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29/09/2012 1
FÍSICA DE LA ATMÓSFERA
Departamento de Física Aplicada
Facultad de Ciencias
Prof. Dra. Julia Bilbao
juliab@fa1.uva.es
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• Programa de Física de la Atmósfera. 
• Universidad de Valladolid. Facultad de Ciencias. Departamento Física 
Aplicada
• INTRODUCCIÓN: 
• Lección 1ª.- CONCEPTOS GENERALES. 
Energía calorífica de la atmósfera: calentamiento de la atmósfera.- Presión 
y Temperatura del aire.- Humedad y vapor de agua en la atmósfera.
• Lección 2ª.-LA ATMÓSFERA: ORIGEN, COMPOSICIÓN Y 
DISTRIBUCIÓN VERTICAL 
• Características de la atmósfera.- Composición de la atmósfera. Variaciones 
en el tiempo y el espacio del dióxido de carbono y del ozono. Variaciones 
del vapor de agua.- Composición del aire cerca del suelo
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• Lección 3ª.RADIACIÓN SOLAR Y BALANCE ENERGÉTICO
• GEOMETRÍA SOLAR.- Distancia Tierra-Sol.- Coordenadas y posición del 
Sol. RADIACIÓN TÉRMICA: Cuerpo Negro.- Leyes de radiación. 
CONSTANTE SOLAR: El Sol.- Irradiancia solar extraterrestre. 
ATMÓSFERA Y SU OPTICA: Componentes de la atmósfera.- Aerosoles.- 
Masa óptica del aire.
• RADIACIÓN ESPECTRAL BAJO CIELOS SIN NUBES: Atenuación de la 
radiación solar directa: Fórmula básica.- Scattering de la radiación solar 
directa.- Absorción de la radiación solar directa por gases. RADIACIÓN 
BAJO CIELOS CON NUBES: Radiación solar horaria difusa, directa y 
global sobre superficie horizontal. 
• RADIACIÓN INFRARROJA Y EFECTO INVERNADERO. BALANCE DE 
ENERGÍA.
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•Lección 4ª.TERMODINÁMICA DE LA ATMÓSFERA.- 
Termodinámica de la atmósfera.- Ecuación de estado de un gas 
ideal.- Ley de Dalton: mezcla de gases.- Transformaciones 
cíclicas: Trabajo.- Primer principio de la termodinámica.- Ley de 
Joule.- Calores específicos.- Procesos especiales.- Variaciones de 
la temperatura de las partículas atmosféricas en su s 
desplazamientos.
Lección 5ª -VAPOR DE AGUA EN LA ATMÓSFERA.-Cambios de 
estado: calor latente.- Vapor saturante.- Aire atmosférico: mezcla 
de aire seco y vapor de agua.- Aire húmedo: Ecuación de estado.- 
Indices de humedad.- Temperatura del termómetro húmedo.- Aire 
saturado.- La saturación sobre el diagrama oblicuo.
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• Lección 6ª.-PROCESOS DE CONDENSACIÓN.-
Saturación y condensación por enfriamiento isobárico.- 
Saturación y condensación por expansión adiabática.- 
Saturación por transporte de agua.- Mezcla y convección 
turbulenta.
• Lección 7ª.-ESTABILIDAD E INESTABILIDAD VERTICAL.-
Estabilidad de estratificación del aire seco.- Criterios de 
estabilidad para el aire húmedo.-Convección térmica y 
t bilid d
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• Lección 8ª DIAGRAMAS TERMODINÁMICOS METEOROLÓGICOS.-
• Principales transformaciones del aire atmosférico.- Transformaciones 
isóbaras.- Adiabáticas: temperatura potencial.- Representación gráfica 
de estas transformaciones.- Diagrama de Stüve.- Emagramas.- 
Diagrama oblicuo: T-ln p. Orientación de las líneas fundamentales.- 
Gradientes adiabáticos.
• Lección 9ª -EQUILIBRIO VERTICAL DE LA ATMÓSFERA.-Ecuaciones básicas.- 
Ecuación de movimiento. Fuerzas de presión, rozamiento.- Ecuación de 
movimiento simplificada.- Noción de Geopotencial.- Equilibrio estático y 
balance hidrostático.- ecuaciones barométricas.- Modelo de Laplace.- 
Atmósfera con gradiente vertical de temperatura constante.- Atmósfera 
standard.- Atmósfera real.
