Tema 3: Atmósfera, clima y contaminación atmosférica

Tema 3: Atmósfera, clima y contaminación atmosférica
ÍNDICE
TEMA 3: ATMÓSFERA Y CONTAMINACIÓN ......................................................................... 1
3.1. Definición y límites .............................................................................................................. 1
3.2. Presión atmosférica:.............................................................................................................. 1
3.3 Composición ......................................................................................................................... 3
3.4. Función protectora de la atmósfera: ...................................................................................... 5
3.5. Función reguladora de la atmósfera:...................................................................................... 7
Balance energético de la Tierra ................................................................................................. 7
3.6. Incremento del efecto invernadero (antrópico): Calentamiento global ................................... 9
3.7. Proceso de destrucción de la capa de OZONO (agujero). Impacto global ............................ 11
3.8. Tiempo atmosférico: Los fenómenos atmosféricos .............................................................. 15
3.9. Clases de vientos: ............................................................................................................... 20
3.10. Formación de la lluvia, nieve, granizo ............................................................................... 21
3.11.Clasificación de las precipitaciones .................................................................................... 22
3.12. Circulación atmosférica general ........................................................................................ 24
3.13.Clima ................................................................................................................................. 26
3.14.Las grandes zonas climáticas ............................................................................................. 26
3.15.Climas locales.................................................................................................................... 27
3.16. El clima de la Península Ibérica (Realizar actividad con cuestiones). No ex. .................... 28
3.17. Gota fría (riesgo físico climático) ..................................................................................... 29
3.18. Tornados (riesgo físico climático) ..................................................................................... 30
3.19. Tifones, huracanes o ciclones (riesgo físico climático) ...................................................... 30
3.20.Contaminación atmosférica ................................................................................................ 31
3.20.1. Contaminación del aire a partir de: .............................................................................. 31
3.20.2. Contaminación acústica a partir del ruido .................................................................... 39
3.20.3. Contaminación térmica ................................................................................................ 40
3.20.4. Radiaciones contaminantes (formas de energía): .......................................................... 40
3.20.5. Contaminación lumínica .............................................................................................. 40
0
TEMA 3: ATMÓSFERA Y CONTAMINACIÓN
3.1. Definición y límites
1.
2.
3.
4.
Llamamos atmósfera a la capa gaseosa que envuelve a la Tierra.
La fuerza de atracción gravitatoria retiene a los gases cerca de su superficie.
El 97% del total de la masa atmosférica se concentra en sus primeros 30 Km.
La atmósfera terrestre no tiene un límite preciso en altura sino que se va extinguiendo poco a
poco sin solución de continuidad.
5. Su composición aproximada es N2 = 78%; O2 = 21%, Ar = 0,9%; CO2 = 0,033% O3; O3 = 0,07%
6. El aire es mal conductor del calor, por lo que apenas se calienta con la radiación solar directa.
Se calienta gracias al calor irradiado de la superficie terrestre, calentada por el sol.
3.2. Presión atmosférica:
La masa de la atmósfera es muy pequeña comparada con la de la Tierra e incluso con la de la
hidrosfera oceánica (1/266)
La presión atmosférica es el peso que ejerce la masa de la atmósfera por unidad de superficie.
(1,033 Kg/cm2)
Se mide con el barómetro, que puede ser de mercurio o metálico (aneroide: la presión atmosférica
deforma la pared elástica de un cilindro en el que se ha hecho un vacío parcial, lo que a su vez
mueve una aguja).
Experimento de Torricelli:
Este experimento nos muestra que la presión atmosférica, [estudio
realizado con una columna de mercurio a 0º, a la gravedad normal
(nivel del mar) y 45º latitud, es igual al peso de una columna de
mercurio de 1 cm2 de base y de 76 cm de altura]
Se realiza con un tubo (1 metro aproximadamente) sin aire, para ello
también se hierve el mercurio para quitarle el aire disuelto.
