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TEMA 7. DINÁMICA DE LAS MASAS FLUIDAS
Guión del tema
1. Introducción
2. Composición de la atmósfera
3. Estructura y función de la atmósfera
4. Dinámica atmosférica
5. Dinámica de las masas fluidas a escala global
6. El clima: concepto y parámetros
7. El clima en nuestras latitudes
8. El clima de las latitudes bajas
9. Cambios climáticos pasados
10.Cambios climáticos presentes y futuros
Desarrollo del tema
1. Introducción
Llamamos capas fluidas a ATMÓSFERA e HIDROSFERA.
Son los dos subsistemas fundamentales de la maquinaria climática terrestre, cuya principal
interacción es el ciclo del agua.
Repaso del ciclo del agua.
Funcionamiento de la máquina climática.
Sistema muy complejo que ha de estudiarse a partir de modelos basados en la existencia de un
gradiente.
Gradiente es la diferencia existente entre dos puntos en alguno de los parámetros atmosféricos
(temperatura, humedad o presión), ya sea en sentido vertical u horizontal, en el interior de la
atmósfera o de la hidrosfera. Este gradiente origina siempre un movimiento de circulación del
fluido para atenuar las diferencias entre ambos puntos.
En la atmósfera lo realiza el viento y en la hidrosfera las corrientes marinas.
A mayor gradiente, mayor velocidad del viento o de las corrientes.
El comportamiento de ambas es distinto por:
• densidad
• compresibilidad
• movilidad
• capacidad de almacenar calor
• capacidad de conducir calor
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Movimientos verticales.
Dependen de la temperatura que, a su vez, afecta a la densidad (aumenta al disminuir la
temperatura).
• El aire es mal conductor del calor de modo que se calienta más por el calor que
irradia de la superficie terrestre que por la radiación solar. El aire caliente tenderá a
subir y el frío a descender, enfriándose y calentándose respectivamente.
• El agua conduce mejor el calor de modo que se caliente en superficie y es fría en el
fondo. Como es más densa por debajo no serán posibles movimientos verticales
salvo en los lugares con aguas superficiales muy frías.
Movimientos horizontales.
El movimiento del viento y de las corrientes se debe a las diferencias de temperatura horizontales
debidas al desigual calentamiento de la superficie terrestre según la insolación.
La presencia de masas continentales condiciona este flujo desviando tanto vientos como
corrientes.
2. Composición de la atmósfera
La atmósfera primitiva se formó por la salida de los gases del planeta durante su enfriamiento,
junto con polvo y gases de los volcanes.
Más tarde los seres vivos cambiaron su composición al aparecer la fotosíntesis que aportó
oxígeno y rebajó los niveles de dióxido de carbono iniciales.
Los componentes se clasifican en:
Mayoritarios. Nitrógeno (78 %), oxígeno (21 %), argón (0,93 %), dióxido de carbono (0,03
%), otros (0,14 %)
Minoritarios. (en ppm) Monóxido de carbono, metano, hidrocarburos, NOx, amoniaco,
SOx, ozono, y otros no reactivos como helio, neón, criptón, xenón, óxido nitroso.
Variables. Vapor de agua y contaminantes.
3. Estructura y función de la atmósfera
3.a La atmósfera como filtro protector
Dibujo pág 191
Las capas de la atmósfera hacen de filtro de modo que solo las ondas del centro del espectro las
atraviesa, sobre todo la luz visible.
Las radiaciones de onda corta (gamma, X y UV) tienen gran energía y poder de penetración, pero
son filtradas en las capas altas.
Las de onda larga (radio) entran pero son superadas por las que emitimos nosotros.
Las capas de la atmósfera son:
Homosfera hasta los 80 km de altura, con la mayoría de los gases
Heterosfera, a partir de los 80 km, con cuatro capas según la masa atómica de los gases
presentes: nitrógeno molecular, oxígeno atómico, helio e hidrógeno.
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Otra forma de estructurarla es la siguiente:
Troposfera. Termina en la tropopausa (9-12-16 km de altura)
Contiene el 80 % de los gases atmosféricos
La presión atmosférica desciende de 1013 mb a 200 mb en tropopausa
La temperatura disminuye de 15ºC a -70ºC con valor medio de 0,65ºC/100
m (gradiente vertical de temperatura o GVT)
Tiene lugar el efecto invernadero
Se producen los fenómenos meteorológicos (capa del clima)
Incluye la capa sucia (los primeros 500 m)
Estratosfera. Termina en la estratopausa (50-60 km de altura)
Aire tenue solo con movimientos horizontales en los estratos o capas
Solo nubes de hielo en parte inferior (noctilucientes)
La temperatura sube hasta 0-4ºC en la estratopausa
Contiene la capa de ozono(15-30 km, sobre todo a 25 km). Su mecanismo
de formación y destrucción es:
Mesosfera. Termina en la mesopausa (80 km)
Pocos gases pero suficientes para inflamar los meteoritos (estrellas
fugaces)
La temperatura disminuye hasta -80ºC
Ionosfera o termosfera. Hasta los 600 km
La temperatura aumenta hasta los 1000ºC por la absorción de las ondas
cortas de alta energía realizada por el nitrógeno y el oxígeno presentes que
se ionizan liberando electrones
Se origina un campo magnético terrestre entre la ionosfera (positiva) y la
superficie (negativa). Se recarga en las tormentas
Hace posible las comunicaciones al rebotar en ella las ondas de radio
Sobre las zonas polares los electrones del Sol rozan con las moléculas de
esta capa y producen las auroras boreales y australes.
Exosfera. Hasta los 800 km de altura (10.000 km en otros libros como límite)
Muy baja densidad atmosférica similar a la del espacio exterior
El aire no capta la luz solar de modo que el cielo se oscurece
1. Fotólisis del oxígeno por la luz UV
2. Formación del ozono
3. Destrucción del ozono por
a) Fotólisis del ozono por los rayos UV
b) Reacción del ozono con el oxígeno atómico
Las tres reacciones suelen estar en equilibrio dinámico de modo que el
ozono se forma y se destruye al tiempo que retiene el 90 % de las
radiaciones UV, siempre por encima de los 30 km.
Por debajo no hay destrucción del ozono y así se acumula. La cantidad
varía según la radiación incidente.
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3.b Función reguladora de la atmósfera
Balance de radiación solar es la cantidad de radiación incidente sobre la Tierra y depende de:
Radiación incidente
Estructura física de la atmósfera
Composición química de la atmósfera
Gráfico pág 194, actividad 3
4. Dinámica atmosférica
4.a Movimientos en la atmósfera
Tienen lugar en la troposfera, se denominan de convección y se deben a gradientes de
temperatura, humedad o presión.
Convección térmica.
Originada por el gradiente térmico entre la superficie y la parte superior.
Crea corrientes térmicas ascendentes (aire caliente) y descendentes (aire frío).
Convección por humedad.
Se originan por la presencia de vapor de agua en el aire que le hace menos denso que el aire
seco. La cantidad de vapor de agua se mide como:
• Humedad absoluta. Cantidad de vapor de agua que hay en un volumen determinado de
aire, expresada en g/m3
, poco empleada porque depende de la temperatura de modo que
el aire frío contiene poca humedad mientras el caliente puede contener mucha.
Curva de saturación. Muestra la máxima cantidad de vapor de agua que puede contener
el aire a cada valor de temperatura, valor que se denomina punto de rocío.
• Humedad relativa. Cantidad en % de vapor de agua que hay en 1 m3
de aire en relación
con la máxima que podría contener a la temperatura a la que se encuentra.
Ejemplo. Humedad relativa del 25 % quiere decir que podría contener a esa temperatura
cuatro veces más de vapor de agua. Humedad relativa del 100 % corresponde a un punto
en la curva de saturación.
Nivel de condensación. Altura a la que la masa de aire que asciende alcanza su punto de
rocío y forma nubes a partir de núcleos de condensación.
Movimientos verticales debidos a la presión atmosférica.
La presión atmosférica es el peso que ejerce la columna de aire sobre la unidad de superficie.
Se mide en milibares, atmósferas o mm de mercurio, con el barómetro (Torricelli midió a nivel
del mar 1 atm = 1013 mb = 760 mm de mercurio).
Se representa en la superficie terrestre con los mapas de isobaras, que muestran
anticiclones y borrascas o ciclones.
Actividad de observación de mapas del tiempo.
