TALLER CLIMATOLOGIA

PAOLA VILLAMIZAR LEON
UNIVERSIDAD DE PAMPLONA
CLIMATOLOGIA Y METEOREOLOGIA
CAPITULO 6
NUBES Y PRECIPITACION

PAOLA RUBIELA VILLAMIZAR LEON
CODIGO: 890323.55553

1. Describir los criterios básicos para clasificar las nubes

Las nubes pueden clasificarse teniendo en cuenta varios criterios, dentro de éstos se encuentran los siguientes:

Según su forma se reconocen tres clases básicas de nubes. Todas las nubes caen dentro de algunas de estas tres formas básicas o de una combinación de ellas:

Cirrus: nubes altas, blancas y delgadas.
Cumulus: masa de nube globular, de base plana y que se eleva como domos o torre.
Stratus: aparecen en capas cubriendo gran parte del cielo.

Según su altura, se reconocen por su ubicación entres niveles típicos. Estos no son valores categóricos ya que pueden variar según la época del año y la latitud:

Nubes altas: normalmente tienen base sobre los 6 km de altura.
Nubes medias: se encuentran entre 2 y 6 km de altura.
Nubes bajas: desde la superficie hasta los 2 km de altura.

2. Describir cada uno de los diez tipos de nubes

Cirrus: son nubes altas con un aspecto de mechón o pluma. Se encuentran localizados en la atmósfera a una altitud de unos 8 Km. Los cirrus contienen cristales de hielo.
Cirrocúmulos: Este tipo de nubes de color blanco se encuentran a gran altura y tienen el aspecto de minúsculos cúmulos de textura moteada. Estas nubes indican inestabilidad atmosférica y pueden ser el indicio de la aproximación de una tormenta.
Cirroestratos: Este tipo de nubes blanquecinas, que se encuentran en las capas superiores, parecen láminas semitransparentes. Sus cristales de hielo dispersan la luz y crean un halo o fino velo en torno al Sol o a la Luna. Por lo general, estas nubes suelen indicar la llegada de un frente tormentoso o cálido.
Altocúmulos: este tipo de nubes de color blanco o gris se presentan en filas o bandas en altitudes medias, con sus bases más oscuras. Aunque no necesariamente son indicio de precipitaciones inminentes, estas nubes indican inestabilidad atmosférica y posible nevisca o llovizna.
Altoestratos: Este tipo de nubes, generalmente espesas y grises, se encuentran a una altitud media y cubren el cielo. Oscurecen ligeramente el Sol o la Luna, por lo que éstos adquieren un aspecto brumoso. En ocasiones, estas nubes producen nevisca o llovizna, aunque por lo general están a tal altitud que sus precipitaciones se evaporan antes de llegar al suelo.
Nimboestratos: Este tipo de nubes de color gris oscuro forman capas, a baja altura, cargadas de lluvia o nieve. Su nombre tiene su origen en las palabras latinas nimbus ("nube de lluvia") y stratus ("cubierto por una capa" o "extendido"). Por lo general, los nimboestratos provocan lluvia o nieve durante largos períodos de tiempo.
Estratos: Este tipo de nubes son grises, se disponen en capas o láminas y suelen cubrir buena parte del cielo. Se desarrollan, por lo general, en zonas bajas (hasta 600 m) y suelen provocar lloviznas y neviscas que duran varios días.
Estratocúmulos: Este tipo de nubes se forman cuando los estratos se transforman en gruesas masas grises y blancas, o cuando los cúmulos se unen para formar una capa interrumpida. Estas nubes pueden ser indicio de inminentes precipitaciones, que pueden ser desde lloviznas hasta fuertes lluvias o nevadas.
Cúmulos: Este tipo de nubes son blancas y esponjosas, con bases aplanadas y cúspides redondeadas (aspecto de una coliflor). Se forman a escasa altura en los días cálidos y soleados y, por lo general, suelen indicar una continuación del buen tiempo, aunque pueden evolucionar hasta convertirse en cúmulonimbos o nubes de tormenta.
Cumulonimbos: Este tipo de nubes grises están formadas por oscuras torres de cúmulos apilados, también conocidas como nubes de tormenta. Están asociadas a fuertes lluvias, granizo, nevadas, tormentas y, en algunos casos, tornados. Pueden extenderse hasta el límite de la troposfera.

3. Explicar el proceso de formación de las nubes

La formación de las nubes se lleva a cabo cuando se cumple la condensación que es el paso de vapor de agua a agua líquida. Esta condensación varía dependiendo de sus diferentes temperaturas. Cuando ésta se produce a temperaturas inferiores a la de congelación, las nubes suelen componerse de cristales de hielo; las que se forman en aire más cálido suelen estar compuestas de gotitas de agua. Igualmente, existe otro aspecto fundamental en la formación de las nubes: el movimiento de aire asociado al desarrollo de las nubes, es decir, que las nubes se crean en aire en reposo tienden a aparecer en capas; las que se forman entre vientos o aires con fuertes corrientes verticales presentan un gran desarrollo vertical.


4. Explicar los procesos de formación de las nieblas

La niebla se forma cuando el agua se condensa y se convierten en gotas de agua o cristales de hielo, los cuales se quedan suspendidos en la atmósfera justo sobre la superficie de la tierra. La niebla puede clasificarse en cuatro tipos generales según el mecanismo mediante el cual se forma, así por ejemplo, la niebla que se forma por evaporación se da cuando se evapora agua en el aire frío y la niebla que se forma por enfriamiento se produce cuando disminuye la capacidad del aire para retener vapor de agua cuando disminuye la temperatura.

