clase h03 la atmosfera
TRANSCRIPT
HIDROLOGÍA:
EL AGUA EN LA
ATMOSFERA
Un
ida
d I: H
idro
log
ía b
ásic
a
Asignatura: Hidrología
Contenido
La atmosfera. Estructura. Composición química.
El tiempo atmosférico.
El clima. Aspectos espaciales. Aspectos temporales.
Climatología. Definición y divisiones.
El sistema climático.
Factores y elementos del clima.
El balance de radiación.
Presión atmosférica.
Vientos.
Masas de aire y frentes.
La circulación general atmosférica.
El agua en la atmosfera.
El ciclo hidrológico
Clasificación climática del Perú.
Descripción de las zonas de vida del Perú.
La atmosferaLa atmósfera es la capa gaseosa que envuelve a la tierra.
También la llamamos aire. Es transparente e impalpable. El
aire puro, que se caracteriza por no tener sabor, olor ni color.
Químicamente, la
atmósfera está
formada por una
serie de gases,
donde cada uno
tiene una función
importante.
Estructura
La altura de la atmosfera
de la Tierra es mas de
100 km., donde la
presión (mb) y la
densidad (g/cm3) del
aire decrecen rápida y
continuamente con el
incremento de la altitud
(km. - msnm).
La temperatura varia de
una forma irregular y
característica, cuyo perfil
define las diferentes
capas de la atmosfera.
Composición química
Esta constituida por una mezcla compleja de gases que varia
en función al:
- Tiempo,
- Localización Geográfica,
- Altitud,
- Estaciones del Año.
Composición químicaEsta constituido por tres
partes principales:
Aire Seco, (Nitrógeno y
Oxigeno,99%; Argón, dióxido
de carbono; neón, helio,
criptón, hidrogeno, xenón,
ozono, radón y otros):
Vapor de Agua (aire seco
+ vapor)
Partículas Solidas en
Suspensión, que se
llaman aerosoles. Si vienen
de origen inorgánico por la
condensación y formación
de nubes; resulta
importante para la
hidrología.
El tiempo atmosférico
«Cualquier estado de la atmosfera».
El concepto tiempo va asociado al de «meteoro» o fenómeno
atmosférico en su sentido mas amplio.
La ciencia que trata
de la atmosfera y los
meteoros es la
meteorología,
definida como ciencia
que trata de los
movimientos y
fenómenos de la
atmosfera,
especialmente con
vistas a la prediccion
del tiempo.
El clima
Es el resultado de una combinación de elementos, a diferencia
de los que actúan sobre el tiempo, son los que resultan de las
tendencia dominantes y permanentes.
Max Sorre (1934)
«El clima es la
serie de los
estados de la
atmosfera por
encima de un lugar
en su sucesión
habitual.
Aspectos espaciales
Como los fenómenos climáticos abarcan espacios geográficos
distintos, se han introducido conceptos para definir cada uno
de estos espacios; así se habla de microclima, clima local,
mesoclima, macroclima, topoclima, etc.
Los autores, grupos
de trabajo e
instituciones, no se
ponen de acuerdo
acerca de los limites
de cada uno de ellos.
Aspectos temporales
El tiempo y el clima cambian y lo que los diferencia es el
periodo de tiempo de observación.
Dentro del clima es conveniente introducir nuevos conceptos
que definan las diversas clases de variación.
Conceptos
enunciados por
Landsberg
(1976) y
modificadas por
Hare (1977).
Climatología: definición y divisiones
Es la ciencia que estudia el clima. Pagney: Sintética (dinámica)
Separativa (analítica)
Stringer: Climatolografia
Climatología física y dinámica
Climatología aplicada
Funcionalmente, las áreas son:
Descriptiva
Estadística
matemática
Sinóptica
Micro climatología
Meso climatología
Macro climatología
Climatología local
Topo climatología
El sistema climático
Se define como aquellas propiedades y procesos que son
responsables del clima.Sus componentes se
hallan relacionadas entre
si y con el exterior del
sistema.
Las propiedades son:
Térmicas:
temperaturas del aire,
agua, etc.
Cinéticas: viento,
corrientes oceánicas,
etc.
Hídricas: humedad,
nubosidad, etc.
Estáticas: presión y
densidad de la
atmosfera, etc.
