Atmosfera y Ecuaciones básicas - Clim&Met

Definición de atmosfera y las ecuaciones (fuerzas) basicas en la atmósfera

1. OCEG 1030 CLIMATOLOGÍA Y METEOROLOGÍA Clase 2: Atmósfera y radiación

2. La Atm ós fera Capa muy delgada de una mezcla de gases, cada uno con sus propias propiedades físicas Variabilidad en el espacio: distintas cantidades de partículas líquidas y sólidas en suspensión. Variabilidad en el tiempo y espacio http://en.wikipedia.org/wiki/Charles_David_Keeling#mediaviewer/File:Mauna_Loa_Carbon_Dioxide.png Candel , 1996. Atlas Tematicos

3. Composición de la Atm ós fera Moderna 78% Nitrogen (N 2 ) 21% Oxygen (O 2 ) 1% Argon ( Ar ) Other Gases and Constituents Carbon Dioxide (CO 2 ) – from respiration, combustion, GHG Methane (CH 4 ) – cows, wetlands, rice patties, low oxygen environments, GHG Ozone (O 3 ) – in both the stratosphere (good) and troposphere (bad) Water (H 2 O) – 0-5% variable over the surface of the earth Hydrogen (H 2 ) Helium (He) Carbon Monoxide (CO) Ammonia (NH 3 ) Nitrogen Oxide (NO) Nitrous Oxide (N 2 O) Sulfur Dioxide (SO 2 ) Nitrogen Dioxide (NO 2 ) Particles – Aerosols, dust, smoke Candel , 1996. Atlas Tematicos

4. La Atm ó sfera Objetivos de aprendizaje Usar fórmulas matemáticas para definir la temperatura, la presión y la densidad atmosféricas Calcular los cambios de presión y densidad con la altitud Definir y aplicar la ley de los gases ideales. Describir el equilibrio hidrostático. Lectura Asignada para hoy : Escuchar la conferencia de Dr. Rodney Martínez en Colombia, en preparación a su charla en clase. Lectura referencia general para la clase de hoy: Capítulo 1 del libro de A. Stull (2015) Practical Meteorology . https://www.eluniverso.com/

5. Temperatura del aire Temperatura: Medida relativa de la energía cinética promedio de las moléculas de un sistema. ¿Por qué disminuye la temperatura del aire a medida que nos alejamos de la superficie?

6. ρ (kg m -3 ): densidad ρ (kg m -3 ): densidad en la superficie, = 1.2 kg·m -3 z (m): altitud H (m): “escala de altura”, altitud a la que hay que elevarse para que la presión decaiga un factor 1/e, es decir, aproximadamente a un 38 %. R d : constante de gas para el aire seco, = 287.053 J·K -1 ·kg -1 T (K): temperatura ( asumida constante en la atmosfera), g ( m·s –2 ): aceleración gravitacional Densidad del aire ρ (kg m -3 ) z (km) relación entre el peso (masa) de una sustancia y el volumen que ocupa. 

7. Presión Presión del aire: fuerza total que el aire ejerce contra un área determinada de un objeto. Unidades: Fuerza: Newton (N), Área (m 2 ), Presión: N·m -2 (Pascal). Nota: Milibares ( mb ) o hectopascales (hPa) son equivalentes entre sí. 101.325 kPa = 1013.25 mb = 1013.25 hPa = 29.92 in. Hg. = 1 atm = 101325 Pa (=N m 2 ). A nivel del mar, el promedio mundial de la presión atmosférica es: 1013,25 hPa https://asxlab.blogspot.com/2015/09/factores-que-determinan-el-clima-del.html Cada vez que una molécula choca con un objeto, ejerce una pequeña cantidad de fuerza.  

8. Presión Presión del aire: fuerza total que el aire ejerce contra un área determinada de un objeto. Unidades: Fuerza: Newton (N), Área: ​​m 2 , Presión: N·m -2 . Nota: Milibares ( mb ) o hectopascales (hPa) son equivalentes entre sí. A nivel del mar, el promedio mundial de la presión atmosférica es: 1013,25 mb = 1013,25 hPa Height (z, km) vs. pressure (P, kPa) in the atmosphere ( CC BY-NC-SA 4.0 ). Density (ρ, kg·m-3) vs. height (z, km) in the atmosphere ( CC BY-NC-SA 4.0 ).

9. Ecuación de estado – Ley de los gases ideales La relación entre presión, densidad y temperatura se llama Ecuación de Estado: Ley de los Gases Ideales. Para aire seco (sin vapor de agua presente), la ley de los gases ideales es Asunciones? Air pressure differences associated with air temperature in a column ( CC BY-SA 4.0 ). Que pasa cuando cambiamos la temperatura? ρ 1 = ? ρ 2 = ? ρ 1 = ρ 2 A la naturaleza le gusta la estabilidad, así que…

10. Balance hidrostático El aire en la atmósfera no se escapa debido a una fuerza hacia abajo que equilibra la fuerza del gradiente de presión vertical hacia arriba: la gravedad. Equilibrio Hidrostático: cuando la fuerza del gradiente de presión vertical se equilibra con la gravedad, válido para la mayoría de las situaciones en la atmósfera. Se aplica mejor a cambios pequeños. Si el cambio de presión o altitud es grande, la ecuación exponencial para P(z) es mejor. home.chpc.utah.edu

11. Ecuación hipsométrica Varía en función de la temperatura media de la capa Si la atmósfera es muy húmeda, es mejor temperatura virtual, que incluye los efectos del vapor de agua. Zuniga, 2015 Si combinamos la Ecuación de Estado y la de Balance Hidrostático, obtenemos la ecuación Hipsométrica: Calcula como varia la presión con altura en una atmósfera, independiente de su perfil de temperatura Relaciona el espesor ( Δz ) de una capa de aire entre los niveles de presión p1 y p2

12. Como cambia el espesor de una capa si la temperatura aumenta? Cual es el grosor de una capa de 1000 a 500 mb en los trópicos (T = 280K) y en la zona polar (T = 230 K)?

13. Informes meteorológicos y observaciones Una rama de las Naciones Unidas es la Organización Meteorológica Mundial (OMM, o World Meteorological Organization - WMO). La OMM establece estándares de tiempo y observaciones También, la OMM trabaja con la mayoría de las naciones del mundo para coordinar y sincronizar las observaciones meteorológicas. https://public.wmo.int/en/resources/standards-technical-regulations

14. Rodney Martínez Güingla WMO Representative Office for North and Central America and the Caribbean in Costa Rica, WMO CIIFEN International Director (July 2015 to 2019), CIIFEN Scientific Coordinator (2004-to 2015). Member of WMO Commission of Climatology (2010 to 2019). Member of WCRP-JSC (2013-2018). Member of GCOS Steering Committee (2015 to 2019). Head of Marine Sciences Department at INOCAR and Executive Secretary of the Ecuadorian Antarctic Programme (1997-2003). Coordinator of several regional projects and activities related with Climate Risk management, early warning, information and data management, climate applications and adaptation.