Climatologia parte 1
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Climatologia parte 1 Climatologia parte 1 Presentation Transcript

  • Lucio Manrique de Lara Suárez UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA DE LA SELVA Escuela de Posgrado Bioclimatología
  • 1. INTRODUCCIÓN Ciencia ecológica, que estudia las relaciones entre el clima y los seres vivos haciendo referencia a las clasificaciones bioclimáticas existentes en la tierra, las cuales se basan en la temperatura, precipitación, radiación solar, humedad relativa y evaporación. Todas ellas se representan por medio de índices y gráficos que sirven de base para conocer los potenciales climáticos para el desarrollo de la vida.
  • Interrogantes centrales ¿Cómo influye el clima en las plantas? ¿Qué es y qué objetivos tiene la bioclimatología? ¿Cuáles son los datos climáticos de mayor interés en bioclimatología? ¿Dónde podemos obtener datos climáticos de nuestro país? ¿Qué son los índices y los diagramas climáticos y cuál es su utilidad? View slide
  • El clima determina las condiciones de vida para las plantas: ✔ Disponibilidad de agua. ✔ Temperaturas. Influencia del clima en las plantas y la cubierta vegetal: ✔ Indirecta: actúa sobre la competencia (esta es la más frecuente). ✔ Directa: condiciones extremas. 1.1. Generalidades View slide
  • ● Bioclimatología: ciencia que estudia la influencia del clima sobre la distribución de los seres vivos e intenta definir científicamente unos modelos climáticos en relación con aquella. ● Conseguidos sus objetivos puede ser de gran valor predictivo. Las plantas, por su inmovilidad como individuos, son un material biológico excelente para detectar los fenómenos climáticos: ✔ Las plantas perennes con órganos aéreos persistentes, no se mueven y toleran los periodos desfavorables. ✔ Las plantas anuales y los geófitos (perennes pero sin órganos aéreos en la época desfavorable) ponen de manifiesto los periodos favorables. ● Esta línea en la perspectiva vegetal es denominada Fitoclimatología, pero es aceptable que las plantas y las comunidades vegetales, por sus características, puedan representar a todo el conjunto del ecosistema.
  • Conceptos generales 1. Tiempo Conjunto de características que definen el estado momentáneo de la atmósfera en un determinado lugar. Por ejemplo: Ayer fue un día lluvioso en la ciudad de Pucallpa, la primera semana de abril hubo heladas en Puno.
  • Los datos realmente disponibles a escala mundial son los que se registran en las estaciones meteorológicas de cada país. ● En la mayoría sólo se mide la precipitación (estaciones pluviométricas) a través de registros diarios, semanales o mensuales (pluviómetros totalizadores). ● Las estaciones termopluviométricas registran diariamente las temperaturas máximas y mínimas, así como la precipitación. ● Las estaciones completas, que registran otros parámetros climáticos (humedad, viento, presión, radiación, etc.), son muy escasas. ● Por norma se usa como temperatura media la semisuma de las temperaturas máxima y mínima diaria. 1.2. Datos climáticos
  • 2. Clima Integración de las condiciones del tiempo atmosférico sobre un área determinada. El tiempo varía enormemente de un momento a otro y de un lugar a otro, mientras que el clima permanece prácticamente constante.
  • 3. Meteorología Estudia la atmósfera y los fenómenos o procesos que tienen lugar en ella y que determinan el tiempo atmosférico, como son la presión, vientos, temperatura, la lluvia, entre otros, tratando de determinar las características físicas y químicas, estableciendo los principios y leyes que los rigen.
  • 4. Bioclimatología Variaciones de las condiciones climatológicas en función a la inclinación o curvatura de la superficie de terrestre, radiación solar, latitud y tipo de atmósfera. Que determinan el tipo y forma de vida.
  • 1. Elementos Son las variables físicas utilizadas para indicar el estado o condición física de la atmósfera, las que podemos clasificarlos como: a) Elementos meteorológicos primarios Son aquellos cuyos orígenes no dependen de la interacción entre la tierra y la atmósfera, entre ellos tenemos: La presión atmosférica y La radiación solar.
  • b) Elementos meteorológicos secundarios Originados como consecuencia del intercambio energético entre la tierra y la atmósfera, entre ellos tenemos:  Temperatura del aire y  Humedad Atmosférica C) Elementos meteorológicos terciarios Originados por la interacción entre los elementos primarios y los secundarios, como: • Vientos o movimientos del aire. • Nubes. • Precipitación.
  • 2. Factores Se refiere a los agentes que modifican la magnitud de los elementos meteorológicos, y pueden agruparse en: a) Factores permanentes . Latitud . Altitud . Distribución de continentes y océanos . Barrera de montañas . Relieve topográfico .Movimientos de la tierra: Rotación y Traslación. b) Factores variables . Corrientes marinas . Masas de aire. . Centros de altas presiones. . Gases contaminantes y aerosoles. . Cobertura vegetal y tipo de suelos.
  • Diferencia entre tiempo y clima: Introducción El tiempo es el estado físico de la atmósfera en un momento y un lugar determinado, mientras que el clima es la sucesión de los estados de tiempo. Mientras que el tiempo atmosférico lo estudia la meteorología (rama de la física), el clima es el objeto de estudio de la climatología, rama de la geografía física. Ejemplo: si estuviéramos viendo una película, el tiempo atmosférico vendría representado por cada filmograma, mientras que el clima sería la sucesión de filmogramas o lo que es lo mismo, la película entera.