5. Explicar los procesos de formación de precipitación

La formación de la precipitación se puede llevar a cabo a través de dos procesos: proceso de Bergeron o de los cristales de hielo y proceso de coalescencia o de captura por choques. A continuación se explican cada uno de ellos:

Proceso de bergeron o de los cristales de hielo: este método fue propuesto en 1928 por Tor Bergeron y se basa en dos propiedades del agua en las nubes: las gotas de agua en las nubes se congelan a -20°C, por el contrario el agua sobreenfriada (agua en estado líquido bajo 0°C) se congela rápidamente con cualquier agitación. Las nubes con temperaturas entre 0 y -10°C están formadas por esta agua sobreenfriada entre -10°C a -20°C por agua y cristales de hielo y menores a -20°C por cristales de hielo. Las moléculas escapan fácilmente de una gota de agua sobreenfriada por encontrarse expuesta a mayor presión debido a que la presión de vapor de saturación es menor sobre el agua sobreenfriada. Dichas moléculas chocan con el cristal y este lo que hace es crecer empezando a caer, al caer el hielo choca con gotas de nubes de agua, entonces es cuando el movimiento del aire rompe ese cristal y produce más núcleos de congelación mientras que los cristales caen y estos se derriten y continúan su caída en forma de lluvia.

Proceso de coalescencia o de captura por choques: en este proceso existen nubes con temperaturas mayores que las de congelación de las gotas, las cuales se llaman nubes cálidas y allí no es posible la existencia de cristales de hielo. En las nubes se pueden formar grandes gotas cuando hay núcleos de condensación muy grandes, estas gotas caen más rápido que las pequeñas y a medida que va cayendo choca con las gotas de nubes más pequeñas que se le unen, la gota crece y cae de manera más rápida y aumenta el número de choques con las gotas de nubes y sigue creciendo. Al final cuando ya ha capturado muchas gotas cae a superficie sin evaporarse. Sin embargo, si una de las gotas crece más de 5mm de diámetro con una velocidad de 10 m/s, su tensión superficial no la puede mantener en ese estado y se rompe, dividiéndose en muchas otras gotas y es cuando se produce la lluvia.

6. Explicar los procesos de formación de nieve y granizo

Nieve: la nieve se forma de cristales de hielo cuando el vapor de agua se congela en diminutas partículas sólidas en niveles donde las temperaturas son muy inferiores a 0°C. los cristales de hielo se van uniendo para formar los copos de nieve, cuando estos copos de nieve tienen suficiente peso caen al suelo.

Granizo: se forma cuando las gotas de agua sobreenfriadas circulan en una zona de corrientes ascendentes en el interior de un cumulonimbus, este cae de la nube como precipitación sólida de terrones de hielo duro, redondeados o irregulares, cuando adquiere demasiado peso para que las corrientes ascendentes lo mantengan en el aire.

7. Describir los diferentes métodos de modificación artificial del tiempo

Los procesos de modificación artificial del tiempo son:

Siembra de nubes: el hielo seco puede estimular el crecimiento de las gotas de nubes, a las nubes cálidas se les puede agregar hielo seco lanzado desde aviones, que la enfriarán y servirán como núcleos de congelación. Otra forma es intentar engañar a la nube rociándola desde un avión con yoduro de plata ya que este tiene una estructura similar a la del cristal de hielo y por ende esto podría estimular la precipitación.

Dispersión de niebla y estratos: se usa para disolver niebla y estratos que dificultan la visibilidad en lugares como puertos y aeropuertos para reducir el riesgo de accidentes. Consiste en calentar el aire para evaporar la niebla usando máquinas apropiadas para ello.

Eliminación de granizo: consiste en introducir cristales de yoduro de plata en las nubes de tormenta que actúan como núcleos de congelación evitando el crecimiento de los granizos, lo que los hace menos destructivos.

Prevención de heladas: la formación de heladas se puede prevenir tratando de conservar el calor del suelo, cubriendo las plantas con materiales aislantes tales como plásticos, papel, telas o bien generando una capa de partículas en suspensión que reduzca la tasa de enfriamiento en la noche. Igualmente, se puede calentar el aire con calentadores; de la misma manera se puede calentar el aire rociando agua ya que esto genera calor por liberación de calor latente cuando el agua se enfría o bien mezclando aire con remolinos, esto se practica cuando en algunos metros sobre el suelo tiene almenos 5°C más que el suelo, los remolinos mezclan el aire cálido de arriba con el aire frío de la superficie evitando de esta manera la formación de la escarcha.

8. Si una gota de lluvia tiene un diámetro 100 veces mayor que una gotita de nube, demostrar que contiene el orden de un millón de gotas de nube

Las gotas de nubes tienen un diámetro del orden de 20 micrómetros o 0.02 mm, lo que indica que son muy pequeñas y por lo tanto muy ligeras y su velocidad de caída es muy baja. Debido a esto permanecen en suspensión en el aire y no caen hasta crecer para tener suficiente volumen que les permita caer por su propio peso. Por lo tanto una gota de lluvia muy grande, para llegar a la tierra sin evaporarse debe contener aproximadamente un millón de gotas de nubes.

9. Suponga que un día de abril la temperatura del aire en Concepción, a las 7 p.m. es 18°C, la humedad relativa es 50% y que durante la noche no cambia el contenido de vapor de agua. Si la temperatura del aire durante la noche disminuye 1°C cada dos horas, ¿se formará niebla al amanecer?

A medida que la temperatura disminuye, la humedad relativa igualmente lo hace, por lo tanto, si la temperatura en Concepción a las 7 de la noche es de 18°C y ésta va disminuyendo 1°C cada dos horas, es posible que la humedad relativa aumente hasta el 100% por lo que el sistema se sobresaturaría y provocaría un condensación. Por ende es posible que se forme niebla al amanecer.


CAPITULO 7
PRESION ATMOSFERICA Y VIENTOS

PAOLA RUBIELA VILLAMIZAR LEON
CODIGO: 890323.55553

1. ¿Cómo se relacionan entre sí las variables presión atmosférica, temperatura y densidad del aire?

La presión atmosférica es proporcional a la temperatura, si se eleva la temperatura del aire manteniendo la densidad constante, la rapidez de las moléculas del aire aumenta, y por lo tanto su fuerza, generando aumento de presión y si la temperatura disminuye a la vez disminuye la presión. La presión atmosférica también es proporcional a la densidad, número de moléculas de gas por unidad de volumen, ya que si aumenta la densidad, la presión aumenta, inversamente si la densidad disminuye. En la atmósfera en días fríos las moléculas de aire se mueven lentamente y se encuentran más juntas, por lo que el aire tiene mayor densidad, provocando disminución del movimiento molecular (disminución de temperatura) es sobrecompensado con el aumento de densidad que ejercen presión, resultando un aumento neto de presión. Por ello hay mayor presión en los días fríos y disminuye la presión en los días cálidos.

