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TEMA 4: ATMOSFERA.

LA ATMOSFERA

ESTRUCTURA Y COMPOSICION: Formación secundariaa, atmosfera pre-biótica, evolución ligada a la biota, actividades humanas. Capa bien mezclada: cambios en su composición reflejan cambios en procesos biogeoquímicos a escala global. Masa total 5.136x1021 g; presión, P = M g, disminuye en altura. La tierra no tenía una atmosfera cuando se formó originalmente. Tenía una estructura diferente a la actual. Cuando se formo era reductora. Los componentes de la atmosfera reductora se han perdido. En la atmosfera primogenia, no había oxígeno. Por fotosíntesis, se emitió oxígeno a la atmosfera, lo que cambio su composición, hasta estabilizarse. Los componentes de la preatmósfera han desaparecido, porque no estaban sujetos a efectos gravitacionales. Además hubo un componente biótico, animales y humanos (los humanos hemos cambiado los ciclos biogeoquímicos). Los humanos emitimos a la atmosfera muchos gases, co2. Sobre todo a partir de la revolución industrial. Además usamos muchos componentes. La atmosfera se divide en capas segun gradiente termico. La temperatura no disminuye linelmente con la altitud como cabria esperar. La que separa la troposfera de la stratosfera es la tropopausa, la que separa la stratosfera de la mesosfera es la stratopausa. La que separa la mesosfera de la termosfera es la mesopausa.

ESTRUCTURA: La mayor parte de la atmósfera se acumula en la parte más baja de la misma. En una fina capa en contacto directo con la superficie terrestre. Solo nos referimos a la capa más baja de la atmosfera, es la más representativa. Dinámica más intensa. La atmosfera se divide en capas según el gradiente térmico. La atmosfera no sigue un gradiente de temperatura esperado. Hay discontinuidades en el gradiente. Reciben el nombre de pausa. 1. 2. 3. 4.

TROPOESFERA. Hasta los 12km de altitud. ESTRATOSFERA. De los 12 km a 49km de altitud MESOESFERA. De 49 km a 85 km de altitud. TERMOESFERA. De 85km a universo.

La tropopausa funciona como unlimite efectivo que hace que no haya mucha transferencia de compuestos.

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TEMA 4: ATMOSFERA.

La tropopausa está a mayor altitud en el ecuador por la temperatura porque los gases adquieren mayor volumen y esta mas expandido. En los polos la masa de aire se comprime y la altitud es menor. Esto no es constante a lo largo de todo el año. Los aviones vuelan en la tropopausa o un poco por encima donde no hay dinamica y por tanto los gases contaminante squedana ahi. loa rayos x no pasan de la termosfera la uv no es absorbida por mesosfera y stratosfera. la visible llega a troposfera tierra emite energis al espacio. Estratosfera: es una capa que a día de hoy nos preocupa bastante a los humanos, es donde se encuentra la capa de ozono. No tiene dinámica. A partir de la última capa, los gases cada vez tienen menor concentración, se van enrareciendo, y no se puede determinar el final. La composición es lo que determina el gradiente térmico vertical. El ozono hace que aumente la temperatura. Se ve implicado en la captación de radiación solar. La mezcla vertical está limitada. La tropopausa actúa como límite entre la mezcla de gases. No es constante donde se encuentra la tropopausa. Cambia entre los polos y el ecuador. La tropopausa está a mayor altitud en el ecuador (los gases adquieren mayor expansión en altas temperaturas). La altitud no es constante a lo largo del año.

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TEMA 4: ATMOSFERA. La estructura y su composición también determina la longitud de onda que van alcanzar la superficie terrestre. La tierra emite a su vez energía al espacio, según la temperatura. Balance entre lo que entra y sale.