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• Lección 10ª -NIEBLAS Y NUBES: Origen y formación de nieblas y 
nubes.- Clasificación de las nubes.- Desarrollo y estructura. 
Tormentas
• Lección 11ª.- CAMPO HORIZONTAL DE PRESIONES
Campo horizontal de presiones.- Presiones y vientos.- Viento 
térmico.- Variación diaria de la velocidad del viento.- Ciclones, 
anticiclones y vientos locales.- Viento de montaña y de valle.- Brisas.- 
Efecto Foehn.- Vientos planetarios y circulación general de la 
atmósfera.
• Lección 12ª.- MASAS DE AIRE Y FRENTES.-
• Naturaleza de las masas de aire.- Frentes. Características generales 
de los frentes: tipos de frentes.
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• BIBLIOGRAFÍA:
• R.G. Barry y R.J. Chorley. (1999). Atmósfera, Tiempo y Clima Editorial 
OMEGA. Barcelona.
• J.M. Wallace y P.V. Hobbs. (1998). Atmospheric Science. Editorial: Academic 
Press.M.L.Salby. (1996). Atmospheric Physics Editorial:Academic Press.
• W.L. Donn . - Meteorología. Editorial Reverte (1988).
• M. Ballester . - Meterología, Física del Aire Editorial: Eudema Universidad 
(1993) 
• G.J. Haltiner y F.L. Martin (1990). .- Meteorología Dinámica y Física.Editorial: 
Instituto Nacional de Meteorología.
• J.M. Moran y M. D. Morgan. (1994). .- Meteorology. Editorial: Prentice Hall.J.V. 
• J.V. Iribarne y W.L. Godson.(1996). .- Termodinámica de la Atmósfera. 
Editorial: Ministerio Medio Ambiente.
• C. Garcia-Legaz Martínez y F. Castejón de la Cuesta (1986). Problemas de 
Meteorología: Estática y Termodinámica de la atmósfera. INM. Publicación B- 
22. Madrid.
• A. Naya (1989). Problemas de Meteorología Superior. Edita I.N.M. Publicación 
B-24. 
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Prácticas
Geometría solar- 1 
Radiación solar 
Calibrado de termómetros
Análisis de la Campaña de medidas de variables Meteorológicas
Temperatura del suelo amortiguamiento
Irradiación solar global, índice de claridad y fracción solar.
Flujo de calor de suelo y radiación neta: balances de radiación.
Técnicas de análisis sinóptico: utilización básica del programa GraDs (1)
Modelos de predicción: Interpretación de mapas de superficie y altura.
Viento geostrófico
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ÍNDICE
• ATMÓSFERA
– OBJETIVOS DE LAS CIENCIAS DE LA ATMOSFERA
– IMPACTO DEL TIEMPO ATMOSFÉRICO
– MEDIO FÍSICO
– TIEMPO Y CLIMA
– HISTORIA DE LA METEOROLOGIA
– ORIGEN DE LA ATMÓSFERA
•
 
MOVIMIENTO DEL AIRE
• ENERGÍA CALORIFÍCA DE LA ATMÓSFERA
- ¿COMO SE CALIENTA LA ATMÓSFERA?
- PROCESOS DE TRANSMISIÓN DEL CALOR
- TEMPERATURA DEL AIRE
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CIENCIAS DE LA ATMÓSFERA
Estructura de la Atmósfera
Composición
Transferencia radiación
Transferencia ondas acústicas
Fisica
Descripción
Análisis
Predicción
Sinóptica
Movimientos en atmósfera
empleando
aproximaciones
análiticas
Dinámica
METEOROLOGIA
Causas del clima
Física
Formula con estadistica
global, local y regional
Climatografía
Aplicaciones de
estadística climática
a casos prácticos
Aplicada
CLIMATOLOGIA
CIENCIAS DE LA ATMOSFERA
Nubes, electricidad; Procesos Físico Químicos; Física de 
Aerosoles
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CIENCIAS DE LA ATMÓSFERA
Las Ciencias de la Atmósfera: conjunto de disciplinas que describen los 
fenómenos en la atmósfera de la Tierra y de los planetas.
Meteorología (fenómeno celeste-tratado): estudia los fenómenos 
meteorológicos.
Climatología: propiedades estadísticas de la atmósfera en relación con el 
clima, (T media, frecuencia, lluvia, etc.).