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4.b Gradientes verticales
Gradiente vertical. Diferencia de temperatura entre dos puntos situados a una diferencia de 100
m de altitud.
Gradiente vertical de temperatura (GVT)
Variación vertical de la temperatura del aire en condiciones estáticas. 0,65ºC/100m
Inversión térmica. Espacio aéreo en el que la temperatura aumenta con la altura, en un GVT
negativo. Son frecuentes en invierno y causan un incremento de la contaminación.
Gradiente adiabático seco (GAS)
Variación vertical dinámica que afecta a una masa de aire en movimiento debido a un
desequilibrio con el aire que la rodea. Esta masa de aire se considera un sistema aislado o
adiabático que no intercambia calor con el aire circundante. 1ºC/100m.
El agua está en forma de vapor.
• Al ascender el aire disminuye la presión atmosférica, los gases se expanden, las
partículas rozan menos y disminuye la temperatura.
• Al descender aumenta la presión, los gases se contraen, las partículas chocan y la
temperatura aumenta también.
Gradiente adiabático saturado (GAH)
La masa de aire alcanza su punto de rocío y el vapor de agua se condensa formando una
nube. Esto libera el calor latente de modo que el gradiente disminuye a 0,3 – 0,6ºC/100m.
La masa prosigue su ascenso con el gradiente GAH, que poco a poco irá aumentando a
medida que el aire pierda humedad hasta que todo el vapor se condense, alcanzando de
nuevo el valor de 1ºC/100m.
• A mayor cantidad de vapor de agua inicial menor GAH, 0,3 en zonas tropicales con
formación de nubes más altas, a 0,6 en latitudes medias con formación de nubes en
zonas más bajas.
4.c Condiciones de estabilidad e inestabilidad atmosférica
Condiciones de inestabilidad
Cuando se producen movimientos ascendentes de una masa de aire cuya temperatura inferior
varía según el GAS dentro de una masa de aire estática ambiental con GVT.
El aire ascenderá siempre que GVT > GAS (aire exterior más denso y frío)
El aire ascendente formará una borrasca en superficie con vientos que convergen hacia el
centro, con probabilidad de lluvias si la masa de aire que asciende contiene suficiente vapor
de agua para condensar y formar nubes de suficiente tamaño.
Condiciones de estabilidad o subsistencia
Cuando desciende hacia la superficie una masa de aire frío y denso que se encuentra a
determinada altura.
La masa se va secando por calentamiento (se suman gradientes salvo en situaciones de
inversión térmica).
Origina anticiclones en superficie y vientos divergentes hacia el exterior lo que impide la
entrada de precipitaciones.
Se produce en dos situaciones:
GVT positivo < GAS. No hay movimientos verticales.
GVT negativo. Estamos en una inversión térmica que forma nubes a ras de suelo (niebla)
atrapando la contaminación.
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5. Dinámica de las masas fluidas a escala global
5.a Dinámica atmosférica
La circulación atmosférica horizontal es llevada a cabo por el viento.
El viento superficial es divergente en los anticiclones y convergente en los ciclones.
Si un anticiclón y una borrasca están próximos, el viento soplará del primero a la segunda en
superficie y a la inversa en altura.
El relieve de los continentes altera la trayectoria del viento sumándose al efecto Coriolis.
Efecto Coriolis (Coriolis, 1835). Es consecuencia de la rotación terrestre y de su giro
antihorario (de oeste a este). No tiene un valor constante, siendo máxima en los polos y
mínima en el ecuador (nula).
Un punto de la Tierra gira más despacio cuanto mayor es la latitud a la que se encuentra
de modo que un móvil que se dirija desde el ecuador al polo norte se desviará a la derecha
de su trayectoria inicial. Lo mismo ocurre si es en sentido inverso, al encontrarse un suelo
que gira más deprisa quedará desviado a su derecha. En el hemisferio sur ocurrirá al
contrario y se desviará a la izquierda.
En los anticiclones los vientos radiales quedarán desviados por la fuerza de Coriolis
girando en sentido horario, mientras en las borrascas girarán en sentido antihorario en el
hemisferio norte. En el hemisferio sur será al revés.
Circulación general de la atmósfera.
En las zonas ecuatoriales el calentamiento es intenso debido a la incidencia vertical de los
rayos solares. Por ello se generan borrascas ecuatoriales (B).
En las zonas polares, en cambio, los rayos inciden oblicuamente, calentando menos y
asentando los anticiclones polares (A).
Esto hace que en teoría el viento superficial circule desde los polos hacia el ecuador,
mientras en capas altas lo hace al revés. La fuerza de Coriolis es la encargada de romper
estas células de convección desviando los vientos hacia la derecha o la izquierda en los
hemisferios norte y sur, respectivamente, y generando tres células distintas:
• Célula de Hadley. La más energética de las tres.
Tiene lugar entre el ecuador y los 30 º de latitud
La desviación de los vientos es tan grande que parte del aire
se dirige hacia los polos pero la mayoría desciende generando anticiclones
subtropicales que generan los grandes desiertos del planeta.
De ellos el de las Azores es que más afecta a España,
aunque también el del Sahara afecta en verano, sobre todo a Canarias.
La célula se cierra por los vientos alisios que soplan del NE
o SE según el hemisferio originando la ZCIT (zona de convergencia
intertropical).
• Célula polar. El viento de superficie (levante polar, del NE y SE dependiendo) va
de los anticiclones polares y llega hasta los 60 º de latitud donde se eleva
formando las borrascas subpolares que afectan a España en invierno
cuando desciende hasta los 40 º de latitud norte.
• Célula de Ferrel. Entre las dos anteriores, se forma por acción de los vientos del oeste
(westelies, del SO o NO según el hemisferio) que soplan desde los
anticiclones desérticos a las borrascas subsolares.
Mapa pág 201
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5.b Dinámica de la hidrosfera
De todas las aguas de la hidrosfera son los océanos los más importantes en la regulación
climática del planeta. Constituyen el 97 %.
Su interés reside en su elevado poder calorífico y en las corrientes como mecanismo de transporte
de calor.
La hidrosfera como regulador térmico
Por su elevado calor específico es agua absorbe y retiene por más tiempo una elevada energía
calorífica. Los océanos se calientan y se enfrían mucho más lentamente que los continentes
disminuyendo la amplitud térmica en los lugares próximos a ellos.
En los grandes continentes el aire se enfría en invierno provocando los anticiclones continentales,
con una gran estabilidad, pocas lluvias y presencia de heladas y nieblas.
Las brisas marinas son responsables de que las zonas costeras posean menor amplitud térmica.
Corrientes oceánicas
Mecanismo de transporte de calor más eficaz que el atmosférico.
• Corrientes superficiales. La mayoría de las que recorren la zona central de los grandes
océanos. Su trayectoria está condicionada por el giro del viento en torno a los anticiclones,
iniciado por los vientos alisios (de E a O) que arrastran nubes y precipitaciones hacia el oeste
originando aridez en el margen continental que abandonan, situada al este.
Cuando las corrientes alcanzan la costa oeste vuelven a su lugar de origen formando las
corrientes deriva del oeste. Y al alcanzar las costas orientales se desvían hacia altas latitudes
llevando calor (corriente del Golfo) y hacia las zonas tropicales y ecuatoriales refrescándolas
(corriente de Canarias).
En la zona ecuatorial la contracorriente ecuatorial de E a O.
Corrientes frías del polo Norte son paralelas a las costas occidentales como la corriente del
Labrador, Kamchatka, Groenlandia.
Corriente circumpolar Antártica, rodea sus costas en sentido horario hasta los 60 º de
latitud.
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• Corrientes profundas
Originadas por las diferencias en la densidad del agua que es mayor cuanto más fría y salada
esté, tendiendo a hundirse para dar lugar a una circulación termohalina vertical.
El agua superficial se enfría y desciende dejando sitio a aguas más cálidas que ascienden.
Este movimiento se dificulta cuando hay aporte de agua dulce (precipitación mayor que la
evaporación, río o fusión de un iceberg).
El océano global
Conjunto de todos los mares y océanos del planeta. Es un importante almacén de dióxido de
carbono. Dentro de esta idea hay dos fenómenos importantes:
• Cinta transportadora oceánica. Especie de río que recorre la mayoría de los océanos, en
la primera mitad como corriente profunda, condicionada por la densidad y en la segunda
como corriente superficial supeditada a los vientos dominantes.