  • TIEMPO Y CLIMA Temperatura Precipitación Humedad Insolación Nubosidad Presión Vientos ELEMENTOS ASTRONÓMICOS Movimientos de la tierra FACTORES DINÁMICOS Corriente en chorro Frente polar Características delas masas de aire Centros de acción FACTORES GEOGRÁFICOS Influencia Marina Altitud y Latitud Orientación y barreras Distancia al mar, corrientes, suelos y vegetación FACTORES Se componen de: Son modificados por:
  • ELEMENTOS CLIMÁTICOS Los elementos del tiempo o del clima son aquellas cualidades físicas de la atmósfera que son cuantificables y por lo tanto se pueden medir mediante aparatos específicos: temperatura, precipitaciones, humedad, presión, viento, insolación, humedad, etc. -Para medir estas variables se utiliza un sistema normalizado de aparatos que se localizan en las estaciones meteorológicas. Para ser válida la medida y por tanto poder comparar unos lugares con otros deben tener las mismas características (distancia al suelo, tamaño, localización despejada, etc...) Fuente: wikimedia
  • ELEMENTOS CLIMÁTICOS: Temperatura -Es el grado de calor del aire. -Se mide en grados centígrados (ºC) o grados Farenheit (ºF). - Para su medición se utiliza el termómetro. - Se puede representar mediante mapas de líneas (isotermas) o mediante mapa de coropletas (con tintas isométricas). - Las temperaturas varían debido a: -Proximidad al mar -Latitud -Altitud - La amplitud térmica es la diferencia entre la temperatura máxima y la mínima. - Cuando las temperaturas bajan de 0 ºC se producen heladas, mayor en el interior que en la costa. Fuente: banco de imágenes CNICE
  • ELEMENTOS CLIMÁTICOS: Mapa de temperaturas Mapa de Isotermas Mapa de coropletas Fuente: http://www.proteccioncivil.org/informes/manueltrujillo/inun_ciudadreal_2.htm y http://espanol.weather.com/maps/intleuropa.html
  • ELEMENTOS CLIMÁTICOS: Humedad del aire -Cantidad de vapor de agua que contiene el aire. -Depende de factores como la proximidad al mar y de la temperatura (disminuye cuando aumenta la temperatura). - El aparato que mide la humedad es el Higrómetro. -Se mide en tantos por ciento en relación con la cantidad de vapor de agua que pudiera contener la masa de aire en caso de estar saturado. Fuente: banco de imágenes CNICE
  • ELEMENTOS CLIMÁTICOS: Precipitaciones - Es la caída de agua procedente de las nubes. - Puede ser en forma líquida o sólida. - Se mide con el pluviómetro en milímetros (mm) o litros por metro cuadrado (l/m2). - Se representa en los mapas mediante líneas (Isoyetas) o mediante tintas isométricas de todos azules (mapas de coropletas). - Se originan por la elevación, enfriamiento y condensación del vapor de agua contenido en el aire. - Tipos de lluvia: Orográfica, convectiva y frontal. Fuente: wikimedia
  • ELEMENTOS CLIMÁTICOS: Precipitaciones, Tipos Las precipitaciones se producen por gravedad, cuando el tamaño de la gotita de agua que compone la nube aumenta y su peso es mayor que la fuerza del aire ascendente. Para que llueva debe haber agua condensada en la atmósfera (nubes) y esta se condensa cuando la masas de aire ascienden y se enfrían, condensándose el vapor de agua. Por lo tanto, cuando hay ascensos de masas de aire, se pueden producir precipitaciones, y cuando se produce lo contrario (el aire desciende) hay tiempo estable y soleado. Elaboración propia
  • ELEMENTOS CLIMÁTICOS: Precipitaciones: Convectiva El aire asciende y por tanto se condensa formando nubes y precipitaciones cuando Lluvia Convectiva: El aire en contacto con una superficie caliente, se eleva por el calor, y la humedad que contiene se condensa produciéndose precipitaciones (situación de tormentas de verano. 1 Elaboración propia
  • ELEMENTOS CLIMÁTICOS: Precipitaciones: Orográficas El aire asciende y por tanto se condensa formando nubes y precipitaciones cuando 2 Lluvia Orográfica: Las masas de aire húmedas se encuentran con una cordillera viéndose en la obligación de elevarse para sobrepasarla. En este ascenso, el vapor de agua se condensa, produciéndose precipitaciones en la ladera de barlovento, siendo la ladera de Sotavento un lugar seco, pues el aire ya baja sin humedad. Efecto Foëhn Elaboración propia
  • ELEMENTOS CLIMÁTICOS: Precipitaciones: Frontales El aire asciende y por tanto se condensa formando nubes y precipitaciones cuando 3 Lluvia Frontal. Frente Frío. Una masa de aire frío (procedente del norte) avanza sobre una masa de aire cálido (procedente del sur). El aire cálido es menos denso y se ve obligado a ascender sobre la masa de aire frío, condensándose en ese ascenso rápido el vapor de agua. Elaboración propia
  • ELEMENTOS CLIMÁTICOS: Precipitaciones: Frontales El aire asciende y por tanto se condensa formando nubes y precipitaciones cuando 3.2 Lluvia Frontal. Frente Cálido. Una masa de aire cálido (procedente del sur) avanza sobre una masa de aire frío (procedente del norte). El aire cálido es menos denso y asciende suavemente sobre la masa de aire frío que actúa como una cuña condensándose lentamente en nubes del tipo estrato y dejando gran cantidad de precipitaciones delante del frente. Elaboración propia