Las Ciencias de la Atmósfera se relacionan con distintas materias: Física 
Solar y del Espacio, Historia de Clima, Interacción Atmósfera-Océano, 
Contaminación (Física Aerosoles y Química de la Atmósfera), Atmósfera 
de los Planetas, Computación y Modelización
La tecnología de los satélites: visualizar la atmósfera y los computadores 
tratan los problemas físicos en términos de modelos numéricos.
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OBJETIVOS DE LAS CIENCIAS DE LA ATMOSFERA
• - Pronosticar los fenómenos atmosféricos que influyen en humanos: 
tiempo día a día, tormentas, nieblas, etc.
• - Mejorar el impacto de las actividades en el Medio Ambiente Atmosférico: 
contaminación, composición de la atmósfera, clima, etc.
• - Modificación de fenómenos: dispersión de nieblas, supresión granizo, 
redistribución precipitación, etc.
• - Suministran estadística atmosférica: uso de tierra, diseño de edificios, 
vuelos, vehículos espaciales, seguros del campo, energía, arquitectura 
etc.
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IMPACTO DEL TIEMPO ATMOSFERICO
• Actúa sobre la vida de los individuos; efectos sobre economía, 
agricultura, energía, recursos hídricos, transporte e industria.
• Influyen en la vida y la actividad humana: Contaminación y su 
control.
• Efectos de las emisiones sobre el clima global y la capa deozono 
estratosférico.
• Se necesita incrementar el conocimiento de la atmósfera y su 
comportamiento.
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MEDIO FÍSICO
• El Medio Físico está constituido por: sólido (Tierra, rocas), agua 
(hidrósfera) y la envolvente gaseosa (Atmósfera), con una 
interacción continua, siendo la biosfera, la totalidad de formas de 
vida del planeta (sobre tierra sólida, agua y atmósfera) y que 
asocia a los elementos que hemos considerado.
• La atmósfera es la envolvente gaseosa. Suministra el aire que 
respiramos, nos protege del sol y de la radiación peligrosa.
• Los intercambios de energía que continuamente ocurren entre 
la atmósfera, la superficie de la tierra y el espacio producen los 
efectos que llamamos tiempo atmosférico.
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TIEMPO Y CLIMA
• Combinando el efecto del movimiento de la Tierra y la energía 
del sol, se producen la infinidad de tiempos atmosféricos, que a 
su vez crean el modelo básico de clima global. Aunque tiempo y 
clima son distintos, a su vez tienen algo en común.
• Tiempo: cambia constantemente, hora a hora y día a día. 
Denota el estado de la atmósfera en un lugar y tiempo
• Clima: es la descripción de agregados de tiempo, tiempo medio, 
o condiciones de tiempo sobre un período (media de T, media 
de enfriamiento o calentamiento que requieren las viviendas, 
etc.)
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Tiempo y clima se expresan en términos de elementos básicos 
(propiedades que se miden regularmente), los más importantes 
son.
• 1) temperatura del aire; 2) humedad del aire; 3) cantidad y 
tipo de nubes; 4) cantidad y tipo de precipitación; 5) presión 
ejercida por el aire; 6) velocidad y dirección de viento.
• Son las variables por las que tiempo y clima son descritos; están 
relacionados y el cambio de uno produce cambio en el otro.
ELEMENTOS DEL TIEMPO ATMOSFÉRICO
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HISTORIA DE LA METEOROLOGIA
• Comienza con Aristóteles estudiando los fenómenos de forma 
filosófica. Meteorología nace en el siglo XVII con los 
instrumentos de medida: 
• Leonardo da Vinci (1452-1519) inventa el higrómetro; Galileo 
Galilei (1564-1642) inventa el termómetro; Evangelista Torricelli 
(1608)-1647) construyen el primer barómetro. Evolucionan hasta 
el año 1800. 
• En el siglo XIX se desarrolla la Termodinámica: la base teórica 
de la meteorología y aparecen los primeros mapas del tiempo.
• El telégrafo 1843 permite la transmisión de datos, 
observaciones, mapas, Samuel Finley, Breese Morse.
• En 1920 se formulan los conceptos de masas de aire y frentes.
• 1950 comienza a utilizarse computadoras y modelos de 
predicción.
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PRIMEROS SENSORES
• Higrómetro de L. da Vinci: Una balanza, en un platillo una 
sustancia higroscópica como algodón y una bola de cera en el 
otro, que no absorbe agua; “para conocer la calidad del aire 
cuando va a llover”. El algódón se empapa de humedad 
ambiente y la balanza se desequilibra.
