Meteorología Tarea I: Resolución de preguntas

Universidad de El Salvador

Facultad de Ciencias Naturales y Matemática.

Escuela de Física.

Licenciatura en Geofísica.

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Catedrático:

Licda. Lorena Soriano

Cátedra:

Meteorología

Tarea I:

Resolución de preguntas.

Estudiante:

Douglas José Martí de Paz   MD16031

Fecha:

19/10/2021

Ciudad Universitaria, San Salvador, 19 de octubre de 2021

 INTRODUCCIÓN.

Los fenómenos atmosféricos son el resultado de las interacciones de la superficie terrestre, el océano y los procesos de equilibrio planetario con la atmósfera, algunas de estas fuentes específicamente son el calor latente, el calor sensible, la evapotranspiración, la radiación de onda larga y de onda corta, el almacenamiento de calor en los océanos, entre otros.

  Los mares, la orografía, la vegetación e incluso la vida humana, influyen directamente en la atmósfera; de modo que para comprender estos fenómenos, las leyes que los rigen y el tiempo en que suceden es necesaria toda una rama de las ciencias físicas, y esta rama es la Meteorología, que además se subdivide en dependencia de la zona a estudiar.

En el presente trabajo se responden preguntas de introducción a la meteorología relacionadas a las distintas características de nuestra atmósfera en zonas tropicales y subtropicales, aspectos que influyen en la temperatura, presión, las interacciones atmósfera-superficie, etc. Todas ellas respondidas de la mejor manera posible para su comprensión. 

PREGUNTAS.

1. Esquematice y explique el concepto de balance radiativo en el sistema Tierra-atmósfera.

Diferencia entre los valores totales de energía entrante y saliente del sistema climático. Si el balance es positivo se produce un calentamiento y si es negativo se produce un enfriamiento. El balance energético de la Tierra se determina midiendo toda la energía que entra en el sistema Tierra proveniente del Sol, toda la energía que se devuelve al espacio y toda la energía que se queda en la Tierra y su atmósfera. Promediado a nivel global y durante largos períodos de tiempo, este balance ha de ser igual a cero. Como el sistema climático obtiene prácticamente toda su energía del Sol, un balance nulo implica que la cantidad de radiación solar entrante en todo el planeta debe ser igual a la suma de la radiación solar reflejada en la parte superior de la atmósfera más la radiación infrarroja saliente emitida por el sistema climático.

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Fig. 1: Esquema del balance o medio global y anual de la Tierra. En amarillo aparece la radiación solar y en rojo la radiación terrestre. De la radiación solar incidente, el 48% es absorbida por la superficie, siendo devuelta a la atmósfera en forma de calor sensible, calor latente y de radiación térmica infrarroja (radiación terrestre). Gran parte de la radiación terrestre es absorbida por la atmósfera que la vuelve a emitir en todas direcciones.

1. Enumere los tipos de intercambio de energía que se producen entre la superficie y la atmosfera.

1.      Convección. (corrientes y nubes, calor sensible).

2.      Conducción (calor transferido del suelo al aire).

3.      Radiación. (flujos radiactivos de onda larga).

1. De una definición de los trópicos e incluya sus límites latitudinales aproximados.

Los trópicos son la región de la tierra comprendida entre los paralelos denominados trópico de Cáncer, en el hemisferio boreal, y trópico de Capricornio, en el austral, equidistantes del ecuador, situados en la latitud 23º 26′ 16″ N y 23º 26′ 16″ S.

1. Describa el aporte relativo y la diferencia entre el transporte meridional por el océano y la atmosfera.

Las corrientes atmosféricas mueven el aire a gran escala y, junto con las corrientes marinas, son el medio por el cual el calor se distribuye en la superficie de la Tierra realizando un aporte energético por transporte.

El transporte de energía por medio de corrientes oceánicas que tiene mayor énfasis en latitudes tropicales bajas es de aproximadamente 25% del total de transporte de energía meridional de la Tierra, este aporte puede superar los 4 petavatios y tiene sus picos máximos de actividad entre los 11ºS y 15ºN.

El flujo neto de energía hacia la atmósfera alcanza un máximo en las regiones subtropicales y un mínimo relativo alrededor del ecuador. El aporte energético de la atmósfera al transporte meridional es de un 80-75 % en forma de calor sensible (es decir, por convección, difusión molecular y difusión turbulenta), calor latente, energía potencial y energía cinética.