  • El aire asciende y por tanto se condensa formando nubes y precipitaciones cuando 3.3 Lluvia Frontal. Frente Ocluido. Un frente frío ha alcanzado a un frente cálido, quedando en superficie dos masas de aire frío (de distintas características) y en altura una masa de aire cálido. ELEMENTOS CLIMÁTICOS: Precipitaciones: Frontales Elaboración propia
  • ELEMENTOS CLIMÁTICOS: Mapa de precipitaciones Mapa de Isoyetas Mapa de Coropletas Fuente: http://www.inm.es/web/sup/ciencia/divulga/tempoweb/mcr8/isoyetas.htm y http://hispagua.cedex.es/datos/agua_espana/img/preci.jpg
  • ELEMENTOS CLIMÁTICOS: Insolación - Es la cantidad de radiación solar recibida por la superficie terrestre. - Varía con la latitud y la orientación del relieve. - Se mide con el heliógrafo en número de horas de insolación. - Fuente: wikimedia
  • ELEMENTOS CLIMÁTICOS: Nubosidad -Es el estado de la atmósfera en el que el cielo aparece cubierto de nubes en mayor o menor grado. -Se mide en octavos de la bóveda celeste cubiertas por nubes (por observación directa). -Para medir la altura de las nubes se utiliza el ceilómetro. Fuente:Banco de imágenes del CNICE y wikimedia
  • ELEMENTOS CLIMÁTICOS: Presión y vientos PRESIÓN - Es el peso del aire sobre la superficie de la tierra. - Se mide en milibares (mb). - Se usa el barómetro para su medición. - En los mapas se representan mediante líneas que unen puntos con la misma presión. - Si la presión es mayor de 1013 mb nos encontramos con un anticiclón. Si es menor con una borrasca. - Depende de las características de las masas de aire: Fuente:Banco de imágenes del CNICE y wikimedia
  • ELEMENTOS CLIMÁTICOS: Presión y viento VIENTO Los vientos son movimientos horizontales de masas de aire. -Se producen como consecuencia de las diferencias de presión. -Circulan desde las zonas de alta presión a las zonas de baja presión, siguiendo aproximadamente la dirección marcada por las isobaras. -Para medir la dirección se utiliza la veleta (arriba). Para medir su velocidad se utiliza el anemómetro (abajo). - Fuente:wikimedia
  • ELEMENTOS CLIMÁTICOS: Presión y viento En el hemisferio norte, y debido al efecto de Coriolis, el viento circula en los centros de baja presión en contra de las agujas del reloj y en los centros de alta presión según las agujas del reloj.
  • FACTORES CLIMÁTICOS: Factores dinámicos: Centros de acción Fuente:wikimedia
  • FACTORES CLIMÁTICOS: Factores geográficos: influencia marina. -La proximidad al mar ejerce un efecto termorregulador, suaviza las temperaturas, diluyéndose su efecto a medida que nos adentramos en el continente. Las características de las corrientes marinas (frías o cálidas) también influyen en el clima de las zonas costeras. - La constitución maciza de la península hace que se noten las diferencias térmicas entre el interior y la costa. INVIERNO VERANO Fuente:wikimedia y elaboración propia
  • FACTORES CLIMÁTICOS: Factores geográficos: altitud -La altitud provoca un descenso de las temperaturas, denominado “gradiente térmico vertical”, consistente en el descenso de una media de 0,6 ºC por cada 100 m de altitud. - En la Península Ibérica con una altitud media de 660 m y la presencia de relieves montañosos que superan los 1000 m el gradiente térmico vertical se hace patente. Podemos observar en este mapa de temperaturas medias anuales, como las menores temperaturas se dan en las zonas coincidentes con cordilleras, eso se debe la gradiente térmico vertical. Fuente: Hispagua
  • FACTORES CLIMÁTICOS: Factores geográficos: orientación -La existencia de relieves montañosos dificultan la entrada de masas de aire, provocando precipitaciones orográficas en la ladera costera (barlovento) y descenso de las precipitaciones en la ladera interior (sotavento). Esto es conocido como “efecto foehn” y va acompañado de un aumento de la presión y las temperaturas en la ladera de sotavento, debido a que la masa de aire ya baja seca (ha descargado a barlovento).. -La orientación de los sistemas montañosos con respecto al sol también produce que haya mayor temperatura en la ladera que recibe mayor insolación (solana) de la opuesta (umbría) -La disposición del relieve peninsular bordeando la meseta, provoca un descenso de las precipitaciones hacia el interior.. Elaboración propia
  • LA ATMOSFERA  Es la capa de aire que rodea la tierra y donde se desarrollan la evaporación, precipitación y otras etapas del ciclo hidrológico.  Cumple las funciones de; Inmenso reservorio de vapor de agua; Sistema vasto de transporte y reparto del agua; y Colector de calor.  Para la hidrología solo se considera como atmosfera los primeros 15 o 20 km de aire sobre la superficie del suelo, por ser la zona donde se realizan los cambios mas importantes del estado del agua.  El 90% de agua atmosférica se encuentra concentrado en los primeros cinco (5) km de altura.
