1. Tema 9 Dinámica de las masas fluidas

2. 1.- Introducción Llamamos capas fluidas a la atmósfera y a la hidrosfera que juntas son las que constituyen la máquina climática , sistema dinámico que funciona con energía solar y determina el clima La interacción más importante entre estas dos capas dentro de la máquina climática es lo que conocemos como ciclo del agua movido por la energía solar y la gravedad

3. Evaporación ( calor del sol) y la transpiración  atmósfera Se enfría y se condensa formando las nubes El agua cae en forma de precipitaciones a la Tierra y ahí puede seguir distintos caminos: Escorrentía superficial( desplazamiento sobre la superficie terrestre hacia zonas más bajas), Retenida ( en el que influye el suelo , clima y seres vivos) infiltración atravesando las capas del terreno y e incorpora a las aguas subterráneas (escorrentía subterránea) y ahí circula hasta el mar donde comienza de nuevo el ciclo

4. 2.- Funcionamiento de la máquina climática Se basa en los movimientos generados debido a la existencia de gradientes entre dos puntos , es decir la diferencia de temperatura humedad o presión existente entre dos puntos Esa diferencia tiende a equilibrarse y se produce un movimiento de los fluidos ( vientos o corrientes oceánicas) El comportamiento de la atmósfera y de la hidrosfera es distinto debido a las diferencia en cuanto a la densidad, compresibilidad, movilidad, capacidad para almacenar el calor y capacidad para conducir el calor

6. b) Movimientos horizontales El desplazamiento de los vientos o de las corrientes se debe al contraste térmico generado por la desigual insolación de la superficie terrestre entre los polos y el ecuador. Gracias a este transporte de calor se amortiguan las diferencias térmicas entre el ecuador y los polos

9. También se observa una disminución de la presión . En ella se concentran el 80% de los gases que posibilitan la vida. Aquí tiene lugar el efecto invernadero originado por la presencia de ciertos gases que absorben prácticamente toda la radiación infrarroja procedente del Sol y el 80 % de la emitida por la superficie terrestre A los primeros 500m de esta capa se le llama capa sucia ya que se acumulan los distintos contaminantes

10. 2.- La estratosfera comienza a partir de la tropopausa y llega hasta un límite superior llamado estratopausa que se sitúa a los 50 kilómetros de altitud. En esta capa la temperatura cambia su tendencia y va aumentando hasta llegar a ser de alrededor de 0ºC en la estratopausa. Casi no hay movimiento en dirección vertical del aire, pero los vientos horizontales llegan a alcanzar frecuentemente los 200 km/hora, lo que facilita el que cualquier sustancia que llega a la estratosfera se difunda por todo el globo con rapidez, que es lo que sucede con los CFC que destruyen el ozono. En esta parte de la atmósfera, entre los 30 y los 50 kilómetros, se encuentra la capa de ozono que tan importante papel cumple en la absorción de las dañinas radiaciones de onda corta.

11. 3.- mesosfera Se extiende hasta la mesopausa (Km 80) La temperatura disminuye de nuevo hasta los -80ºC Cualquier partícula que llega se inflama produciendo lo que se conoce como estrellas fugaces

12. 4.- Ionosfera o termosfera: se prolonga hasta el kilómetro 600 aproximadamente. Aquí la temperatura aumenta hasta los 1000ºC debido a la absorción de las rayos X y gamma del Sol, que convierten al nitrógeno y al oxígeno en iones de carga positiva. Esto da lugar a un campo magnético entre la ionosfera( positiva) y la superficie terrestre ( negativa) El aire está tan enrarecido que la densidad es muy baja. Son los lugares en donde se producen las auroras boreales y en donde se reflejan las ondas de radio, pero su funcionamiento afecta muy poco a los seres vivos

13. 5.- Exosfera. Se extiende hasta el kilómetro 800 y su límite viene marcado por una bajísima densidad similar a la del espacio exterior 4 .-FUNCIÓN REGULADORA DE LA ATMÓSFERA La cantidad de radiación incidente sobre la Tierra depende además de la propia radiación de la estructura y composición química de la atmósfera que da lugar a las condiciones térmicas adecuadas a la existencia de vida Así de la radiación solar incidente el 25 % es reflejada por la atmósfera, otro 25% es absorbida por la atmósfera ; el 5% es reflejado por la tierra y solo se absorbe un 45% Además gran parte del calor emitido por la Tierra es devuelto por la atmósfera ; fenómeno conocido como efecto invernadero .