Comienza en Groenlandia donde el agua se hunde por salada y fría (al hundirse arrastra
gran cantidad de dióxido atmosférico). Recorre el Atlántico de norte a sur después el
Antártico y asciende para volver a sumergirse en el Índico y el Pacífico donde después
asciende, calentándose y realizando el trayecto inverso.
En su regreso origina lluvias y eleva las costas atlánticas noreuropeas.
• El fenómeno del Niño.
La fig. 7.21 a) Representa la situación normal en la costa del Perú donde los alisios
empujan hacia el oeste el agua superficial del Pacífico haciendo aflorar el agua profunda y
fértil. Estos vientos surgen en un anticiclón sobre la isla de Pascua y mueren en una
borrasca próxima a Asia.
La fig. 7.21 b) Representa el fenómeno El Niño (ENSO u oscilación meridional) se debe a
un excesivo calentamiento superficial de las aguas del Pacífico oriental en las costas de
Perú.
Ocurre cada 3-5 años y dura unos 18 meses con máximos en Navidad. Los alisios
amainan, el agua superficial se caldea y se forma una borrasca sobre las costas peruanas.
No se produce el afloramiento y decae la pesca.
La Niña es una exageración del fenómeno normal cuando los alisios soplan con más
fuerza de lo normal.
El Niño puede deberse:
o al calentamiento climático que hace disminuir el contraste térmico entre la costa
oriental y occidental de Pacífico, y con ello la intensidad de los alisios y la de las
corrientes oceánicas.
o al aumento del vulcanismo en las dorsales próximas que elevaría la temperatura
del agua impidiendo el afloramiento, de hecho coinciden los años del Niño con una
mayor actividad sísmica.
El Niño se deja sentir en todo el mundo con:
o aumento de la temperatura atmosférica
o lluvias torrenciales e inundaciones en distintas zonas de la costa occidental del
Índico
o tormentas en California
o sequías en Brasil, África, Indonesia y Filipinas
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6. El clima: concepto y parámetros
Climatología es la ciencia que estudia el clima.
Clima es el conjunto de fenómenos de tipo meteorológico que caracterizan la situación y tiempo
atmosférico en un lugar determinado de la Tierra. Requiere observaciones durante un mínimo de
30 años.
Es resultado de:
• latitud
• altitud
• continentalidad
• orientación
Se representa mediante los climogramas.
Tiempo atmosférico es el conjunto de variables atmosféricas (temperatura, presión, humedad,
nubosidad, etc.) de un lugar en un momento determinado.
Actividad 8 en clase, pág 207.
6.a Formación de las precipitaciones
Se originan de tres modos distintos:
Nubes de convección térmica
En los casos de inestabilidad atmosférica,
por ascenso de aire cálido y húmedo
hasta alcanzar el nivel de condensación y
originar un cúmulo.
Si hace calor y hay suficiente humedad se
forman más nubes que se agrupan en
cumulonimbos, con fuertes corrientes
térmicas que provocan precipitaciones.
Son borrascas de convección intensas y
poca duraderas.
Nubes por ascenso orográfico
Una masa de aire choca contra una montaña y
asciende alcanzando su nivel de condensación.
Se desarrollan normalmente estratos con
precipitación horizontal en la ladera. Al terminar
el ascenso la masa de aire ha perdido parte del
agua y la que queda se convierte en vapor a
medida que desciende por la otra ladera, de
modo que crea una zona seca o sombra de
lluvias.
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Nubes de convección en un frente
Se producen en un frente o zona de contacto
entre dos masas de aire con distinta temperatura
y humedad.
Las dos masas chocan y en la zona de contacto
se libera la energía originada en forma de lluvias
o vientos, originando borrascas frontales o
móviles.
Hay tres tipos de frentes: Mc Graw, 209
• Fríos. Cuando la masa de aire frío es
movida por el viento hasta que entra en
contacto con una de aire cálido. La fría
más rápida y densa se mete como una
cuña bajo la cálida obligándola a subir y creando una borrasca. El aire cálido y húmedo se
condensa y forma cumulonimbos con intensas precipitaciones.
• Cálidos. La masa de aire cálido se desplaza hacia la de aire frío y en el contacto se ve
obligada a ascender aunque de modo más lento y con nubes de desarrollo horizontal como
nimboestratos y altoestratos. El cielo es gris plomizo, con lluvias débiles y persistentes y
nevadas. Por encima los cirros que indican buen tiempo si son estables y dispersos.
• Ocluidos. En la superposición de dos frentes, uno cálido y otro frío. El cálido termina por
perder el contacto con el suelo dando precipitaciones de los dos tipos.
6.b Tipos de precipitaciones
Lluvias
• Llovizna, altoestrato
• Lluvia persistente, nimbostrato
• Chubasco, cumulonimbo
Las dos últimas pueden provocar inundaciones según intensidad y frecuencia.
• Lluvias torrenciales, superiores a 200 l/m2
en 24 horas
Mapa de peligrosidad de las precipitaciones de la Península Ibérica. Mc Graw, pág. 210
Tormentas
Se forman siempre en un cumulonimbo originado por:
• Convección térmica, duran 30 a 60 minutos, abarcan poco territorio y son de verano
• Frontales, menos frecuentes, duran horas, ocupan mayor territorio
• Ascenso orográfico, como las primeras
Tienen que producirse fenómenos de electrificación mediante los cuales los cristales de hielo
quedan positivos y las gotas de agua negativas. La superficie terrestre bajo la nube también se
carga positivamente, acumulándose la carga en lugares puntiagudos.
El campo magnético terrestre queda invertido recargándose el condensador terrestre.
Los rayos trasladan electrones hacia los lugares donde se encuentran las cargas positivas. Su
velocidad es de 300.000 km/s y suponen un mecanismo de fijación de nitrógeno atmosférico.
Los truenos son resultado de la onda expansiva producida al calentarse el aire en contacto
con el rayo hasta unos 8000 ºC. Su velocidad es de 340 m/s.
Mapa de riesgo de tormentas en España, Mc Graw, pág. 211
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Actividad ¿Cómo calcular la distancia a la que se encuentra una tormenta?
Leer las normas en caso de tormenta
Nieve y granizo
• Nieve, cuando los cristales de hielo de la cima de un cumulonimbo chocan entre si y
forman cristales hexagonales o copos. Es peligrosa en zonas de montaña porque
puede originar aludes.
• Ventiscas, por combinación de viento superior a 50 km/h, nieve y temperaturas de -
7ºC, requieren medidas de alerta y protección civil.
• Granizo, en tormentas de primavera o verano cuando los cristales de hielo de la cima
caen y vuelven a ascender creciendo hasta alcanzar un gran tamaño (pedrisco).
Supone un riesgo grave para la agricultura y para los seres humanos.
7. El clima en nuestras latitudes
En el hemisferio norte viene dado por la posición del frente polar y la corriente en chorro que
hacen de frontera entre el aire frío polar y el cálido tropical.
• Chorro polar. Jet stream es un veloz viento que rodea la Tierra a altitudes de la
tropopausa, con sentido de oeste a este. Se produce porque los vientos fríos del nordeste
(levante polar) chocan con los cálidos del suroeste (westerlies) haciendo que estos
asciendan hasta la tropopausa desviados por la fuerza de Coriolis.
• Frente polar. Formado por una serie de frentes cálidos, fríos y ocluidos que rodean la
Tierra como un frente único, dejando la masa fría al norte y la cálida al sur. En el
convergen los dos vientos del apartado anterior.
Nuestro clima dependerá de la latitud que ocupen las borrascas subpolares y los
anticiclones subtropicales.
El vórtice circumpolar es un conjunto de borrascas ondulatorias que forman el frente polar
como frontera de separación en latitudes medias. Índice zonal: latitud del vórtice.
• Anticiclones de bloqueo. Permanecen días y días impidiendo la entrada de lluvias y
originando intensas sequías, al tiempo que desvían las borrascas a zonas donde producen
inundaciones.
Mc Graw, pág. 214
El clima de España
Determinado por la posición del anticiclón de las Azores.
Durante el verano está más cerca del polo Norte y bloquea la entrada de borrascas desviándolas
al norte de Europa. Las lluvias de verano son tormentosas, con nubes de desarrollo vertical por
convección térmica. Nos suelen llegar vientos del Sahara produciendo las calimas.