2. Describir el principio de funcionamiento de los barómetros de mercurio y aneroide

Barómetro de mercurio: este consiste en un tubo lleno con mercurio que se sumerge invertido en un envase que también contiene mercurio. Por la presión de la atmósfera sobre la superficie libre del envase ubicado al nivel del mar, la columna de mercurio dentro del tubo se eleva hasta 76 cm., por lo que el tubo debe ser más largo que esta longitud.

Barómetro aneroide: se basa en que a una cámara metálica herméticamente cerrada se le ha sacado una parte del aire. Dicha cámara debe ser muy sensitiva a los cambios de presión, cambiando su forma con las variaciones de presión, de manera que si la presión aumenta (disminuye) la cámara se comprime (expande).

3. Deducir una expresión que relacione la magnitud del viento con la variación de presión y la separación de las isobaras
La separación entre las isobaras representan las variaciones de presión y a estas variaciones se les llama gradiente de presión. Cuando las isobaras se encuentran más unidas, indican un gradiente de presión grande que produce vientos más fuertes, y cuando las isobaras están más separadas, el gradiente de presión es más pequeño y el viento es más débil.

4. Usando el resultado de la pregunta anterior, estimar la rapidez del viento entre Concepción y Chillán, si la presión medida en ambos lugares es 1020 hPa y 1018 hPa, respectivamente.

Como la separación entre las isobaras no es tan relevante indica que hay un gradiente de presión grande y por lo tanto los vientos son más fuertes.

5. Explicar el efecto de la rotación terrestre sobre el movimiento del aire

El efecto de Coriolis hace referencia a desviación del viento debido a la rotación de la tierra; dicha desviación se produce ya que la fuerza del gradiente de presión está dirigida desde las altas a bajas presiones, perpendicular a las isobaras y por tanto el viento no cruza las isobaras en ángulo sino que se desvía. Es decir, todo objeto que se mueve libremente sobre la superficie terrestre, incluido el aire y las aguas, se desvía a causa de la rotación terrestre hacia la izquierda de su movimiento en el hemisferio sur y hacia la derecha en el hemisferio norte.

6. Explicar el efecto de la fricción sobre el movimiento del aire

El efecto de fricción es una fuerza que mantiene aproximadamente constante la rapidez del viento y por lo tanto se opone a la fuerza de presión, así por ejemplo, si a un objeto en movimiento sobre una superficie se le deja libre después de cierto tiempo se detiene, esta detección es el efecto de fricción o fuerza de fricción. El efecto de la fricción en superficie es disminuir la rapidez del viento y desviar el movimiento del aire a través de las isobaras, hacia el área de bajas presiones. El grado de irregularidad del terreno determina el ángulo que desvía el viento respecto a las isobaras, como también la magnitud de su disminución.

7. ¿Qué diferencia existe entre el viento geostrófico y el viento real

El viento geostrófico es el flujo que se produce del balance entre las fuerzas de fricción y el efecto de fricción respectivamente. A medida que se asciende en la vertical, el efecto de la fricción del viento con la superficie disminuye hasta anularse sobre 1.0 – 1.5 Km de altura. Por arriba de ese nivel, la fuerza de presión se equilibra con la de coriolis, es decir, ambas son de igual magnitud pero apuntando en sentidos opuestos, por lo que se anulan entre si, haciendo que el aire se mueva paralelo a las isobaras. Por el contrario, el viento real, es el viento que se somete a la fricción en alturas inferiores a 1 km de altura.


9. ¿Para que se utiliza el término tendencia de la presión?

La tendencia de presión es la variación de presión en el tiempo y se mide cada 3 horas en unidades de hPa/horas. Para la tendencia de la presión se usan los términos de subiendo, que significa aumentando la presión, indicativo que se producirá buen tiempo, bajando la presión atmosférica, indicativo de aproximación de mal tiempo y estacionaria que representa sin cambio significativo de tiempo presente. Igualmente la tendencia de la presión da una indicación del tiempo que se aproxima y es útil de corto plazo.

10. Explicar la formación de un tornado

Cuando la formación de capas de nubes y corrientes de aire (supercelda), cada una con su corriente ascendente giratoria coexistiendo con otra corriente descendente, pervive el tiempo suficiente provoca la aparición de un tornado. La formación de un tornado se debe a que una masa de aire cálido y húmedo penetra a través de la capa estable situada encima de un supercélula, asciende a través del aire fresco y seco; las partículas calientes se ven frenadas, descienden y provocan precipitación; la lluvia que cae de la tormenta proviene de ésta corriente cálida y enfriada; la rotación de la supercélula desplaza parte de la lluvia y del aire fresco, llevándolos al lado opuesto de la corriente cálida enfriada; cerca del suelo, el aire cálido y el aire enfriado por la lluvia gira y choca con los vientos superficiales, y es aquí donde se forma un tornado.

11. Dibujar un esquema de la estructura de un huracán


12. La tabla da el número de observaciones para un promedio anual de 15 años de datos, por cada dirección del viento, en la estación Bellavista del DEFAO. Dibujar e interpretar la rosa de viento. Si quiere o si tiene ganas, transforme el número de casos a porcentaje.

Dirección N NE E SE S SW W NW Calmas
N° casos 234 19 8 30 168 272 101 52 221
% casos 26.47 2.14 0.90 3.39 19.00 30.76 11.42 5.88 100

N
NW 234 NE



W E
0



SW SE
S



La anterior rosa de vientos arroja los siguientes resultados: los vientos más fuertes se producen hacia el norte y hacia el sur oeste. Mientras que los menos fuertes se producen hacia el noreste y noroeste.

CAPITULO 8
CIRCULACION DE LA ATMOSFERA

PAOLA RUBIELA VILLAMIZAR LEON
CODIGO: 890323.55553

1. Mencionar Las diferentes escalas de movimiento y dar algunos ejemplos

Macroescala o escala planetaria: en esta escala se encuentran los más grandes patrones de viento. El flujo se produce alrededor de todo el globo y puede durar semanas con pocos cambios. Ejemplo: vientos alisios en latitudes tropicales con dirección predominante al este o los vientos del oeste en latitudes medias.