  • Nubes en la Troposfera La TROPOSFERA es la capa inferior (más próxima a la superficie terrestre de 10 km de espesor) de la atmósfera de la Tierra. A medida que se sube, disminuye la temperatura en la troposfera llegando a -70°C. En la troposfera suceden los fenómenos que componen lo que llamamos tiempo. La ESTRATOSFERA es la segunda capa de la atmósfera de la Tierra. A medida que se sube, la temperatura en la estratosfera aumenta llegando a 0° C (el ozono provoca que la temperatura suba ya que absorbe la luz peligrosa del sol y la convierte en calor). La estratosfera es de 50 km, solamente viento vertical de 200 km/hr. Nubes en la estratosfera Desde el punto de vista de la variación de la temperatura en la atmosfera, esta se divide en:
  • La Tierra y su atmósfera La MESOFERA es la tercera capa de la atmósfera de la Tierra. La temperatura disminuye a medida que se sube, como sucede en la troposfera. Puede llegar a ser hasta de -90° C. Es la zona más fría de la atmósfera. A veces, se puede distinguir la mesosfera en la orilla de un planeta (como la banda azul en extremo derecho de la fotografía). La TERMOSFERA es la cuarta capa de la atmósfera de la Tierra. A esta altura, el aire es muy tenue y la temperatura cambia con la actividad solar. Si el sol está activo, las temperaturas en la termosfera pueden llegar a 1,500° C y hasta más altas. La termosfera de la Tierra también incluye la región llamada ionosfera. Los trasbordadores espaciales giran alrededor de la Tierra en la Termosfera.
  • La última capa de la atmósfera de la Tierra es la EXOSFERA. Esta es el área donde los átomos se escapan hacia el espacio. La fotografía muestra a la Tierra, su atmósfera (las nubes son de la troposfera y de la estratosfera), el borde del planeta (la curva azul oscuro y la orilla que corresponden a la mesosfera y la termosfera), todo eso terminado por la exosfera (del azul más oscuro a negro) que se continúa en el espacio.
  •  Constitución del Sol : 70 % H 28 % He 2% átomos Pesados  La temperatura del sol disminuye del núcleo a la superficie: En la superficie: 6.000 °C En el centro: 15.000.000 °C LA RADIACION SOLAR
  • El Sol es la principal fuente de energía para todos los procesos que ocurren en el sistema tierra - atmósfera - océano. Más del 99.9 % de la energía que este sistema recibe proviene del Sol.
  • La radiación solar se divide en tres bandas (um = micras = 10-6 y nm = nanómetro = 10-9): 1. Banda ultravioleta (ozono, O2 y H2O) - Longitud de onda inferior a 0.35 um. - 7% de la energía. 2. Banda visible - Longitud de onda entre 0.35 a 0.75 um - 47% de la energía. 3. Banda infrarroja (O2 y H2O) - Longitud de onda superior a 0.75 um - 46% de la energía.
  • Ocurren de un medio a T alta hacia otro de T mas baja Puede ocurrir entre dos cuerpos separados por un medio mas frío que ambos Comparación entre los mecanismos de Transferencia de Calor
  • Objeto caliente Cámara al vacío Radiación Temperatura ambiente •El objeto se enfriará y llegará a un equilibrio térmico con el ambiente. •La transferencia de calor no pudo llevarse a cabo por conducción o por convección, porque estos mecanismos no se llevan a cabo en el vacío. •Implica que se lleva a cabo a través de otro mecanismo, que comprende la energía interna del objeto y que no requiere la presencia de un medio material para llevarse a efecto. •Este mecanismo es el mas rápido, se ocasiona a la velocidad de la luz y no sufre atenuación con el vacío. •Ocurre en sólidos, líquidos y gases. •La transferencia de calor de un espacio que se le ha hecho vacío, solo puede ocurrir por radiación.
  • RADIACIÓN: Es la transferencia de calor por medio de ondas electromagnéticas. No se requiere de un medio para su propagación. La energía irradiada se mueve a la velocidad de la luz. El calor irradiado por el Sol se puede intercambiar entre la superficie solar y la superficie de la Tierra sin calentar el espacio de transición.
  • ESPECTRO ELECTROMAGNETICO Se denomina espetromagnetico a la distribución energética del conjunto de las ondas electromagnética o, mas concretamente, a la radiación electromagnética que emite (espectro de emisión) o absorbe (espectro de emisión) una sustancia. Dicha radiación sirve para identificar la sustancia de manera análoga a una huella dactilar.
  • Rayos Gamma: Se producen de las reacciones nucleares Rayos X: por el bombardeo de metales con electrones. Ondas de Radio: por la excitación de algunos metales o por el flujo de corriente alterna por conductores eléctricos. El tipo de radiación electromagnética que resulta pertinente para la transferencia de calor es la radiación térmica emitida como resultado de las transiciones energéticas de las moléculas, los átomos y los electrones de una sustancia. La radiación térmica es emitida en forma continua por toda la materia cuya Temperatura esté por arriba del cero absoluto. También se define como la parte del espectro electromagnético que se extiende desde alrededor de 0,1 µm hasta 100 µm, dado que la emitida por los cuerpos debido a su temperatura cae casi por completo en este rango de longitudes de onda.