Factores y elementos del clima
Los factores
climáticos, son
los responsables
del clima y de
sus distintos
tipos.
Los elementos
climáticos, son
las magnitudes
físicas cuya
combinación
puede
representar el
clima en un punto
determinado.
El balance de radiación
La atmósfera es clave en el mantenimiento del equilibrio entre
la recepción de la radiación solar y la emisión de radiación
infrarroja. La atmósfera devuelve al espacio la misma energía
que recibe del Sol. Esta acción de equilibrio se llama balance
energético de la Tierra y permite mantener la temperatura en
un estrecho margen que posibilita la vida.
La radiación solar extraterrestre,
se define como la densidad de
flujo radiante (irradiancia, por
ser incidente) recibida por una
superficie horizontal situada en
el extremo superior de la
atmosfera en un lugar (latitud) y
día (fecha) determinados.
El balance de radiación
Presión atmosférica
Es el peso que ejerce la atmosfera sobre la unidad de
superficie. Es independiente de la orientación de la porción de
superficie considerada. Cuanto mas alto este
el punto, tanto menor
será la presión, ya que
también es menor la
cantidad de aire que
hay por encima.
La presión disminuye
con la altura, según
una función
logarítmica.
Presión atmosférica
Las líneas que unen puntos de igual presión se llaman
isobaras. La presión normal al nivel del mar es de 1013,2 hPa.
Cuando las líneas de menor presión encierran
a las de mas presión, el sistema se llama
anticiclón. Cuando las isobaras de mayor
presión encierran a las de menor, el sistema se
llaman ciclón, borrasca, baja barométrica o
depresión barométrica.
Vientos
El viento es el flujo de gases a gran escala. En la Tierra, el
viento es el movimiento en masa del aire en la atmósfera en
movimiento horizontal. Günter D. Roth lo define como «la
compensación de las diferencias de presión atmosférica entre
dos puntos.»
Los vientos son masas de
aire que se emiten desde
zonas de alta presión
hacia zonas de baja
presión. Cuando el aire
se calienta tiende a
ascender y a aumentar su
volumen, sucediendo lo
contrario cuando se
enfría.
Masas de aire y frentes
Las masas de aire son fenómenos de escala macro, que
cubren cientos de miles de km2 y se extienden por miles de m.
Son volúmenes de aire relativamente homogéneos con
respecto a la temperatura y a la humedad, y adquieren las
características de la región sobre la que se forman y
desplazan.
Los procesos de
radiación,
convección,
condensación y
evaporación
condicionan la
masa de aire a
medida que se
desplaza.
Masas de aire y frentes
La transición de una a otra masa suele ser relativamente
brusca, de manera que se puede hablar de una superficie de
discontinuidad entre ambas masas.
La intersección de la superficie de discontinuidad con el suelo
se llama frente.Cuando es aire cálido
el que avanza sobre
aire frio que se retira,
se dice que existe un
frente cálido.
Inversamente, cuando
el aire cálido se retira y
da paso al frio, se dice
que avanza o que hay
un frente frio.
Masas de aire y frentes
Cuando la separación entre las masas de aire permanece en
cuasi reposo, se dice que hay un frente estacionario. Sin
embargo, los frentes estacionarios, por efecto del rozamiento y
otras causas, se ondulan, dando lugar a un sistema de frentes
fríos y cálidos.
En el punto donde se inicia la ondulación, suele bajar la
presión y formarse una borrasca.
Circulación general atmosférica
Un estudio profundo de los movimientos de las masas de aire
atmosféricas no tiene sentido si no se realiza con dimensión
planetaria. El movimiento de una determinada masa de aire
esta condicionado por los de las masas adyacentes.
La atmosfera es un
fluido cuya mecánica
es extraordinariamente
compleja; su
movimiento, que se
cierra sobre si mismo a
escala global, es lo que
suele denominarse
circulación genera
atmosférica.
Circulación general atmosférica
En cada hemisferio se forman tres grandes franjas de
circulación que, mas o menos, van respectivamente del
ecuador a 30º donde descienden; de esta latitud a 60º, donde
ascienden y se cierran a los 30º; y desde el circulo polar al
polo, donde hay una columna descendente.
Podemos identificar los vientos de
componente Este, tan característicos de
las zonas tropicales, y los del Oeste,
usuales en las zonas templadas.
