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TEMA 8.- 
 
 8.1.- Introducción 
8.2.- Viento. 
 8.3.- Turbulencias. 
 8.4.- Gradiente vertical de Temperaturas. 
 8.5.- Factores Topográficos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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8.1.- Introducción. 
 Una vez que los contaminantes alcanzan la atmósfera se produce su dispersión, 
hecho que determina de forma decisiva en el posible grado de contaminación, de ahí 
que resulte de gran importancia el conocer como y de que forma se produce el proceso 
de transporte de los diferentes contaminantes en el seno de la atmósfera. 
 El grado de contaminación de una determinada zona geográfica es un hecho que 
vendrá determinado por la posible existencia de fuentes de emisión de contaminantes en 
un entorno más o menos próximo y también de los diferentes procesos que están 
implicados en la difusión de las emisiones. 
 Las características de los focos de emisión pueden variar de forma significativa 
de unas zonas a otras dependiendo de sus características, así por ejemplo, en una gran 
ciudad puede haber un gran número de fuentes puntuales distribuidas por toda su área, 
las cuales suelen emitir los contaminantes a un nivel próximo al suelo (el caso más 
significativo sería la circulación de vehículos) ó bien desde niveles no muy elevados 
(como pueden ser los edificios). Por el contrario, en otras zonas como por ejemplo, una 
central térmica (caso de la zona de La Potabilizadora) esas fuentes de emisión están 
relativamente alejadas de un núcleo urbano y determinan un solo foco de emisión a una 
elevada altura. 
 Para llevar a cabo una estimación de los niveles de contaminación en un punto 
concreto se suele recurrir a modelos físico-matemáticos de difusión que permitan de 
alguna manera preverlos. Estos modelos pueden variar en su complejidad, pero cuanto 
más sencillos sean menos fiables resultan. Además los modelos deben de ser distintos 
para cada situación, ya que las emisiones de contaminantes por varios focos a nivel del 
suelo en un área pequeña serán diferentes al caso de una chimenea industrial a gran 
altura. Estos modelos de difusión siempre deben analizar aspectos referentes a las 
características de los medios emisores, del medio receptor y del medio difusor. 
 Veamos cada uno de ellos: 
Medio Emisor. Los factores más característicos a tener en cuenta son: 
 Tipos de focos emisores: puntuales, lineales, superficiales, etc. 
 Datos de la emisión que sean representativos y en caso de duda se debe recurrir 
a los más desfavorables. 
 Otras variables a considerar: Temperatura de salida de gas, caudal de emisión, 
velocidad de salida, etc. 
Medio receptor. La variables más importantes que se deben tener en cuenta son: 
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 Características del entorno a estudiar. Concretamente se deben fijar los radios de 
cobertura que pueden varias de unos pocos kilómetros a varias decenas y la 
altura que puede abarcar desde valores inferiores a los 50 m hasta valores por 
encima de los 200 m. Estar dos variables a considerar deben estar relacionadas 
entre sí. 
 Existencia en el entorno de áreas especialmente sensibles. Algunas áreas 
especiales en función de sus características requieren una exigencia de calidad 
del aire muy determinadas, por ejemplo, en el caso de las islas debido a sus 
características que afectan a la flora-fauna existe una gran variedad de zonas con 
unas características de protección muy restrictivas a considerar. 
Medio difusor. En este caso la atmósfera en la se realizan las difusiones. Es necesario 
conocer las diferentes variables que nos permitan definir la capacidad de dispersión que 
tiene este medio, así como conocer las características metereológicas del área, las cuales 
van a determinar la trayectoria y el ascenso de los contaminantes. 
 La dispersión de los contaminantes en la atmósfera viene determinada por dos 
movimientos que son, uno vertical y el otro horizontal. El movimiento vertical vienen 
determinados fundamentalmente por los factores climáticos y son también importantes 
los llamados factores geográficos. 
 Los factores climáticos que afectan al transporte y dispersión de los 
contaminantes son varios: velocidad y dirección del viento, temperatura y humedad 
relativa del aire, existencia de turbulencias, radiación solar, etc. En su conjunto su 
efecto en la atmósfera se traduce en un diferente grado de estabilidad de la misma que 
condiciona el movimiento de las masas de aire, pero ello implica un estudio muy 
complejo que considera aspectos tanto físicos como meteorológicos, de los cuales 
solamente vamos a considerar: el viento, las turbulencia y el gradiente de temperatura, 
los cuales determinan en gran medida el movimiento horizontal y vertical de las masas 
de aire y por lo tanto influyen en la dispersión de los contaminantes. 
 
