Este documento trata sobre la composición y estructura de la atmósfera, incluyendo sus diferentes capas y sus funciones. También discute el balance energético de la Tierra, explicando cómo la atmósfera regula la temperatura a través del efecto invernadero. Además, introduce conceptos básicos de dinámica atmosférica como la convección térmica y por humedad que generan movimientos verticales del aire, y la advección que produce movimientos horizontales debido a gradientes de presión.

1. Tema 4. Parte I.

2. • Composición y estructura de la atmósfera.
• El balance energético.
• Dinámica atmosférica.
• Presión, humedad.
• Convección, advección.
• Gradientes de temperatura.
• Fenómenos aerológicos.
• Nubes y precipitación.
• Circulación general de la atmósfera.
• Transporte de energía por las masas fluidas.

3. Glaciares y
neveros
Atmósfera
Biosfera
Masas de agua dulce
( )
( )
139
190

4.  Movimientos de las masas debido a
gradientes.
◦ Verticales: de presión, temperatura.
◦ Horizontales: de salinidad, presión.
Los gradientes son diferencias que existen entre dos
puntos en alguno de los parámetros atmosféricos.
140
191

5. La atmósfera es la envoltura gaseosa de la Tierra (y por
extensión de otros planetas).
1ª fase.
4500m.a.
•Envoltura de Hidrógeno y Helio.
•Esos son los compuestos más abundantes en el origen del Sistema Solar.
•Son compuestos volátiles que eran barridos por el viento solar.
2ª fase.
4400m.a.
•Atmósfera reductora (pobre en O).
• Se produce un aumento de la actividad volcánica,
• Aumenta su concentración progresivamente en CO2, CO, CH3, NH3 y H2O.
3ª fase.
2500m.a.
•Atmósfera oxidante (rica en O).
• La actividad de los primeros organismos fotosintéticos (estromatolitos)
disminuyen la concentración de CO2 y aumentan la de oxígeno (O2 y O3).
141
192

6. 78%
21%
1%
Composición
Nitrógeno
Oxígeno
Resto
Argón 0,93%
Dióxido de
Carbono 0,038%
Otros gases
0,032%
También existen partículas
sólidas y líquidas en
suspensión. Pese a la baja
concentración de éstos, son
vitales. Ej. Polvo atmosférico
actúa como núcleo de
condensación.
141
192

7. Las características y composición actuales de la atmósfera son
resultado de la interacción entre los componentes del sistema
Tierra.
La mayor proximidad al Sol supondría un barrido mayor por el
viento solar.
Un planeta de masa menor, no tendría gravedad suficiente para
mantener los gases de la atmósfera. Un planeta con masa superior,
presentaría una densidad y presión atmosféricas también mayores.
De no existir organismos fotosintéticos, la composición sería muy
distinta. Y en consecuencia la temperatura del planeta cambiaría.
x
Composición y estructura.

8. Gracias a su composición, la atmósfera cumple una
importante función protectora.
1. Impide la caída de meteoritos a la superficie
terrestre (mesosfera).
2. Absorbe la radiación ionizante (magnetosfera).
3. Absorbe los rayos UV (estratosferacapa de
ozono).
Así como una función reguladora, gracias al balance
energético del planeta. (Lo veremos en el
apartado “balance energético”).
141
Composición y estructura.
193

9. Atendiendo a criterios más estrictos de densidad, temperatura, composición…
podemos establecer más de 2 capas concéntricas superpuestas, separadas por
estrechas zonas de transición denominadas pausas.
141
Composición y estructura.
De forma general podemos dividir la atmósfera en dos capas:
- La HOMOSFERA: hasta 80 km de altitud, donde los gases se encuentran bien
mezclados, y
- La HETEROSFERA: A partir de esa cota. Los gases tienden a estratificarse en función
de su densidad.
193

10. 141
Composición y estructura.
193

11. TROPOSFERA:
-Capa inferior, llega hasta 11km polos,
15km ecuador.
- Movimientos por convección y
fenómenos meteorológicos.
- Casi la totalidad de CO2 y O2 está
aquí (por estar en contacto con
biosfera).
- Descenso de la temperatura
progresivo.
Composición y estructura.141
193

12. Composición y estructura.
ESTRATOSFERA:
- Después de la tropopausa. De los 15
a los 50km de altitud.
- Movimientos de aire de carácter
horizontal.
- Aquí se encuentra la capa de ozono
(O3) (a partir de los 25km y con un
espesor de mm).
- Aumenta la temperatura
progresivamente.
143
194