Durante el invierno, el anticiclón se desplaza hacia el sur. España se comporta como un
continente y por el frío intenso presenta un anticiclón de bloqueo que da una fuerte sequía con
nieblas y heladas. Las lluvias son entonces de tipo frontal solo cuando el viento sopla muy fuerte
desplazando al anticiclón.
En primavera y otoño el anticiclón continental desaparece y entran las borrascas ondulatorias
frontales.
Profesora: María José Morales – I.E.S. Victoria Kent (FUENLABRADA) Página: 12
• La gota fría. Frecuente a finales de verano y comienzo de otoño, sobre todo en Levante
donde el Mediterráneo se enfría más lentamente que el continente persistiendo la
evaporación. No tiene que ver con los frentes.
Se origina por entrada de aire frío situado a cierta altura que se encuentra de repente
rodeado por aire más cálido de modo que desciende en espiral hasta tocar la superficie.
Esto hace que el aire cálido y húmedo ascienda desarrollando una nube que originará
fuertes aguaceros y nieve.
• Los tornados. Columna giratoria de viento y polvo
de unos 50 m de anchura que se extiende desde el
suelo hasta la base de un cumulonimbo.
Se forma por un remolino que resulta de un
calentamiento excesivo de la superficie terrestre. El
giro empieza cuando el viento es más veloz en las
capas altas y lo hace en distinto sentido en las
capas bajas.
La velocidad puede llegar a 500 km/h
convirtiéndolo en uno de los riesgos más graves
por su rapidez y capacidad de devastación.
Suelen ir asociados a lluvias torrenciales y
granizadas.
Se producen en zonas templadas, en España en
costas del sur y este.
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8. El clima de las latitudes bajas
8.a Los monzones
Brisa marina a gran escala con alternancia semestral de los movimientos tierra-mar.
En invierno, cuando la ZCIT está más al sur, se instala sobre Asia un anticiclón continental que
provoca hacia el exterior vientos fríos y secos.
En verano, se deshace el anticiclón, la ZCIT asciende y comienzan las lluvias monzónicas en India
y sureste de Asia ya que los vientos procedentes del anticiclón del Índico son húmedos.
8.b Tifones, huracanes o ciclones
Grupo de tormentas muy próximas entre sí, con diámetro medio de 500 km y con giro espiral en
torno a una parte central u ojo del huracán de unos 40 km de ancho y que se encuentra en calma.
Se originan en zonas próximas al
Ecuador donde la radiación solar
calienta el mar a 27ºC originando
mucha evaporación y convección
que forma nubes de tormenta de
enorme desarrollo vertical.
El giro espiral es debido al efecto
de Coriolis que aumenta a medida
que se aleja del Ecuador, en
sentido antihorario en hemisferio
norte y al revés en el sur. Los del
hemisferio norte se dirigen hacia
el norte y luego nordeste y los del
sur al suroeste y al sur.
Al entrar en tierra se debilitan
convirtiéndose en borrascas
tropicales.
Lleva asociadas:
• grandes olas, por el efecto
de succión en el ojo del
huracán
• inundaciones y fuertes
lluvias
• acción del fuerte viento
Lectura de noticias sobre los efectos del huracán Kirill sobre Europa. Semana 15 al 21 de enero
de 2007.
Profesora: María José Morales – I.E.S. Victoria Kent (FUENLABRADA) Página: 14
9. Cambios climáticos pasados
9.a Variaciones del clima terrestre antes del Cuaternario
Mc Graw, pág. 219
Tienen estrecha relación con la distribución de continentes y océanos durante las diferentes
etapas de la historia de la Tierra.
• La existencia de Pangea bloqueaba las corrientes marinas por lo que hubo importantes
glaciaciones en latitudes altas durante el precámbrico y el carbonífero, correspondientes a
las Pangea I y II.
• Entre ambas Pangea hubo fragmentación en continentes y corrientes marinas circulando
por todo el globo con lo que la temperatura fue superior a la actual.
• Sobre las Pangea además se crea un anticiclón continental que genera vientos fríos y
secos que provocan desertización, como la del pérmico, que se prolonga hasta el triásico
cuando la Pangea II se fragmenta.
• En Mesozoico y Terciario la temperatura aumenta a medida que los océanos se abren y el
calor viaja hacia los polos. El clima se vuelve tropical y favorable a los grandes reptiles.
9.b Variaciones de las temperaturas durante el Cuaternario
Mc Graw, pág. 220
La distribución de tierras y mares apenas ha variado desde el comienzo del Cuaternario (1,6 ma)
• La Tierra ha pasado por periodos glaciales de unos 100.000 años separados por periodos
interglaciales de unos 10.000 años.
• Durante los periodos fríos el aire contenía menores cantidades de dióxido de carbono.
9.c Cambios en las temperaturas durante el pasado histórico
• Hace unos 10.000 años acabó la última glaciación y comenzó un periodo más cálido en el
que ha habido oscilaciones.
• El óptimo climático (hace 7000-5000 años) fue el periodo de máximo calentamiento del
holoceno con temperaturas de 2 o 3 ºC superiores a las actuales, con retroceso de los
hielos y avance hacia el norte de los bosques, además de la elevación del mar de unos 3
m. Las borrascas ecuatoriales llegaron a zonas hoy desérticas con el apogeo de Egipto y
Mesopotamia.
• Después hubo alternancia hasta el óptimo climático medieval, en el 1000-1200. Entonces
se fundieron los hielos árticos, se exploró el Atlántico y se llegó a Norteamérica.
• Entre 1200 y 1900 se dio un periodo de enfriamiento conocido como pequeña Edad del
Hielo con avance de los hielos polares. En el siglo XIV el frío y la sequía produjeron malas
cosechas y hambrunas en toda Europa dando entrada a la Peste negra.
• Hasta la actualidad las temperaturas han ido subiendo.
Estas fluctuaciones parecen debidas a las manchas solares, zonas oscuras de la superficie solar
que aumentan hasta un máximo cada 11 años, aumentando la radiación solar que incide sobre la
Tierra.
Cada 80 o 180 años se produce una variación de la cantidad total de manchas. Cuando
disminuyen mucho (pequeña Edad de Hielo) se amplía el anticiclón polar con creación de la NAO
(oscilación del Atlántico Norte) negativa, con westerlies débiles y el anticiclón de las Azores más al
sur lo que trae lluvias invernales a nuestro país.
Profesora: María José Morales – I.E.S. Victoria Kent (FUENLABRADA) Página: 15
10.Cambios climáticos presentes y futuros
Desde el año 1900 hasta la actualidad la temperatura media del planeta ha ascendido.
El calentamiento global es un fenómeno de gran importancia por sus consecuencias para toda la
población.
Convenio sobre el Cambio Climático, Conferencia de Río, 1992.
El cambio climático es consecuencia de la actividad humana y si los países en vías de desarrollo
siguen nuestro modelo de explotación incontrolada en cuanto al consumo de los recursos, las
emisiones de gases de efecto invernadero (dióxido de carbono, vapor de agua, metano, óxido
nitroso, holocarbonos utilizados en aire acondicionado) se dispararán.
Se propuso el desarrollo a través de la utilización de las energías renovables, limpias y
sostenibles.
La concentración de dióxido de carbono ha pasado desde la Revolución Industrial de 280 ppm a
370 ppm en 2001.y con ello
• la temperatura ha subido 0,3-0,6ºC desde 1900
• el nivel del mar ha subido 10-15 cm desde 1900
• desde 1960 hace más calor
Cuadro Mc Graw, pág. 223
Protocolo de Kioto, 1997
Reducción en los países desarrollados una media de un 5,2 % de las emisiones hasta el 2012, sin
límite para los países pobres.
Compraventa de emisiones como medida de flexibilidad
Mecanismo de desarrollo limpio
Inclusión de sumideros de carbono (reforestación)
Cumbre Mundial sobre el Cambio Climático, Buenos Aires, 1998.
Mecanismos de flexibilidad
Cumbre de la Haya, 2000.
Estados Unidos no quiere reducir sus emisiones.
Cumbre de Bonn, 2001.
Europa se compromete a contribuir al desarrollo limpio del sur mediante subvenciones.
Cumbre de Johannesburgo, 2002.
Todos los países ratifican el protocolo de Kioto salvo los EEUU. y Rusia que está en duda.