COMPOSICION: La atmosfera se compone basicamente de oxigeno y nitrogeno y luego peuqeñas cantidades de otros componentes como gases nobles, co2, metano, ozono, monoxido de carbono, oxidos de nitrogeno. El nitrógeno es casi totalmente no reactivo motivo por el que se ha acumulado y hay tanto en la composicion de la atmosfera. El oxígeno molecular no es un oxidante, son transformaciones del oxigeno las que generan compuestos oxidantes. Los gases traza minoritarios son importantisimos en la dinamica y en el balance energetico de la atmosfes: co2 metano y vapor de agua. Muy pocos mecanismos transforman en nitrógenos atm en N utilizable, por eso se almacena. El oxígeno molecular no es un oxidante, sino que son sus reacciones. Tasa de reacción pequeña. En los gases traza son muy importantes en la dinámica, en el balance de la atmosfera: -

Co2 Metano vapor de agua.

Todos tienen un patrón de variación, espacial o temporal; su concentracion disminuye con la altitud. Las excepciones más importantes son el ozono (pico a 30km), el vapor de agua y el N atómico. Para el resto vale que la concentración varía con el aumento.

TIEMPO MEDIO DE RESIDENCIA: Para tener una buena aprox de como se comportan los gases en la atm un buen parametro es el tiempo medio de residencia.

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TEMA 4: ATMOSFERA. TMR= M/ (dM/dt). Flujo de entrada-salida. Tiempo promedio. Cuánto tarda en renovarse un compuesto es entrar y salir de un reservorio, asumiendo estacionario. Si los flujos son iguales estado estacionario. Cuando se representan los gases, no se mete el N porque tiene demasiados años, el oxígeno tiene un orden de 10000 años. Vapor de agua, tiene muy poco tiempo de residencia (1 semana). Relación inversa entre el tiempo medio de residencia y el coeficiente de variación (relación entre la desviación típica y la media). Medida de dispersión de una población. Si hay mucha variación quiere decir que la variable es muy heterogénea). Cuanto menor sea más próximo a la media, cuanto mayor sea mayor didspersion y la varible es entonces muy heterogenea. Variación espacial y temporal. Si un gas tiene una concentración homogénea su coeficiente de variación será bajo. Los componentes tienen un tiempo medio de residencia alto porque reaccionan poco. Los que tienen tiempo medio de residencia corto tienen una gran variabilidad, son muy reactivos. El punto que se utiliza como punto de referencia, es 1 año, entonces podrá ser distribuido por la atmosfera. Pueden ser transportados por toda la atmosfera. Al menos en un hemisferio. Hg: mercurio: hidrargirium: plata liquida: líquido a temperatura ambiente. Arriba: muy reactivos, se emiten y desaparecen cerca del foco. No son transportados a larga distancia. España, mida más grande de mercurio. Se emitía mercurio. Durante un año está siendo transportado.

AEROSOLOES: Partículas de pequeño tamaño que se suspenden en la atmosfera.

FUENTES:    

volcanes (si son muy fuertes lo pueden inyectar directamente en la estratosfera.) Océanos (romper de las olas) Reacciones entre gases. erosión de suelos (trasporte eólico de material de los suelos, sobre todos de zonas áridas o semiáridas).

La concentración de media de particulas en zona deseritca es 10ˆ2 y en una artica es de 10ˆ-2.

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TEMA 4: ATMOSFERA. Alrededor de 5000millones de toneladas de material del suelo es inyectado en la atmosfera. El polvo trasportado tiene minerales, microrganismos, esporas, etc.

EJEMPLOS: -

Tormentas de polvo. (polvo transportado además de minerales puede transportar microrganismos, esporas…).

CARACTERISTICAS: -

Tamaño y masa Tiempo medio de residencia.

Los sólidos que se transportan lo hacen según su tamaño, las partículas más finas (arcillas) son transportadas a mucha mayor distancia. El tamaño determina el tiempo medio de residencia (5años). Las más finas que son las arcillas son transportadas a micha mayor distancia que arena que es mas grueso.La mayor parte del peso corresponde a las partículas gruesas. Las fians acaban siendo lo llamado aerosol de fondo. (Background aerosol).

