrómetro de bulbo húmedo en Florencia

• 1882, psicrómetro tipo Assman (bulbo húmedo vs seco)

6

• 1783, Horace de Saussurre, higrómetro de cabello

Sensores de humedad por dilatación

7

• Primeros radiosondeos, 1930s, sensor de cubierta exterior de tripa de res, goldbeater’s skin

8

Sensores de humedad eléctricos y electrónicos

• Primeros radiosondeos, con plícula de cloruro de litio

• Capacitores, cerámicas, microchips, nanosensores.

• Finales del siglo XX, se funda la Network for the Detection of Atmospheric Composition Change (NDACC)

9

Sensores de humedad ópticos

• Mediadios siglo XX, higrómero de espejo enfriado

• Último tercio del siglo XX, higrómetro de Kriptón

10

HIGRÓMETRO DE FLUORESCENCIA

Fotodisociación Detección de vapor de agua en el aire

Fluorescencia +

RANGO DE MEDICIÓN DE VAPOR DE AGUA

0.5-1000 ppmv

LÍMITE DE DETECCIÓN 0.1 ppmv TIEMPO DE RESPUESTA 0.2 s

PRECISIÓN DE LA MEDICIÓN

5.5% 11

SENSORES SATELITALES • Nadir sounding systems. • Limb sounding observation

gemoetry.

Operan con sensores remotos, basados en

espectroscopia.

1. Al interactuar luz con moléculas, puede provocar absorban una longitud de onda particular.

2. Reemiten la radiación absorbida con una longitud de onda característica

12

PROBLEMA 1: ESTIMACIÓN DE LA P.V. DE SATURACIÓN

13

14

15

16

La misma relación que hay entre la temperatura del aire (T) y la presión de vapor de saturación (es), i.e.

es = f (T),

se da entre la presión de vapor (e) y la temperatura de punto de

rocío (Td):

e = f (Td)

Una forma aproximada de calcular Pr en función de T y H relativa:

PROBLEMA 2: ESTIMACIÓN DE LA T DE PUNTO DE ROCÍO

17

18

3. EC. DEL PSICRÓMETRO Y ESTIMACIÓN DE TW

19

20

21

22

23

Problema 4: acoplar sensores de respuesta rápida para sondeos o mediciones en T y/o humedades extremas

Datalogger Rasprry Pi con sensores de temperatura, humedad y presión acoplados para sondear la atmósfera con dron.

24

Problema 5: Está cambiando la humedad por el calentamiento global?

Presión de vapor en enero 1981-2010, en el aire superficial (0 a 50 hPa) y a 18 km de altura (0 a 0.50 hpa).

25

Comentarios finales • El estudio del vapor de agua atmosférico sigue

siendo relevante por ser éste un GEI y por tanto exacerba el CC antropogénico:

• Porque es posible que esté aumentando a consecuencias de CC, pero hay que comprobarlo

• Por ser corrosivo y precursor de la niebla o lluvia ácidas;

• Por sus efectos en salud y confort humanos y animales;

• Por ser una fuente de agua en lugares áridos; 26

• De entre diversas curiosidades se desprenden varios problemas vigentes:

• Estimación con procedimientos prácticos de es, Td y Tw

• Comprobar tendencias superciales y en altura (indagar si está cambiando o no) tanto la HR como otras variables húmedas

• Si no hay datos de humedad, ¿se pueden estimar?

Comentarios finales

27

28

29

La humedad en la atmósfera

Bases físicas, instrumentos y aplicaciones

A.Tejeda Martínez, I.R. Méndez Pérez, N.C. Rodríguez y E. Tejeda-Zacarías

atejeda.martinez@gmail.com

30