13. El ozono se crea y destruye por la serie de reacciones de Chapman.
PRODUCCIÓN NATURAL DE OZONO
Molécula de
oxígeno (O2)
2 átomos de
oxígeno (O)
Radiación
UV
2 átomos de
oxígeno (O)
2 moléculas de
oxígeno (O2)
Molécula de
ozono (O3)
Radiación UV
Molécula de
ozono (O3)
Molécula de oxígeno (O2)
y átomo de oxígeno (O)
Molécula de ozono
(O3) y átomo de
oxígeno (O)
2 moléculas de
oxígeno (O2)
DESTRUCCIÓN NATURAL DE OZONO
Esta última reacción es muy lenta, por eso no desaparece la capa de ozono.
143
194

14. Composición y estructura.
MESOSFERA:
- Hasta los 80km de altitud. Entre la
estratopausa y la mesopausa.
- Se enriquece en compuestos ligeros
que se estratifican según su masa.
- La temperatura desciende hasta
alcanzar el mínimo en la atmósfera.
- En la MESOPAUSA se pueden formar
nubes noctilucentes, y es donde los
meteoritos se tornan incandescentes.
143
194

15. Composición y estructura.
Nubes noctilucentes

16. Composición y estructura.
IONOSFERA o TERMOSFERA:
- Hasta los 600km de altitud.
- La moléculas de los gases se ionizan
por los rayos UV, X, protones y
neutrones.
- La excitación energética genera altas
temperaturas en la capa.
-Por encima se encuentra la EXOSFERA,
hasta los 800km aprox. donde la
densidad de la atm se igual con la del
espacio.
143
194

17. Composición y estructura.
MAGNETOSFERA (campo magnético terrestre):
- Hasta los 60.000km en la cara iluminada.
Hasta 300.000km en la opuesta (viento solar
barre partículas).
- Aquí se producen las auroras boreales y
australes.
- Actúa como escudo frente al viento solar.
-(incluye la exosfera desde los 800km a
límites variables según autores, donde la
densidad de la atmósfera se iguala con la del
espacio).
x

18. Composición y estructura.

19. El balance energético.
El balance entre la radiación recibida por nuestro planeta y la
emitida es uno de los procesos que ha permitido el desarrollo de
la vida en nuestro planeta tal y como la conocemos.
Transmisión de calor
Conducción
Propagación de calor
debido a la agitación
térmica de las
moléculas, no
existiendo un
desplazamiento real
de éstas.
Convección
Transmisión de calor
por movimiento real
de las moléculas de
una sustancia. Este
fenómeno sólo podrá
producirse en
fluidos.
Radiación
Transmisión de calor
entre dos cuerpos sin
que entre ellos exista
contacto ni conexión
por otro sólido
conductor. Es una forma
de emisión de ondas
electromagnéticas
x

20. Una de las formas más
eficaces de almacenamiento
energético y evacuación del
calor es la evaporación-
condensación del agua en la
atmósfera.
Durante un cambio de estado,
un cuerpo absorbe energía,
pero su temperatura no varía,
pues esa energía es empleada
en producir esa
reorganización molecular.
El balance energético.
Denominamos calor latente a la energía necesaria para producir un
cambio de estado en una cantidad de materia concreta.
Esa energía es acumulada cuando el agua pasa de líquido a gas
(evaporación), y se libera al pasar de gas a líquido (condensación).
x

21. El balance energético.
100
25
25
5
30
45
5 24 104
100
29
4
12
70
88
25
Emitida por la
atmósfera
170
196

22. El balance energético.
“El rollo” por escrito… EL EFECTO INVERNADERO
El balance energético de la Tierra depende, además de la radiación solar
incidente, de las características físico-químicas de la atmósfera, lo que
da lugar a las especiales condiciones térmicas de nuestro planeta, que lo
hacen apto para la vida.
Los sistemas de absorción, reflexión y dispersión de radiación son los
que generan el balance energético. Se trata de un equilibrio entre la
energía recibida del Sol, y la energía radiante de la Tierra, lo que
produce el beneicioso efecto invernadero. Sin él, la temperatura media
en la Tierra sería de -20ºC, y no 15ºC.
La radiación solar de onda corta que llega a nuestro planeta puede ser
reflejada directamente por la atmósfera, o atravesarla y ser reflejada por
la superficie terrestre.
Otra opción es que sea absorbida por la atmósfera o por la superficie
terrestre (suelo y océanos), los cuales se calientan.
Posteriormente puede ser reemitida al espacio en forma de radiación
infrarroja.
x