El peso de la columna de mercurio de 76 cm y 1 cm2 de sección
equivale aproximadamente a 1, 033 kilogramos por cm2 sobre toda
superficie sólida o líquida.
Este valor de presión atmosférica se denomina atmósfera (1033g = 1, 033 Kg) y equivale a 1013
mb (milibars = 1, 013 bars)
En el mercurio:
m = V x = [ 76 (cm) x 1 cm2 ] x 13, 6 g /cm3 = 1033g
m = 1033 g es el peso que ejercerá la atmósfera (calculado con el
mercurio)
Equivalencias:
1 atmósfera = 1033 g = 1, 033 Kg = 1013 mb
Recuerda: Algunas medidas del SI (Sistema Internacional):
Micró- metro = 10-6 m (llamado antes micra ) (también llamado m)
Nano- metro = 10-9 m (nm) (llamado antes milimicra: m)
1 Å = 10-10 m = 10-7 mm
1  = 10-6 m = 10-3 mm
1  = 104 Å
1
Aparatos de medida de los fenómenos meteorológicos
Parámetro
Aparato de medida
Temperatura
(en la garita)
Termómetros de máxima
y de mínima
Higrómetro
Cuerda de cabellos que se retuerce
con mayor o menor grado según la
humedad ambiente.
Humedad
(en la garita)
Psicrómetro
Determina la humedad atmosférica
mediante la diferenciación de su
temperatura (termómetro de bulbo
seco y otro de bulbo húmedo).
Pluviómetro
Precipitación
(lejos de
obstáculos)
La cantidad de agua caída se expresa
en milímetros de altura. La cantidad
de precipitación es medida en
milímetros de agua caída, es decir, la
altura de agua caída recogida en una
superficie plana y medida en
milímetros. Un milímetro de agua de
lluvia equivale a 1 L de agua por m²,
que es otra forma de medir la
cantidad de agua de lluvia.
Dirección: Veleta
Viento
(encima del
edificio)
Velocidad: Anemómetro
Presión
(interior)
Barómetro
(de mercurio y metálico:
aneroide)
2
3.3 Composición
Los datos proporcionados por los satélites Explorer de la NASA indican que los gases a excepción
del vapor de agua, están ordenados en capas concéntricas de acuerdo con su masa molecular: las
moléculas más pesadas se sitúan en las capas más bajas, y las más ligeras en las más altas.
La estructura de la atmósfera puede ser descrita de diversas formas en función del criterio elegido:
1) Desde el punto de vista de la atracción gravitatoria se distingue entre:
Endosfera (atmósfera atrapada por la gravedad)
Exosfera (a partir de 10.000 Km, donde las partículas gaseosas comienzan a escapar de la
fuerza gravitatoria)
2) Desde el punto de vista químico la dividimos en:
Homosfera: mezcla homogénea de gases llamada aire. N2 = 78%; O2 = 21%, Ar = 0,9%;
CO2 = 0,033%; O3 = 0,07%
Heterosfera: gases estratificados en función de su masa molecular
100 a 1.000 Kms O2
1.000 a 2.500 Kms Helio
2.500 a 10.000 Kms H molecular y atómico
3) Según el estado de ionización:
Neutrosfera (las partículas no están ionizadas)
Ionosfera (las partículas están ionizadas) (localizada dentro de la termosfera)
4) Desde el punto de vista térmico se podrían distinguir las siguientes capas:
Troposfera (45º a - 70º) (hasta 18 - 20 Kms) (fenómenos meteorológicos) 99% de agua
atmosférica en los 5 primeros Kms.
Estratosfera ( de - 70º a 0º) (isoterma hasta 50 Kms) (Capa de ozono entre 20 y 40 Kms).
Inversión térmica
Mesosfera (0º a - 80º) (comienza con la capa caliente). Final homosfera (50 – 80 Kms)
Termosfera (temperaturas muy elevadas) pero poca energía almacenada por la escasez de
partículas.(80 – 600 Kms). Nueva inversión térmica.
