Composición, estructura y evolución de la atmósfera

1. Composición, estructura y evolución de la atmósfera

2. El espesor del cielo ¿cómo de alto es el cielo

3. El espesor del cielo… • A una altura de 16 kilómetros la densidad es el 10% de la existente al nivel del mar • A una altura de 50 kilómetros, la densidad se ha reducido a un 1% de la existente al nivel del mar • La atmósfera es una envoltura relativamente delgada: • El 99.99997% por bajo de los 100 kilómetros • El radio de la Tierra es de 6500 kilómetros • 100 / 6500 = 1.5%

4. El espesor del cielo • Las tormentas pueden ascender hasta los 12 km en la atmósfera • 12 / 6500 = 0.2% • Masa total: 5.14 x 1015 kilogramos (5,140,000,000,000,000)

5. Escalas de tiempo • Tiempo de renovación S F M: Masa de la substancia F: Flujo de masa

6. Principales gases atmosféricos

7. nitrógeno • Fuentes: • residuos agrícolas y ganaderos. • erupciones volcánicas. • Sumideros: • plantas. • vida marina. • Tiempo medio de permanencia  100 millones de años.

9. oxígeno • Fuentes: • fotosíntesis. • Sumideros: • personas y animales. • disuelto en el agua. • descomposición de materia orgánica. • reacciones químicas. • Tiempo medio de permanencia en la atmósfera  3000 años.

11. Vapor de agua • Muy variable en sus concentraciones (muy diferente sobre los desiertos y sobre los mares ecuatoriales). • Fuentes: • masas de agua. • Sumideros: • lluvia. • nieve. • Tiempo medio de permanencia  11 días.

12. CICLO DEL AGUA

13. Dióxido de carbono • Fuentes: • descomposición de plantas y humus. • combustibles fósiles. • Sumideros: • fotosíntesis de las plantas. • Disolución en el mar (cada vez más saturado). • Tiempo medio de permanencia  4 años. • Buen absorbente de radiación infrarroja emitida por la tierra y la atmósfera.

14. CICLO DEL CO2

15. Incremento del CO2

16. Medidas de CO2 en Izaña

17. Variaciones del CO2 en Vostok

18. El metano

19. Fuentes del Metano

20. Variación de la concentración de Metano (ppb)

21. Ozono • Compuesto gaseoso con 3 átomos de oxígeno, altamente oxidante, de olor fuerte y penetrante (su nombre deriva de la palabra griega ‘ozein’:oler), de color azul pálido , peligroso para la respiración pues ataca a las mucosas • Muy variable en sus concentraciones con la altitud, latitud, estación, hora del día y tipo de tiempo. • Las concentraciones más importantes (1-10 ppm) se dan entre los 10 y los 50 km de altura. • También se dan concentraciones altas ( 1 ppm) en algunas ciudades por las industrias y el tráfico. • Absorbe radiación UV en la alta atmósfera, reduciendo la cantidad que llega a la superficie terrestre. • Gas de efecto invernadero http://daac.gsfc.nasa.gov/upperatm/ozone_atmosphere.html

22. Ozono:mecanismos de formación y destrucción Mecanismo Chapman 1. 2. 3. 4. O2 + O + M O3 + M O2 + UV O + O O3 + UV O + O2 O3 + O 2O2 Mecanismos catalítico X+ O3 XO + O2 XO + O X + O2 Neto O3 + O 2O2

23. Aerosoles Es un hecho experimental relativamente fácil de llevar a cabo (basta que miremos en algún rincón de casa, sobretodo si es un piso de estudiantes) que el aire tiene multitud de partículas en suspensión. A este sistema aire+partículas se le denomina aerosol atmosférico. El aerosol atmosférico es ubicuo, está presente tanto en atmósferas muy contaminadas de las grandes ciudades como en atmósferas ‘limpias’ de los sitios más remotos de la Antártida o el polo norte

