Balance de energia global

1. Balance global de energía en la tierra
2020

2. BALANCE GLOBAL DE ENERGÍA EN
LA TIERRA
Objetivos:
(1)Describir el balance de energía global en la Tierra considerando la existencia de flujos de
energía radiativos
y no radiativos (flujo de calor sensible y latente). Se tendrá en cuenta la existencia de una
atmósfera que absorbe parte de la radiación solar incidente y la existencia de una ventana
atmósférica (cosa que no se consideró en los dos modelos heurísticos considerados en el
tema 3).
(2) Analizar la dependencia latitudinal del balance energético global.
Contenidos:
1. Balance de energía global en el sistema climático de la Tierra.
1. Dependencia latitudinal del balance energético radiativo
2. Distribución latitudinal de los diferentes flujos de energía en la superficie de la
Tierra.
1. Distribución latitudinal de la radiación de onda larga emitida por la superficie
de la Tierra
2. Distribución latitudinal de la radiación solar incidente en la superficiede la
Tierra
3. Distribución latitudinal de los flujos de calor latente ysensible

3. 1) Balance de energía global en el Sistema
Climático de la Tierra
 Aunque la temperatura de cualquier lugar puede
variar considerablemente de un año para el, en
general la temperatura promedio global anual
varía muy poco de un año al siguiente  la
tierra y su atmósfera (en conjunto) deben enviar
al espacio la misma cantidad de energía que
reciben del sol.   El mismo balance debe
existir entre la atm y la superficie.
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
-
Radiación directa: radiación solar que llega
directamente al suelo sin haber sido absorbida ni
dispersada.
Radiación difusa: es la radiación solar que
llega a la superficie de la tierra después de
haber sufrido múltiples desviaciones a lo largo
de su trayectoria por dispersión o reflexión.

4. Supongamos que del sol nos llegan 100
unidades de energía:
 El albedo planetario es del 30%
 4% es reflejado por la superficie de la tierra
 20% “ “ “ las nubes
 6% es reflejado por la atmósfera
LAS NUBES SON LAS QUE MÁS
CONTRIBUYEN ALALBEDO
PLANETARIO
 19 % son absorbidas por la atmósfera
(fundamentalmente
ozono en la estratosfera, oxígeno y
nitrógeno en la termosfera, nubes en la
troposfera)
 El resto, 51 %, llega a la superficie de la Tierra
en forma
de radiación directa y difusa.

5. 1) Balance de energía global en el Sistema
Climático de la Tierra
¿Cómo la Tierra y su atmósfera
mantienen este equilibrio
radiativo anualmente?

6. De las 70 unidades que entran, 19
son absorbidas por la atmósfera y
las nubes
51 unidades llegan a la superficie
de la tierra y son absorbidas por
la misma
Nótese que la cantidad de energía
procedente del sol que absorbe la
superficie de la Tierra es el 50%
(aprox) de lo que llega a la cima de la
atmósfera.
¿Cómo la Tierra y su atmósfera mantienen este equilibrio
radiativo anualmente?

7. ¿Cómo la Tierra y su atmósfera mantienen este equilibrio radiativo anualmente?
De las 51 unidades que llegan
a la superficie de la tierra,
aproximadamente unas 23 se
emplean en evaporar agua, y 7
se pierden en forma de calor
latente (conducción y
convección)

8. ¿Cómo la Tierra y su atmósfera mantienen este equilibrio radiativo anualmente?
Por otro lado, en forma de
radiación la superficie de la
Tierra pierde 117 unidades
de las que 6 escapan
directamente hacia el espacio
(ventana atmosférica) y 111
son absorbidas por los GHG
(gases efecto invernadero 
principalmente vapor de
agua, dióxido de cabono) y
las nubes.

9. 1) Balance de energía global en el
Sistema Climático de la Tierra
¿Cómo la Tierra y su atmósfera mantienen este equilibrio radiativo anualmente?
De las 111 unidades de
radiación terrestre absorbidas
por la atmósfera, 96 vuelven a
ser reemitidas hacia la
superficie produciendo el
efecto invernadero.

10. 1) Balance de energía global en el
Sistema Climático de la Tierra
¿Cómo la Tierra y su atmósfera mantienen este equilibrio radiativo anualmente?
De toda la energía que recibe
la superficie de la tierra, la
cantidad que absorbe
procedente de los GHG es
casi el doble de la que
recibe del sol.

11. 1) Balance de energía global en el
Sistema Climático de la Tierra
¿Cómo la Tierra y su atmósfera mantienen este equilibrio radiativo anualmente?
Pero entre todos estos
intercambios de energía,
nótese que la cantidad total de
energía que pierde la Tierra
son 147 unidades y es
balanceada por la energía que
gana (otras 147 unidades
procedentes sol + GHG).
Existe un balance
energético en superficie

12. 1) Balance de energía global en el
Sistema Climático de la Tierra
¿Cómo la Tierra y su atmósfera mantienen este equilibrio radiativo anualmente?
Centrémonos ahora en la atmósfera:
 Ganancias: 7 (calor sensible) + 23 (calor
latente) + 111 (radiación de onda larga) +19
(radiación de onda corta) = 160 unidades.
 Pérdidas: 64 (emisión IR hacia el espacio)
+ 96 (emisión IR hacia la superficie) = 160
unidades.
Ganancias = Pérdidas
Equilibrio energético

13. 1) Balance de energía global en el
Sistema Climático de la Tierra
 Cima de la atmósfera:
 Entra: 70 unidades
 Salen: 6 (ventana atmosférica) +
64 (radiación IR de los GHG) =
70.
Equilibrio energético radiativo

14. ¿Cómo la Tierra y su atmósfera mantienen este equilibrio radiativo anualmente?
Tanto en la cima de la atmósfera, como en la atmósfera, como en la superficie
de la Tierra:
la misma cantidad de energía que se pierde
es la que se gana  existe un balance de energía.
Fundamentalmente, no hay una ganancia
o pérdida neta de energía, por lo que la
temperatura de la Tierra y de la atmósfera
permanece aproximadamente constante.