Actividades
pág. 193, actividad 1
pág. 194, actividad 2
pág. 206, actividad 7
pág. 225, actividad 13

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  • 1. Profesora: María José Morales – I.E.S. Victoria Kent (FUENLABRADA) Página: 1 TEMA 7. DINÁMICA DE LAS MASAS FLUIDAS Guión del tema 1. Introducción 2. Composición de la atmósfera 3. Estructura y función de la atmósfera 4. Dinámica atmosférica 5. Dinámica de las masas fluidas a escala global 6. El clima: concepto y parámetros 7. El clima en nuestras latitudes 8. El clima de las latitudes bajas 9. Cambios climáticos pasados 10.Cambios climáticos presentes y futuros Desarrollo del tema 1. Introducción Llamamos capas fluidas a ATMÓSFERA e HIDROSFERA. Son los dos subsistemas fundamentales de la maquinaria climática terrestre, cuya principal interacción es el ciclo del agua. Repaso del ciclo del agua. Funcionamiento de la máquina climática. Sistema muy complejo que ha de estudiarse a partir de modelos basados en la existencia de un gradiente. Gradiente es la diferencia existente entre dos puntos en alguno de los parámetros atmosféricos (temperatura, humedad o presión), ya sea en sentido vertical u horizontal, en el interior de la atmósfera o de la hidrosfera. Este gradiente origina siempre un movimiento de circulación del fluido para atenuar las diferencias entre ambos puntos. En la atmósfera lo realiza el viento y en la hidrosfera las corrientes marinas. A mayor gradiente, mayor velocidad del viento o de las corrientes. El comportamiento de ambas es distinto por: • densidad • compresibilidad • movilidad • capacidad de almacenar calor • capacidad de conducir calor
  • 2. Profesora: María José Morales – I.E.S. Victoria Kent (FUENLABRADA) Página: 2 Movimientos verticales. Dependen de la temperatura que, a su vez, afecta a la densidad (aumenta al disminuir la temperatura). • El aire es mal conductor del calor de modo que se calienta más por el calor que irradia de la superficie terrestre que por la radiación solar. El aire caliente tenderá a subir y el frío a descender, enfriándose y calentándose respectivamente. • El agua conduce mejor el calor de modo que se caliente en superficie y es fría en el fondo. Como es más densa por debajo no serán posibles movimientos verticales salvo en los lugares con aguas superficiales muy frías. Movimientos horizontales. El movimiento del viento y de las corrientes se debe a las diferencias de temperatura horizontales debidas al desigual calentamiento de la superficie terrestre según la insolación. La presencia de masas continentales condiciona este flujo desviando tanto vientos como corrientes. 2. Composición de la atmósfera La atmósfera primitiva se formó por la salida de los gases del planeta durante su enfriamiento, junto con polvo y gases de los volcanes. Más tarde los seres vivos cambiaron su composición al aparecer la fotosíntesis que aportó oxígeno y rebajó los niveles de dióxido de carbono iniciales. Los componentes se clasifican en: Mayoritarios. Nitrógeno (78 %), oxígeno (21 %), argón (0,93 %), dióxido de carbono (0,03 %), otros (0,14 %) Minoritarios. (en ppm) Monóxido de carbono, metano, hidrocarburos, NOx, amoniaco, SOx, ozono, y otros no reactivos como helio, neón, criptón, xenón, óxido nitroso. Variables. Vapor de agua y contaminantes. 3. Estructura y función de la atmósfera 3.a La atmósfera como filtro protector Dibujo pág 191 Las capas de la atmósfera hacen de filtro de modo que solo las ondas del centro del espectro las atraviesa, sobre todo la luz visible. Las radiaciones de onda corta (gamma, X y UV) tienen gran energía y poder de penetración, pero son filtradas en las capas altas. Las de onda larga (radio) entran pero son superadas por las que emitimos nosotros. Las capas de la atmósfera son: Homosfera hasta los 80 km de altura, con la mayoría de los gases Heterosfera, a partir de los 80 km, con cuatro capas según la masa atómica de los gases presentes: nitrógeno molecular, oxígeno atómico, helio e hidrógeno.
  • 3. Profesora: María José Morales – I.E.S. Victoria Kent (FUENLABRADA) Página: 3 Otra forma de estructurarla es la siguiente: Troposfera. Termina en la tropopausa (9-12-16 km de altura) Contiene el 80 % de los gases atmosféricos La presión atmosférica desciende de 1013 mb a 200 mb en tropopausa La temperatura disminuye de 15ºC a -70ºC con valor medio de 0,65ºC/100 m (gradiente vertical de temperatura o GVT) Tiene lugar el efecto invernadero Se producen los fenómenos meteorológicos (capa del clima) Incluye la capa sucia (los primeros 500 m) Estratosfera. Termina en la estratopausa (50-60 km de altura) Aire tenue solo con movimientos horizontales en los estratos o capas Solo nubes de hielo en parte inferior (noctilucientes) La temperatura sube hasta 0-4ºC en la estratopausa Contiene la capa de ozono(15-30 km, sobre todo a 25 km). Su mecanismo de formación y destrucción es: Mesosfera. Termina en la mesopausa (80 km) Pocos gases pero suficientes para inflamar los meteoritos (estrellas fugaces) La temperatura disminuye hasta -80ºC Ionosfera o termosfera. Hasta los 600 km La temperatura aumenta hasta los 1000ºC por la absorción de las ondas cortas de alta energía realizada por el nitrógeno y el oxígeno presentes que se ionizan liberando electrones Se origina un campo magnético terrestre entre la ionosfera (positiva) y la superficie (negativa). Se recarga en las tormentas Hace posible las comunicaciones al rebotar en ella las ondas de radio Sobre las zonas polares los electrones del Sol rozan con las moléculas de esta capa y producen las auroras boreales y australes. Exosfera. Hasta los 800 km de altura (10.000 km en otros libros como límite) Muy baja densidad atmosférica similar a la del espacio exterior El aire no capta la luz solar de modo que el cielo se oscurece 1. Fotólisis del oxígeno por la luz UV 2. Formación del ozono 3. Destrucción del ozono por a) Fotólisis del ozono por los rayos UV b) Reacción del ozono con el oxígeno atómico Las tres reacciones suelen estar en equilibrio dinámico de modo que el ozono se forma y se destruye al tiempo que retiene el 90 % de las radiaciones UV, siempre por encima de los 30 km. Por debajo no hay destrucción del ozono y así se acumula. La cantidad varía según la radiación incidente.
  • 4. Profesora: María José Morales – I.E.S. Victoria Kent (FUENLABRADA) Página: 4 3.b Función reguladora de la atmósfera Balance de radiación solar es la cantidad de radiación incidente sobre la Tierra y depende de: Radiación incidente Estructura física de la atmósfera Composición química de la atmósfera Gráfico pág 194, actividad 3 4. Dinámica atmosférica 4.a Movimientos en la atmósfera Tienen lugar en la troposfera, se denominan de convección y se deben a gradientes de temperatura, humedad o presión. Convección térmica. Originada por el gradiente térmico entre la superficie y la parte superior. Crea corrientes térmicas ascendentes (aire caliente) y descendentes (aire frío). Convección por humedad. Se originan por la presencia de vapor de agua en el aire que le hace menos denso que el aire seco. La cantidad de vapor de agua se mide como: • Humedad absoluta. Cantidad de vapor de agua que hay en un volumen determinado de aire, expresada en g/m3 , poco empleada porque depende de la temperatura de modo que el aire frío contiene poca humedad mientras el caliente puede contener mucha. Curva de saturación. Muestra la máxima cantidad de vapor de agua que puede contener el aire a cada valor de temperatura, valor que se denomina punto de rocío. • Humedad relativa. Cantidad en % de vapor de agua que hay en 1 m3 de aire en relación con la máxima que podría contener a la temperatura a la que se encuentra. Ejemplo. Humedad relativa del 25 % quiere decir que podría contener a esa temperatura cuatro veces más de vapor de agua. Humedad relativa del 100 % corresponde a un punto en la curva de saturación. Nivel de condensación. Altura a la que la masa de aire que asciende alcanza su punto de rocío y forma nubes a partir de núcleos de condensación. Movimientos verticales debidos a la presión atmosférica. La presión atmosférica es el peso que ejerce la columna de aire sobre la unidad de superficie. Se mide en milibares, atmósferas o mm de mercurio, con el barómetro (Torricelli midió a nivel del mar 1 atm = 1013 mb = 760 mm de mercurio). Se representa en la superficie terrestre con los mapas de isobaras, que muestran anticiclones y borrascas o ciclones. Actividad de observación de mapas del tiempo.
