ctma 2 1 atmosfera intro

Departament de Ciències

Tema 2: Atmosfera selectivitat logse

2.1. CARACTERÍSTIQUES ATMOSFERA

Embollcall gasós que envolta la Terra

És molt prima i podem considerar que té composició constant

També la considerem com un gas ideal (o barreja de gasos ideals)

Està força estratificada

Redistribueix l’energia solar (diferent segons la latitud)

Protegeix la vida al Planeta en filtrar radiacions perilloses (termosfera) o la UV (estratosfera – 03)

Protecció d’impactes de meteorits o d’altres cossos

Paper important en la regulació del cicle de l’aigua i de les temperatures

Conté O2 i CO2 (necessaris per a la respiració i la fotosíntesi)



2.1. CARACTERÍSTIQUES ATMOSFERA. ORIGEN

Probablement quan la Terra es va formar no tenia atmosfera.

Es va crear a partir de l’expulsió de substàncies volàtils pel vulcanisme (volcans: 85% vapor d'aigua, 10% CO2 i la resta N, S i compostos associats) que van quedar retinguts per la gravetat.

Presència d’oxigen atmosfèric a causa de l’aparició de la vida al Planeta ( ).. L'atmosfera primitiva era de caràcter reductor, l’actual és oxidant.

( ) Tot i que només tenim a l’atmosfera el 10% de tot el produït, la resta forma part d’òxids i carbonats.



2.1. CARACTERÍSTIQUES ATMOSFERA. COMPOSICIÓ



2.1. CARACTERÍSTIQUES ATMOSFERA. PROPIETATS

DENSITAT

Disminueix amb l’alçada (a 10000 Km és inexistent).

Als 6 Km tenim el 50% de massa atmosfèrica.

I als 29 Km gairebé en tenim el 97%.

PRESSIÓ

Disminueix amb l’alçada de manera exponencial P (z) = Po e –z/H

A nivell del mar: pressió atmosfèrica: 1 atm = 1.013 * 10 5 Pa = 1013 hPa / mb

1 mb = 100 Pa = 1 hPaTEMPERATURA

Redistribució per tot el Planeta (vent i oceans)

EQUACIÓ GASOS IDEALS

P V = n R T P = ρ Rd T

• La compressió de l’atmosfera és el resultat de la gravetat, per això lamajor part de moviments a l’atmosfera són horitzontals.• La compressibilitat de l’aire implica que quan l’aire puja perl’atmosfera es dilata i quan baixa es comprimeix.

P = constant T = constant

T T

ρρ

Pρ

P

ρ



2.1. CARACTERÍSTIQUES ATMOSFERA. ESTRUCTURA VERTICAL

HETEROSFERA. Més enllà de 100 Km

HOMOSFERA. 0 – 100 Km

Troposfera: alçada variable (8Km Pols – 16Km Equador)

Hi tenen lloc fenòmens meteorològics

Hi tenen lloc processos geodinàmics

La temperatura disminueix amb l'alçada

Estratosfera: capes estratificades

La temperatura augmenta amb alçada (escalfament O3)

Mesosfera: la temperatura disminueix fins -80º (100 Km)



TemperaturaPressió

Termosfera

Mesosfera

Mesopausa

Estratopausa

Estratosfera

Tropopausa

Troposfera

-60º1 atm1013 mb

12 Km

50 Km

100 Km

6 Km

50% massa

Absorció hv 03

20 Km

30 Km

ppm 0312200 mb

1 mb

EverestAT 6º-10º / Km

Fen Meteorològics

HETEROSFERA

HOMOSFERA



BALANÇ FLUX ENERGIA (W / m2)

W/m2

60º 60º30º 30º0º90º 90º

Excés

DèficitDèficit

Fluxos calor

Radiació ona llarga reemesa per la Terr

Radiació ona curta emesa pel Sol

2.1. CARACTERÍSTIQUES ATMOSFERA. DINÀMICA ATMOSFÈRICA



6Oº

Oº

3Oº

4Oº

9Oº

A

AA

A

A

AA

A

B B

B B BBB

B B

Polar

Ferrel

Hatley

ZITC

Vents alisis

Vents alisis

PI

Sahara

2.1. CARACTERÍSTIQUES ATMOSFERA. DINÀMICA ATMOSFÈRICA CIRCULACIÓ GLOBAL



100

-30albelo

+ 51

+19

- 6

- 117- 23- 7

+111

+ 23+ 7

- 96

- 64

+ 96

Conveccio i conducció

Calor latente Ev

R. IR R. IRR. SolarTERRA

ATMOSFERA

SOL

2.1. CARACTERÍSTIQUES ATMOSFERA. DINÀMICA ATMOSFÈRICA CIRCULACIÓ GLOBAL



TERRAMAR

D

DA

A

TERRAMAR

A

AD

D

MARINADA TERRAL

Vents originats per l'escalfament diferencial entre mar i terra

Vent S-SE o SW (Garbí) al litoral central català

2.1. CARACTERÍSTIQUES ATMOSFERA. DINÀMICA ATMOSFÈRICA



2.1. CARACTERÍSTIQUES ATMOSFERA. DINÀMICA VERTICAL

Premises importants:

1. L'ascens d'una massa d’aire (convecció) es considera adiabàtic (*).

2. Estabilitat/Inestabilitat atmosfèrica relacionada amb la possibilitat de que es desenvolupin moviments verticals de masses d’aire (quan l'aire del voltant estigui més fred) i s’assoleixi la saturació (condensació).