Escala sinóptica: sus dimensiones son de cientos a miles de Km. y la duración de los eventos del orden de días a 1-1½ semana. Los movimientos son predominantemente horizontales sin movimiento vertical. Ejemplo: los ciclones y anticiclones de latitudes medias que tienen movimiento en dirección oeste-este.

Mesoescala: los movimientos se producen en áreas más pequeñas del orden de 100 Km o menos y su duración típica es de horas a 1-2 días. Los movimientos verticales pueden ser de gran magnitud. Ejemplo: vientos que se producen en áreas costeras o brisas de mar y tierra y vientos en zonas montañosas o brisas de valle – montaña.

Micro escala: en esta escala los movimientos son de pequeñas dimensiones y de muy corta duración, generalmente caóticos. Tiene movimientos verticales muy intensos. Ejemplo: remolinos de polvo o turbulencia.

3. Describir el modelo idealizado de circulación global para una Tierra con rotación, en superficie y en la vertical

Un modelo simple mas realista de circulación global explica como debe mantenerse el balance de calor producido por el calentamiento diferencial ecuador – polo. En este modelo se distinguen tres celdas que son:
Celda de Hadley: es la celda que produce una circulación vertical y se encuentra entre el Ecuador y aproximadamente los 30° de latitud sur y norte. En esta celda el aire de niveles superiores se mueve hacia los polos y entre 25-35° de latitud sur y norte se produce subsidencia por dos razones: primero porque el flujo asciende siempre desde la tormentosa región ecuatorial, donde la liberación del calor latente de condensación mantiene el aire cálido pero en el tope de las nubes el enfriamiento radiativo aumenta la densidad del aire superior, que comienza a moverse a.C. los polos y a descender hacia la superficie; y segundo porque debido a que el efecto de coriolis se hace más fuerte cuando nos alejamos del ecuador, los vientos en altura que inicialmente se movían hacia los polos, son desviados en dirección aproximadamente oeste a este cuando alcanzan la latitud de 25°, así se restringe el flujo del aire hacia los polos. Como resultado de ambas causas se produce la subsidencia en la zona entre 25-35° de latitud. Esta subsidencia, por la liberación de la humedad cerca del ecuador, es de aire muy seco y por el efecto de calentamiento adiabático durante la comprensión por el descenso del aire, más se reduce la humedad relativa.

Celda polar: la celda polar es una celda de circulación directa que ocurre cuando el aire frío de niveles superiores en las zonas polares genera una subsidencia sobre los polos, produciendo por compresión altas presiones en superficie y divergencia; a su vez la divergencia produce un flujo de aire en superpie desde los polos hacia latitudes subsolares que es desviado por la fuerza de coriolis, generando un sistema de vientos conocidos como los estes polares, entre los polos y los 60° de latitud, alrededor de los 60° de latitud se produce pro convección y flujo hacia los polos en altura.

Celda de Ferrel: esta celda se produce porque el aire polar frío producido por los frentes de las celdas polares y la fuerza de coriolis, se encuentran con los vientos del oeste más cálidos de latitudes medias, produciéndose, al contrario de lo que ocurre en la región de convergencia de las calmas ecuatoriales, una región de convergencia de vientos muy intensos y variables. A la franja latitudinal de convergencia de ambos sistemas de vientos se le llama la región del frente polar. Es la región más dinámica de la atmósfera, donde se desplazan de oeste a este, en promedio, los centros ciclónicos que se asocian a los sistemas frontales de latitudes medias, generando un tiempo con vientos muy intensos y variables, con abundante nubosidad y precipitación. En la región del frente polar se produce convección desde superficie y en altura flujo más frío hacia el norte, que desciende en la zona de subsidencia de latitudes medias, cerrándose una celda de circulación y es cuando se produce la celda de ferrel; ésta se desarrolla aproximadamente entre 30° - 60° de latitud.

4. Describir el esquema más real de la circulación global para la Tierra considerando distribución de océanos y continentes.

Los vientos en superficie están relacionados con la distribución de presión. En el esquema de circulación global para la Tierra se obtiene una primera aproximación de los campos globales de presión y de viento en superficie. En dichas condiciones se pueden determinar cuatro franjas latitudinales de altas y bajas en cada hemisferio, las cuales son:

Zona de convergencia intertropical (ZCIT): allí convergen los vientos alisios del sureste y del noreste, produciendo movimientos ascendentes, por convección profunda y abundante nubosidad con precipitación continua e intensa.

Zona de altas presiones subtropicales: esta zona se encuentra entre 25 y 35° de latitud y se originan vientos alisios. Igualmente se produce subsidencia y divergencia en superficie, los gradientes de presión son muy débiles por lo que los vientos son flojos y variables.

Zona de bajas presiones subsolares ó de ciclones migratorios: se produce entre 45 y 60° de latitud y las presiones bajas se encuentran asociadas al frente polar, que se produce por convergencia de los vientos del oeste y los estes polares.

Zona de altas presiones polares: es una zona de origen frío, allí nacen los estes polares por la divergencia en superficie.

5. ¿Cuál es el mecanismo de formación de los monzones?

El monzón es un término que es utilizado para referirse a sistemas de viento que sufren una pronunciada inversión estacional en su dirección, es decir, cuando en un lugar en tiempo de invierno se tienen altas presiones y en tiempo de verano se tienen bajas profundas, generando monzón de invierno y monzón de verano respectivamente. El monzón de invierno es un viento norte que transporta aire seco y frío generando un invierno seco y el monzón de verano transporta aire húmedo y cálido produciendo un verano muy lluvioso.

6. ¿Por qué en tiempo el flujo de altura es predominantemente en el oeste?

Los vientos del oeste son producidos por el contraste de temperatura entre ecuador y polo. Esto se explica de la siguiente manera: en los trópicos cálidos la presión disminuye más gradualmente en la columna de aire, que en las zonas polares más frías y densas; por lo tanto, en un mismo nivel, sobre los trópicos se tienen presiones más altas que en las zonas polares. Esto produce en un nivel de altura fijo un gradiente de presión desde el ecuador hacia los polos. El aire tropical se movería hacia los polos por efecto de esta fuerza de presión, pero la fuerza de Coriolis cambia la dirección del flujo. Cuando se alcanza el equilibrio entre estas dos fuerzas se produce el viento con una importante componente hacia el oeste y es cuando se generan los westerlies.

