UNIDAD II. El SISTEMA CLIMÁTICO

LA ATMÓSFERA y LA RADIACIÓN SOLAR

OBJETIVOS

•Conocer la sede donde se desarrollan los procesos climáticos.

•Destacar la influencia de las capas de la atmósfera sobre los

seres vivos.

•Comprender la importancia de la radiación solar.

•Interpretar el balance de radiación solar.

CONTENIDOS

Capas de la atmósfera. Altura y composición de las

mismas. Contaminación atmosférica: lluvia ácida y lluvia

azufrada. La troposfera y los seres vivos. La capa de

ozono. Efecto invernadero.

Radiación solar. Constante solar. Espectro solar.

Insolación sobre el globo: tiempo de exposición y ángulo

de incidencia de los rayos solares. Conceptos de

absorción, reflexión y dispersión o reflexión difusa.

Albedo. Balance de radiación solar. Radiación neta.

Radiación terrestre.

Heliofanía teórica o astronómica, efectiva y relativa.

Instrumental. Importancia agrícola.

ATMÓSFERA

Definición:

“Mezcla de varios gases que rodean a la tierra” (Strahler y Strahler, 1997).

“Gran masa gaseosa compuesta por una mezcla gaseosa dentro de la cual se

encuentran en suspensión pequeñas partículas” (Garabatos, 1991).

“La forman una mezcla de gases y partículas sólidas y líquidas en suspensión”

(Cuadrat y Pita, 1997).

Función:

Espacio donde se manifiestan los fenómenos del tiempo y clima.

Mantiene el equilibrio energético de la Tierra (Amparo térmico).

Protección para la vida (escudo de la biósfera).

(Cuadrat y Pita, 1997)

Ionización

Fin de la composición estable del aire.

Sin interés climatológico

Estrato: movimiento horizontal

horizontal.

Ozonósfera: absorción de radiación UV

Tropos=cambio . Gradiente: 6,4°/km de

ascenso. Más importante para el hombre

GASES PERMANENTES (PRINCIPALES)

Nitrógeno (N2 )- 78% Muy abundante en el aire pero no en el suelo.

Oxígeno (O2) - 21% Muy abundante en la capa arable del suelo.

Otros 1%

(Ar -0,93% ; CO2 : 0,03% ; Ne, He, H2, Xe) Absorbe o retiene la radiación incidente y emitida

(efecto invernadero); muy pequeñas cantidades

GASES VARIABLES (SECUNDARIOS)

Vapor de agua: < 1% a 4%. Absorbe la radiación solar y terrestre (efecto invernadero).

Ozono (O3): Ozonósfera. Absorbe las radiaciones ultravioletas (capa protectora).

Aerosoles: Impurezas orgánicas (bacterias, polen, microorganismos) e inorgánicas (sales

marinas, cenizas volcánicas, humo, hollín, polvo).

Núcleos de condensación. Visibilidad.

COMPOSICIÓN O2

N2

OTROS

CONTAMINACIÓN

“La intrusión temporal en la atmósfera de materias extrañas, ajenas a su

composición normal o en proporción superior” (Garabatos, 1991).

CONTAMINANTES GASEOSOS

CO, hidrocarburos, N2O y NO2, SH2, FH2, SO2,

CONTAMINANTES NO GASEOSOS

residuos de industrias, aerosoles , radiactivos

PRODUCTOS

Smog: combinación de hidrocarburos y óxidos de N.

Lluvia ácida: precipitación con pH < 5,6. Afecta la calidad del agua, los

suelos y ecosistemas.

Lluvia azufrada: granos de polen.

Efecto invernadero (Calentamiento global): Gases invernadero: vapor de

agua, CO2, metano, N2O y CFC. Éstos también destruyen O3.

CONTAMINACIÓN

SMOG

palabra inglesa smoke (humo) y fog ( niebla).

LLUVIA ÁCIDA

EFECTO INVERNADERO

RADIACIÓN SOLAR

DEFINICIÓN

“Proceso físico, por medio del cual se transmite energía en

forma de ondas electromagnéticas” (De Fina y Ravelo, 1973).

“Manantial de energía que pone en funcionamiento los

procesos atmosféricos y mantiene la vida” (Garabatos, 1991).

FUNCIÓN

Conduce la dinámica de la atmósfera.

Fuente básica de la temperatura de la Tierra.

Fuente de energía para los seres vivos.

CARACTERIZACIÓN

Fenómeno ondulatorio o vibratorio proveniente del sol

Ondas largas son de baja frecuencia

Ondas cortas son de alta frecuencia

Velocidad (V): distancia recorrida en 1 seg = 300.000 km/seg.

Longitud (L): distancia recorrida entre dos crestas o valles.

Frecuencia (F): nº de ondas o vibraciones completas en 1 seg.

V= F x L

ESPECTRO SOLAR Colección o conjunto de ondas de una gran gama de longitudes

de onda, expresadas en micrones, que emite el sol . (Strahler y Strahler, 1997)

LEYES DE LA RADIACIÓN

1. LEY DE BOUGUER (ESPESOR DE ATMÓSFERA)

La intensidad de radiación que llega a la tierra, luego de atravesar la

atmósfera, decrece en progresión geométrica cuando la masa o atmósfera

atravesada aumenta en progresión aritmética.