  • 5. Profesora: María José Morales – I.E.S. Victoria Kent (FUENLABRADA) Página: 5 4.b Gradientes verticales Gradiente vertical. Diferencia de temperatura entre dos puntos situados a una diferencia de 100 m de altitud. Gradiente vertical de temperatura (GVT) Variación vertical de la temperatura del aire en condiciones estáticas. 0,65ºC/100m Inversión térmica. Espacio aéreo en el que la temperatura aumenta con la altura, en un GVT negativo. Son frecuentes en invierno y causan un incremento de la contaminación. Gradiente adiabático seco (GAS) Variación vertical dinámica que afecta a una masa de aire en movimiento debido a un desequilibrio con el aire que la rodea. Esta masa de aire se considera un sistema aislado o adiabático que no intercambia calor con el aire circundante. 1ºC/100m. El agua está en forma de vapor. • Al ascender el aire disminuye la presión atmosférica, los gases se expanden, las partículas rozan menos y disminuye la temperatura. • Al descender aumenta la presión, los gases se contraen, las partículas chocan y la temperatura aumenta también. Gradiente adiabático saturado (GAH) La masa de aire alcanza su punto de rocío y el vapor de agua se condensa formando una nube. Esto libera el calor latente de modo que el gradiente disminuye a 0,3 – 0,6ºC/100m. La masa prosigue su ascenso con el gradiente GAH, que poco a poco irá aumentando a medida que el aire pierda humedad hasta que todo el vapor se condense, alcanzando de nuevo el valor de 1ºC/100m. • A mayor cantidad de vapor de agua inicial menor GAH, 0,3 en zonas tropicales con formación de nubes más altas, a 0,6 en latitudes medias con formación de nubes en zonas más bajas. 4.c Condiciones de estabilidad e inestabilidad atmosférica Condiciones de inestabilidad Cuando se producen movimientos ascendentes de una masa de aire cuya temperatura inferior varía según el GAS dentro de una masa de aire estática ambiental con GVT. El aire ascenderá siempre que GVT > GAS (aire exterior más denso y frío) El aire ascendente formará una borrasca en superficie con vientos que convergen hacia el centro, con probabilidad de lluvias si la masa de aire que asciende contiene suficiente vapor de agua para condensar y formar nubes de suficiente tamaño. Condiciones de estabilidad o subsistencia Cuando desciende hacia la superficie una masa de aire frío y denso que se encuentra a determinada altura. La masa se va secando por calentamiento (se suman gradientes salvo en situaciones de inversión térmica). Origina anticiclones en superficie y vientos divergentes hacia el exterior lo que impide la entrada de precipitaciones. Se produce en dos situaciones: GVT positivo < GAS. No hay movimientos verticales. GVT negativo. Estamos en una inversión térmica que forma nubes a ras de suelo (niebla) atrapando la contaminación.
  • 6. Profesora: María José Morales – I.E.S. Victoria Kent (FUENLABRADA) Página: 6 5. Dinámica de las masas fluidas a escala global 5.a Dinámica atmosférica La circulación atmosférica horizontal es llevada a cabo por el viento. El viento superficial es divergente en los anticiclones y convergente en los ciclones. Si un anticiclón y una borrasca están próximos, el viento soplará del primero a la segunda en superficie y a la inversa en altura. El relieve de los continentes altera la trayectoria del viento sumándose al efecto Coriolis. Efecto Coriolis (Coriolis, 1835). Es consecuencia de la rotación terrestre y de su giro antihorario (de oeste a este). No tiene un valor constante, siendo máxima en los polos y mínima en el ecuador (nula). Un punto de la Tierra gira más despacio cuanto mayor es la latitud a la que se encuentra de modo que un móvil que se dirija desde el ecuador al polo norte se desviará a la derecha de su trayectoria inicial. Lo mismo ocurre si es en sentido inverso, al encontrarse un suelo que gira más deprisa quedará desviado a su derecha. En el hemisferio sur ocurrirá al contrario y se desviará a la izquierda. En los anticiclones los vientos radiales quedarán desviados por la fuerza de Coriolis girando en sentido horario, mientras en las borrascas girarán en sentido antihorario en el hemisferio norte. En el hemisferio sur será al revés. Circulación general de la atmósfera. En las zonas ecuatoriales el calentamiento es intenso debido a la incidencia vertical de los rayos solares. Por ello se generan borrascas ecuatoriales (B). En las zonas polares, en cambio, los rayos inciden oblicuamente, calentando menos y asentando los anticiclones polares (A). Esto hace que en teoría el viento superficial circule desde los polos hacia el ecuador, mientras en capas altas lo hace al revés. La fuerza de Coriolis es la encargada de romper estas células de convección desviando los vientos hacia la derecha o la izquierda en los hemisferios norte y sur, respectivamente, y generando tres células distintas: • Célula de Hadley. La más energética de las tres. Tiene lugar entre el ecuador y los 30 º de latitud La desviación de los vientos es tan grande que parte del aire se dirige hacia los polos pero la mayoría desciende generando anticiclones subtropicales que generan los grandes desiertos del planeta. De ellos el de las Azores es que más afecta a España, aunque también el del Sahara afecta en verano, sobre todo a Canarias. La célula se cierra por los vientos alisios que soplan del NE o SE según el hemisferio originando la ZCIT (zona de convergencia intertropical). • Célula polar. El viento de superficie (levante polar, del NE y SE dependiendo) va de los anticiclones polares y llega hasta los 60 º de latitud donde se eleva formando las borrascas subpolares que afectan a España en invierno cuando desciende hasta los 40 º de latitud norte. • Célula de Ferrel. Entre las dos anteriores, se forma por acción de los vientos del oeste (westelies, del SO o NO según el hemisferio) que soplan desde los anticiclones desérticos a las borrascas subsolares. Mapa pág 201
  • 7. Profesora: María José Morales – I.E.S. Victoria Kent (FUENLABRADA) Página: 7 5.b Dinámica de la hidrosfera De todas las aguas de la hidrosfera son los océanos los más importantes en la regulación climática del planeta. Constituyen el 97 %. Su interés reside en su elevado poder calorífico y en las corrientes como mecanismo de transporte de calor. La hidrosfera como regulador térmico Por su elevado calor específico es agua absorbe y retiene por más tiempo una elevada energía calorífica. Los océanos se calientan y se enfrían mucho más lentamente que los continentes disminuyendo la amplitud térmica en los lugares próximos a ellos. En los grandes continentes el aire se enfría en invierno provocando los anticiclones continentales, con una gran estabilidad, pocas lluvias y presencia de heladas y nieblas. Las brisas marinas son responsables de que las zonas costeras posean menor amplitud térmica. Corrientes oceánicas Mecanismo de transporte de calor más eficaz que el atmosférico. • Corrientes superficiales. La mayoría de las que recorren la zona central de los grandes océanos. Su trayectoria está condicionada por el giro del viento en torno a los anticiclones, iniciado por los vientos alisios (de E a O) que arrastran nubes y precipitaciones hacia el oeste originando aridez en el margen continental que abandonan, situada al este. Cuando las corrientes alcanzan la costa oeste vuelven a su lugar de origen formando las corrientes deriva del oeste. Y al alcanzar las costas orientales se desvían hacia altas latitudes llevando calor (corriente del Golfo) y hacia las zonas tropicales y ecuatoriales refrescándolas (corriente de Canarias). En la zona ecuatorial la contracorriente ecuatorial de E a O. Corrientes frías del polo Norte son paralelas a las costas occidentales como la corriente del Labrador, Kamchatka, Groenlandia. Corriente circumpolar Antártica, rodea sus costas en sentido horario hasta los 60 º de latitud.