8.2. Viento. 
 El viento constituye un factor meteorológico de gran importancia en los procesos 
de difusión de los contaminantes. Basta con observar las variaciones que experimenta 
un penacho de humo saliendo de una chimenea para comprender la importancia de este 
parámetro. Para delimitar su influencia debemos tener en cuenta los siguientes datos: 
 Magnitud. 
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 Dirección. 
 Sentido. 
La dirección y el sentido nos indicarán la trayectoria a seguir por el contaminante 
mientras que el grado de dispersión dependerá fundamentalmente de la magnitud del 
viento, ya que se puede decir que cuanto mayor sea la magnitud mayor será la 
dispersión. Existen diferentes clases de vientos, y asimismo podemos encontrar 
diferencias apreciables entre los vientos que soplan en las capas altas de la atmósfera y 
los vientos que soplan en la zona de la troposfera más próxima a la superficie terrestre. 
 Los vientos de las zonas altas de la troposfera se caracterizan por actuar a una 
velocidad constante en módulo y dirección, siguiendo líneas de flujo paralelas a las 
isobaras. En consecuencia sus trayectorias son bastante uniformes, ya que son el 
resultado de los movimientos del aire de las zonas de alta presión y la acción de la 
fuerza de Coriolis que es una consecuencia del movimiento de rotación de la Tierra. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Podemos distinguir entre dos modelos teóricos de viento que son: 
 Viento geostrófico. 
 Viento de gradiente. 
La zona de la atmósfera comprendida entre la superficie terrestre y hasta la altura 
en donde son válidos estos dos modelos teóricos de vientos (denominada capa límite) se 
caracteriza por un régimen de vientos que está determinado por las fuerzas de 
rozamiento que experimentan las masas de aire en su movimiento, por lo cual, habrá 
que tener en cuenta estas fuerzas a la hora de estudiar los vientos reales que contribuyen 
a la dispersión de los contaminantes en las zonas más bajas de la troposfera. La 
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magnitud de las fuerzas de rozamiento a su vez viene determinadas por los siguientes 
factores: 
 Naturaleza del suelo. 
 Existencia o no de zona de arbolado. 
 Situación y tamaño de los edificios. 
 Accidentes topográficos, etc. 
El resultado es que, por un lado, la velocidad del viento será menor en las zonas 
próximas a la superficie terrestre y va aumentando a medida que se asciende, y por otro 
lado, la dirección sufre un pequeño desplazamiento angular. Además, el gradiente será 
distinto según sea de día o de noche. Normalmente el gradiente nocturno es mayor que 
el diurno, y ello es debido a la influencia del gradiente de temperaturas que en la mayor 
parte de los casos es negativo durante el día y puede ser positivo durante la noche. 
 La dirección del viento también cambia con la altura. Cuando la intensidad es 
fuerte y no existen obstáculos de envergadura en el terreno la variación de la dirección 
se puede despreciar a alturas por debajo de los 100 m, sin embargo, para vientos débiles 
los cambios de dirección pueden adquirir una cierta importancia. Estos cambios vienen 
determinados por las llamadasfuerza de fricción, las cuales varían con la altura dando 
lugar a desplazamientos angulares del viento, que serán tanto mayores cuanto más 
cercano a la superficie terrestre está el punto considerado. 
 Resumiendo, a la hora de aplicar un modelo de dispersión de los contaminantes 
debe considerarse la intensidad y la dirección del viento, pues puede darse el caso de 
que las medidas que se hagan sobre la superficie del terreno pueden conducir a errores 
cuando se realiza un estudio de la dispersión de los contaminantes que son emitidos por 
las chimeneas de una zona industrial. 
 Las diferentes zonas geográficas están condicionadas por algún tipo de viento 
predominante en función de su situación y sus características, por lo cual es un factor 
más a considerar cuando se lleva a cabo una planificación de la ubicación de actividades 
industriales que sean fuente de posible contaminación. Los datos referentes a la 
dirección y la intensidad de los vientos de una determinada zona geográfica suelen estar 
disponibles en el Instituto Nacional del Meteorología y se suele representarlos mediante 
la llamada Rosa de los Vientos, que consiste en un diagrama en el que se representa la 
densidad de frecuencia con que un viento de una velocidad determinada sopla en una 
dirección determinada. 
 