• Barómetro de Torricelli fue una cubeta y un tubo relleno de un 
fluido dentro del recipiente. La presión exterior se mide 
calibrando la altura del líquido respecto a la superficie del fluido 
en el recipiente.
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• Siglo XX la escuela de Bergen, Noruega, los conceptos de 
masas de aire. 
• Puesta a punto de los radiosondeos, el estado de la atmósfera 
en altura.
• Modelos climáticos de balances de energía: 1892. Wilhelm 
von Bezold, el transporte horizontal de calor compensando las 
pérdidas de energía en los polos, y se produce exceso en el 
ecuador.
• En 1896 Svante Arrhenius: el balance energético que tiene en 
cuenta la absorción de radiación de onda larga por el vapor de 
agua y el CO2.
DESARROLLO HISTÓRICO DE LA METEOROLOGIA
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• Modelos atmosféricos dinámicos: las ecuaciones básicas de 
conservación de los fluidos. Conjunto ecuaciones de conservación 
de momento, energía y masa a partir de un conjunto de 
condiciones iniciales. Origen: Noruega, Vihelm Bjerknes, 1892. 
• En 1922 Lewis F. Richardson propone resolver numéricamente las 
ecuaciones, en 1948, aumento el número de estaciones de 
sondeos y comenzaron a desarrollarse las máquinas de cálculo 
electrónicas.
• 1950, modelos barotrópicos: las isóbaras coinciden las curvas de 
densidad constante
• 1960, modelos baroclinos tienen en cuenta movimiento vertical del 
aire.
• Actualidad: modelos globales, regionales, tienen en cuenta el 
océano para simular intercambios de calor, incorporan el ciclo del 
azufre, pues los componentes del clima interactúan.
DESARROLLO HISTORIA DE LA METEOROLOGIA
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ORIGEN DE LA ATMOSFERA
• Atmósfera ( griego, “atmos”, vapor, aire y “sphera”, esfera)
• Se pudo formar de las sustancias que emiten los volcanes, que 
está formada por:
85% de vapor de agua; 10% CO2 ; no emiten O2 , ni N2 y poco 
SO2
• Suponiendo un origen en los volcanes, los gases salieron y 
formaron las nubes con el vapor de agua. Llovió sobre la tierra 
por cientos de años y se formaron, ríos, lagos y océanos del 
mundo.
• El CO2 se disolvió en los océanos y mucho se convirtió en CO3
Ca (roca).
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• El oxígeno proviene del proceso de fotodisociación del agua:
•
 
H2 O + luz ⇒ H2 + O2
donde el hidrógeno más ligero escapa; el incremento de oxígeno 
produce la evolución de las plantas y vegetales que a su vez 
favorecen el incremento de oxígeno, mediante la fotosíntesis:
• CO2 + H2 O + luz ⇒ O2 + materia vegetal
• Cuando aparecen las plantas el oxígeno de la atmósfera aumenta.
• La atmósfera no está sola, forma un sistema acoplado con: 
Hidrósfera: masa de agua sobre la Tierra;
• Biósfera: vida animal y vegetal
• Litósfera: corteza terrestre
• La masa de la atmósfera es 1/300 veces la masa de la hidrósfera.
ORIGEN DE LA ATMOSFERA
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•
• 1.- Calor y Temperatura
• 2.- Procesos de transmisión del calor
• Radiación; Conducción; Convección
• 3.- Calentamiento de la Atmósfera
• Insolación
• Balance Térmico
• Efecto Invernadero
• Calentamiento irregular de la Atmósfera
• Todos los fenómenos, tiempo atmosférico, desde la suave brisa 
hasta vientos de temporal son el resultado de la distribución de 
la energía calorífica en la atmósfera. 
• El aire al calentarse se hace menos denso y más ligero, 
mientras que cuando se enfría se hace más denso y pesado.
•
ENERGIA CALORIFICA DE LA ATMOSFERA
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• Calor es la energía que transferida a un objeto determina su 
aumento de T. 
• PROCESOS DE TRASMISION DE CALOR
• RADIACIÓN: es el proceso en virtud del cual la energía se 
transfiere en forma de movimiento ondulatorio, sin necesidad de 
medio transmisor. 
• La energía radiante recibida por la Tierra del sol es un ejemplo de 
este proceso. Los satélites artificiales obtienen fotografías de la 
superficie de la tierra en virtud de la radiación infrarroja que emite.