La corriente en chorro, una corriente de
aire, que se origina en el límite superior de
la troposfera debido al contraste térmico
entre dos masas de aire. De forma
aplanada y fluye entre los 7.000 y 15.000 m
de altitud, mayor en verano que en
invierno. Alcanza 500 km/h y a veces 600
km/h.
El agua en la atmosfera
Se conoce con el nombre de precipitación al agua de
procedencia atmosférica que cae sobre la superficie terrestre.
Para que existan precipitaciones tienen que producirse
previamente en la atmosfera condensaciones, que se llevaran
a efecto tras un enfriamiento del aire húmedo hasta alcanzar la
saturación. El contenido de vapor de
agua en la atmosfera es
muy variable. En
latitudes medias oscila
entorno al 1%, en el
Ecuador la cantidad
media de vapor es del
2.5% y a altas latitudes
es inferior al 0.2%..
El agua en la atmosfera
Prácticamente todo el vapor de agua se encuentra en la baja
troposfera, el 90% del mismo esta en la capa atmosférica de 5
km que yace sobre la tierra.
El vapor de agua varia rápidamente con la altura.
El agua en la atmosfera
El contenido de vapor en un momento dado y en un punto se
evalúa mediante los siguientes índices de humedad:
Tensión de vapor, el aire se considera
como una mezcla de aire seco y vapor
de agua. La presión parcial del vapor de
agua (tensión de vapor «e») nos dará
idea del contenido de humedad. Se
mide en mm de Hg.
Humedad absoluta «a», es la masa de
vapor contenida en la unidad de
volumen de mezcla. Es una densidad de
vapor y se mide en gr/m3.
Razón de mezcla «r», es la relación
entre la masa de vapor y la masa de
aire seco. Su valor es similar al de la
humedad especifica.
El agua en la atmosfera
Altura del agua
precipitarle »Q», es la
altura en mm, de la lamina
de agua distribuida
uniformemente sobre la
superficie horizontal,
procedente de la
condensación del vapor de
agua contenida en la
atmosfera.
Humedad relativa «H», se
llama humedad relativa del
aire para una temperatura
al cociente expresado en %
entre la tensión de vapor
observada (real) y la
tensión de vapor saturante
para esa temperatura.
El ciclo hidrológico
Se define como parte del sistema climático que se refiere a las
propiedades hídricas de los diversos componentes: atmosfera,
hidrosfera, criosfera, litosfera y biosfera, relacionadas
mediante los procesos de evaporación, condensación,
precipitación, adveccion y escorrentía.
El ciclo hidrológico
Evaporación, incluye
tanto los cambios de
fase liquido—vapor
desde la lamina de
agua o desde el suelo,
como el resultado de
la actividad biológica
de los vegetales
(transpiración).
Condensación, es el
cambio de fase vapor
a liquido, con la
consiguiente
liberación de la
energía asociada al
calor latente de
cambio de estado.
El ciclo hidrológico
Precipitación, es el
fenómeno por el que el
agua, tanto en forma
liquida como en forma
solida, llega a la
superficie terrestre.
Adveccion, es el
proceso por el que se
produce
desplazamientos
horizontales de las
masas de aire. Es la
responsable de la
transferencia del exceso
de agua evaporada en
los océanos hacia los
continentes.
Escorrentía, superficial como
subterránea, es el proceso encargado de
devolver el exceso de agua caída sobre
los continentes a los océanos por la
acción de la gravedad.
El ciclo hidrológico
En la atmosfera, el ciclo hidrológico debe
verse interaccionado (siendo causa y efecto)
con la circulación general de la atmosfera, en
la medida que tanto los mecanismos de
evaporación y transpiración como los de
adveccion y escorrentía tienen un aspecto
energético indudable.
Los movimientos
convectivos en la atmosfera
van a ir asociados a
enfriamientos de la masa de
aire y eventualmente, a
precipitación (caso de la
Zona Intertropical de
Convergencia, ZCIT),
mientras que los fenómenos
de subsidencia que dan
lugar a los anticiclones
supondrán unas
condiciones de escasa
precipitación, siendo los
sistemas de vientos (alisios,
ponientes, etc.) los
encargados de transportar
el vapor de agua desde las
zonas fuente a las zonas
sumidero.