3
Estructura de la atmósfera
EXOSFERA: MAGNETOSFERA
ENDOSFERA
Rechazadas en parte en la magnetosfera:
Gamma, rayos X y UVA < 180 nm
(pequeña onda de alta frecuencia)
UVA: 180 – 320 nm
(220) “duros”
600
H
E
T
E
R
O
S
F
E
R
A
A los 10.000 Kms las
partículas gaseosas
escapan de la gravedad
A la Troposfera llegan:
UVA 320 nm 9%
UVA 400 nm visible 41 %
UVA 700 nm infrarrojos 50%
El infrarrojo lejano (I.R.)
de 1100 – 2300 nm es
absorbido por el ozono,
vapor de agua y CO2
TERMOSFERA
400
IONOSFERA
Las partículas están ionizadas
Mesopausa
80
- 80º
I
O
N
O
S
F
E
R
A
0,001 mb
0,1 mb
Ondas de radio y TV
N
70
60
U
50
H
O
M
O
S
F
E
R
A
E
MESOSFERA
T
0º
Estratopausa
R
40
O3
O3
S
ESTRATOSFERA
O3
O3
O3
Tropopausa
18
O
O3
30
20
E
- 70º
CO2 y vapor de agua
10 Km
TROPOSFERA
Ozono troposférico
venenoso
0
-100º
O3
F
R
Temperaturas
1 mb
-50º
4
A
1013 mb
0º
Gradiente vertical de Temperatura (GVT)
200 mb
50º
3.4. Función protectora de la atmósfera:
Hasta el límite de la atmósfera existe el “vacío sideral”, donde hay muy poca materia. Al entrar en
la atmósfera, la radiación solar comienza a verse afectada por la densidad creciente de partículas.
No todas las longitudes de onda de luz que vienen del espacio alcanzan el suelo.
Antes de los 80 Kms, su espectro de radiación, ya ha perdido todos los rayos , R-X y la radiación
UVA < 180 nm por rechazo de la magnetosfera y absorciones en la ionosfera. (Heliosfera video)
Magnetosfera (campo magnético terrestre): espacio en torno a un planeta en el que partículas
ionizadas son afectadas por el campo magnético del mismo. (ver tabla página siguiente)
La magnetosfera terrestre sobrepasa los límites de la atmósfera y las partículas cargadas se
concentran a altitudes de unos 3.000 a 16.000 Km.
Viento solar
Esta reorientación produce
las auroras boreales
viento solar: partículas
nucleares: protones
S
O
L
< 180 nm
180 – 290 nm
UVA 320 nm
Visible 400 nm
Infrarrojos 700 nm
-
Magnetosfera
+
+
-
Viento solar
Aurora boreal (norte) y austral (sur) Cinturones de Van Allen (interno y externo)
5
FUNCIÓN PROTECTORA DE LA ATMÓSFERA
MAGNETOSFERA
Magnetopausa
Se deja sentir a distancias
superiores a 65.000 Kms.
Constituye el campo
magnético de la Tierra
EXOSFERA
E
N
D
O
Rechazo: desvía el “viento solar” (procede de la heliosfera: campo magnético del
Sol). Está formado por calor y partículas cargadas (partículas nucleares).
La magnetopausa no tiene forma esférica, ya que el “viento solar” la deforma por
el lado opuesto al sol, dando lugar a una cola muy alargada.
Una vez se encuentran en la parte posterior de la Tierra las partículas del viento
solar se reorientan con el campo magnético terrestre entrando por los polos y dan
lugar a las auroras boreales en el polo norte y auroras australes en el polo sur
(cinturones de Van Allen)
Las partículas gaseosas comienzan a escapar de la acción gravitatoria
Termosfera: Ionosfera
(Esta capa al estar ionizada es
eléctricamente conductora,
actuando como superficies
metálicas reflectantes).