• La radiación emitida es función de la temperatura a la cuarta 
potencia. ( Ley de Stefan-Boltzmann)
CALOR Y TEMPERATURA
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• CONDUCCIÓN:
• La transmisión del calor tiene lugar a través de las partículas de un medio, por 
contacto entre las minúsculas partículas de que está compuesto. Ejemplo. 
Varilla metálica que se calienta por un extremo, pronto se calentará también el 
otro.
• CONVECCIÓN:
• Este proceso tiene lugar en virtud del desplazamiento del material calentado. 
Ejemplos: aire se calienta sobre un radiador de calefacción, aire sobre la pista de 
un aeropuerto; agua en recipiente que se calienta, el agua del fondo sube arriba; 
• La convección o elevación de las masas de aire caliente y frío, es uno de los 
procesos más importantes y fundamentales para la transmisión de calor en la 
atmósfera.
• Los procesos se resumen mediante la siguiente analogía: sea un objeto 
entregado a una persona que ocupa el primer lugar de una cola y lo debe 
entregar al último de la fila, puede hacerlo de tres formas: 
• .- Arrojarlo hacia el último sin intervenir nadie más (radiación)
• .- Pasarlo uno a uno (conducción)
• .- Llevarlo en mano al último (convección)
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CALENTAMIENTO DELA ATMOSFERA
• La atmósfera se describe como una máquina térmica alimentada por 
la energía del sol y el campo gravitatorio de la tierra.
• El comportamiento físico primario de la atmósfera se debe a los 
cambios de densidad que en ella se originan, en virtud del 
calentamiento desigual, seguidos del efecto gravitacional o 
descenso del aire denso y del ascenso del ligero.
• La atmósfera recibe calor y a su vez irradia la misma cantidad que 
recibe, pues ni se calienta ni se enfría.
• Debido a la curvatura de la Tierra, al crecer la latitud, la energía se 
reparte sobre una superficie mayor y como consecuencia se recibe 
más energía en el ecuador que en los polos.
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Rayos Solares
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Rayos Solares
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CALENTAMIENTO DE LA ATMOSFERA
• Debido al efecto de curvatura y estacionalidad las regiones 
polares no reciben radiación en invierno, 
• Las zonas situadas a bajas latitudes reciben más calor que lo 
que pierden por radiación, y las latitudes altas emiten más de lo 
que reciben y tienen déficit. El equilibrio entre lo recibido y 
perdido tiene lugar a 35º de latitud.
•• Esta distribuciEsta distribucióón de la radiacin de la radiacióón hace que se establezca un flujo n hace que se establezca un flujo 
de calor desde la regide calor desde la regióón ecuatorial caliente hacia las zonas n ecuatorial caliente hacia las zonas 
polares mpolares máás frs fríías. as. En este proceso de redistribuciEn este proceso de redistribucióón surgen n surgen 
los vientos y los temporales de latitudes mediaslos vientos y los temporales de latitudes medias. . 
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RADIACIÓN SOLAR
• La energía radiante recibida del sol se reparte a lo largo del 
espectro solar. 
• la mayor parte de la energía radiante está concentrada en la 
zona visible del espectro. 
• Los gases de la atmósfera son casi transparentes a la radiación 
solar; la radiación UV es absorbida en la atmósfera superior.
• La radiación IR es absorbida por el CO2 y el vapor de agua, pero 
la mayor parte de la radiación llega a la tierra. 
PROCESOS EN LA ATMÓSFERA
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¿COMO SE CALIENTA LA ATMOSFERA?
• la atmósfera se calienta por la superficie terrestre que tiene 
debajo. Los procesos de transmisión de calor son los anteriores 
y la transferencia de calor latente de vaporización.
• Radiación:
• Cuando la superficie terrestre absorbe la radiación solar, se 
calienta, todos los cuerpos calientes irradian energía de longitud 
de onda que depende de su temperatura, 
• Tierra convierte radiación visible en IR (invisible y de mayor 
longitud de onda)
• Vapor de agua y CO2 absorben la radiación IR, las gotas de las 
nubes absorben la radiación IR⇒
 
que emiten posteriormente 
hacia el suelo ⇒Noches nubosas son más cálidas que las 
despejadas.