El flujo de calor sensible es mucho menor en las latitudes tropicales, alcanza un pico en el hemisferio norte, cerca de 30°N, y es negativo alrededor de los polos, por lo que a diferencia del océano (para el cual el aporte de energía es más importante en la zona ecuatorial) la atmósfera tiene un menor aporte en el transporte energético meridional en los trópicos.

1. Compare las contribuciones relativas de la célula de Hadley y las ondas transitorias en el transporte de la energía atmosférica de los trópicos a los polos en el hemisferio norte.

• Contribución de la célula de Hadley.

En el ecuador existe un cinturón de bajas presiones que rodea al planeta denominado depresión ecuatorial, provocado por la ascensión del aire caliente producido en esas latitudes. Al subir, el aire se enfría en contacto con las capas altas de la troposfera y pierde gran parte de la humedad que contenía, que generalmente la descarga en forma de lluvia, volviendo a descender, a la zona donde se produce este fenómeno se le conoce como la celda de Hadley y  su circulación se da en el senttido vertical. En el hemisferio norte, alcanza su potencia máxima de 218 TW en enero con un mínimo de 0,5 TW en julio. La contraparte en el hemisferio sur tiene un pico de 204 TW en agosto con un mínimo de 32 TW en enero. Teniendo en cuenta la potencia asociada con la combinación de ambas celdas de Hadley, hay dos picos de 250 TW en enero y 205 TW en agosto, y dos mínimos de 164 TW en mayo y 164 TW en octubre. (Huang, J. et al., 2014)

• Contribución de las ondas transitorias.

Los flujos debidos a las ondas transitorias son los que están asociados al tiempo en latitudes medias y al igual que la célula de Hadley se producen por intercambio de masas de aire según gradientes de temperatura, para que su contribución energética sea positiva (el movimiento meridional y la temperatura deben estar correlacionados positivamente), en el supuesto de considerar perturbaciones ondulatorias, la onda de temperatura debe estar aproximadamente retrasada un cuarto de onda con respecto a la onda de presión. En comparación a la célula de Hadley, el transporte de ondas estacionarias en las latitudes medias ocurre principalmente por turbulencia (las borrascas o ciclones de latitudes medias) sobre la horizontal y energéticamente es menor que el producido por la celda de Hadley.

1. Explique el rol del calor latente y la convección profunda en los trópicos en términos del balance energético global.

La liberación de calor latente es fundamental para el mantenimiento de los sistemas convectivos profundos y organizados, como los ciclones tropicales y los sistemas convectivos de mesoescala. Además, los cúmulos contribuyen a conservar el momento angular global y, por tanto, influyen en la circulación global.

La convección en cúmulos, es la forma en la que radiación de onda larga proveniente de los océanos (mayoritariamente) y de los continentes se transmite a la atmósfera en forma de corrientes. En las zonas tropicales la evaporación excede la precipitación y se exporta vapor de agua de las regiones con exceso de vapor a zonas con exceso de precipitación y este vapor de agua es distribuido por los vientos alisios a las zonas de bajas presiones ecuatoriales y alimentan a los sistemas de convección profunda. Así, las nubes de convección profunda estimuladas por el calor latente son el mecanismo primario que transfiere el calor solar a la atmósfera tropical y esta energía estimula un movimiento ascendente en la atmósfera tropical y los movimientos de mayor escala de la circulación.

1. ¿Por qué es la tropopausa más alta en los trópicos?

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Fig. 2: Representación gráfica de la tropopausa en zonas tropicales, subtropicales y polos.

El aire cálido y húmedo, las corrientes ascendentes, la liberación de calor latente, los procesos de mezcla hacen el aire más liviano, menos denso y, frente a una gravedad más baja y con un efecto de la fuerza centrífuga más elevada hacen que la tropopausa ecuatorial sea muy elevada, respecto a la de otras latitudes más altas.

El proceso contrario ocurre en los polos: aire seco, frío y denso, en condiciones de estabilidad y ausencia de mezcla, tiende a comprimirse hacia la superficie de la Tierra, en un entorno de gravedad más intenso y en ausencia de una fuerza centrífuga efectiva, aunque estos dos efectos son de menor peso.

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