23. La atmósfera.
El balance energético.
“El rollo” por escrito… EL EFECTO INVERNADERO
La atmósfera es opaca a la mayoría de radiación infrarroja, de modo que
es absorbida por los gases atmosféricos (de efecto invernadero),
principalmente el vapor de agua, el dióxido de carbono, metano, y en
menor medida ozono, óxido nitroso, y otros. Esto provoca el
calentamiento de la atmósfera.
Ese calor es reemitido y radiado una parte al espacio, y otra, la mayoría,
hacia la superficie terrestre (contrarradiación) generando el llamado
EFECTO INVERNADERO.
Esta compensación energética se cumple a escala global, pero no a nivel
local. En latitudes superiores a 45º la Tierra recibe menos energía de la
que pierde, y a la inversa en latitudes inferiores a 45º. Este desequilibrio
genera y alimenta la circulación general de la atmósfera y las corrientes
oceánicas, que distribuyen calor por el planeta. Lo veremos más
adelante.
x

24. Por tanto, la atmósfera también cumple una
importante función reguladora.
1. Absorbe y retiene parte de la radiación IR emitida
por la Tierra (Efecto Invernadero).
2. Realiza una compensación de desequilibrios
térmicos (“verticales”) mediante convección.
3. Realiza un transporte de energía (“horizontal”) con
el transporte de masa de aire.
4. Intercambia gran cantidad de calor con el océano
(agua tiene una alta inercia térmica).

25. Dinámica atmosférica.
La meteorología es la
ciencia que se encarga de
estudiar los fenómenos
que ocurren en las capas
bajas de la atmósfera.
Para ello recaban datos
relativos a diferentes
parámetros como
temperatura, presión,
humedad, viento o
precipitaciones.
Esos datos son luego
integrados mediante el
software adecuado para
realizar predicciones,
modelos y simulaciones.
x

26. Dinámica atmosférica.
El fin último de la meteorología es crear modelos, con todos esos datos
recogidos.
Pueden ser modelos digitales, como las simulaciones, que hagan
predicciones del tiempo.
También pueden ser modelos como mapas, que representan el estado
atmosférico de una zona, o las predicciones hechas, a modo de resumen.

27. Al calentar un fluido, éste aumenta
su volumen.
Al aumentar el volumen, su
densidad disminuye.
Al tener menos densidad que el
fluido que le rodea, asciende.
El fluido que está encima, más
denso, desciende. Para ser
calentado posteriormente por el
foco de calor.
Densidad: es la cantidad de materia por unidad de
volumen. D = m/v
Al tener más volumen, esas partículas de materia
tienen más espacio para repartirse.
Dinámica atmosférica.144
Los movimientos verticales en la troposfera se deben a gradientes:
A. DE TEMPERATURA: CONVECCIÓN TÉRMICA.
197

28. EFECTO DEL CALOR
1
2 3
4
Dinámica atmosférica.

29. •Grado de saturación: Máxima cantidad de agua que puede contener un volumen
de aire a una P y T dadas. Por encima de tal valor, se inicia la condensación. El
punto de rocío es la temperatura a al que se alcanza esa saturación.
•Humedad absoluta: Cantidad efectiva de vapor de agua que contiene un
determinado volumen de aire.
•Humedad relativa: relación entre la humedad absoluta y el grado de saturación.
Es el valor más utilizado en meteorología para expresar la humedad.
•La convección por humedad se debe a la menor densidad del aire húmedo, que
contiene mayor proporción de H2O, y menos CO2, O2 o N2.
Humedad
•Fuerza por unidad de superficie ejercida por el aire sobre la Tierra.
•Determinada por Torricelli, quien demostró que a nivel del mar, 1 atm = 166
mmHg
•Dado que es la masa de los gases la que genera tal presión, es obvio que ésta
disminuye con la altitud.
•Se representa cartográficamente trazando isobaras, que unen puntos con la
misma presión.
Presión
Atmosf.
144
C. DE PRESIÓN: CONVECCIÓN POR CAMBIOS DE PRESIÓN.
B. DE HUMEDAD: CONVECCIÓN POR HUMEDAD.
Dinámica atmosférica.
197

30. + altitud
- presión
- compresión
- altitud
+ presión
+ compresión
Dinámica atmosférica.