  • 8. Profesora: María José Morales – I.E.S. Victoria Kent (FUENLABRADA) Página: 8 • Corrientes profundas Originadas por las diferencias en la densidad del agua que es mayor cuanto más fría y salada esté, tendiendo a hundirse para dar lugar a una circulación termohalina vertical. El agua superficial se enfría y desciende dejando sitio a aguas más cálidas que ascienden. Este movimiento se dificulta cuando hay aporte de agua dulce (precipitación mayor que la evaporación, río o fusión de un iceberg). El océano global Conjunto de todos los mares y océanos del planeta. Es un importante almacén de dióxido de carbono. Dentro de esta idea hay dos fenómenos importantes: • Cinta transportadora oceánica. Especie de río que recorre la mayoría de los océanos, en la primera mitad como corriente profunda, condicionada por la densidad y en la segunda como corriente superficial supeditada a los vientos dominantes. Comienza en Groenlandia donde el agua se hunde por salada y fría (al hundirse arrastra gran cantidad de dióxido atmosférico). Recorre el Atlántico de norte a sur después el Antártico y asciende para volver a sumergirse en el Índico y el Pacífico donde después asciende, calentándose y realizando el trayecto inverso. En su regreso origina lluvias y eleva las costas atlánticas noreuropeas. • El fenómeno del Niño. La fig. 7.21 a) Representa la situación normal en la costa del Perú donde los alisios empujan hacia el oeste el agua superficial del Pacífico haciendo aflorar el agua profunda y fértil. Estos vientos surgen en un anticiclón sobre la isla de Pascua y mueren en una borrasca próxima a Asia. La fig. 7.21 b) Representa el fenómeno El Niño (ENSO u oscilación meridional) se debe a un excesivo calentamiento superficial de las aguas del Pacífico oriental en las costas de Perú. Ocurre cada 3-5 años y dura unos 18 meses con máximos en Navidad. Los alisios amainan, el agua superficial se caldea y se forma una borrasca sobre las costas peruanas. No se produce el afloramiento y decae la pesca. La Niña es una exageración del fenómeno normal cuando los alisios soplan con más fuerza de lo normal. El Niño puede deberse: o al calentamiento climático que hace disminuir el contraste térmico entre la costa oriental y occidental de Pacífico, y con ello la intensidad de los alisios y la de las corrientes oceánicas. o al aumento del vulcanismo en las dorsales próximas que elevaría la temperatura del agua impidiendo el afloramiento, de hecho coinciden los años del Niño con una mayor actividad sísmica. El Niño se deja sentir en todo el mundo con: o aumento de la temperatura atmosférica o lluvias torrenciales e inundaciones en distintas zonas de la costa occidental del Índico o tormentas en California o sequías en Brasil, África, Indonesia y Filipinas
  • 9. Profesora: María José Morales – I.E.S. Victoria Kent (FUENLABRADA) Página: 9 6. El clima: concepto y parámetros Climatología es la ciencia que estudia el clima. Clima es el conjunto de fenómenos de tipo meteorológico que caracterizan la situación y tiempo atmosférico en un lugar determinado de la Tierra. Requiere observaciones durante un mínimo de 30 años. Es resultado de: • latitud • altitud • continentalidad • orientación Se representa mediante los climogramas. Tiempo atmosférico es el conjunto de variables atmosféricas (temperatura, presión, humedad, nubosidad, etc.) de un lugar en un momento determinado. Actividad 8 en clase, pág 207. 6.a Formación de las precipitaciones Se originan de tres modos distintos: Nubes de convección térmica En los casos de inestabilidad atmosférica, por ascenso de aire cálido y húmedo hasta alcanzar el nivel de condensación y originar un cúmulo. Si hace calor y hay suficiente humedad se forman más nubes que se agrupan en cumulonimbos, con fuertes corrientes térmicas que provocan precipitaciones. Son borrascas de convección intensas y poca duraderas. Nubes por ascenso orográfico Una masa de aire choca contra una montaña y asciende alcanzando su nivel de condensación. Se desarrollan normalmente estratos con precipitación horizontal en la ladera. Al terminar el ascenso la masa de aire ha perdido parte del agua y la que queda se convierte en vapor a medida que desciende por la otra ladera, de modo que crea una zona seca o sombra de lluvias.
  • 10. Profesora: María José Morales – I.E.S. Victoria Kent (FUENLABRADA) Página: 10 Nubes de convección en un frente Se producen en un frente o zona de contacto entre dos masas de aire con distinta temperatura y humedad. Las dos masas chocan y en la zona de contacto se libera la energía originada en forma de lluvias o vientos, originando borrascas frontales o móviles. Hay tres tipos de frentes: Mc Graw, 209 • Fríos. Cuando la masa de aire frío es movida por el viento hasta que entra en contacto con una de aire cálido. La fría más rápida y densa se mete como una cuña bajo la cálida obligándola a subir y creando una borrasca. El aire cálido y húmedo se condensa y forma cumulonimbos con intensas precipitaciones. • Cálidos. La masa de aire cálido se desplaza hacia la de aire frío y en el contacto se ve obligada a ascender aunque de modo más lento y con nubes de desarrollo horizontal como nimboestratos y altoestratos. El cielo es gris plomizo, con lluvias débiles y persistentes y nevadas. Por encima los cirros que indican buen tiempo si son estables y dispersos. • Ocluidos. En la superposición de dos frentes, uno cálido y otro frío. El cálido termina por perder el contacto con el suelo dando precipitaciones de los dos tipos. 6.b Tipos de precipitaciones Lluvias • Llovizna, altoestrato • Lluvia persistente, nimbostrato • Chubasco, cumulonimbo Las dos últimas pueden provocar inundaciones según intensidad y frecuencia. • Lluvias torrenciales, superiores a 200 l/m2 en 24 horas Mapa de peligrosidad de las precipitaciones de la Península Ibérica. Mc Graw, pág. 210 Tormentas Se forman siempre en un cumulonimbo originado por: • Convección térmica, duran 30 a 60 minutos, abarcan poco territorio y son de verano • Frontales, menos frecuentes, duran horas, ocupan mayor territorio • Ascenso orográfico, como las primeras Tienen que producirse fenómenos de electrificación mediante los cuales los cristales de hielo quedan positivos y las gotas de agua negativas. La superficie terrestre bajo la nube también se carga positivamente, acumulándose la carga en lugares puntiagudos. El campo magnético terrestre queda invertido recargándose el condensador terrestre. Los rayos trasladan electrones hacia los lugares donde se encuentran las cargas positivas. Su velocidad es de 300.000 km/s y suponen un mecanismo de fijación de nitrógeno atmosférico. Los truenos son resultado de la onda expansiva producida al calentarse el aire en contacto con el rayo hasta unos 8000 ºC. Su velocidad es de 340 m/s. Mapa de riesgo de tormentas en España, Mc Graw, pág. 211
  • 11. Profesora: María José Morales – I.E.S. Victoria Kent (FUENLABRADA) Página: 11 Actividad ¿Cómo calcular la distancia a la que se encuentra una tormenta? Leer las normas en caso de tormenta Nieve y granizo • Nieve, cuando los cristales de hielo de la cima de un cumulonimbo chocan entre si y forman cristales hexagonales o copos. Es peligrosa en zonas de montaña porque puede originar aludes. • Ventiscas, por combinación de viento superior a 50 km/h, nieve y temperaturas de - 7ºC, requieren medidas de alerta y protección civil. • Granizo, en tormentas de primavera o verano cuando los cristales de hielo de la cima caen y vuelven a ascender creciendo hasta alcanzar un gran tamaño (pedrisco). Supone un riesgo grave para la agricultura y para los seres humanos. 7. El clima en nuestras latitudes En el hemisferio norte viene dado por la posición del frente polar y la corriente en chorro que hacen de frontera entre el aire frío polar y el cálido tropical. • Chorro polar. Jet stream es un veloz viento que rodea la Tierra a altitudes de la tropopausa, con sentido de oeste a este. Se produce porque los vientos fríos del nordeste (levante polar) chocan con los cálidos del suroeste (westerlies) haciendo que estos asciendan hasta la tropopausa desviados por la fuerza de Coriolis. • Frente polar. Formado por una serie de frentes cálidos, fríos y ocluidos que rodean la Tierra como un frente único, dejando la masa fría al norte y la cálida al sur. En el convergen los dos vientos del apartado anterior. Nuestro clima dependerá de la latitud que ocupen las borrascas subpolares y los anticiclones subtropicales. El vórtice circumpolar es un conjunto de borrascas ondulatorias que forman el frente polar como frontera de separación en latitudes medias. Índice zonal: latitud del vórtice. • Anticiclones de bloqueo. Permanecen días y días impidiendo la entrada de lluvias y originando intensas sequías, al tiempo que desvían las borrascas a zonas donde producen inundaciones. Mc Graw, pág. 214 El clima de España Determinado por la posición del anticiclón de las Azores. Durante el verano está más cerca del polo Norte y bloquea la entrada de borrascas desviándolas al norte de Europa. Las lluvias de verano son tormentosas, con nubes de desarrollo vertical por convección térmica. Nos suelen llegar vientos del Sahara produciendo las calimas. Durante el invierno, el anticiclón se desplaza hacia el sur. España se comporta como un continente y por el frío intenso presenta un anticiclón de bloqueo que da una fuerte sequía con nieblas y heladas. Las lluvias son entonces de tipo frontal solo cuando el viento sopla muy fuerte desplazando al anticiclón. En primavera y otoño el anticiclón continental desaparece y entran las borrascas ondulatorias frontales.