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8.3.- Turbulencias. 
 Una turbulencia es aire en movimiento, que no se puede ver ni predecir. Pueden 
causarla múltiples circunstancias: como las presiones atmosféricas, estelas de los jets de 
otros aviones, ondas provocadas por las montañas, frentes fríos o cálidos, o tormentas. 
Incluso surgen cuando el cielo está totalmente despejado. Vienen a ser como “baches” 
que se originan en el cielo debido a la circulación del aire caliente que quiere subir y el 
aire frío que quiere bajar, y también por los cambios bruscos en las capas de aire. 
 Las causas que dan origen a las turbulencias pueden tener diferente origen: 
 Termales. El calor del sol da lugar a un calentamiento del aire que en 
consecuencia tiende a subir, mientras que las masas de aire frío tienden a bajar. 
 Flujos y corrientes de aire. Cambios bruscos que se producen en las corrientes 
aéreas a elevadas altitudes y que afectan al aire cercano. 
 Las Montañas. Al pasar por encima de zonas montañosas el aire da lugar a 
turbulencias cuando pasa al otro lado por encima del aire. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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8.4.- Gradiente vertical de temperaturas. 
 Desde un punto de vista termodinámico, una de las características más 
importantes a considerar de la atmósfera es como va variando la temperatura a medida 
que se asciende, es decir, el gradiente térmico. Este factor juega un papel muy 
importante en el proceso de dispersión de los contaminantes y como ya vimos al 
estudiar las distintas zonas de la atmósfera, la temperatura suele disminuir al aumentar 
la altura. En condiciones adiabáticas, la temperatura disminuye con la altura de forma 
constante, del orden de 1ºC por cada 100m, y esta variación recibe el nombre de 
gradiente adiabático de temperatura. En alturas hasta los 10 Km la disminución real de 
la temperatura es aproximadamente 0,66ºC por cada 100 m. 
 Para el estudio de la difusión de los contaminantes hay que tener en cuenta el 
concepto de estabilidad atmosférica. La estabilidad atmosférica viene determinada 
fundamentalmente por el gradiente real de temperaturas en comparación con el 
gradiente adiabático, y determina la posibilidad del movimiento vertical de 
contaminantes. 
 A medida que un pequeño volumen de gas sube en altura en el seno del aire se 
verá sometido de forma gradual a una menor presión, lo cual lleva consigo su expansión 
y el consiguiente enfriamiento. Si en una determinada situación este volumen de gas 
esta más caliente que el aire que le rodea, entonces continuará subiendo. Ahora bien si 
está más frío que el aire a su alrededor tenderá a descender. Cuando la temperatura de 
la atmósfera desciende con la altura de forma más rápida que el gradiente adiabático el 
volumen del gas considerado tenderá a seguir subiendo, pues su temperatura será mayor 
que la del aire que le rodea. Esta situación decimos que es la de una atmósfera 
inestable. En el caso contrario, la disminución de la temperatura de la atmósfera con la 
altura tiene lugar de forma menos rápida que el gradiente adiabático, el volumen del gas 
que asciende estará rodeado de aire con una temperatura mayor que la suya, por lo que 
dejará de subir y volverá a su posición inicial. Decimos entonces que nos encontramos 
ante una situación de atmósfera estable. Si la variación de descenso de la temperatura 
del aire con la altura coincide con la del gradiente adiabático, se dice entonces que se 
trata de una atmósfera neutra. 
 En una situación de atmósfera estable se reduce la creación de torbellinos y 
disminuye el proceso de difusión de los contaminantes. Por el contrario en una situación 