14. 5.- DINAMICA ATMOSFÉRICA Los movimientos verticales que tienen lugar en la troposfera se denominan de convección y se deben a variaciones de temperatura , presión y humedad A) Convección térmica. Son movimientos originados por el contraste de la temperatura del aire entre la parte superficial( más caliente y menos denso) que tiende a elevarse y la parte superior más fría y densa que tiende a descender

15. B) Convección por humedad Se originan por la presencia de vapor de agua en el aire que lo hace menos denso ya que al contener más agua desplaza a otros componentes de mayores masas La cantidad de vapor de agua se puede medir de dos maneras: 1.- humedad absoluta: cantidad de vapor de agua que hay en un volumen determinado de aire No da mucha información porque el valor depende de la temperatura. Cuando el aire no puede contener más humedad se dice que se ha alcanzado la saturación. A la temperatura se le denomina punto de rocío

16. 2.- Humedad relativa: es la cantidad en tanto por ciento de vapor de agua que hay en 1 m3 de aire en relación con la máxima que podría tener a esa temperatura Cuando una masa de aire se eleva se va enfriando a medida que asciende hasta que la temperatura llega al punto de rocío . Entonces el vapor de agua comienza a condensarse. A la altura donde esto sucede se le llama nivel de condensación. Si además existe partículas de polvo, humo, NaCl, NOx H2S ( núcleos de condensación) se formará una nube

17. C) Convección por presión La presión en un punto geográfico determinado no es siempre la misma, sino que varía en función de la humedad y la temperatura. En los mapas del tiempo se trazan una serie de isobaras que unen los puntos de igual presión Cuando exista una masa de aire poco denso ( cálido y/o húmedo) en contacto con la superficie terrestre se elevara empujada por corrientes de convección térmica ascendente. Como consecuencia el lugar que previamente ocupaba esa masa quedará vacío ( bajará la presión) . Se formará entonces una borrasca, en la que el viento sopla desde el exterior hasta el centro

18. En los mapas del tiempo la borrasca se representa con una B rodeada de isobaras cuyos valores van aumentando desde el centro hacia el exterior Cuando una masa de aire frío se halla a cierta altura tiende a descender hasta contactar con el suelo. En la zona de contacto aumenta la presión y se forma un anticiclón donde los vientos tienden a salir desde el centro hacia el exterior En el mapa del tiempo se representa con una A rodeada de isobaras cuyos valores van disminuyendo

20. b) Gradiente adiabático seco (GAS) Se denomina seco porque el aire lleva vapor de agua y adiabático porque se trata de una masa de aire que no intercambia calor con el aire circundante ( aire es un mal conductor) Es un gradiente dinámico ya que la masa de aire realiza un movimiento por estar en desequilibrio ( diferente humedad o temperatura) con el aire que lo rodea. El valor del gradiente es de 1ºC/100m c) Gradiente adiabático saturado (GAH) La masa de aire seco alcanza el punto de rocío se condensa y forma una nube. En la condensación libera calor por lo que el gradiente es más reducido ( entre 0,3-0,6ºC). La masa proseguirá su ascenso y el gradiente aumentará progresivamente a medida que el aire pierde humedad hasta que todo el vapor se haya condensado

21. 6.1 Condiciones de estabilidad o inestabilidad Inestabilidad: se da cuando existen movimientos ascendentes de aire (GVT > GAS), es decir el aire exterior se enfría más deprisa que el interior. Se forma una borrasca en superficie lo que dará lugar a un viento convergente desde el exterior hacia el interior. Puede llover si la masa de aire contiene suficiente vapor y se puede condensar Estabilidad: Descenso hacia la superficie de una masa fría y densa que se encuentra en altura y que se va calentando . Genera un aumento de presión es decir un anticiclón con vientos divergentes desde el centro hacia fuera impidiendo la entrada de precipitaciones ( tiempo seco) Dos tipo de situaciones a) Que el GVT< GAS: no se producen movimientos verticales porque el aire ascendente se enfría más rápidamente que el exterior