  • 12. Profesora: María José Morales – I.E.S. Victoria Kent (FUENLABRADA) Página: 12 • La gota fría. Frecuente a finales de verano y comienzo de otoño, sobre todo en Levante donde el Mediterráneo se enfría más lentamente que el continente persistiendo la evaporación. No tiene que ver con los frentes. Se origina por entrada de aire frío situado a cierta altura que se encuentra de repente rodeado por aire más cálido de modo que desciende en espiral hasta tocar la superficie. Esto hace que el aire cálido y húmedo ascienda desarrollando una nube que originará fuertes aguaceros y nieve. • Los tornados. Columna giratoria de viento y polvo de unos 50 m de anchura que se extiende desde el suelo hasta la base de un cumulonimbo. Se forma por un remolino que resulta de un calentamiento excesivo de la superficie terrestre. El giro empieza cuando el viento es más veloz en las capas altas y lo hace en distinto sentido en las capas bajas. La velocidad puede llegar a 500 km/h convirtiéndolo en uno de los riesgos más graves por su rapidez y capacidad de devastación. Suelen ir asociados a lluvias torrenciales y granizadas. Se producen en zonas templadas, en España en costas del sur y este.
  • 13. Profesora: María José Morales – I.E.S. Victoria Kent (FUENLABRADA) Página: 13 8. El clima de las latitudes bajas 8.a Los monzones Brisa marina a gran escala con alternancia semestral de los movimientos tierra-mar. En invierno, cuando la ZCIT está más al sur, se instala sobre Asia un anticiclón continental que provoca hacia el exterior vientos fríos y secos. En verano, se deshace el anticiclón, la ZCIT asciende y comienzan las lluvias monzónicas en India y sureste de Asia ya que los vientos procedentes del anticiclón del Índico son húmedos. 8.b Tifones, huracanes o ciclones Grupo de tormentas muy próximas entre sí, con diámetro medio de 500 km y con giro espiral en torno a una parte central u ojo del huracán de unos 40 km de ancho y que se encuentra en calma. Se originan en zonas próximas al Ecuador donde la radiación solar calienta el mar a 27ºC originando mucha evaporación y convección que forma nubes de tormenta de enorme desarrollo vertical. El giro espiral es debido al efecto de Coriolis que aumenta a medida que se aleja del Ecuador, en sentido antihorario en hemisferio norte y al revés en el sur. Los del hemisferio norte se dirigen hacia el norte y luego nordeste y los del sur al suroeste y al sur. Al entrar en tierra se debilitan convirtiéndose en borrascas tropicales. Lleva asociadas: • grandes olas, por el efecto de succión en el ojo del huracán • inundaciones y fuertes lluvias • acción del fuerte viento Lectura de noticias sobre los efectos del huracán Kirill sobre Europa. Semana 15 al 21 de enero de 2007.
  • 14. Profesora: María José Morales – I.E.S. Victoria Kent (FUENLABRADA) Página: 14 9. Cambios climáticos pasados 9.a Variaciones del clima terrestre antes del Cuaternario Mc Graw, pág. 219 Tienen estrecha relación con la distribución de continentes y océanos durante las diferentes etapas de la historia de la Tierra. • La existencia de Pangea bloqueaba las corrientes marinas por lo que hubo importantes glaciaciones en latitudes altas durante el precámbrico y el carbonífero, correspondientes a las Pangea I y II. • Entre ambas Pangea hubo fragmentación en continentes y corrientes marinas circulando por todo el globo con lo que la temperatura fue superior a la actual. • Sobre las Pangea además se crea un anticiclón continental que genera vientos fríos y secos que provocan desertización, como la del pérmico, que se prolonga hasta el triásico cuando la Pangea II se fragmenta. • En Mesozoico y Terciario la temperatura aumenta a medida que los océanos se abren y el calor viaja hacia los polos. El clima se vuelve tropical y favorable a los grandes reptiles. 9.b Variaciones de las temperaturas durante el Cuaternario Mc Graw, pág. 220 La distribución de tierras y mares apenas ha variado desde el comienzo del Cuaternario (1,6 ma) • La Tierra ha pasado por periodos glaciales de unos 100.000 años separados por periodos interglaciales de unos 10.000 años. • Durante los periodos fríos el aire contenía menores cantidades de dióxido de carbono. 9.c Cambios en las temperaturas durante el pasado histórico • Hace unos 10.000 años acabó la última glaciación y comenzó un periodo más cálido en el que ha habido oscilaciones. • El óptimo climático (hace 7000-5000 años) fue el periodo de máximo calentamiento del holoceno con temperaturas de 2 o 3 ºC superiores a las actuales, con retroceso de los hielos y avance hacia el norte de los bosques, además de la elevación del mar de unos 3 m. Las borrascas ecuatoriales llegaron a zonas hoy desérticas con el apogeo de Egipto y Mesopotamia. • Después hubo alternancia hasta el óptimo climático medieval, en el 1000-1200. Entonces se fundieron los hielos árticos, se exploró el Atlántico y se llegó a Norteamérica. • Entre 1200 y 1900 se dio un periodo de enfriamiento conocido como pequeña Edad del Hielo con avance de los hielos polares. En el siglo XIV el frío y la sequía produjeron malas cosechas y hambrunas en toda Europa dando entrada a la Peste negra. • Hasta la actualidad las temperaturas han ido subiendo. Estas fluctuaciones parecen debidas a las manchas solares, zonas oscuras de la superficie solar que aumentan hasta un máximo cada 11 años, aumentando la radiación solar que incide sobre la Tierra. Cada 80 o 180 años se produce una variación de la cantidad total de manchas. Cuando disminuyen mucho (pequeña Edad de Hielo) se amplía el anticiclón polar con creación de la NAO (oscilación del Atlántico Norte) negativa, con westerlies débiles y el anticiclón de las Azores más al sur lo que trae lluvias invernales a nuestro país.
  • 15. Profesora: María José Morales – I.E.S. Victoria Kent (FUENLABRADA) Página: 15 10.Cambios climáticos presentes y futuros Desde el año 1900 hasta la actualidad la temperatura media del planeta ha ascendido. El calentamiento global es un fenómeno de gran importancia por sus consecuencias para toda la población. Convenio sobre el Cambio Climático, Conferencia de Río, 1992. El cambio climático es consecuencia de la actividad humana y si los países en vías de desarrollo siguen nuestro modelo de explotación incontrolada en cuanto al consumo de los recursos, las emisiones de gases de efecto invernadero (dióxido de carbono, vapor de agua, metano, óxido nitroso, holocarbonos utilizados en aire acondicionado) se dispararán. Se propuso el desarrollo a través de la utilización de las energías renovables, limpias y sostenibles. La concentración de dióxido de carbono ha pasado desde la Revolución Industrial de 280 ppm a 370 ppm en 2001.y con ello • la temperatura ha subido 0,3-0,6ºC desde 1900 • el nivel del mar ha subido 10-15 cm desde 1900 • desde 1960 hace más calor Cuadro Mc Graw, pág. 223 Protocolo de Kioto, 1997 Reducción en los países desarrollados una media de un 5,2 % de las emisiones hasta el 2012, sin límite para los países pobres. Compraventa de emisiones como medida de flexibilidad Mecanismo de desarrollo limpio Inclusión de sumideros de carbono (reforestación) Cumbre Mundial sobre el Cambio Climático, Buenos Aires, 1998. Mecanismos de flexibilidad Cumbre de la Haya, 2000. Estados Unidos no quiere reducir sus emisiones. Cumbre de Bonn, 2001. Europa se compromete a contribuir al desarrollo limpio del sur mediante subvenciones. Cumbre de Johannesburgo, 2002. Todos los países ratifican el protocolo de Kioto salvo los EEUU. y Rusia que está en duda. Actividades pág. 193, actividad 1 pág. 194, actividad 2 pág. 206, actividad 7 pág. 225, actividad 13