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TRANSFERENCIA TURBULENTA
Un segundo proceso en el calentamiento es la transferencia de 
energía por conducción directa desde la superficie terrestre a la 
atmósfera en contacto con ella: 
El aire es mal conductor del calor y solo la parte baja de la 
atmósfera se calienta por conducción, una vez calentado se 
expansiona y asciende, transfiriendo el calor que recibió por 
conducción, hacia las capas más elevadas, gracias a la 
convección.
El conjunto de estos procesos de conducción y convección como 
mecanismos de calentamiento de la atmósfera se denomina, 
intercambio turbulento de calor.
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CALOR LATENTE
• Grandes cantidades de calor, sobre extensas superficies de agua 
son transferidas como calor latente de vaporización. 
• Cuando el agua se evapora, de líquido a gas, cada gramo de agua 
que se convierte en vapor absorbe de 540 a 600 calorías. 
• Este calor no implica ningún cambio de temperatura, pues se emplea 
en suministrar a las moléculas de agua, la energía para que sean 
capaces de escapar del líquido.
• Para elevar la temperatura de un gramo de agua 1 ºC, hace falta 1 
caloría, 540 a 600 calorías es una energía enorme.
• Cuando el vapor de agua vuelve a condensarse para formar las 
gotas de agua (nubes), devuelve el calor que recibió durante el 
proceso de evaporación.
• Si se produce precipitación (lluvia o nieve), el calor desprendido en la 
condensación permanece en la atmósfera y la calienta.
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BALANCE TERMICO DE LA ATMOSFERA
• Tierra y Atmósfera eliminan la insolación por diversos 
métodos que establecen unas condiciones de equilibrio 
entre pérdidas y ganancias que se denomina inventario 
calorífico o equilibrio de calor en la atmósfera.
• En la Figura se muestra la distribución de la insolación en la 
superficie terrestre y en la atmósfera: 
• La radiación reflejada es el 28 % ⇒ el albedo es 0.28. El 72% 
atraviesa la atmósfera: ¼ la absorben los gases y ¾ la absorbe 
la superficie de la tierra, esta cantidad se transforma en:
• RN = RS↓
 
- RS ↑
 
+RL↑
 
-RL↓
• RN= G + H + LE (H flujo de calor sensible; LE calor latente; G 
flujo absorbe la tierra, RN radiación neta).
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BALANCE DE ENERGÍA
reflejadas
absorbida IR
IR atmosférica
IR at-tierra IR 
superficie- 
aire
Calor latente Turbul superf-atm
Turbulencia at-sup
absorb
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EFECTO INVERNADERO
• Entre la superficie terrestre y la atmósfera existe una especie de reciclaje 
de calor, en virtud del cual el aire se mantiene más caliente de lo que 
estaría si, por si mismo absorbiera y luego remitiera la energía radiante 
solar.
• En la atmósfera: Vapor de agua, nubes y CO2 evitan las pérdidas de la 
radiación IR y la troposfera está más caliente de lo que estaría si 
absorbiera y luego radiara.
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Balance 
de 
Energía
Atm gana 
160 y 
pierde 160
La tierra 
pierde 147 
y gana 147
160
160
147 147
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TEMPERATURA DEL AIRE
• Sensores de Temperatura
• Variaciones diurnas y estacionales
• Variación horizontal de la temperatura 
• Variación vertical de la temperatura
• Lapse rate
• Inversiones Térmicas
• Causa de movimientos verticales del aire
• Cambios adiabáticos
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• La temperatura es uno de los elementos del tiempo. 
• La naturaleza de los cambios de temperatura que pueden ser:
• Periódicos
• Horizontales
• Verticales
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SENSORES DE TEMPERATURA
• Termómetro de mercurio
• “ “ máxima y mínima
• Termógrafo
• Control remoto de temperatura
• Satélites meteorológicos
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VARIACIONES TERMICAS DIURNAS Y ESTACIONALES
• Variación diurna, periódica de la temperatura, con el máximo a 
primeras horas de la tarde y el mínimo antes de la salida del 
sol.
• La hora del mínimo, relacionada a la variación de la radiación; por 
la noche la superficie de la tierra, la atmósfera pierden calor por 
radiación y la temperatura mínima tiene lugar cuando sale el sol 
y se inicia el recalentamiento..
• Similar ocurre a lo largo del año. Sobre los continentes las 
temperaturas máximas ocurren uno o dos meses después del 
solsticio de verano y las mínimas uno o dos meses después del 
solsticio de invierno.