22. b) GVT negativo o inversión térmica: se forman nubes a ras del suelo ( niebla) que atrapa a las masas de aire contra el suelo. Atrapa a al contaminación impidiendo su dispersión

23. 7.-CIRCULACIÓN GENERAL DE LA ATMÓSFERA En las zonas ecuatoriales el calentamiento es intenso debido a la incidencia vertical de los rayos solares; debido a ello el aire calienta de la superficie tenderá a ascender , dando lugar a borrascas ecuatoriales En los polos ocurre al contrario formándose anticiclones polares Teóricamente el viento que sopla en superficie tenderá a recorrer la Tierra desde los anticiclones polares a las borrascas ecuatoriales y el de las capas altas al contrario (un único ciclo o célula) Sin embargo, la fuerza de Coriolis provoca su desviación a la derecha provocando que el transporte se lleve a cabo mediante tres células

24. Célula polar: : el viento de superficie (levante polar) parte de los anticiclones polares hasta alcanzar los 60º de latitud dónde se elevará de nuevo formando las borrascas subpolares (afectan a España en invierno) Célula de Hadley: En las borrascas ecuatoriales el aire asciende y se dirige a los polos hasta llegar a los 30º de latitud donde desciende formándose los anticiclones subtropicales que cuando se asientan sobre un continente originan los mayores desiertos del planeta

25. Una anticiclón subtropical es el anticiclón de las azores que es el que mayor influencia ejerce en el clima de nuestro país En superficie el viento ( alisios que soplan del NE))) ira desde el anticiclón a la borrasca encontrándose los de ambos hemisferios en la ZCIT ( zona de convergencia intertropical )

26. Célula de Ferrel : Se forma por la acción de los vientos superficiales ( vientos del oeste soplan del SO) que soplan desde los anticiclones subtropicales hacia las zonas de borrascas polares. En altura al contrario

27. En definitiva, desde el ecuador a los polos encontramos las siguientes bandas: · Zona de convergencia intertropical (ZCIT ), zona de calma con ascenso de aire húmedo que da lugar a nubes y precipitaciones. En la ZCIT convergen los alisios del nordeste y del sureste. La posición de la ZCIT varía a lo largo del año, dependiendo de las estaciones; también se ve influida por la disposición de continentes y océanos. · Entre la ZCIT y los 30º de latitud N y S, aproximadamente, se encuentra una banda en la que circulan los vientos alisios (del nordeste en el hemisferio N, del sureste en el S). A mayor altura circulan los contraalisios, en sentido contrario, cerrándose las células convectivas más próximas al ecuador.

28. · Las zonas de anticiclones tropicales se sitúan alrededor de los 30º de latitud (N y S). Hay altas presiones y precipitaciones escasas (desiertos). El aire que desciende en los anticiclones fluye cerca de la superficie terrestre, dando lugar a los alisios y a los vientos del oeste. · Entre los 30º y los 60º, aproximadamente, de latitud N y S se encuentran unas bandas caracterizadas porque a baja altura fluyen vientos del oeste (a mayor altura lo hacen en sentido contrario). Estos vientos de las zonas templadas llegan a desplazarse sobre las masas de aire frío polar, más denso. · Alrededor de los 60º de latitud, aunque la posición es variable, se sitúan las bandas de borrascas o bajas presiones subpolares (subártica y subantártica). El ascenso de aire caliente provoca la formación de nubes y precipitaciones.

29. La banda de convergencia entre los vientos occidentales y los polares cambia de posición, desplazándose al norte o al sur. · Entre los 60º de latitud y los polos se producen vientos del este (levantes polares) que se dirigen a la zona de borrascas subpolares. A mayor altura, los vientos circularán en sentido contrario cerrándose así las células convectivas polares. · En los polos, las condiciones son casi siempre anticiclónicas. Pero si queremos comprender la circulación atmosférica y su influencia en los climas, debemos tener en cuenta además otros factores · Distribución de continentes y océanos . · Distribución de cordilleras (efecto Foehn) . Corriente en chorro (Jet Stream, chorro polar). · Océanos y circulación oceánica .