  • Un cuerpo que emite radiación en el rango visible recibe el nombre de cuerpo Luminoso. La radiación solar es la radiación electromagnética emitida por el Sol. Casi toda cae en la banda de longitudes de onda de 0.3-3 µm. Casi la mitad de la radiación solar es luz, la restante ultravioleta o infraroja. La radiación que emiten los cuerpos a temperatura ambiente cae en la región infrarroja del espectro. La radiación ultravioleta incluye el extremo de baja longitud de onda del espectro de radiación térmica. La región microondas generadas por tubos, llamados magnetrone.
  • La cantidad de energía solar que fluye hacia y desde la Tierra y la atmósfera, es 160 veces la energía de las reservas mundiales de energía fósil o 15.000 veces la energía anual usada de los combustibles fósiles y nucleares y de las plantas hidráulicas.
  •  La luminosidad del Sol (el total de energía que se irradia de su corona) es de 3.87x1026 watts. La distancia entre el Sol y la Tierra (1.5x1011 m), el flujo de energía que alcanza a la Tierra se puede calcular utilizando la ecuación anterior: 2 211 26 2 W/m1370 m)101.5(4 watts103.87 r)(4 I 1353 W/m2, es la constante solar, es el total de energía que llega a la tierra.
  • De cada 100 unidades de energía que ingresan en la atmósfera, 51 son absorbidas por la tierra, 19 por la atmósfera y 30 reflejadas nuevamente al espacio. Las 70 unidades que absorbe el sistema Tierra-atmósfera (51 + 19 unidades) son irradiadas nuevamente al espacio como una radiación de onda larga.
  •  La energía recibida del sol, al atravesar la atmosfera de la tierra calienta el vapor de agua en unas zonas de la atmósfera más que otras, provocando alteraciones en la densidad de los gases y, por consiguiente desequilibrios que causan la circulación atmosférica. Esta energía produce la temperatura en la superficie terrestre y el efecto de la atmósfera es aumentarla por efecto invernadero y mitigar la diferencia de temperaturas entre el día y la noche y entre el polo y el ecuador.  La mayoría de las fuentes de energía usadas por el hombre derivan indirectamente del Sol. Los combustibles fósiles preservan energía solar capturada hace millones de años mediante fotosíntesis, la energía hidroeléctrica usa la energía potencial del agua que se condensó en altura después de haberse evaporado por el calor del Sol, etc. LA ENERGÍA SOLAR COMO MOTOR DE LA ATMÓSFERA
  • • Geográficos – Latitud – Exposición – Inclinación del Suelo • Atmosféricos – Atmósfera (Nubosidad) – Partículas en Suspensión (naturales y antrópicas) • Otros – Estación del Año – Hora del Día FACTORES QUE AFECTAN LA CANTIDAD DE RADIACIÓN SOLAR
  •  Radiación Global, es la cantidad de energía solar que incide sobre una superficie entre las 06 de la mañana y las 06 de la tarde y sus valores oscilan entre 500 y 10.000 W*h/m2 al día. puede ser de 2 formas: - Radiación Global (Rg) = R. Directa + R. Difusa - Día despejado = 90% R. Directa + 10% R. Difusa - Día nublado = 100% R. Difusa  Radiación Directa, es la que llega a la superficie de la Tierra en forma de rayos provenientes del Sol sin haber sufrido difusión, ni reflexión alguna, esta depende de: a) La Constante solar; b) La altura del Sol sobre el horizonte y; c) La transparencia atmosférica en presencia de gases absorbentes, nubes y niebla.
  •  DISPERSION, la radiación solar tiene una trayectoria recta pero los gases y partículas la desvían cambiando la dirección de su recorrido. Esta depende de la longitud de onda, en el sentido de que cuanto más corta sea ésta, tanto mayor será la dispersión. PROCESOS DE ATENUACION DE LA RADIACION SOLAR
  •  REFLEXION (albedo), la capacidad de reflexión o fracción de la radiación reflejada por la superficie de la tierra o cualquier otra superficie se denomina albedo, El albedo planetario es en promedio de un 30%. Esta energía se pierde y no interviene en el calentamiento de la atmósfera. El albedo (A% o α) es la relación entre la radiación reflejada y la radiación incidente sobre una superficie horizontal, expresada en porcentaje
  •  ABSORCION por moléculas de gas y partículas en suspensión, tiene lugar cuando la frecuencia de la radiación electromagnética es similar a la frecuencia vibracional molecular del gas. Cuando un gas absorbe energía, esta se transforma en movimiento molecular interno que produce un aumento de temperatura. Los gases que son buenos absorbedores de radiación solar son importantes en el calentamiento de la atmósfera, por ejemplo, la absorción de radiación solar por el ozono proporciona la energía que calienta la estratosfera y la mesosfera.