COMPOSICION: -

Variable (partículas volcanes, partículas silicatadas, mineralogía de la zona).

IMPORTANCIA: -

Reflexión de energía entrante, devuelven parte de la energía entrante solar (devuelta con la misma longitud de onda). Forman un velo de cobertura. Reacciones con gases atmosféricos: gas heterogéneas (gas + solido). Nucleos hipogroscopicos: priculas que atraen la humedad atm y forman gotas de lluvia, cloruro de plata.

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BALANCE ENERGETICO: Energía sol. La tierra emite energía, en virtud de la temperatura, emite esta energía en una determinada longitud de onda. El sol emite esencialmente entre ultravioleta y la región mas cercana del infrarrojo, pasando por el visible. Constante solar: neta, aunque tiene varias modificaciones durante el tiempo, la actividad solar cambia. El sol emite más menos energía. Las variaciones son pequeñas. El máximo, se conoce como el visible, ya que nuestros rojos están adaptados a esa longitud de onda. La mayor proporción de emisión del Sol esta en el infrarrojo. ¿Esa longitud de onda puede cambiar con el tiempo? Si. El sol se apagara (enana blanca, disminuye la temperatura). El reparto total: 90% está entre 0,15-4,0 45% visible 46% infrarrojo ( sensación térmica, mayor energía) 9% ultravioleta

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Al recibir la energía solar, la tierra se clienta y emite al espacio una longitud de onda mayor, toda infrarroja (350W/m2). El sol emite 1360 W/m2 pero realmente a la tierra llega solo un 50%: La tierra recibe más energía de la que expulsa, pero la tierra mantiene una temperatura no aumenta. Reparto: no recibimos todo lo que emite el sol. Existencia de la atm, que se queda con una parte. 30% es reflejado al espacio con la misma longitud de onda entrante, esto es lo que se denomina albedo (energía de vuelta con la misma longitud con la que vino). El albedo no es uniforme. Las superficies de agua tienen un albedo muy bajo (8%). Las nube y la nieve fresca reflja casi toda la enrgia de lo que llega (80%). El 20% es abosrobido por la atmosfera. Mitad de la enerfia no llega a la superficie. La otra mitad llega a la tierra. De esta, la mayor propocion, un cuarto se consume en el ciclo hidrológico; llamado flujo de calor latente;( la evaporacion consume energía, que esta latente, y se libera con la condensación) y el mecanismo principal es la evaporación. Una pequeña parte de ese 50% es perdida al espacio como energía infrarroja (6%), va al espacio como inflarrojo en longitud de onda mayor. Parte de eso, las ventanas energeticas, son las que salen al exterior directamente poruqe no hay ningun gas minoritario en la atmosfera que interactue con ellas. El resto que tienen longitudes de onda en las que esos gases minoritarios interactuen van a quedar en la atm dando el efecto invernadero: calentamiento de forma natural. La idea es que esos gases minoritariso influyen en el balance global de la atm! Una fraciion menor que el 1% es la que se emplea en la circulación atmosfercia.

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El reparto ocurre a lo largo del tiempo. Si es un estado eq se mantendrían las cosas igual. Radiación procedente del sol, se recibe en una esfera, por eso varia. La tierra se caliente y remite en una long de onda mayor. No toda la remisión lo hace en tiempo real. 240 van salir al espacio, pero durante un tiempo se queda dentos de la atm. Por la presencia de gases minoritario que interctuan con ella. Vapor de agua, ozono, metano, c02, CO…*diapo** La atmos abs la mayor parte de la energía. Solo ciertas log de onda pueden salir al espacio (ventanas energéticas). Parte de la long se queda en la teirra hasta que esa cambiada en las long que se dpueden emitir al espacio. Esto da lugar al EFECTO INVERNADERO (vidrio, hace el mismo efecto). Temperatura eq de la tierra tendría que ser de -38ºcetrigados. La temperatura media del planeta es de 14º. Calentamiento adicional debido a la emisión terrestre. Es un proceso natural efecto invernadero. La composicoin de estos gases, aun siendo minoritarios, que influyen en el balance.