Quedan absorbidos los rayos gamma, X y UVA < 180 nm)
Mesosfera
Disminuye la temperatura hasta - 80ºC
Estratosfera: Capa de Ozono
O3: Absorbe los ultravioleta de onda corta: 180 a 320 nm “UVA
duros” (220 nm). Aumenta la temperatura de esta capa debido
O3
En la Ionosfera sufren reflexión las ondas de radio y TV.
a la absorción por la capa de ozono
S
F
E
R
A
Troposfera
Al entrar la radiación solar en
la troposfera, su espectro ha
perdido totalmente la radiación
menor de 290 m, que es la
perjudicial, ya que hace
imposible la vida en la tierra o
en las aguas
Cuerpos
reflectores
(sólidos):
(reflexiones)
“Albedo”
Sustancias
absorbentes
(gases)
Nubes nacaradas: formadas por cristales de hielo
que reflejan parte del espectro visible
Partículas de polvo
(loess del desierto)
Humo y cenizas de los
Naturales
incendios
Partículas volcánicas
Cristales de sal por
Aerosoles
oleaje
Polen y esporas
Cristales de hielo
Humos de
combustibles fósiles
Antrópicos Humos y cenizas
Incendios provocados.
Productos industriales
CFCs
CO2
Vapor de agua y CO2
Vapor de agua
absorben parte de los
O3
NO2 (dióxido de
infrarrojos.
nitrógeno) (fábricas ,
fertilizantes)
6
3.5. Función reguladora de la atmósfera:
La atmósfera actúa durante el día reflejando y absorbiendo parte de la energía solar, lo que evita
que esta llegue íntegramente hasta la superficie terrestre y la caliente en exceso. También absorbe
parte de la radiación infrarroja que emite la superficie de la Tierra. El calor almacenado en su seno
es expulsado lentamente, y parte de él vuelve de nuevo a la Tierra como contrarradiación, evitando
que la superficie se enfríe bruscamente durante la noche y actuando como un eficaz
termorregulador (Efecto invernadero natural) (actualmente unos 15ºC de T media anual)
Día
Noche
Reflexión
(Nubes, partículas, agua, CO2, CH4, NO2, O3,)
Efecto termorreguladora:
Absorción
Contrarradiación
invernadero natural
Radiación infrarroja que emite la superficie terrestre
La circulación atmosférica moviliza grandes masas de aire y nubes desde las zonas calientes
intertropicales hasta las frías de las altas latitudes, de modo que existe una transferencia de calor
sensible y latente que tiende a compensar los desequilibrios de temperatura ocasionados por la
diferente insolación efectiva.
Balance energético de la Tierra
a) A la atmósfera llegan 342 watios por m-2
En condiciones óptimas con un día perfectamente claro y con los rayos del sol cayendo casi
perpendiculares, como mucho las tres cuartas partes de la energía que llega del exterior alcanza la
superficie. Casi toda la radiación UVA y gran parte de la infrarroja son absorbidas por la atmósfera.
La energía que llega al nivel del mar suele ser: 49% de radiación infrarroja, 42% de luz visible y 9%
de radiación ultravioleta
En un día nublado se absorbe un % más alto de energía, especialmente en la zona del infrarrojo.
b) Energía absorbida por la vegetación
La vegetación absorbe en todo el espectro, pero especialmente en la zona del visible, aprovechando
esa energía para la fotosíntesis.
Balance total de energía. Efecto "invernadero"
La temperatura media en la Tierra se mantiene prácticamente constante en unos 15ºC, pero la que
se calcula que tendría si no existiera la atmósfera sería de unos -18ºC. Esta diferencia de 33ºC tan
beneficiosa para la vida en el planeta se debe al efecto invernadero de origen natural.
El motivo por el que la temperatura se mantiene constante es porque la Tierra devuelve al espacio
la misma cantidad de energía que recibe. Si la energía devuelta fuera algo menor que la recibida se
iría calentando paulatinamente y si devolviera más se iría enfriando.