  •  La transferencia de energía a través de procesos radiación es diferente de los otros mecanismos, en este proceso no intervienen moléculas. La Tierra intercambia energía con su ambiente (el sistema solar) por medio de la radiación.  El balance de radiación del planeta es un parámetro fundamental ya que determina nuestro clima (la atmósfera se calienta o se enfría dependiendo de sí recibe más o menos energía). Este balance incluye la energía solar, que es la principal fuente de energía para el planeta, igualmente, la atmósfera y el océano pueden trasladar excesos de energía de una región a otra diferente en el globo.  La Tierra tiene una temperatura media constante en el tiempo, por la existencia del balance entre la cantidad de radiación solar entrante y la radiación terrestre saliente, sino se calentaría o enfriaría continuamente. En algunas regiones del planeta reciben mas radiación solar que otras, pero la radiación terrestre saliente es aproximadamente la misma en cualquier lugar del planeta. TRANSFERENCIA DE ENERGIA
  • 1. Balance de energía total tierra/atmósfera. La cantidad de energía que llega a la superficie de la Tierra desde el Sol y desde la atmósfera, tiene que ser igual a la cantidad de energía que se refleja desde la superficie, más la que emite la Tierra al espacio. 2. Balance de energía entre diferentes zonas del planeta. En promedio la zona latitudinal entre 35º N y 35º S recibe más energía que la que pierde y lo contrario ocurre en zonas polares. Es conocido que las zonas centradas en el ecuador son las regiones más cálidas del planeta, lo contrario se produce en altas latitudes, donde se pierde mas calor por emisión de radiación de onda larga que la recibida en onda corta del Sol. Pero estas zonas no se calientan ni enfrían continuamente, por lo que existe un transporte de calor desde las regiones con exceso a las regiones con déficit de calor. Es un transporte desde el ecuador hacia los polos y viceversa, que lo realizan la atmósfera y los océanos a través de los vientos y las corrientes. POR LO TANTO, EL BALANCE DE CALOR, DEBE PRODUCIRSE EN DOS FORMAS:
  •  La velocidad de calentamiento de la tierra es diferente al de las aguas Esto se debe a: Océanos Suelos - Superficie en movimiento - Superficie Inmóvil - Superficie transparente - Superficie Opaca - Mayor penetración de Rg - Rg solo en superficie - Transmisión de calor de - Transmisión de calor por advectiva y convectiva conducción - Mayor calor especifico - Menor calor especifico
  •  Calentamiento y enfriamiento de las aguas es más lento que el de los suelos T° + Regular Menor oscilación térmica  En zonas con influencia terrestre tienen mayor oscilación térmica. Predominan climas terrestres Predominan climas con influencia oceánica
  • Irradiancia Irradiancia instantánea La irradiancía en el exterior de la atmósfera depende de la constante solar, distancia al Sol y del ángulo cenital (época del año, latitud y hora del día); es decir: I = IoEocosz Iocosz z= (sen sen + cos cos cosh) Siendo z el ángulo cenital, el ángulo de declinación el ángulo latitudinal y h el ángulo horario. La radiación solar es cero cuando el Sol se encuentra en el horizonte matutino, se incrementa progresivamente a medida que el Sol se eleva, alcanzando su máximo al medio día, cuando el ángulo cenital es mínimo, a partir de este instante, la intensidad comienza disminuir hasta que vuelve a ser igual a cero en el momento en que el Sol se oculta. Irradiancia diaria La irradiancia diaria, es la integración de la irradiancia instantánea, desde que el sol sale hasta que se oculta.
  • Balance de radiación solar Balance de radiación solar El balance de la radiación solar se refiere a la contabilidad de los ingresos y egresos de energía, Convencionalmente, se acepta que, cuando un cuerpo recibe energía, ésta se computa como siendo positiva, y cuando pierde, como negativa. A la sumatoria algebraica de las cantidades de energía que llegan y salen de la superficie se denomina balance de energía o radiación neta. La distribución estacional y geográfica de la radiación solar es ahora marcadamente diferente a la que llega al exterior de la atmósfera, en ausencia de la atenuación debida a los gases atmosféricos y a los aerosoles. Por lo tanto se observa lo siguiente:
  • A. La insolación diaria es considerablemente reducida en todas las latitudes si se compara con los valores no atenuados. B.El máximo hemisférico es desplazado hasta alrededor de 35º de latitud. El más estival en los polos desaparece ya que la absorción es grande debido a la baja elevación del sol y, por tanto, a la gran masa óptica que tiene que atravesar el rayo solar. Para facilitar el conocimiento de las ganancias y pérdidas de energía en la superficie, se considera el balance de la radiación (Qn), de onda corta (Qc) y el de onda larga (Ql); es decir, Qn = Qc + QI
  • Balance de Radiación de Onda Corta El balance de radiación de onda corta (Qc), está dado por la diferencia entre la radiación global incidente (Qg) y la radiación reflejada (R) desde la superficie, por tanto: Qc = Q – R Qc = Qg (1 - r) onda corta
  • Duración del brillo solar; Una consecuencia de las estaciones del año es la variación del período diurno; es decir, el fotoperiodo. El fotoperiodo, se refiere a la duración del día (N), definido por el tiempo que tarda el Sol en recorrer la parte visible de la esfera celeste, desde el naciente hasta el poniente, definidos por los ángulos horarios respectivos: -H y H, teniendo en cuenta que la velocidad angular de la tierra es de 15º / h, se tiene: N = 2H / 15 horas
  • La tempeqatuqa , es a pqopiedad de os sistemas rue deteqmina si
  • La sensación de calor o frío al tocar una sustancia depende de su temperatura, de la capacidad de la sustancia para conducir el calor y de otros factores.
  • El concepto de temperatura se deriva de la idea de medir el grado de caliente o frío relativo y de la observación de las variaciones de calor sobre un cuerpo producen una variación de su temperatura
  • Cuando se aporta calor a una sustancia, se eleva su temperatura, así los conceptos de temperatura y calor, aunque están relacionados, son diferentes: r La temperatura es una propiedad de un cuerpo. r El calor es un flujo de energía producido por las diferencias de temperatura.
  • La temperatura es una de las variables básicas del tiempo y clima. Cuando preguntamos como está el tiempo afuera, casi siempre decimos algo sobre la temperatura, como hace frío o hace calor.