7. Comentar el comportamiento de la corriente en chorro

Las corrientes en chorro o jet son angostas franjas de vientos muy intensos que serpentean por miles de kilómetros de largo como ríos de aire los cuales producen porque el gradiente de presión ecuador – polo aumenta con la altura y por consiguiente la intensidad de los vientos del oeste aumenta. Los jet se producen a alturas entre 7.5 a 12 Km., con anchuras de entre 100 y más de 500 Km., de espesor vertical 1 a 2 Km., y la rapidez del viento puede ser entre 80 y mas de 200 Km/h. lo anterior se puede resumir de la siguiente manera: las corrientes de chorro se producen cuando grandes contrastes de temperatura en superficie pueden originar mayores gradientes de presión en niveles superiores y por lo tanto aumentan la rapidez del viento.

8. Analizar la importancia del viento en la altura en la distribución global de la energía

Los estudios de vientos en altura indican que los oestes se mueven en trayectorias ondulatorias alrededor del globo, que permanecen aproximadamente estacionarias. Dichas trayectorias ondulatorias reciben el nombre de ondas de Rossby. Cuando se intensifican los contrastes de temperatura norte – sur, la amplitud de las ondas crece, el flujo del oeste se hace más ondulante y en ciertas regiones del globo adquiere componente norte – sur. Dicha situación continua y las ondas se rompen en ciclones, donde se producen fuertes vientos norte – sur, transportando calor en dirección meridional, lo que reduce el contraste de temperatura y después se restablece el flujo neto del oeste. Estos ciclos son consistes con periodos alternados de temporales y de buen tiempo, con duración de una a varias semanas.

9. Describir los factores que regulan el clima a lo largo de Chile

La climatología de chile se caracteriza por la interacción conjunta de los sistemas sinópticos que son el anticiclón del pacifico sur, las bajas subpolares y la baja costera. En la zona norte predomina la acción del anticiclón del pacifico sur, generándose buen tiempo con muy escasa precipitación durante todo el año. En cambio la zona sur se encuentra dentro del cinturón de bajas presiones subpolares y del frente polar, por lo que recibe abundante precipitación mediante gran parte del año. Las zona central de chile es una región de transición climática, donde se produce el predominio del anticiclón del pacifico sur durante el verano, mas intenso mientras al norte de esta región nos encontraremos, y el efecto de las bajas subpolares durante el invierno. Los anteriores sistemas sinópticos se desarrollan de la siguiente forma:

Anticiclón del pacifico sur: es una manifestación del cinturón de altas presiones subtropicales semipermanentes que se produce como consecuencia del la celda de Hadley. su centro se ubica cerca de los 30° sur , 100° oeste, con valores medios de presión alrededor de los 1024hpa, extendiéndose el borde sur hasta 45° sur en verano.

Bajas subpolares: generan el cinturón permanente de bajas presiones que rodean la Antártida, con valores inferiores a los 990 hPa, y migran hacia la zona centro norte de chile durante el invierno. En dicho cinturón se ubican los sistemas frontales extratropicales que cuando ingresan al continente lo hacen con abundante precipitación. Superpuesto a estos centros de baja presión se desarrollan centros de altas presiones fríos, formando un sistema ondulatorio muy dinámico, los cuales están en continuo movimiento desde el oeste hacia el este.

Baja costera, baja térmica o vaguada costera: se desarrolla en la zona central de chile durante los meses calidos o en condiciones de altas temperaturas. se origina como un sistema de mesoescala de bajas presiones, por el calentamiento diferencial entre el pacifico y la costa de chile.

10. Aparte de la distribución de vientos de presión en superficie ¿Qué otros factores influyen en la distribución global de precipitación?

Otros factores influyentes en la distribución global de precipitación son la ubicación geográfica, distribución de océanos y continentes ya que las masas de tierras en latitudes medias experimentan un aumento de la precipitación desde la costa oeste hacia el interior a la misma latitud. Así mismo la topografía y el tipo de superficie influyen en esta distribución debido a que las cadenas montañosas alteran el régimen de precipitaciones respecto a lo esperado solo con la distribución de los vientos; como el aire cálido tiene una mayor capacidad para aceptar humedad comparada con el aire frío, en las latitudes más bajas se produce una mayor cantidad de precipitación y en las latitudes altas menor precipitación.

12. Describir el comportamiento de la componente meridional del viento sobre Chile

En enero, en latitudes medias, se observa un aumento de la componente zonal del viento con la altura, el máximo de viento (corriente en chorro) se ubica centrado aproximadamente en los 40°S en el nivel 200 hPa. En julio el máximo de viento se centra a la latitud de 25°S en el nivel 200 hPa, por lo que es claro su desplazamiento hacia el norte en invierno y de mayor intensidad que en verano, pero sobre los 60°S en invierno el viento continua aumentando con la altura, hasta valores superiores a los 60 m/s (200Km/hr).

13. Hacer el gráfico con los valores de precipitación normal anual para las distintas ciudades de chile, que se indican en la tabla 8.2

CIUDADES Latitud S Longitud W Precip. (mm)
Arica 18°20’ 70º20’ 0.5
Iquique 20°32’ 70°11’ 0.6
Calama 22°29’ 68°54’ 5.7
Antofagasta 23°26’ 70°26’ 1.7
Copiapó 27°18’ 70°25’ 12.0
Vallenar 28°35’ 70°46’ 31.6
La Serena 29°54 71°12’ 78.5
Valparaíso 33°01’ 71°38’ 372.5
Santiago 33°23’ 70°47’ 312.5
Curicó 34°58’ 71°14’ 701.9
Juan Fernández 33°40’ 78°59’ 1041.5
Chillan 36°34’ 72°02’ 1107.0
Concepción 36°47’ 73°02’ 1192.6
Temuco 38°45’ 72°38’ 1157.4
Valdivia 39°37’ 79°05’ 1871.0
Osorno 40°36’ 73°03’ 1331.8
Puerto Montt 41°25’ 73°05’ 1802.5
Coyhaique 45°33’ 72°02’ 1205.9
Balmaceda 45°55’ 71°41’ 611.6
Isla Guarello 50°15’ 75°25’ 7500.0
Punta Arenas 53°00’ 70°51’ 375.7

CAPITULO 9
MASAS DE AIRE

PAOLA RUBIELA VILLAMIZAR LEON
CODIGO: 890323.55553

1. Defina los términos masa de aire y tiempo de masa de aire

Masas de aire: son el movimiento de grandes cuerpos de aire que son generalmente de 1000 Km., ó más y varios Km., de espesor; se caracteriza por tener propiedades físicas homogéneas como temperatura y humedad. Se producen sobre los continentes o sobre los océanos dónde el aire adquiere las propiedades físicas de la superficie que tiene debajo.