de atmósfera inestable se favorece la creación de torbellinos y se acelera el proceso de 
dispersión de los contaminantes. 
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El máximo grado de estabilidad se alcanza en aquellas capas de la atmósfera 
donde la temperatura aumenta con la altura, en vez de disminuir que seria lo normal. 
Aquellos estratos en los que se produce este fenómeno se le denominan Inversiones 
térmicas, en los cuales el aire es más caliente en las capas superiores que en las 
inferiores. Un fenómeno típico que va ligado a la inversión térmica en altura es la 
calima que consiste en polvo y partículas en suspensión cuya parte superior coincide 
con la base de la capa estable. Se llama punto de inversión a aquel donde el gradiente 
vertical de temperaturas cambia de signo y se denomina capa de inversión a la zona 
comprendida entre los dos puntos de inversión. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Una consecuencia de la inversión es que impide la difusión vertical de los 
contaminantes, y en consecuencia según cual sea la altura a la cual se encuentra la capa 
de inversión al impedir la difusión vertical de los contaminantes favorecerá su 
dispersión horizontal, pero si no existiese viento o si se encuentran obstáculos de tipo 
topográfico pueden dar lugar a condiciones de contaminación críticas. 
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Aunque existen diferentes tipos de inversión, vamos a centrar nuestro estudio en 
las más frecuentes que son las siguientes: 
Inversión por subsidencia o asentamiento. Este proceso tiene lugar cuando se produce 
un descenso lento y un calentamiento adiabático de una masa de aire sobre una zona de 
la atmósfera, esto tiene como consecuencia que la capa de aire actúa como una gran 
tapadera que impide la difusión de los contaminantes. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Este tipo de inversión tiende a situarse generalmente a cierta altura con respecto 
a la superficie terrestre y pueden tener una duración relativamente larga (varios días) si 
la atmósfera es estable. Suele estar asociado a los anticiclones, que son sistemas de alta 
presión. Cuando el anticiclón se estanca, los contaminantes emitidos dentro de la capa 
de mezcla no se pueden diluir y el resultado se produce un incremento de la 
concentración de los contaminantes mientras dura el proceso. 
Inversión por radiación. También llamada inversión nocturna, se produce como 
consecuencia de la diferencia de temperaturas que se produce en la superficie terrestre 
en las horas diurnas y nocturnas. Es el tipo más común de inversión superficial. Durante 
el día el sol calienta la superficie terrestre por lo que las capas de aire próximas a ella se 
calientan y en consecuencia el gradiente de temperaturas en la atmósfera es negativo. Al 
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ir cayendo la noche la superficie terrestre emite calor en forma de radiación enfriándose, 
por lo que las capas de aire en contacto con ella también se enfrían y cuando alcanzan 
temperaturas inferiores a las de las capas superiores,se estabilizan y la capa de aire más 
cálido por encima impide cualquier movimiento vertical. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Este tipo de inversiones se producen desde las horas finales de la tarde hasta que 
empieza el amanecer, repitiéndose de nuevo el ciclo. De esta forma los contaminantes 
que quedan estabilizados por las inversiones son dispersados cuando la inversión se 
interrumpe al amanecer. Estos ciclos de inestabilidad durante el día e inversión por la 
noche con relativamente comunes y los efectos de inversión por radiación son de corta 
duración., 
 