Clasificación climática
Clasificación climáticaDiversidad de las clasificaciones climáticas
Según su finalidad: agrícolas, turísticas, industriales, etc.
- Según la escala de estudio: pequeña, mediana y gran escala.
- Según criterios de delimitación: racionales, empíricos.
- Según la disponibilidad de información.
- Según el procedimiento seguido: genéticas, morfológicas, aplicadas.
Clasificación según
escala
- Clasificaciones
zonales.
- Diferenciación de
climas zonales.
- Factores:
circulación, general,
atmosférica
insolación:
características
térmicas.
Clasificación climática
- Clasificaciones intrazonales.
Diferenciación de climas regionales.
Muy diversas y variables según los autores.
Factores:
- contrastes tierra-mar.
- continentalidad.
- orografía.
- circulación celular.
- Clasificaciones locales.
Diferenciación de climas locales.
Factores: condiciones geográficas muy concretas, circulación local.
- Clasificaciones microclimáticas.
Diferenciación de microclimas.
Factores: circulación a ras del suelo, actividades humanas, influencia
de la vegetación, etc.
Clasificación climática
Sistema
Thornthwaite
El primer símboloproviene de un ÍndiceGlobal de Humedad.
La segunda letra sedestina a resaltar elrasgo dominante de laVariación estacional dela humedad efectiva.
El tercer símboloexpresa el Índice deeficacia térmica
El cuarto símbolotraduce laconcentración estivalde la eficacia térmica.
Clasificación climática de la
región Junín
Clasificación climática de la región Junín
Zonas de vida
El sistema de zonas
de vida de Leslie
Holdridge (1907-
1999), clasifica las
diferentes áreas
terrestres según su
comportamiento
global bioclimático.
Parámetros del sistema Holdridge
La biotemperatura media anual (en escala logarítmica).
Se estima que el crecimiento vegetativo de las plantas
sucede en un rango de temperaturas entre los 0 °C y los 30
°C, de modo que la biotemperatura es una temperatura
corregida que depende de la propia temperatura y de la
duración de la estación de crecimiento, y en el que las
temperaturas por debajo de la de congelación se toman
como 0 °C, ya que las plantas se aletargan a esas
temperaturas.
La precipitación anual en mm (en escala logarítmica);
La relación de la evapotranspiración potencial (EPT-P)
Es la relación entre la evapotranspiración y la precipitación
media anual (Índice de humedad que determina las
provincias de humedad («humidity provinces»).
Determinación de zonas de vida
Para determinar una
«zona de vida» se deben
de obtener primero la
temperatura media y la
precipitación total anuales
y también disponer de la
altitud del lugar y hacer
uso de un diagrama de
clasificación de zonas de
vida.
Determinación de zonas de vida
1. Formula para latitudes bajas y bajas elevaciones (< 1000
msnm)
T(biológica)= T° media- (3 x grados de latitud)/ 100)x(T° media-24)
2. Formula para latitudes bajas y elevaciones medias (1000 a
3000 msnm)
La temperatura media anual equivale a la biotemperatura. T(biologica).
3. Formula para latitudes
bajas (menor de 13 y alturas
mayores de 3500 msnm)
Que presenta temperaturas
menores que 0ºC
T(biológica) = T max/ Tmax- Tmin x T max/2
Determinación de zonas de vida
Determinación de zonas de vida
TA Nº02:Determinación de zonas de vida a través del sistema
Holdridge.
Bibliografía:
Diseño hidrológico. Sergio Fattorelli, Pedro C. Fernández. WASA-GN.
Italia Segunda edición. 2011. 531 pág.
Principios y fundamentos de la hidrología superficial. Agustín Felipe
Breña Puyol, Marco Antonio Jacobo Villa. Universidad Autónoma
Metropolitana – México. 2006. 289 pág..
Hidrología de superficie. Teixeira da Costa, Rui Lanca. Escola
Superior de Tecnología – Universidad Do Algarve. 2001. 79 pág..
Hidrología para estudiantes de Ingeniería Civil. Wendor Chereque
Moran Pontificia Universidad Católica del Perú. CONCYTEC. 236
pág..
.Ley Nº 29338 – Ley de Recursos Hídricos. Autoridad Nacional del
Agua. Junio 2009. Lima Perú. 70 pág..