Tiempo de masa de aire: es/son las condiciones de tiempo aproximadamente constante que experimenta la región bajo la influencia ya que le puede tomar varios días a una masa de aire pasar por un área.

2. ¿Qué dos criterios se deben reunir para ser considerada una región fuente de masa de aire?

Una región fuente ideal debe cumplir dos criterios importantes que son:

Área extensa y físicamente uniforme: una región que tenga irregularidades topográficas o que tiene contrastes de agua y tierra no es satisfactoria.

Área con estancamiento general de la circulación atmosférica: esto con el fin de que el aire pueda estar sobre la región un tiempo largo para que se pueda alcanzar el equilibrio con la superficie.

3. ¿Por qué las regiones que tiene circulación ciclónica generalmente no son productoras de masas de aire?

Estas regiones no producen masas de aire ya que los sistemas se caracterizan por poseer vientos convergentes en superficie, que permanentemente están entregando aire con diferentes propiedades de temperatura y humedad en el área. Así mismo, el tiempo en que se producen esas diferencias no es muy largo lo que genera gradientes de temperatura impidiendo la formación de masas de aire.

4. ¿Sobre qué bases se clasifican las masas de aire?

Las masas de aire se clasifican teniendo en cuenta:

Latitud de la región fuente: regula las condiciones de temperatura dentro de la masa de aire
La naturaleza de la superficie en el área de origen, océano ó continente: influye fuertemente en el contenido de la humedad del are.
5. Comparar cualitativamente la temperatura y humedad características de las siguientes masas de aire: Pc, Pm, Tm y Tc.

Polar continental (Pc): esta masa de aire es fría seca y estable debido a que posee temperaturas entre los -35 a 10°C y su humedad específica es de 0.2 a 8 g/kg.

Polar marítima (Pm): esta es fresca, húmeda e inestable porque posee temperaturas de 0 a15°C y humedad específica de 5 a 10 g/kg.

Tropical marítima (Tm): son masas de aire con estabilidad variable, cálidas y húmedas debido a que presentan temperaturas entre los 22 y 30°C y su humedad específica es de 15 a 20 g/kg.

Tropical continental (Tc): es una masa de aire seca e inestable porque tienen temperaturas de 30 a 42°C y una humedad específica de 5 a 10 g/kg.

6. Mencionar las condiciones generales del tiempo asociadas con las masas de aire indicadas con k y w

K: se agrega este símbolo cuando la masa de aire es mas fría que la superficie sobre la cual se mueve. El tiempo característico asociado se compone por nubes cumuliformes y con posibilidad de producirse precipitación como lluvia o tormentas.

W: se agrega este símbolo cuando la masa de aire es más caliente que la superficie sobre la cual se mueve. En el tiempo característico se pueden formar nubes estratiformes y a lo más producir una ligera llovizna.

7. ¿Cómo pueden modificar unas masas de aire los movimientos verticales inducidos por sistemas de presión o topografía?

Los movimientos verticales inducidos por sistemas de presión o topografía reciben el nombre de mecánicas o dinámicas y son independientes de los cambios producidos por la superficie que enfría o calienta. Esto se puede realizar de la siguiente manera: la subsidencia asociada con los anticiclones actúa estabilizando la masa de aire; cuando la masa de aire asciende sobre la tierra alta la estabilidad disminuye o si desciende por una barrera montañosa la estabilidad aumenta; cuando una masa de aire está dentro de una baja, la convergencia y ascenso dominan y la masa de aire se hace más inestable.

8. ¿Qué masa de aire influye en las costas de Chile más que cualquier otra?

Las dos masas de aire que más influyen en las zonas costeras de Chile son la tropical marítima y la polar continental debido a la ubicación de estas y a la ubicación de Chile.

9. ¿En qué condiciones una masa de aire polar puede irrumpir bien hacia el norte de Chile?

La uniformidad horizontal de una masa de aire no es completa, ya que puede extenderse a través de 20° de latitud o más y cubrir cientos de miles de Km por lo que se deberían esperar diferencias de temperatura y humedad de un punto a otro punto.
10. ¿Dónde y en qué condiciones una masa de aire puede afectar a Chile?

Una masa de aire puede afectar a chile en Santiago por la ubicación cerca del océano pacífico.

CAPITULO 12
IMPACTOS HUMANOS EN EL CLIMA

PAOLA RUBIELA VILLAMIZAR LEON
CODIGO: 890323.55553

1. Comentar los factores que pueden producir cambio climático natural

Las causas naturales que producen un cambio climático son aquellas que no son causadas por las actividad humana y dentro de estas se encuentran:

a). variaciones en la orbita de la tierra: los movimientos de rotación y de traslación cambian en períodos largos de tiempo lo que produce cambios en el clima por variaciones en la distribución estacional y latitudinal de la radiación solar entrante. Para eso se consideran tres características fundamentales:

Variaciones en la excentricidad de la orbita de la Tierra alrededor del sol: la órbita de la tierra cambia gradualmente de mas elíptica a más circular. Dicho cambio tiene un período de entre 100 a 400 mil años y es el resultado de la atracción gravitacional sobre la tierra de otros planetas. Esta variación es la elipticidad de la órbita se llama excentricidad. Debido a esta cambia la energía solar que llega a la tierra y por lo tanto el clima.