  • El principal factor que produce cambios de la temperatura del aire sobre el planeta es la variación en el ángulo de incidencia de los rayos solares, que depende de la latitud. Este factor hace, por ejemplo, que las zonas tropicales sean cálidas y que la temperatura disminuya hacia los polos.
  •  En meteorología, la temperatura se registra en las estaciones meteorológicas, de las que existen miles en todo el mundo. En estas estaciones se miden, por ejemplo, datos de temperatura a determinadas horas fijas, valores de temperaturas máximas y mínimas o se toman registros continuos en el tiempo, llamados termogramas.
  • Con estas mediciones se pueden hacer los cálculos estadísticos para descripciones climatológicas generales, tales como: • Temperaturas medias diarias, mensuales, estaciónales o anuales • Valores extremos (máximas y mínimas) • Amplitudes térmicas, que es la diferencia entre el valor máximo y mínimo • Desviaciones estándar, etc.
  • Factores que influyen en la temperatura del aire
  •  El principal factor que produce cambios de la temperatura del aire sobre el planeta es la variación en el ángulo de incidencia de los rayos solares, que depende de la latitud.
  • Otros factores que influyen en la distribución de temperaturas de algún lugar determinado.  Calentamiento diferencial de tierras y aguas.  Corrientes oceánicas.  Altura sobre el nivel del mar.  Posición geográfica.  Cobertura nubosa y albedo.
  •  Ya sabemos que el aire es calentado desde la superficie terrestre.  Por lo tanto para entender las variaciones en la temperatura del aire debemos conocer las variaciones en las propiedades del calentamiento de los diferentes tipos de superficie que se exponen al Sol: tierra, agua, bosques, arenas, hielo, etc.
  •  Las aguas son transparentes, por lo tanto la radiación solar puede penetrar a varios metros de profundidad. En cambio los suelos sólidos son opacos, por lo que el calor es absorbido solo por la superficie y se calientan o enfrían mucho más que las aguas.  El calor específico (que se define como el calor necesario para elevar la temperatura de un gramo de sustancia en 1ºC, entre 14.5 y 15.5ºC) es casi tres veces mayor para el agua que para tierras (cagua =1 cal/g K, cagua = 3ctierra).
  • La evaporación (que es un proceso de enfriamiento) desde las superficies de aguas es, obviamente, mayor que desde suelos, por lo tanto la temperatura del aire de la superficie del agua se calientan menos que las de suelo sólido.
  • Variación anual de temperatura C Latitud HS HN 0 0 0 15 4 3 30 7 13 45 6 23 60 11 30 75 26 32 90 31 40 Tabla de Variación anual de temperatura en ambos hemisferios
  • Zonas de clima solar a. Zona tropical Comprendida entre los trópicos, se caracteriza por presentar dos máximos y dos mínimos de radiación, correspondiente a los equinoccios y los solsticios. Dos veces al año se observa que la radiación del brillo solar en el Ecuador es siempre de 12 horas y en los trópicos oscila entre 10,5 horas en invierno y 13,5 horas, en verano. b. Zonas templadas Se encuentra en ambos hemisferios, entre los trópicos y el círculo polar. Anualmente existe un máximo y un mínimo de radiación solar: la duración del brillo solar astronómicamente posible oscila entre 0 y 24 horas a lo largo del círculo polar y entre 10.5 y 13.5 horas en los trópicos. El ángulo de elevación solar disminuye en dirección a los polos.
  • c. Zonas polares Se encuentra en ambos hemisferios, se extienden desde el círculo polar (66º33º N y S) hasta los polos. La oscilación anual de la duración del brillo solar astronómicamente posible aumenta en dirección a los polos, donde existe medio año de día y medio año de noche. Las zonas de clima solar dan la base para la distribución de los climas sobre la tierra, pero la distribución de la radiación en la superficie terrestre depende de otros factores, tales como los elementos astronómicos, la nubosidad, el albedo, la distribución de océanos y continentes, del intercambio de calor con la atmósfera.
  • Corrientes oceánicas  Un esquema de las grandes corrientes oceánicas se ve. Las corrientes superficiales son la base oceánica de los vientos. En las superficies de aguas, se transfiere energía desde los movimientos del aire al agua por fricción.
  • Altura sobre el nivel del mar  La temperatura disminuye 6.5ºC/Km en la troposfera, por lo tanto debería esperarse que los lugares más altos tengan menores temperaturas. Pero la disminución no es en esa cantidad, ya que la superficie también se calienta, haciendo que en las tierras altas la disminución de temperatura sea menor.
  • Por lo tanto los lugares más altos generalmente tienen una mayor amplitud diaria de temperatura del aire que las tierras más bajas.
  • Ubicación geográfica  Las regiones costeras sienten el efecto moderador del mar: cuando el viento sopla desde el mar hacia la costa, las regiones costeras tienen regímenes de temperatura con amplitudes diarias y anuales menores que las regiones continentales a la misma latitud. Si el viento sopla desde el continente hacia el mar en zonas costeras el efecto no es notorio ya que el aire se mueve sobre una superficie común.
  • Cubierta de nubes y albedo  Las observaciones de satélites revelan que casi la mitad del planeta está cubierto de nubes en cualquier instante (figura), entonces la cobertura nubosa tiene un efecto sobre la distribución de temperatura de un lugar.