31. Masa
de
aire
Se enfría
condensación
144
197

32. Dinámica atmosférica.
•Ascenso térmico.
•Convergencia.
•Ascenso orográfico.
•Subsidencia.
Convección
(vertical)
•Movimiento HORIZONTAL de las
masas de aire desde zonas de alta
presión (anticiclón) a zonas de baja
presión (borrasca).
Advección
(horizontal)
Ya dijimos los dos tipos de movimientos que existen. Vamos a verlos más a fondo.

33. Dinámica atmosférica.
Aquí se
formaría una
borrasca.
ASCENSO TÉRMICO:
La superficie recibe
insolación y se calienta. Cede
calor a la masa de aire con la
que se encuentra en contacto,
y esta se calienta. Aumenta
su volumen, disminuye su
densidad y asciende.

34. Dinámica atmosférica.
CONVERGENCIA:
Masas de aire de
similares
características de
humedad y
temperatura chocan.
En la zona de choque
se genera un flujo
ascendente, creándose
una borrasca.

35. Dinámica atmosférica.
ASCENSO OROGRÁFICO:
La masa de aire es forzada
a ascender ladera arriba,
debido al empuje que
sufre. Durante el ascenso
puede darse la
condensación de la masa
de aire, siendo esa la
ladera húmeda.
Ladera
húmeda
Ladera
seca

36. Aquí se formaría
un anticiclón.
SUBSIDENCIA:
La masa de aire en
altura es más
densa/fría que el aire
que la rodea. Por ello
desciende hasta igualar
sus condiciones con las
del entorno.

37. La atmósfera.
Dinámica atmosférica.
Empuje y
escape
Succión
145
198

38. Dinámica atmosférica.
Fuente: https://geografia2bachillerato.wordpress.com/2011/11/22/la-formacion-de-las-borrascas/
145
198
Borrasca
Se dan movimientos horizontales de
las zonas de alta presión a las de
baja presión.

39. Dinámica atmosférica.
Es la variación de temperatura entre dos puntos situados a 100 m.
Variación vertical en la Tº en condiciones estáticas o
de reposo (aprox. 0’65ºC/100m).
Inversión térmica espacio aéreo en el que la
temperatura aumenta con la altura en lugar de
disminuir. Impiden movimientos verticales de las
masas de aire, por estar el más denso situado sobre
el menos denso. La tropopausa es una inversión
permanente.
GRADIENTE TÉRMICO
Gradiente Vertical de
Temperatura (GVT)
Se denomina seco porque la masa lleva agua en
forma de vapor (no hay nube). Es dinámico, porque la
masa está ascendiendo o descendiendo (se mueve), a
fin de igualar sus condiciones de Tº con el aire que la
rodea. (aprox. 1ºC/100m).
Gradiente Adiabático
Seco (GAS)
La masa de aire ascendente en GAS, alcanza el punto
de rocío y se condensa el vapor de agua (nube). Con
la condensación se libera calor latente por lo que el
gradiente será menor (0’3-0’6ºC/100m). Éste irá
aumentando al perder humedad, hasta volver a GAH.
Gradiente Adiabático
Húmedo (GAH)
171
200

40. Dinámica atmosférica.
¿Para qué sirven los gradientes? (Aparte de para torturaros)…
Detectar y determinar situaciones de estabilidad o inestabilidad atmosférica.
Altitud
(m)
Temperatura
(ºC)
GAS
GVT
INESTABILIDAD
GVT > GAS (la atm se
enfría más rápido que
la masa de aire). Fíjate en
la pendiente de la función.
La masa de aire es
menos densa que el
aire que la rodea, por lo
que asciende.
Atm
Masa de
aire
171
200

41. Dinámica atmosférica.
Altitud
(m)
Temperatura
(ºC)
GAS
GVT
ESTABILIDAD (subsidencia)
GVT < GAS (la atm se enfría más
rápido que la masa de aire). No
hay ascensos, la masa es más
densa que el aire que la rodea.
Puede ser que el GVT>0
(positivo, la temperatura
disminuye con la altura).
Puede ser que GVT<0 (negativo,
inversión térmica, la Tº aumenta
con la altura).
Atm
Masa de
aire
171
200