• El intervalo anual de variación de T distingue entre climas 
continentales y marítimos.
• Dentro del continente hay fuerte variación térmica entre verano e 
invierno; en regiones cerca del mar hay menos variación anual de 
la temperatura.
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VARIACIÓN HORIZONTAL DE LA TEMPERATURA
• El efecto térmico de mayor importancia sobre la superficie de la 
tierra es el gradiente de temperatura que tiene lugar del ecuador 
a los polos.
• Al aumentar la latitud disminuye la temperatura como 
consecuencia de la creciente inclinación de los rayos solares 
motivada por la curvatura de la tierra ⇒
 
por el efecto de 
curvatura las bajas latitudes absorben más calor del que es 
radiado.
• Altas latitudes ⇒ calor radiado es superior al absorbido.
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VARIACION VERTICAL DE LA TEMPERATURA
• Al ascender en la atmósfera las temperaturas son menores, este 
descenso de la temperatura con la altura se denomina gradiente 
térmico vertical. 
• Razones por las que se produce dichogradiente:
• A) El mayor foco de calor para el aire es la superficie de la 
tierra, por lo que es evidente que al disminuir la distancia al foco 
calorífico, la T del aire debe disminuir.
• B) La densidad del vapor de agua disminuye con la altura, 
por lo que menor cantidad de calor puede ser almacenado en el 
aire.
• C) El descenso de T del aire como consecuencia de la 
expansión del aire ascendente desde la superficie del suelo.
• D) La temperatura del aire disminuye con la altura pero dicha 
disminución no es constante. La forma de conocer esta 
variación es mediante lecturas de la T a distintas alturas, en la 
atmósfera
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• En inglés, Lapse rate, es la disminución vertical de la T con la 
altura ya que gradiente vertical se utiliza para la variación 
horizontal de T. 
• En castellano se denomina gradiente térmico horizontal o 
vertical según sea el caso.
• Aunque, el gradiente térmico vertical varía dentro de un amplio 
intervalo, se promedia en un lugar y se denomina: gradiente 
térmico vertical normal.
• El valor medio es de 6.5º C por km . 
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INVERSION TERMICA
• La T experimenta un aumento en lugar de disminuir.
• Ocurre cuando una capa de aire caliente se extiende por 
encima de otra de aire frío.
• Procesos que dan lugar a inversiones:
• A) Si el aire junto al suelo se enfría más rápidamente que el 
que está encima en virtud de que cede calor al suelo que está 
más frío.
• B) Cuando una capa de aire caliente se desliza por encima de 
una capa de aire más frío.
• C) Por subsidencia o descenso
• D) Por turbulencia
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CAUSAS DEL MOVIMIENTO VERTICAL DEL AIRE
• Las causas que determinan el movimiento vertical del aire son: 
• 1- calentamiento o enfriamiento de partes aisladas
• 2- ascensión por razones topográficas
• 3- efectos de frentes o cuñas de aire frío
• 4- convergencia o divergencia horizontal
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1. CALENTAMIENTO O ENFRIAMIENTO LOCALES
• Cuando una superficie se calienta, el aire junto a ella también se 
calienta como consecuencia se expande, se hace más ligero y 
tiende a ascender. 
• El aire sobre una superficie fría, se enfría, se hace cada vez mas 
pesado y tiende a desplomarse. Esto es lo que sucede en una 
habitación calentada por un radiador, sobre el cual el aire 
asciende hasta el techo.
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• El aire en movimiento al aproximarse a una montaña o una sierra, 
asciende y vuelve a descender por la otra vertiente.
2. ASCENSO TOPOGRÁFICO
Son superficies de contacto entre dos masas de aire distintas, p.e. una 
masa de aire frío se desplaza hacia el Sur y encuentra otra masa móvil de 
aire caliente; LA SEPARACION ENTRE AMBAS CONSTITUYE UN 
FRENTE.
Dicha separación es una superficie inclinada, que tiene cierta pendiente. 
Como el aire frío es más denso, fluirá en forma de cuña, por debajo del que 
está más cálido, forzándolo a ascender, como se indica en la figura.
Como consecuencia TIENE LUGAR UN CONTINUO ASCENSO DE LA 
MASA DE AIRE CÁLIDO SOBRE EL FRIO. 
3 . Frentes
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4. CONVERGENCIA Y DIVERGENCIA
• El aire en su movimiento horizontal puede verse obligado a 
converger o divergir (ver figura). El aire no puede acumularse, ni 
tampoco producirse el vacío, esto implica que la convergencia o 
divergencia horizontal corresponden con movimientos verticales 
del aire.