Por tanto la explicación del efecto invernadero natural no está en que parte de la energía recibida
por la Tierra se quede definitivamente en el planeta. La explicación está en que se retrasa su
devolución porque, aunque la cantidad de energía retornada es igual a la recibida, el tipo de energía
que se retorna es distinto. Mientras que la energía recibida es una mezcla de radiación ultravioleta,
visible e infrarroja; la energía que devuelve la Tierra es, fundamentalmente infrarroja y algo de
visible.
7
La radiación que llega del Sol a la superficie de la
Tierra está formada por radiaciones con una
longitud de onda como la emitida por un cuerpo
que está a 6000º C (como es el caso de la
superficie solar).
Pero las radiaciones que la superficie devuelve al
espacio tienen una composición de longitudes de onda como la que emite un cuerpo negro que está
a 15º C, que es como está la superficie. La diferencia entre los dos conjuntos de radiaciones
(observa la gráfica) es muy clara. Las radiaciones reflejadas son de menor frecuencia que las
recibidas. Están en la zona del infrarrojo casi todas y son absorbidas por el CO2, el vapor de agua,
el metano y otros gases, lo que provoca el efecto invernadero.
Así se retrasa la salida de la energía desde la Tierra al espacio y se origina el llamado efecto
invernadero que mantiene la temperatura media en unos 15ºC y no en los -18ºC que tendría si no
existiera la atmósfera.
Balance energético en la Tierra. Calor Externo.
De los 342 W.m-2 (watios) (watio= unidad de potencia correspondiente a 1 julio por segundo) que
llegan de media a la Tierra, en la parte alta de la atmósfera (1400 W.m-2 es la constante solar):
a) 236 W.m-2 son reemitidos al espacio en forma de radiación infrarroja (165 + 71)
b) 86 W.m-2 son reflejados por las nubes y
c) 20 W.m-2 son reflejados por el suelo en forma de radiaciones de onda corta.
Pero el reenvío de energía no se hace directamente, sino que parte de la energía reemitida es
absorbida por la atmósfera y devuelta a la superficie, originándose el "efecto invernadero".
86
20
342
236
que llegan de media
71
165
8
3.6. Incremento del efecto invernadero (antrópico): Calentamiento global
[CO2, CH4, N2O,
CO, CFCs,
O3, NOx,
COVs, vapor de agua]
Y gases industriales fluorados HFC (hidrofluorocarbono); PFC (perfluorocarbono) y SF6
(hexafluoruro de azufre)
No confundir efecto invernadero de origen natural con el provocado por un exceso de gases
contaminantes.
Efecto invernadero, término que se aplica al papel que desempeña la atmósfera en el calentamiento
de la superficie terrestre. La atmósfera es prácticamente transparente a la radiación solar de onda
corta (280 - 200 nm), absorbida por la superficie de la Tierra. Gran parte de esta radiación se vuelve
a emitir hacia el espacio exterior con una longitud de onda correspondiente a los rayos infrarrojos
(larga: > 700 nm), pero es reflejada de vuelta (contrarradiación) por gases como el dióxido y
monóxido de carbono, los halocarbonos, el metano, el ozono, NO2,(dióxido de nitrógeno), el
óxido nitroso (N2O), los COVs y el vapor de agua presentes en la atmósfera.
El contenido en CO2 de la atmósfera ha venido aumentando un 0,4% cada año como consecuencia
del:
1. Uso de combustibles fósiles como el petróleo, el gas y el carbón;
2. La destrucción de bosques tropicales por tala y quema también ha sido un factor relevante
que ha influido en el ciclo del carbono.
3. La concentración de otros gases que contribuyen al efecto invernadero, como el metano
y los clorofluorocarbonos (halocarbonos), está aumentando todavía más rápido.
El efecto neto de estos incrementos podría ser un aumento global de la temperatura, estimado en
1,5 a 6°C en los próximos 100 años.