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Otros factores que influyen: A lo largo del tiempo hay un equilibrio entre entradas y salidas. La cantidad de energía neta es max en el ecuador y minima en los polos. Latitudinalemente se describen 3 aeras: latitudes por encima de los 40 grados norte y 30 sur la cantidad de e que sale es mayor que la que entra. Zona central excentaria y zonas laterales deficitarias. De las latudde medias, haz zonas deficitaria de enerfia, y una zona centra excitaría. Galicia: latitud 41-43º latitud norte. Viviríamos en el limite de lo habiteble. Hay mecanismos que distrubuyen energía: -

Circulación atm Circulación oceánica.

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 Factores astronómicos: -

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Constante solar: no es consatne, hubo periodos en lo que hay manchas solares, por lo que se emite menos energía pequeña edad de hielo. Son minimos en la energía producida por el sol). Distancia la sol: hay una fase en la que la tierra esta mas cerca, y otra más lejos. (lejos: afelio. Cerca: perihelio). Hemisferio norte y sur ocurre distintas cosas. Hemisferio norte verano en afelio/// hemisferio sur verano en perihelio Inclinación del eje (impacto de un meteorito): estacionalidad climática. *altura solar: *duración del día:

 Factores terrestres: -

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Atmosfera: su composición influye en lo que capta. Depende de la altitud. Distribucon agua/tierra: ciclo hidrológico. Calor latente. Mas agua: se mantienen las temperaturas. (oceanidad/ continentalidad). Dif entre la temp alta y baja amplitud térmica. En continente mayor cambio de temperatura. Altitud, orientación, pendiente. (placas solares).

GAS EFECTO INVERNADERO MÁS INTENSO VAPOR DE AGUA.

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CIRCULACION ATM (regulación mecanismos):

Situaciones inopticas estado atm. La circulación no tiende a ser continua. Formar circuitos casi cerrados células de la atmósfera. Compartimento cerrado o semicerrado. Estos movimientos se deben al calentamiento terrestre, la atmósfera se calienta con la energía que la teirra remite, no con la radiación solar. Masa de aire contacto superficie tereste son mas calidas que las de altitud. Gases expasion dependiendo de la temperatura. Movimiento horizontal, norte sur. Convectivo (movimiento horizontal). Advectivo (movimiento vertical) Menos temperatura, menos presión? Célula de Hadley (combinación de movimientos verticales (descenso, zonas frías) y horizontales). Célula de Ferrel (latitudes medias, bajas) Mas al norte, polo norte, célula polar (más pequeña y comprimida). Funcionamiento cuasi cerrado, intercambio entre las células. -

Corriente en chorro: vientos en la zona tropopausa, con vientos muy rapidos. Frente polar (célula Ferrel y célula polar).

Masas más expandidas, célula de Harley. Tropopausa mayor. ITCZ= zona de convergencia intertropical.  Zona de confluencia. Línea gruesa proima al ecuador. Esta línea no sigue la línea de trayectoria del ecuador, tiende a irse hacia el sur en los continentes, porque en el interior de los contint tiene una forma de captar la energía disferente. En esta zona tiende a llover más. (Amazonas).

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TEMA 4: ATMOSFERA. La línea de convergencia cambia de posición a grandes escalas de tiempo, desplazondo el cordon de precipitaciones. Low: ciclones, bajas presiones. High: altas presiones, anticiclones. Estos tienn una distrubucion latitudinal. El hemisferio norte funciona distinto al hemisferio sur. (Por presencia de los continentes y masa de aguas). Zona ecuatrila, masa de bajas presiones contina. La posición de los centros de acción varía estacionalmente. Más marcado hemisferio norte que el sur. Anticiclon Azores y baja de *** determina si llueve aquí. Zona de la tierra vientos permanetntes y misma dirección (40 rugientes) difícil cruzar cabo de hornos. En esta zona son vientes constantes, porque no hay masa continental. 