3. Una massa d’aire en ascensió seguirà el gradient adiabàtic sec fins assolir la saturació i desprès seguirà el gradient humit (amb menys gradient perquè la condensació allibera calor i alenteix el procés de refredament).

4. Considerem la massa d’aire com a una gran quantitat d’aire amb propietats (humitat i temperatura) gairebé constants que es conserven en desplaçar-se.

(*) Ascens amb conservació de: calor, humitat i quantitat de moviment. Quan tenim ascens adiabàtic es produeix expansiói refredament del gas




GRADIENT ADIABATIC = - ΔT / ΔzGVT (Gradient vertical de temperatura): 0.6º / 100 m (variacions segons latitud i estació)

GAS (Gradient adiabàtic sec): 1º / 100 m

GAH (Gradient adiabàtic humit): 0.4º – 0.6º / 100 m




FORMACIÓ NUVOLS

Condensació: aire saturat de vapor d’aigua (*).

Punt de saturació: quantitat màxima de vapor d’aigua que pot contenir una massa d’aire (humitat màxima o Hm). Depèn de la temperatura.

Humitat relativa: valor que tenim respecte del màxim que es podria assolir.

Hr = Ha (que tenim) / Hm x 100

Mecanismes de formació de núvols:

- Convecció (ρ) - Convergència

- Ascensió orogràfica - Gota freda

(*) Per a la formació de núvolsés necessària la presencia d'aerosols

(nuclis de condensació)




Exemple de convecció: evolució d'una situació d’inestabilitat amb formaciófinal de cumulonimbus (núvols de tempesta)

Estabilitat

10

Km

5

1

S’iniciainestabilitat

InestabilitatFormació

núvol tempesta



2.1. CARACTERÍSTIQUES ATMOSFERA. DINÀMICA VERTICALExemple d'ascensió orogràfica: evolució d'una massa d’aire que puja per efecte

de la topografia (efecte föhn)

Aire sec i calent

Deserts

(rainshadows)

20

12

10

10

4

4

8

0

3000 -4º

2000 4º

1000 12º

18

2

28

4

0 20º

Altura Temperatura

(m) ambient

Temperatura massa d’aire

Temperatura a partir de la qual el vapor condensa (T de rosada)




FRONTS

Superfície frontal que separa dues masses d’aire (generalment calent / fred)

Exemple: front polar que separa aire fred de latituds altes d'aire càlid de latituds mitjanes

Gènesi de borrasques ondulatòries a la nostra latitud a partir d'un front polar

B

Front fredMassa freda que avança

com una falca i provoca un ascens sobtat

Front càlidMassa calenta que avançasobre aire fred i ascendeix

progressivament.




FRONT CÀLID

Al seu pas provoca pluja persistent de baixa intensitat amb una àmplia àrea d’afectació

Situació típica de la costa nord-oest de la Península (Galícia, Astúries,…)

Massa d’aire calent que avança sobre aire fred. És la part davantera d'un front polar




FRONT FRED

Al seu pas provoca pluja intensa amb una àrea d’afectació més reduïda

Situació tipica del litoral mediterrani (Catalunya,…)

Massa freda que avança sota una massa d'aire calent provocant la seva pujada sobtada. És la part de darrera d'un front polar



9161 m

5574 m

1457 m

0 m

300 mb

500 mb

850 mb

1013 mb

B

2.1. CARACTERÍSTIQUES ATMOSFERA. DINÀMICA ATMOSFÈRICA MAPES

Isohipses

Mapa alçada

AIsòbares

Mapa superfície

B

A

Núvols tempestahabituals




Anticicló potent

Forts vents de llevantamb pluja al litoral català

Borrasca molt freda

“Gota freda”




Front fred

Formació d'una borrasca “tèrmica” a finals estiu

d’evolució diurna i plujesintenses

Borrasca generada a un frontpolar amb dos fronts:

Càlid (davanter)

Fred (posterior)



2.1. CARACTERISTIQUES ATMOSFERA. DINAMICA ATMOSFERICA MAPES

Anticiclò de les Açores “protegint”Només pluges a l’alt Ebre

Front polar (jet)



2.1. CARACTERISTIQUES ATMOSFERA. DINAMICA ATMOSFERICA CLIMA

Clima mediterrani: caracteritzat per un règim tèrmic d’estius molt secs i per tenir la temporada de pluges a les estacions de primavera i tardor (en molts casos precipitacions intenses i locals (tempestes)



2.1. CARACTERISTIQUES ATMOSFERA. DINAMICA ATMOSFERICA CLIMA

Climograma: representació gràfica de temperatura i precipitacions d’un indret al llarg d’un any

Estrés hídric



2.1. CARACTERISTIQUES ATMOSFERA. DINAMICA ATMOSFERICA CLIMOGRAMES

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

gn f b mç ab mg jn jl ag st oc nv ds0

50

100

150

200

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

gn fb mç ab mg jn jl ag st oc nv ds

Tem

pera

tura

(°C

)

0

50

100

150

200

Prec

ipita

cion

s (m

m)

Barcelona

Clima mediterrani sec

Vigo

Clima atlàntic humid

ctma 2 1 atmosfera intro

Education