PENÍNSULA ANTÁRTIDA (deshielo en 35 días) (2002)
Lago glaciar en el Polo Norte (Agosto de 2003)
9
CO2 y CO
ORIGEN DE LOS GASES DEL EFECTO INVERNADERO
Volcanes
Origen natural
Respiración seres vivos
Incendios naturales (espontáneos)
Descomposición orgánica
Reacciones de combustión (combustibles fósiles). Biomasa
Origen antrópico
Fábricas, viviendas..(cocina, calefacción)
Incendios provocados
CONTRIBUCIÓN DE OTROS GASES AL EFECTO INVERNADERO
Tierras de cultivo con ganado, pantanos, reacciones
Origen natural
anaeróbicas de las basuras, cultivos de arroz, estiércol.
Metano
CH4
Origen antrópico
Origen natural
O3
Origen antrópico
NOx y N2O (óxido
nitroso)
Halocarbonos
ej.: CFCs, ..
COVs
Vapor de agua
Origen natural
(N2O)
Combustiones incompletas de combustibles fósiles.
Refinerías de petróleo
Estratosférico O2 + O + luz solar - O3
Troposférico (venenoso y oxidante) procedente de las
oxidaciones de óxido de nitrógeno, y gases orgánicos
emitidos por los automóviles y las industrias (hidrocarburos).
Desnitrificación por bacterias:
NO3 ---- N2O (reducción)
Origen antrópico
NO2 y N2O
Fábricas humeantes, tractores..NO (coches) + O = NO2
Uso de fertilizantes (abonos, humus)
Aerosoles (como propelentes), frigoríficos, productos
Origen antrópico
industriales
Compuestos orgánicos volátiles (por evaporación)
Origen natural
Origen antrópico
Superficies líquidas, volcanes, transpiración plantas....
Centrales, industrias ..
Consecuencias del aumento del efecto invernadero:
1. Aumento de la temperatura global de 1,5º a 6º en los próximos 100 años
2. Mayor tasa de fusión de los hielos comprobado por:
a. Deshielo de la Antártida “Iceberg del tamaño de Mallorca” (Enero – febrero – marzo) (2002)
b. Descubrimiento de un lago en el Polo Norte (Agosto de 2003)
3. Subida del nivel del mar: varias decenas de metros
4. Expansión de las zonas áridas
5. Alteración en la distribución de los recursos hídricos
6. Consecuencias para todo el hábitat (atmósfera, océanos,...)
7. Genes alterados
8. Alteración de las estaciones del año
Medidas preventivas: Además de los acuerdos de los diferentes países existen otras medidas como:
1. Bacterias reductoras de metano encontradas por científicos australianos (2002) en el estómago de
canguros (reductoras del metano: CH4). Se trata de conseguir aislarlas e introducirlas en vacas y
ovejas. Se podría reducir 60 millones de toneladas de emisiones de gas cada año en Australia.
2. Reducción de la emisión industrial (Protocolos). Ej. Montreal 1987; Kioto 1997
3. Reducción de emisiones por los automóviles
4. Enterramiento del CO2: consiste en inyectar bajo tierra las emisiones procedentes de la industria.
Noruega ya entierra cada año un millón de toneladas de CO 2 a partir de la plataforma de gas natural
de Slepner, en el Mar del Norte (en una capa geológica profunda a 1000 metros donde se encuentra
un acuífero salino).
Medidas correctoras: Filtros para reducir emisiones; multas; Promocionar el uso de vehículos ecológicos
y bicicletas
10
Capa de OZONO (O3)
La concentración de ozono varía con la altura, alcanzando su máximo en la alta atmósfera
(estratósfera), ubicada de 20 a 45 km por encima de la superficie terrestre. Esta concentración de
gas se conoce como la capa de ozono, se expande alrededor de la tierra como una burbuja y la
protege absorbiendo prácticamente toda la nociva radiación ultravioleta (UV-B) procedente del sol.