Distribución:

Temperatura, precipitación y evaporación. La distribución de la temperatura latitudinalmente es muy parecida a la orientación de la radiación. Max en el Ecuador. Evaporación y precipitación: No siguen el mismo praton. Lluvia: máxima en ecuatorial... 2 máxima entre dos latitudes (40º). Evaporación: la distribución depende de la temperatura, que depende de la insolación, pero no sigue esta distribución. Tiene un mínimo en la zona tropical. Precipitación- evaporación  como de seco puede ser una zona de la tierra. Mas evaporación  zonas más áridas (desiertos climáticos) **mirar el esquema**. ¿Dónde es más alta la humedad de la atmósfera?: desierto. Esta distribución conlleva otros aspectos, no solo el clima. Frangas latitud, llevan una carac en cuanto a flora y fauna.--> climax.

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ZONACION CLIMATICA: A una determinada región latitudinal de la tierra le corresponde unas ciertas caract climáticas que afectan a la vida de la tierra. Zona tropical. (ecuatotropical). Zona temolada. Zona polar. -

Ártica : altas Boreal: bajas presiones.

En esas áreas tiende a haber unas zonas parecidad a lo largo del tiempo.

SISTEMA CLIMATICO:

Constancia climatica solo en el ecuador. Relación de otros componentes en el clima. -

Atmosfera Biosfera (los seres vivos influyen en el clima balance radiactivo. Transferencias de CO2). Litosfera (reservorio carbono). Hielo marino. Criosfera. Océano

COMPLEJIDAD:

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¿Cómo podemos conocer los climas del pasado?: época histórica. ¿El clima ha sido igual a lo largo del tiempo? Vario mucho. Glaciaciones. Investigacion de como cambia el tiempo: 

Registro instrumental.

Es muy corto. 200 años. La tierra tiene 4500millones de años. Azul: curva temperatura. Morado: insolacion 

Fuentes documentales:

Textos escritos. Fianles siglo 14 pequeña edad de hielo. Aspectos derivados de la actividad económica: cosechas. (Guerras económicas pueden influir). Ceremonias: rogrativa pro pluvia (solicitud para que llueva al santo patron). Se conseva la solicitud y la intensidad. Se obtiene un índice de sequia. Rogrativa pro serenitatem: que pare de llover.

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Proxies: indicadores, procesos que dependen del clima. Son aproximaciones.

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TEMA 4: ATMOSFERA. Anillos de los arboles. Correlacion con el registro instrumental.

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Hace 65 millones de años:

Dinosaurios. 

Testigos de hielos y sedimentos oceánicos:

Estación de Vostok registro de cambios del clima. Gases efecto invernadero. Turberas. (Pocos miles a decenas de miles de años) sedimentos continentales.

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Foraminíferos, polen, diatomeas (registro visible e invisible).

Lo que hay en los sedimentos.

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TEMA 4: ATMOSFERA. Foraminiferos, Diatomeas: medio acuático. Salinidad agua, temperatura, profundidad de la capa en la que viven, pH. Se compara las muestras del pasado con las que hay a día de hoy. Polen: distintos grupos, según el climax de cierta población de vegetales en algún momento del tiempo. El registro no visible son sus propiedades, físicas, químicas y mineralógicas. Isotopos: relación entre isotops de un mismo elemento puede cambiar de un moemtno a orto en el pasasdo.

Sedimentos Marinos: Resolución (cuanto tiempo se puede representar, cada sección) de cientos de miles de años. (1). Gran cantidad de áreas donde se han tomado testigos de sedimentos marinos. Cuantos más puntos tengamos más fácil será hacer la reconstrucción global.

Testigos de hielo: Mejor resolución. Puede ser estacional (información de la estaciones). Regristo de resolución de algunas décadas. 800000 años. Solo se han tomado unos pocos testigos, en la antartida, y en algunas glaciares de alta montaña.

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