A > latitud > espesor y > debilitamiento de la radiación

altura del sol 90° = 1 atm

10°= 5,7atm

0° = 44, 7 atm

(De Fina y Ravelo, 1973)

2. LEY DE LAMBERT O DEL COSENO (INCLINACIÓN O ÁNGULO DE INCIDENCIA)

El flujo de radiación que llega a la superficie de la tierra depende del ángulo que forman

los rayos solares con la superficie de la misma .

A > latitud > superficie de incidencia < intensidad

Ej: 10 cal/10 m²= 1

10 cal/20 m² = 0,5

Lo mismo sucede en un día a la salida del sol,

mediodía y puesta.

Stralhler y Stralhler , 1997

ABSORCIÓN

El flujo de radiación penetra en la atmósfera y es transformada en energía

térmica, aumenta su temperatura y la hace irradiar calor hacia la Tierra y

el espacio interplanetario.

REFLEXIÓN

Se produce cuando parte de la radiación solar al incidir sobre un cuerpo es

desviada o devuelta, sin modificar sus caracteres. (Nubes, vapor de agua)

DISPERSIÓN

Fenómeno similar a la reflexión, pero la radiación modifica sus caracteres al

ser devuelta o desviada. Ej: color azul del cielo; crepúsculos rojizos

Reflexión y dispersión de los rayos solares dan como

resultado la radiación solar difusa: a ella corresponden las

primeras luces antes de la salida del Sol y gracias a su

existencia el pasaje del día a la noche y viceversa se hace en

forma gradual.

ALBEDO o coeficiente de reflexión (r)

r = rad. reflejada / rad. incidente

Relación entre la radiación solar reflejada y la radiación solar incidente.

Fracción de la radiación solar incidente que es reflejada -con iguales características -

por la superficie receptora.

SUPERFICIE ALBEDO (%)

Nieve fresca 80 a 95

Nieve vieja 42 a 70

Lagos cubiertos de hielo 10 a 46

Suelo arenoso seco 25 a 45

Suelo desnudo oscuro 16 a 17

Suelo arcillosos seco 20 a 35

Superficie del mar 7 a 14

Pasto 24

Plantación de maíz 22

Pasturas 25

Bosque caducifolio 18

Bosque de coníferas 16

Bosque de eucaliptos 19

Bosque tropical 13

Plantación de naranjos 16

RADIACIÓN DIFUSA

Radiación que llega luego de la reflexión y dispersión (cielo con nubes).

RADIACIÓN DIRECTA

Radiación que no se modifica al atravesar la atmósfera.

RADIACIÓN GLOBAL

Difusa + directa. Representa en promedio el 52% del total incidente en el

límite de la atmósfera.

RADIACIÓN TERRESTRE

Radiación de onda larga que emite la tierra hacia la atmósfera

RADIACIÓN NETA

Diferencia entre el flujo de radiación de onda corta entrante y el de onda

larga saliente.

Stralhler y Stralhler , 1997

BALANCE DE RADIACIÓN SOLAR

HELIOFANIA

CANTIDAD DE BRILLO SOLAR

TEÓRICA O ASTRONÓMICA: es la cantidad de horas y

decimos de horas de brillo solar, sin que influyan los

fenómenos atmosféricos.

EFECTIVA: es la cantidad de horas y decimos de horas de

brillo solar, considerando los fenómenos atmosféricos que

puedan ocurrir, principalmente la nubosidad.

RELATIVA: expresa en por ciento, la relación entre la

heliofanía efectiva y la teórica o astronómica.

FOTOPERÍODO

Lapso diario en horas y fracciones (minutos y décimas de

minutos), que abarca el día civil mas el tiempo de duración de

los crepúsculos matutinos y vespertinos.

INSTRUMENTAL DE MEDICIÓN

1. Piranómetros

Miden la radiación global (directa + difusa).

2. Pirheliometros

Miden la radiación solar directa.

3. Heliofanógrafos

Miden la heliofanía efectiva o real.

Piranógrafo o actinógrafo Robitsch (bimetálico)

Heliógrafo de Campbell Stokes

Piranómetros

IMPORTANCIA AGRÍCOLA

La luz solar recibida es utilizada por la vegetación,

dependiendo de su intensidad, calidad, dirección de

incidencia y duración.

Tiene efecto:

Fotoenergéticos

Producidos por la cantidad o intensidad de energía

provista para la fotosíntesis.

Fotoestimulantes

Producidos por la calidad lumínica, ya sea en el

alargamiento de los tallos, expansión foliar; y por la

duración del día (fotoperíodo).

BIBLIOGRAFÍA

1. CASTILLO, F. E., y F. CASTELLVI SENTIS. 1996. Agrometeorología.

Ediciones Mundi‐Prensa. Madrid, España. 517pp.

2. CUADRAT, J. M., y M. F. PITA. 1997. Climatología. Ediciones Cátedra

S.A. Madrid, España. 496 pp.

3. DE FINA, A. L., y A. , , C. RAVELO. 1978. Climatología y Fenología

Agrícolas. Editorial EUDEBA. Buenos Aires, Argentina. 279pp.

4. GARABATOS, M. 1990. Temas de Agrometeorología. Naturaleza de la

Agrometeorología. Unidad de Agrometeorología. Tomo 2. Consejo

Profesional de Ingeniería Agronómica y Orientación Gráfica Editora

S.R.L.. Buenos Aires, Argentina. 97 pp.

5. STRAHLER, A.N., and A. H. STRAHLER. 1989. Geografía Física. Tercera

Edición Editorial Omega S.A. Barcelona, España. 539 pp.