8.5.- Factores Topográficos. 
 Como ya se ha indicado la dispersión de los contaminantes en sentido vertical 
(mecanismos de convección) y en sentido horizontal (fenómenos de turbulencia) viene 
determinado por el viento y el gradiente de temperatura. A pesar de ello, existen una 
serie de factores de carácter topográfico que pueden dar lugar a notables modificaciones 
en los movimientos en uno y otro sentido. Estos factores topográficos ejercen su 
influencia en la atmósfera de dos formas 
 Térmicamente, a través del calor. 
 Mecánicamente, a través del viento que circula por objetos (edificios, montañas, 
valles, etc.) de tamaño y formas diferentes. 
 Los más característicos son: 
 
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El efecto del Mar. La capacidad calorífica del mar y de la Tierra son distintas y ello da 
lugar a que el calentamiento sea diferentes de una a otra. La Tierra y los objetos sobre 
ella se calientan y enfrían rápidamente, mientras que el agua lo hace más lentamente. 
Así, durante el día la Tierra se calienta mucho más rápidamente que la mar, en 
consecuencia se origina una circulación de viento desde el mar (más fresco) hacia la 
Tierra, que es la llamada brisa marina. Por la noche la Tierra se enfría más rápidamente 
y entonces el viento circula desde la Tierra hacia la mar. 
 
 
 
 
 
 
 
 Por todo ello en las zonas costeras es importante tener en cuenta estos vientos, 
pues su persistencia y su carácter de circulación relativamente cerrado determinan que 
los contaminantes se dispersen dentro de un volumen de aire relativamente limitado. 
Montañas y laderas. Como consecuencia de las características orográficas del terreno 
se produce un efecto similar al de la costa. Las montañas y los valles de calientan de 
manera desigual debido al movimiento del sol a lo largo del día. 
 Durante el día el sol calienta un lado del valle o de la montaña mientras el otro 
permanece frío, creando una corriente de aire que se eleva desde el lado calido y 
desciende por el lado frío. Al mediodía el sol cae sobre ambos lados y cuando va 
Ciclo diurno Ciclo nocturno 
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cayendo la tarde la situación es similar a la del día. Por la noche se produce el 
enfriamiento de la superficie terrestre y el aire desciende desde las montañas al valle. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Otro factor a considerar en el calentamiento pueden ser las características del 
suelo, ya que en las zonas de arbolado el calentamiento será menor que en las 
pendientes rocosas de valles y montañas ó en los terrenos llanos desprovistos de 
arbolado. 
Efectos Urbanos. Las áreas urbanas como consecuencia de la actividad humana 
presentan unos accidentes y características térmicas diferentes. Los materiales de que 
están construidos los edificios como bloques, ladrillos, metales, etc., absorben y retiene 
el calor de forma más efectiva que los suelos y la vegetación de las zonas rurales. A ello 
hay que sumar el efecto de las calefacciones y la circulación de los vehículos. Todo ello 
determina que la temperatura de las zonas urbanas es más elevada que en la zonas 
rurales. Por ello, el aire caliente asciende en el centro de las ciudades y desciende sobre 
las zonas rurales que las rodea. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Esquema de una isla de calor urbana 
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 Además, en las ciudades al caer el sol las zonas urbanas siguen irradiando el 
calor acumulado en los edificios, el asfalto de las calles, etc., y este aire caliente 
asciende y crea un domo sobre la ciudad dando lugar a lo que se llama isla calórica, por 
la cual la ciudad emite calor por la noche. Cuando por el paso de la noche la ciudad 
empieza a enfriarse, sale el sol y la zona urbana vuelve a calentarse. 
Efectos topográficos y de obstáculos. La presencia de cualquier tipo de obstáculo, o la 
propia topografía de terreno puede dar lugar a turbulencias de las masas de aire. Las 
distorsiones del flujo del aire a través de estos obstáculos pueden ser de tipo muy 
variado, dependiendo de la dirección del viento y del ángulo que forme el eje del 
obstáculo. Si ambos son paralelos, los efectos son mínimos, mientras que si forman 
ángulos de 45º los efectos son más considerables. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Bibliografía.- 
- Baird, C. “Química Ambiental”. Ed. Reverté S.A. 
- Manahan, S. E. “Fundamentals of Environmental Chemistry”. Lewis 
Publishers. 
- Orozco Barrenetxea, C. et al. “Contaminación ambiental. Una visión desde 
la Química”. Ed. Thompson.