• Cualquiera que sea la causa que produce el ascenso o descenso 
del aire, una vez que los movimientos se producen, determinan 
profundos efectos en la temperatura y por tanto en el tiempo.
• El cambio de temperatura que tiene lugar en una masa de aire 
que se mueve verticalmente es un proceso importante y 
fundamental que ocurre en la atmósfera.
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MOVIMIENTO VERTICAL DEL AIRE
divergencia
 subsidencia "buen tiempo" 
en superficie
convergencia
 ascendencia "mal tiempo" 
en superficie
A B
ascendencia
convergencia convergenciadivergencia divergencia
subsidencia
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MOVIMIENTO VERTICAL DEL AIRE
divergencia
ascendencia
convergencia
convergencia
subsidencia
divergencia
A B
B A
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EFECTO TOPOGRÁFICO Y FRENTES
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Efecto térmico resultante del movimiento vertical del aire- 
CAMBIOS ADIABATICOS
• Las masas de aire locales pueden verse forzadas a 
movimientos ascendentes o descendentes como resultados de 
las causas expuestas. Durante tal proceso, la mayor parte de la 
atmósfera puede considerarse que está en calma y sin 
movimientos en relación con dicho desplazamiento vertical.
• Una masa de aire junto al suelo, asciende por alguno de los 
procesos que hemos visto anteriormente: tiene lugar un 
enfriamiento adiabático, la energía necesaria para la expansión 
la aporta el gas.
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MOVIMIENTO VERTICAL DEL AIRE
p disminuye V aumenta T disminuye
Masa de aire asciende en la atmósfersa
p disminuye V aumenta T disminuye
Masa de aire asciende en la atmósfersa
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	FÍSICA DE LA ATMÓSFERA
	Número de diapositiva 2
	Número de diapositiva 3
	Número de diapositiva 4
	Número de diapositiva 5
	Número de diapositiva 6
	Número de diapositiva 7
	Número de diapositiva 8
	Prácticas
	ÍNDICE
	�CIENCIAS DE LA ATMÓSFERA
	CIENCIAS DE LA ATMÓSFERA
	OBJETIVOS DE LAS CIENCIAS DE LA ATMOSFERA
	IMPACTO DEL TIEMPO ATMOSFERICO
	MEDIO FÍSICO
	TIEMPO Y CLIMA
	Número de diapositiva 17
	HISTORIA DE LA METEOROLOGIA
	PRIMEROS SENSORES
	Número de diapositiva 20
	Número de diapositiva 21
	ORIGEN DE LA ATMOSFERA
	Número de diapositiva 23
	Número de diapositiva 24
	Número de diapositiva 25
	Número de diapositiva 26
	CALENTAMIENTO DE LA ATMOSFERA
	Rayos Solares
	Rayos Solares
	CALENTAMIENTO DE LA ATMOSFERA
	RADIACIÓN SOLAR
	PROCESOS EN LA ATMÓSFERA
	¿COMO SE CALIENTA LA ATMOSFERA?
	TRANSFERENCIA TURBULENTA
	CALOR LATENTE
	BALANCE TERMICO DE LA ATMOSFERA
	BALANCE DE ENERGÍA
	EFECTO INVERNADERO
	Número de diapositiva 39
	TEMPERATURA DEL AIRE
	Número de diapositiva 41
	SENSORES DE TEMPERATURA
	VARIACIONES TERMICAS DIURNAS Y ESTACIONALES
	VARIACIÓN HORIZONTAL DE LA TEMPERATURA
	VARIACION VERTICAL DE LA TEMPERATURA
	Número de diapositiva 46
	INVERSION TERMICA
	CAUSAS DEL MOVIMIENTO VERTICAL DEL AIRE
	1. CALENTAMIENTO O ENFRIAMIENTO LOCALES
	Número de diapositiva 50
	4. CONVERGENCIA Y DIVERGENCIA
	MOVIMIENTO VERTICAL DEL AIRE 
	MOVIMIENTO VERTICAL DEL AIRE
	EFECTO TOPOGRÁFICO Y FRENTES
	Efecto térmico resultante del movimiento vertical del aire- CAMBIOS ADIABATICOS
	MOVIMIENTO VERTICAL DEL AIRE
	Número de diapositiva 57