Variaciones en la oblicuidad: quiere decir que los ángulos de inclinación del eje de la tierra con el plano de su órbita cambian. El eje de rotación terrestre no forma un ángulo recto con el plano de la eclíptica, sino que tiene una inclinación de 23.5°, inclinación que se llama oblicuidad. La oblicuidad de la Tierra varia de 22.5° a 24.5° con una periodicidad de aproximadamente 41 mil años. Esto produce grandes cambios en las estaciones.

Precesión: la Tierra esta precesando lentamente cundo gira en torno a su eje. La orientación del polo norte en el espacio cambia muy lentamente, con un período de 26 mil años. Este movimiento, llamado precesión, lo podríamos pensar como si el eje de la tierra formara un cono en el espacio, barriendo un con completo cada 26 mil años. Esto genera significativos cambios climáticos, porque cambia la posición dónde se producen los solsticios de verano e invierno, haciendo que estas estaciones ocurran en épocas diferentes a las del presente.

b). Variabilidad solar: el sol es una estrella variable y la energía por él emitida varía con el tiempo. Su efecto es claro: un aumentos de la energía recibida del sol produce un calentamiento en el sistema tierra – atmósfera.

c). Tectónica de placas: los continentes están continuamente reubicándose, con movimientos muy lentos acercándose o alejándose hacia el Ecuador, los polos o en otra dirección, produciéndose lentos cambios en el clima.

d). Actividad volcánica: cambia la reflectividad de la atmósfera y reduce la radiación solar que llega a la superficie de la Tierra. Si la actividad volcánica es suficientemente intensa, se puede acumular gran cantidad de cenizas y gases contaminantes en la atmósfera, que pueden permanecer en suspensión por largos períodos de tiempo, atenuando la radiación solar que llega a la superficie, produciendo las correspondientes alteraciones en el comportamiento del clima.

2. ¿Qué es el efecto invernadero y cuales son los criterios para que un gas se considere como de invernadero?

El efecto invernadero es el calentamiento de la superficie terrestre. La atmósfera es transparente a la radiación solar de onda corta, absorbida por la superficie de la tierra. Gran parte de esta radiación se vuelve a emitir hacia el espacio exterior con una longitud de onda correspondiente a los rayos infrarrojos, pero es reflejada de vuelta por gases como el dióxido de carbono, el metano, el óxido nitroso, los clorofluorcarbonados (CFC) y el ozono, presentes en la atmósfera.

Los gases traza se consideran de invernadero porque su concentración en la atmósfera es mucho más pequeña que la del . Igualmente un gas se puede considerar de invernadero cuando éste se centra en la banda de longitud de onda de 10m ó cuando éste es generado por bacterias que descomponen la materia orgánica en ambientes pobres de oxígeno.

3. ¿Qué efectos tienen el vapor de agua, los CFC y el O en la temperatura de la tierra o del atmósfera?

El vapor de agua, los CFC y el ozono son gases transparentes a la radiación de onda corta del Sol, pero absorben la radiación de onda larga emitida por al Tierra, reemitiéndola a la superficie, aumentando así la temperatura global. Los CFC son responsables de un 10% de la producción humana de gases invernadero y el ozono es 4 veces más efectivo en el efecto invernadero que el dióxido de carbono y contribuye con un 6% al calentamiento global.

4. ¿Qué efectos tendría el aumento esperado de la temperatura por efecto invernadero?

Sin lugar a dudas el aumento de la temperatura en el planeta traería consecuencias nefastas para el ser humano, entre dichas consecuencias se destacan: alteración de la distribución en las reservas de agua que puedan afectar las actividades agrícolas y forestales por déficit, producir desbordamiento de ríos y peores inundaciones por exceso; se aumentaría el nivel del mar debido a los derretimientos de los hielos polares lo que produciría la inundación de tierras costeras actualmente al nivel del mar; igualmente, modificaría los patrones de tiempo como mayor frecuencia e intensidad de los huracanes por mayores temperaturas del océano, cambios en las trayectorias normales de los sistemas ciclónicos y en distribución de las lluvias asociadas, ondas de calor y sequías más intensas en algunas regiones y no en otras, aumento en la frecuencia e intensidad del evento del niño.

6. Describa la relación entre la oscilación del sur y El niño

Fenómeno del niño: el fenómeno del ocurre cuando aparecen aguas oceánicas cálidas en las costas del océano pacífico de América del Sur, durante el verano del hemisferio sur. En este se calientan las aguas que se inicia en el océano pacífico tropical occidental cerca de Australia e Indonesia, donde la temperatura de las aguas superficiales se eleva unos cuantos grados por encima de lo normal. Gradualmente este máximo de temperatura se desplaza hacia el Este y alrededor de seis meses después, llega a la costa de América del sur. El desplazamiento del máximo va acompañado de un enfriamiento relativo en el pacífico tropical nor-occidental, cerca de Indonesia. Por el contrario, en la atmósfera, se produce una alteración en la presión atmosférica que baja en el lado este del Pacífico sur y sube en el oeste. Se producen también alteraciones en los vientos alisios, por efecto del arrastre de éstos vientos, el nivel del mar del sector occidental del Pacífico tropical es mayor que en la costa de Sudamérica, pero cuando estos se el nivel del mar tiende a remontar se valor normal, produciéndose la nivelación de las aguas desde el sector de Indonesia hacia Sudamérica.

8. ¿Cuál es la causa del agujero de ozono en la Antártida?

Este agujero de ozono aparece debido a que las condiciones meteorológicas en invierno y primavera allí son únicas. En el invierno del hemisferio sur se forma en la estratosfera el vórtice polar, un sistema de vientos del oeste muy intensos y estable que rodea la Antártica, donde quedan atrapados los CFC que se elevaron hasta la estratosfera. Durante la noche polar, la temperatura del aire en este vórtice es muy baja, formándose partículas de hielo llamadas nubes estratosféricas polares, que actúan químicamente como catalizador para formar moléculas de cloro, Cl , que se liberan de los CFC. Al comienzo de la primavera, la luz solar separa al cloro molecular en su átomos de cloro, Cl, que son los que destruyen al O , disminuyendo su concentración, formándose el agujero de ozono antártico.