42. Dinámica atmosférica.
Altitud
(m)
Temperatura
(ºC)
GAS
GVT
ESTABILIDAD
(inversión térmica)
GVT < GAS (la atm se enfría más
rápido que la masa de aire). No
hay ascensos, la masa es más
densa que el aire que la rodea.
Puede ser que el GVT>0
(positivo, la temperatura
disminuye con la altura).
Puede ser que GVT<0 (negativo,
inversión térmica, la Tº aumenta
con la altura).
Atm
Masa de
aire
171
200

43. Observa las 4 gráficas y contesta a la pregunta, razonando la respuesta:
Altura(m)
Altura(m)
Altura(m)
Altura(m)Temperatura (ºC) Temperatura (ºC)
Temperatura (ºC)
Temperatura (ºC)
GVT
GAS
¿Qué tipo de movimientos atmosféricos y qué condiciones isobáricas se
asocian a cada una de ellas? ¿Cómo crees que afectan a la dispersión de
contaminación?

44. cálido cálido
cálido

45. Observa en la figura las situaciones
atmosféricas A y B.
a) Teniendo en cuenta que el valor del
GAS es siempre de 1ºC/100m y que el
GVT, en el caso de A es de
0’7ºC/100m y en el caso B es de
1’2ºC/100m, pon en las líneas de
puntos (de dentro y fuera) el valor de
la temperatura que corresponda.
b) Añade dentro de los círculos una
flecha que ascendente o descendente
para indicar el tipo de movimiento
vertical, si éste existe.
c) Haz dos representaciones gráficas,
similares las de las situaciones
atmosféricas de estabilidad e
inestabilidad estudiadas.
d) Explica qué situación atmosférica
(borrasca, anticiclón, inversión
térmica, estabilidad o inestabilidad)
representa cada caso. ¿Cómo
repercute en la contaminación? ¿Por
qué?

46. Una masa de aire a 20ºC y 12.5 g/m3 de
humedad, situada a 100 m de altura sobre
el nivel del mar, se ve obligada a ascender
verticalmente para atravesar una cadena
montañosa de 1600m de altura. Si la figura
representa la curva de saturación de la masa
de aire responda a las siguientes cuestiones:
1. Calcule la humedad relativa de la masa
de aire en las condiciones de partida.
2. Calcule la temperatura aproximada a la
que alcanzará su punto de rocío.
3. Considerando un gradiente adiabático
saturado (GAH) de 0.5ºC/100m y un
gradiente adiabático seco (GAS) de
1ºC/100m, ¿con qué temperatura llegará
a la cumbre?
La atmósfera.
Dinámica atmosférica.

47. Dinámica atmosférica.
Ya hemos hablado de situaciones anticiclónicas (de alta presión por
descenso de masas de aire),
Y situaciones ciclónicas o de borrasca (de baja presión por ascenso de
masas de aire).
El viento es un desplazamiento del aire desde los
núcleos de alta presión o anticiclones, a los de baja
presión o borrascas.
(para que te acuerdes, el viento va de A a B (anticiclón a borrasca)).
Este movimiento es interferido por la fuerza de Coriolis, de forma que el
desplazamiento del aire se hace oblicuo a las isobaras. EN EL
HEMISFERIO NORTE, LA DESVIACIÓN EN EL SENTIDO DE DESPLAZAMIENTO
ES HACIA LA DERECHA.
•Si el viento va del sur al norte, se desviaría hacia el este.
•Si el viento va del norte al sur, se desviaría hacia el oeste.
Cuanto más próximas son las isobaras, mayor es la diferencia de presión,
y por tanto mayor será la fuerza del viento.
147
202

48. Dinámica atmosférica.

49. Dinámica atmosférica.

50. CIRCULACIÓN GENERAL
DE LA ATMÓSFERA
Pero…
Influencia del movimiento
de la Tierra:
ACELERACIÓN DE
CORIOLIS.
Rompe la célula en 3
cada 30º
148 La atmósfera.
Dinámica atmosférica.203

51. 148
Polar
Templada
Tropical
Templada
Polar
1
2
3
4
5
6
7
Célula de Ferrel
Célula de Ferrel
Célula de
Hadley
Célula de
Hadley
Célula Polar
Célula Polar
En total hay
7 zonas de
convergencia
La atmósfera.
Dinámica atmosférica.203

52. 148
Polar
Templada
Tropical
Templada
Polar
1
2
3
4
5
6
7
2 y 6 (60º): Ahí
encontramos el frente
polar.
3 y 5 (30º): Zonas de
Calma Subtropical
4 (0º): Zona
Intertropical de
Convergencia (ZITC).
La atmósfera.
Dinámica atmosférica.203