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DINÁMICA DE LAS MASAS FLUIDAS

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Jose Manuel Alonso Sánchez

on 21 January 2014

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iNTRODUCCIÓN:
La atmósfera y la hidrosfera son los dos subsistemas terrestres más relevantes para el funcionamiento del sistema climático. Constituyendo así la máquina climática, que funciona con energía solar y determina el clima. El ciclo del agua es su principal interacción.
Composición de la atmósfera:
Su composición se divide en tres niveles:
- Constituyentes mayoritarios: N2, O2, Ar, CO2, otros.
- Constituyentes minoritarios:
* Reactivos: CO, CH4, Hidrocarburos, NO, NO2, NH3, SO2, O3.
* No reactivos: He, Ne, Kr, Xe, H2, N2O.
- Constituyentes variables: contaminantes y vapor de agua.
Estructura y función de la atmósfera:
El Sol emite: partículas (p+ y e-) y radiaciones electromagnéticas.
Dinámica atmosférica:
Los movimientos verticales en la troposfera se denominan movimientos de convección, y tienen tres tipos de variaciones:
DINÁMICA DE LAS MASAS FLUIDAS
La máquina climática es un sistema muy complejo que se estudia usando modelos, y su funcionamiento se basa en los gradientes.
Los gradientes son la diferencia existente entre 2 puntos en alguno de los parámetros atmosféricos.
Movimientos en la atmósfera e hidrosfera:
- Movimientos verticales: dependen de la temperatura.

- Movimientos horizontales: generados por la desigual insolación en la superficie terrestre.
El efecto mariposa:
Ocurre en sistemas caóticos, como la atmósfera, y no es al azar, sino que es un comportamiento determinista.
Radiaciones electromagnéticas:
La atmósfera hace de filtro y sólo atraviesan sin dificultad las radiaciones visibles.
La ionosfera filtra los rayos X y gamma; y la capa de ozono filtra la radiación ultravioleta.
Balance de la radiación solar:
Depende de la estructura física y compoción de la atmósfera, y dela radiación incidente.
Da lugar a las condiciones térmicas que hacen a las Tierra apta para la vida.
Estructura:
- Troposfera: donde se produce el efecto invernadero y los fenómenos meteorológicos.
- Estratosfera: en ella se encuentra la capa de ozono y las nubes noctilucientes.
- Mesosfera: donde tienen lugar las estrellas fugaces.
- Ionos/Termosfera: en ella hay un aumento de temperatura debido a los rayos X y gamma. Además genera un campo magnético entre la ionosfera y la superficie donde rebotan las ondas de radio de la Tierra. En ella también se producen las auroras boreales y australes.
- Exosfera: posee muy poca densidad.
Capa de ozono:
Gas de olor picante que se encuentra en la troposfera (contaminante) y en la estratosfera (constituye la capa de ozono). Se forma por la fotólisis del oxígeno diatómico mediante la luz ultravioleta.
Convección térmica:
Corrientes térmicas ascendentes.
Movimientos verticales debidos a la presión:
Presión atmosférica; fuerza por unidad de superficie ejercida por la masa de aire atmosférico sobre la Tierra. Se mide con el barómetro, y varía según la temperatura y humedad del aire. Dando lugar a altas presiones (anticiclones) y bajas presiones (borrascas).
Convección por humedad:
El aire seco desciende porque es más denso, mientras que el aire húmedo asciende porque es más ligero debido a su masa molecular. Esta humedad se mide de dos formas: humedad absoluta (cantidad de agua por volumen de aire) y humedad relativa (% de agua en relación a la máxima que podría tener el aire a la temperatura que posee).
Gradientes verticales:
Son la diferencia de temperatura entre dos puntos situados a una diferencia de altura de 100 metros. Hay tres tipos:
Gradiente vertical de temperatura (GVT):
Variación vertical de la temperatura del aire en condiciones estáticas o de reposo. (0,65ºC/100m)
Gradiente adiabático seco (GAS):
Es un gradiente dinámico, afecta a una masa de aire que está haciendo un movimiento vertical por estar en desequilibrio con el aire de le rodea. (1ºC/100m)
Gradiente adiabático saturado o húmedo (GAH):
Se produce por el calor latente liberado en la condensación de la masa de aire GAS al alcanzar el punto de rocío. (entre 0,3ºC y 0,6ºC/100m)
Condiciones de estabilidad e inestabilidad atmosféricas:
- Condiciones de estabilidad o subsidencia: movimiento descendente de aire frío y denso que se va secando por calentamiento.
- Condiciones de inestabilidad: movimiento ascendente de aire que varia conforme GAS, en el seno de un masa estática en el que se cumple GVT.
Dinámica de las masas fluidas a escala globlal:
La radiación solar incide con distintos ángulos (perpendicular, oblicuo y más oblicuo):
- Menor ángulo = poca energía por unidad de superficie.
- Ángulo perpendicular = mucha energía por unidad de superficie
.
Dinámica atmosférica:
La circulación atmosférica horizontal la realiza el viento. Dentro de esta dinámica está el efecto Coriolis, producido por una fuerza como consecuencia de la rotación terrestre en sentido antihorario, y que tiene su valor máximo en los polos.
Consecuencias: en el hemisferio Norte las borrascas se dan en sentido antihorario, y los anticiclones en sentido horario.
El efecto Coriolis provoca que el transporte se realice mediante 3 células: de Hadley, polares y de Ferrel.
Circulación general de la atmósfera:
- Viento de superficie: de polos a ecuador.

- Viento en las altas capas: de ecuador a polos.
Dinámica de la hidrosfera:
Los mares y océanos tienen un papel determinante en el clima terrestre:
Efecto regulador de la temperatura:
El agua, debido a su elevado calor específico, puede absorber y ceder mucho calor, enfriando y calentando el aire cercano. Esto da lugar a: la brisa marina, que de día sopla hacia el continente, y de noche hacia el mar.
Eficaz mecanismo de transporte de calor:
Debido a: su abundancia (3/4 superficie), su gran poder calorífico y sus corrientes oceánicas. Estas pueden ser de dos tipos:
- Superficiales: zona central de grandes océanos condicionadas por el giro del viento en los anticiclones..
- Profundas: formadas por diferencias de densidad en el agua. + Densidad = + fría y/o salada (circulación termohalina).
El océano global:
Conjunto de todos los mares y océanos del planeta que se comunican entre si. Constituye un almacén de CO2 y un medio de transporte de calor y nubosidad.
En él encontramos:
- Cinta transportadora oceánica: "río" que recorre la mayoría de los océanos y mares del plantea. Una parte lo hace como corriente profunda y como corriente superficial.
- Fenómeno de El Niño: se llama también Oscilación Meridional o ENSO. Es una fluctuación acoplada entre la atmósfera y el Océano Pacífico Austral, se pueden dar 3 situaciones ( ENSO neutral, el niño o la niña).
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