  • Las nubes pueden tener un alto albedo y reflejar una gran cantidad de radiación solar incidente, esto reduce la cantidad de radiación solar que llega a la superficie, disminuyendo la temperatura de las capas bajas durante el día.
  • ULTIMOS ESTUDIOS DE LA TEMPERATURA EN LA TIERRA
  •  El clima de la tierra se ha venido calentando a lo largo de los últimos 50 años, y la pasada década fue la más calurosa de la historia, de acuerdo a un informe elaborado recientemente por la Asociación Nacional Oceánica y Atmosférica de los Estados Unidos (NOAA). Este estudio del clima, titulado State of the Climate in 2009, fue publicado el 28 de Julio y se basa en las aportaciones de más de 300 científicos de 160 grupos de investigación en 48 países.
  •  El informe examina 10 indicadores clave del clima, que indican que el mundo se está calentando. Siete indicadores van en aumento: la temperatura del aire sobre la tierra, las temperaturas superficiales del mar, las temperaturas del aire sobre los océanos, nivel del mar, el contenido de calor del océano, la humedad y las temperaturas en la troposfera, la capa de tiempo activo de la atmósfera que está más cerca de la superficie de la Tierra.
  •  La temperatura del aire constituye una de las variables meteorológicas importantes en le estudio del tiempo y el clima. Desde el punto de vista ecológico, la temperatura, junto con la humedad controla el crecimiento y la distribución de los organismos sobre la superficie terrestre.
  • Desiertos áridos pueden convertirse en productivos mediante la irrigación, pero el inconveniente de una temperatura excesivamente alta o baja no puede ser controlado eficientemente, excepto en pequeñas extensiones, por eso es que se considera a la temperatura del aire como el elemento climatológico más importante y se dedica especial atención y cuidado en su determinación.
  • El calentamiento y enfriamiento del aire que se encuentra inmediatamente sobre el suelo es el resultado de los intercambios de calor que tiene lugar entre estas dos masas, que se produce básicamente a través de los fenómenos de conducción y convección.
  • Conducción Cuando el balance de radiación es positivo, la superficie del suelo esta más caliente que el aire y el calor disponible se trasmite por contacto, del suelo a las moléculas de la sub capa laminar del aire.
  • Cuando el balance de radiación comienza a disminuir, se establece un flujo de calor por conducción desde el aire hacia la superficie, produciendo un enfriamiento del aire iniciándose por las capas que se encuentran en contacto con el suelo.
  • Factores que intervienen en la temperatura del aire La temperatura del aire, que se mide con el termómetro de mercurio o el termógrafo, sufre variaciones dependiendo de diversos factores, entre los que podemos destacar los siguientes:
  • Variación diurna Se define como el cambio de temperatura entre el día y la noche, producido por la rotación de la Tierra. Durante el día la radiación solar es, en general, mayor que la terrestre, por lo tanto la superficie de la Tierra se torna más caliente.
  • Dicho enfriamiento continúa hasta la salida del sol. Por lo tanto, la temperatura mínima ocurre generalmente poco antes de la salida del sol.
  • Variación estacional  Esta variación se debe a la inclinación del eje terrestre y el movimiento de traslación de la Tierra alrededor del sol. El ángulo de incidencia de los rayos solares varía, estacionalmente, en forma diferente para los dos hemisferios.  Esta variación se debe a la inclinación del eje terrestre y el movimiento de traslación de la Tierra alrededor del sol. El ángulo de incidencia de los rayos solares varía, estacionalmente, en forma diferente para los dos hemisferios.
  • Variación con la latitud La mayor inclinación de los rayos solares en altas latitudes, hace que éstos entreguen menor energía solar sobre estas regiones, siendo mínima dicha entrega en los polos. Sin embargo, en el Ecuador los rayos solares llegan perpendiculares, siendo allí máxima la entrega energética.
  • Variaciones con el tipo de superficie  En primer lugar la distribución de continentes y océanos produce un efecto muy importante en la variación de la temperatura, debido a sus diferentes capacidades de absorción y emisión de la radiación.
  • Variaciones con la altura  A través de la primera parte de la atmósfera, llamada troposfera, la temperatura decrece con la altura. Este decrecimiento se define como Gradiente vertical de Temperatura es en promedio de 6,5ºC/1000m.
  •  A mayor altitud menor temperatura.  -A mayor altitud menor humedad (baja higrometría).  A mayor altitud menor protección contra la radiación solar.  A mayor altitud menor resguardo contra el viento.  A mayor altitud menor contaminación.  -A mayor altitud menos población.  -A mayor altitud mas silencio.
  •  Sin embargo, ocurre a menudo que se registra un aumento de la temperatura con la altura: Inversión de temperatura. Durante la noche la Tierra irradia (pierde calor) y se enfría mucho más rápido que el aire que la circunda; entonces, el aire en contacto con ella será más frío mientras que por encima la temperatura será mayor.
  • Magnitud de la variación diaria de temperatura.  La magnitud de los cambios diarios de temperatura es variable y está influenciada por la ubicación de la estación o por condiciones locales del tiempo o ambas.
  • Las nubes regulan el cambio diario de temperatura disminuyendo la amplitud térmica respecto a días despejados, ya que durante el día reducen el calentamiento al no dejar pasar la radiación solar y en la noche evitan la pérdida de radiación desde el suelo y el aire y la reemiten hacia la superficie, reduciendo el grado de enfriamiento.