15. 1) Balance de energía global en el Sistema Climático de la
Tierra Dependencia latitudinal del balance de energía
radiativo
 Aunque la tierra y la atmósfera mantienen este balance de energía
anualmente, tal balance no se mantiene en cada latitud.
 Altas latitudes tienden a perder más energía de la que reciben del sol,
mientras que las latitudes bajas tienden a ganar más energía que la que
pierden.
 El origen de este desajuste se encuentra en que la radiación solar total
incidente en la superficie de la Tierra depende de la latitud (sólo a 38ºN y
38ºS existe equilibrio radiativo).

16. 2) Distribución latitudinal de los flujos de energía
en la superficie de la Tierra

17. 2) Distribución latitudinal de los flujos de energía
en la superficie de la Tierra

18. 2) Distribución latitudinal de los flujos de energía
en la superficie de la Tierra

19. 2) Distribución latitudinal de los flujos de energía
en la superficie de la Tierra

20. 2) Distribución latitudinal de los flujos de energía
en la superficie de la Tierra

21. 2) Distribución latitudinal de los
flujos de energía en la superficie de
la Tierra
Niveles máximos en los subtrópicos
continentales (donde las altas
presiones semipermanentes
conducen a cielos despejados y
abundante calentamiento de la
superficie).
El flujo de calor sensible
depende de las diferencias de
temperatura entre el aire y el la
superficie, y de la velocidad del
viento.

22. 2) Distribución latitudinal de los
flujos de energía en la superficie de
la Tierra
Máximos sobre regiones dominadas por
los anticiclones subtropicales, donde hay
cielos despejados, temperaturas de la
superficie del mar relativamente altas y
mucha evaporación.
En general, la evaporación en la
superficie también es abundante sobre las
corrientes oceánicas cálidas del lado
oeste de los océanos.
Sobre los continentes, se producen
máximos en la superficie sobre la selva
amazónica, la selva tropical de la cuenca
del Congo y la selva tropical del sudeste
asiático, donde los índices de
evapotranspiración son elevados.
Los mínimos del flujo de calor latente
en la superficie coinciden con los

23. 2) Distribución latitudinal de los flujos de energía
en la superficie de la Tierra

24. 2) Distribución latitudinal de los flujos de energía
en la superficie de la Tierra

25. 2) Distribución latitudinal de los flujos de energía
en la superficie de la Tierra

26. Anexo
• La Tierra se mueve alrededor del Sol en una
órbita elíptica, completando una vuelta cada
365 días aprox.
• A su vez, en ese movimiento de traslación, la
Tierra rota sobre su eje, dando una vuelta por
día.
• La Distancia promedio Tierra – Sol es de 150
millones de
km
• Pero como la órbita es elíptica y el sol no se
encuentra exactamente en el centro* de la
elipse, la distancia de la Tierra al Sol varía a lo
largo del año:
• Julio  152 millones de km
• Enero  147 millones de km
• A partir de acá uno podría concluir erróneamente
que el verano vendría dado por la época del año
en la que nos encontramos más cerca del sol. Sin
embargo, la cercanía al sol es sólo una pequeña
parte de toda la historia.

27. Anexo • Las estaciones están reguladas por la
cantidad de energía solar que recibe la
superficie de la Tierra, y esta cantidad
está determinada por dos factores:
• (1) El ángulo con el que los rayos
del sol inciden sobre la
superficie de la Tierra (FACTOR
FUNDAMENTAL)
• (2) En número de horas de luz en
una latitud dada
(1) ÁNGULO DE INCIDENCIA
• La intensidad con la que incide la
radiación depende del ángulo con el que
el haz incide sobre la superficie del
planeta.
• Cuanto mayor sea la perpendicularidad
con la que los rayos del sol inciden sobre
la superficie del planeta, mayor es la
intensidad de radiación que por unidad de
superficie recibe el planeta (se calienta
más la superficie).

28. Anexo (2) Nº DE HORAS DE LUZ
Cuanto mayor sea la duración del día,
mayor es el número de horas que la
superficie está recibiendo radiación solar
y mayor es el calentamiento.
Por simple observación, sabemos que los días de
verano tienen más horas de luz que los de
invierno.
Al 12hrs en verano, el sol se encuentra
más alto (incidencia más perpendicular)
que en inverno.
• Ambas cosas: mayor perpendicularidad de los
rayos al incidir en la superficie del planeta y nº de
horas de luz son consecuencia de que el eje de
rotación del planeta está inclinado 23.5º  Este
eje apunta a la misma dirección del espacio todo
el tiempo.
• Pero el factor decisivo es la inclinación del eje de
rotación