30. 8.-DINÁMICA DE LA HIDROSFERA La hidrosfera actúa como regulador térmico porque gracias a su elevado calor específico, es capaz de absorber y almacenar por más tiempo una gran cantidad de calor. Así los océanos se calientan y enfrían más rápidamente que los continentes Por ello los lugares situados junto al mar tienen una menor amplitud térmica que los situados en el interior de los continentes debido a la acción de las brisas marinas que durante el día soplan del mar a la tierra y durante la noche se invierten.

31. La lejanía de los océanos provoca que el interior de los continentes presenten una elevada amplitud térmica día –noche, verano-invierno En invierno se originan anticiclones continentales que impiden la entrada de lluvias El agua oceánica debido a su abundancia, a su gran poder calorífico y a las corrientes oceánicas constituyen un mecanismo de transporte de calor más eficaz que el atmosférico

32. Dos tipos de corrientes oceánicas según sea la fuente de origen: 1.- Superficiales: son debidas a la acción del viento y están condicionadas por el giro del viento en torno a los anticiclones Los vientos alisios las empujan de Este a Oeste y al llegar a la costa retornan las llamadas corrientes de deriva que van a sufrir una desviación hacia el norte ( llevan calor y suavizan su clima) como la corriente del Golfo y hacia las zonas tropicales y ecuatoriales ( refrescando su clima) ( corriente de canarias) Otras corrientes importantes en la zona ecuatorial :contracorriente ecuatorial; las frías del polo norte : corrientes de labrador y Kamchatka y en el polo sur la circumpolar antártica

33. 2.- Corrientes profundas Son originadas por las diferencias de densidad del agua , que es mayor cuanto más fría y/o salada esté , tendiendo a hundirse para dar lugar a un movimiento vertical ( circulación termohalina) ; donde el agua fría o con alta concentración de Sal en superficie tiende a descender y provocar el afloramiento del agua más profunda y cálida Termoclina : superficie que separa, en vertical, aguas de diferente temperatura y densidad. La termoclina impide que se mezclen las aguas de distintas características. Solo cuando la termoclina se rompe se producen afloramientos

34. Océano global Es el conjunto formado por todos los mares y oceános del planeta Es muy importante su estudio ya que es una importante almacén de CO2 y un medio de transporte muy eficaz de calor y nubosidad a) CINTA TRANSPORTADORA OCEANICA Esta cinta es una especie de río o corriente que recorre la mayoría de los océanos del planeta, en la primera mitad lo hace como corriente profunda y en la segunda , en forma de corriente superficial por acción de los vientos dominantes

35. En las proximidades de Groenlandia el agua tiende a hundirse por ser más salada y fría . Recorre el fondo del Atlántico Norte a sur hasta que entra en contacto con las gélidas aguas del océano Antártico y asciende , retornando parte de ella a su lugar de origen El resto se sumerge de nuevo y discurre por el Índico donde parte asciende y parte llega al pacífico , lugar en el que definitivamente asciende y se calienta. Posteriormente realiza el trayecto inverso en forma de corriente superficial

37. EL NIÑO Y LA NIÑA El fenómeno de El Niño llamado también oscilación meridional ( o ENSO) es una fluctuación acoplada entre la atmósfera y el océano Pacífico austral Normalmente los vientos alisios (soplan de E a O) empujan hacia el oeste al agua superficial del Pacífico sur creando un vacío en la zona este , junto a las costas de Perú y Ecuador. Esto produce un efecto de succión que da lugar a un afloramiento del agua profunda rica en nutrientes y por tanto en fitoplancton y en pesca

38. El Niño debe a un excesivo calentamiento superficial de las aguas del pacífico oriental en las costas del Perú . Ocurre cada 3- 5 años y suele durar 9-12 meses a veces unos 18 meses Se produce cuando los vientos alisios amainan y no arrastran el agua de la superficie hacia el oeste. El agua superficial se caldea y se forma una borrasca. No se produce afloramiento porque persiste la termoclina y la riqueza pesquera decae.

40. La Niña es una exageración de la situación normal en la que los vientos alisios soplan con más intensidad de lo normal: se asocia con descensos en la temperatura media superficiales del océano Pacífico oriental-central. Se produce cada 3-5 años y suele durar de 1 a 3 años Origina lluvias torrenciales y un aumento de tifones en Indonesia y Australia y con un incremento del número y de la intensidad de huracanes del Atlántico.