24. Distribución en tamaños: Especialmente debido al movimiento Browniano las partículas más pequeñas pueden permanecer en la atmósfera durante mucho tiempo, obviamente cuanto más grandes son las partículas mayor es su velocidad de sedimentación y por tanto debe de existir un tamaño máximo más allá del cual la partícula sedimenta muy rápidamente y no es observable. Este tamaño está en torno a las 100 mm. En cuanto al radio más pequeño, viene determinado esencialmente por los mecanismos de producción del aerosol, está en torno a las 0.001 - 0.01 mm

25. Origen: • Fuentes minerales • Fuentes marítimas • Otras fuentes Fuentes primarias

26. Fuentes secundarias • Conversión gas/partícula

27. Efectos de los aeroles: Influencia en las nubes Pocos aerosoles Nubes “obscuras” muchos aerosoles Nubes “claras”

28. Efectos en las personas

29. La relación entre la presión atmosférica y la altitud La presión disminuye cuando se aumenta en altura. El cambio de presión no es constante. La presión dismi- nuye exponencialmente con la altura. 99.9% 99% 90%

30. No solo, la presión si no la densidad también varía exponencialmente con la altura

31. Variación vertical en la composición de la atmósfera heterosfera: composición varía con la altura homosfera

32. Casos especiales: Ozono y vapor de agua Variación vertical de la concentración del vapor de agua Variación vertical de la concentración ozono

33. Estructura térmica de la atmósfera Variación vertical

34. Estructura térmica de la atmósfera • Factores que influyen: • 1. La conductividad molecular. Lograría una atmósfera isoterma. Proceso muy lento. • 2. La radiación. Procesos de absorción y emisión a los que afecta: • el flujo de energía incidente • la transparencia relativa de las otras capas de la atmósfera • los coeficientes de absorción y emisión • el contenido en H2O y otros gases de efecto invernadero • 3. La turbulencia y convección. Tienden a uniformar la temperatura potencial y establecer el gradiente adiabático.

35. Estructura en capas

36. troposfera • Región más baja, por cima de la superficie terrestre. • Gradiente vertical negativo de temperatura  6ºC / km • Más ancha en el ecuador ( 18 km) que en los polos ( 8 km). • El límite superior viene marcado por la tropopausa, zona de transición, que es poco espesa.

37. troposfera (II) • Existe un gradiente horizontal de temperatura del ecuador a los polos. • Contiene casi toda la masa de la atmósfera, los sistemas meteorológicos móviles y las nubes asociadas. • Incluye la capa límite ( 1km) con los procesos turbulentos.

38. estratosfera • En la parte inferior, la temperatura es casi constante con la altura, o crece lentamente. • Se incrementa fuertemente en la parte superior hasta alcanzar un máximo en la estratopausa. • Incluye la ozonosfera, con lo cual el calentamiento se debe a la absorción de radiación UV por el ozono. • No hay movimientos verticales, por lo que las partículas que allí se inyectan tienen grandes tiempos de permanencia.

39. mesosfera • La temperatura disminuye con la altura hasta alcanzar un mínimo en la mesopausa. • El proceso de absorción se llama fotoionización. Se producen átomos y moléculas con carga positiva que constituyen la ionosfera.

40. Termosfera • La temperatura crece con la altura. • Las altas temperaturas se deben a la absorción de radiación UV de longitud de onda muy corta. • También se da la fotoionización.

41. Estructura térmicay cinemática (Variación latitudinal)

42. DISTRIBUCION LATITUDINAL DE TEMPERATURA ENERO AGOSTO

43. Distribución latitudinal de temperatura y viento zonal ENERO JULIO

44. La circulación meridional

45. El campo de presiones

46. Distribución supeficial de la presion Verano Invierno

47. Variación latitudinal de la presion

48. Estructura eléctrica del sistema tierra-atmósfera

49. No hay ninguna duda que los fenómenos eléctricos están presentes en la atmósfera

50. Origen… • Rayos X y radiación ultravioleta procedentes del Sol • Rayos cósmicos • Desintegración radiactiva cerca del suelo • Separación de cargas en el interior de las nubes.