9. Describir los mecanismos para detener la destrucción del ozono en la estratosfera

A partir de las serias consecuencias que tiene la pérdida de ozono, varios países han reconocido que es urgente disminuir o eliminar por completo la producción de CFC, ya que estos son muy estables y pueden permanecer en la atmósfera por aproximadamente 100 años. En 1978, EEUU y otros países prohibieron el uso de CFC en sus aerosoles. En 1987 la mayoría de los países industrializados firmaron un tratado internacional conocido como Protocolo de Montreal, en el que se establecieron metas para reducir paulatinamente la producción de CFC y eliminarlos por completo el año 2000. Pero grandes países pobres como China e India es muy difícil que puedan cumplir este tratado, ya que estos componentes son parte importante de su economía. También hacen grandes esfuerzos para encontrar sustitutos de los CFC que no dañen la capa de ozono. Uno de estos es el hidroclorofluorocarbono 123, (HCFC 123).

10. Como la cantidad de O3 en la atmósfera equivale a una capa de 3 mm de espesor cubriendo la Tierra, calcular la masa y el número de moléculas de O3.

Si todo el ozono se aplastara sobre la Tierra formaría una capa de solo 3 mm de espesor. Este se concentra en la estratosfera, entre 15 y 50 km, con un máximo entre 20 y 30 km conocida como la capa de ozono.

11. ¿Qué es el PH de una sustancia y que relación tiene con la lluvia ácida?

El agua de lluvia ácida produce reacciones contaminantes en el suelo; esta agua que luego escurre hacia los ríos y lagos puede disminuir el PH en ellos, acidificando y por lo tanto poniendo tóxicas sus aguas. Si la composición de las superficies adyacentes al lago es tal que contiene minerales en su suelo que pueden neutralizar el ácido, como roca y suelos con caliza, el agua ácida que escurre hacia el lago o río puede en parte purificarse, pero también puede ocurrir lo contrario y aumentar el PH, dañando más al lago o río.

12. Haga un análisis de los procesos industriales que producen la lluvia ácida.

La quema de combustibles fósiles, las plantas generadoras de electricidad y los hogares son importantes fuentes de emisión de SO2 a la atmósfera. En total cada año se liberan a la atmósfera del orden de 60 millones de toneladas de SO2. Una manera de reducir los efectos de la contaminación con SO2 es purificar los gases antes de liberarlos a la atmósfera, con diversos procedimientos químicos.

14. Sugiera alguna forma de reducir la formación del smog fotoquímico

El smog es una nube toxica causada por el dióxido de azufre (SO2) en la atmósfera. El smog fotoquímico se forma por la reacción de los gases que emanan de los automóviles, en presencia de la luz solar (de ahí el nombre de fotoquímico). Una solución seria utilizar otros combustibles para los automoviles que no emitan un alto contenido de contaminantes para asi disminuir la contaminación que estamos viviendo.

15. ¿Cuáles son los contaminantes primarios y secundarios?

Los contaminantes primarios son los gases emitidos directamente a la atmósfera, por fuentes naturales y antropogénicos y que contaminan inmediatamente el aire luego de ser liberados, Los contaminantes primarios mas abundantes son el monóxido de carbono, CO, oxido de nitrógeno, NO, e hidrocarburos crudos emitidos por los escapes de los vehículos.

Cuando estos contaminantes están expuestos en la atmósfera desencadenan una serie de reacciones químicas produciéndose los contaminantes secundarios, como SO2, NO2, O3 y otros gases, responsables de la formación del smog. Los efectos de los contaminantes secundarios sobre la salud humana y el medio ambiente es más grave que el efecto de los contaminantes primarios.

16. El ozono ¿es beneficioso o es perjudicial? Analizar

No se puede generalizar que el ozono es perjudicial o beneficioso, debido a que cerca de la estratosfera es muy importante ya que nos protege de las fuerte radiaciones del sol, y pues cuando el ozono esta cerca de la superficie es perjudicial para nuestra salud debido a que cuando se presentan altas concentraciones en el medio y a una corta exposición nos produce por ejemplo irritación en los ojos y en los pulmones y una baja concentración pero una alta exposición nos produce efectos crónicos. A la vez afecta también la industria al causar daño a los productos.

17. ¿Cuáles son los principales contaminantes de los interiores y su origen? ¿Se incluye al O3 (otra vez el O3)?
Los contaminantes domésticos más comunes son: monóxido de carbono (CO), dióxido de carbono (CO2), radón y formaldehído.

El CO y el CO2 Son productos de la combustión en presencia de oxígeno; si la concentración de oxigeno es baja se forma CO y CO2, y si es alta solo CO2. Las fuentes son estufas a gas, leña, calefactores, humo de tabaco.
El radón se detecta en los hogares construidos sobre terrenos que cubren depósitos de uranio, producto del decaimiento del Uranio 238. Si las partículas alfa radioactivas se respiran por períodos prolongados de tiempo, se puede desarrollar un cáncer de pulmón.

El formaldehído (HCHO) es un líquido desagradable, una sustancia orgánica volátil, que se libera de las resinas utilizadas en los materiales de construcción y mueblería, como madera enchapada o espumas aislantes. Las espumas y las resinas se degradan lentamente y liberan el formaldehído. En bajas concentraciones produce adormecimiento, náusea, dolor de cabeza y molestias respiratorias.

18. Explique porque el CO puede ser letal. [Una concentración de CO de 800ppm en volumen se considera letal para el ser humano, (a propósito, con ese dato puede estimar la cantidad de CO, en gramos, peligrosa en su cocina)

Cuando una persona respira aire que contiene CO, la hemoglobina desplaza al oxígeno y transporta al CO en su lugar, por lo que se entrega menos oxígeno al cuerpo. El cerebro y el corazón necesitan mucho oxígeno y no funcionan normalmente cuando una persona respira CO. Si alguien se expone a altos niveles de CO, puede experimentar dificultades al respirar o ligeros dolores de cabeza. Con una pequeña cantidad de CO que se inhale, se produce dolor de cabeza y fatiga, y cuando la mitad de las moléculas de hemoglobina forman un complejo con CO, puede ocurrir la muerte.