Un exceso de radiación UV-B puede causar cáncer de piel, cataratas, y suprimir la eficacia de
sistema inmunitario. (Los UVA estimulan la melanina pero más despacio. A diferencia de los UVB, son más
penetrantes y atraviesan el vidrio y otras barreras. Los rayos UVA son de 10 a 100 veces más abundantes que los UVB)
Formación de ozono de origen natural y antrópico (industria)
Ozono de origen natural (estratosférico): El ozono se forma por acción de la luz solar sobre el
oxígeno. Esto lleva ocurriendo muchos millones de años, pero los compuestos naturales de
nitrógeno presentes en la atmósfera parecen ser responsables de que la concentración de ozono
haya permanecido a un nivel razonablemente estable.
Ozono de origen antrópico (troposférico): A nivel del suelo, concentraciones elevadas son
peligrosas para la salud (automóviles e industria)
En la década de 1970, ciertos productos químicos llamados clorofluorocarbonos, o CFCs, usados
durante largo tiempo como refrigerantes y como propelentes en los aerosoles, representaban una posible
amenaza para la capa de ozono. Al ser liberados en la atmósfera, estos productos químicos, que
contienen cloro, ascienden y se descomponen por acción de la luz solar, tras lo cual el cloro
reacciona con las moléculas de ozono y las destruye. Por este motivo, el uso de CFC en los aerosoles
ha sido prohibido en muchos países. Otros productos químicos, como los halocarbonos de bromo, son
también lesivos para la capa de ozono.
3.7. Proceso de destrucción de la capa de OZONO (agujero). Impacto global
La concentración de ozono sobre la Antártida disminuyó entre los años 70 y 90 hasta en un 70%
comparada con la concentración que normalmente se encuentra sobre la Antártida. A este fenómeno de
gran escala de disminución de la concentración de ozono sobre la Antártida que se da en la primavera
austral es lo que normalmente se conoce como “agujero” de ozono.
El fenómeno de formación del agujero de ozono se manifiesta sobre el hemisferio sur entre los meses de
septiembre y noviembre de cada año. Pasado este período, el ozono se reconstituye, llegando a valores
cercanos a los normales.
El cloro queda libre de nuevo y una molécula de cloro puede destruir
10.000 moléculas de ozono. Puede permanecer activo unos 20 años
UVA
Cl
Cl Cl
Cl
Cl
Cl
ClO (molécula inestable)
CFCl3
O3
+
Componentes sintéticos y uso
agrícola e industrial que van
ascendiendo a la estratosfera
CFCl2
O2
UVA + CFCl3 ----- Cl + CFCl2 / Cl + O3 ---- ClO (molécula inestable) Cl + O
Documental: (el cloro está libre hasta que se une con un H)
11
¿Cómo se mide la capa de ozono?
La Unidad Dobson (UD) es un espesor teórico de la capa de ozono y se usa como una medida de la
cantidad de moléculas de ozono en la estratosfera.
Los valores normales de ozono en la estratosfera sobre la Antártida son del orden de las 350 UD.
Cuando la cantidad de ozono disminuye a valores de 220 UD se considera que es crítico por los
consiguientes aumentos de radiación UV-B que lleva asociado, implicando serios riesgos para la
salud humana. Esta área con valores de ozono menores a 220 UD es la que se denomina "agujero de
ozono".
Previsiones sobre el agujero de ozono
Cronología de la evolución del agujero de OZONO (solo lectura y protocolos)
El agujero se produce entre Septiembre y Octubre. El llamado agujero de la capa de ozono aparece durante la
primavera antártica, y dura varios meses antes de cerrarse de nuevo. Satélite (Nimbus)
1970: Primeras evidencias sobre la destrucción del ozono debida a los CFCs.
1985 Varios científicos británicos publicaron un documento que revelaba y confirmaba la disminución
espectacular de la capa de ozono sobre la Antártida (estudios realizados mediante globos de gran altura y
satélites meteorológicos).
1987 (el 16 de septiembre), varios países firman el Protocolo de Montreal sobre las sustancias que agotan la
capa de ozono con el fin de intentar reducir, escalonadamente, la producción de CFCs y otras sustancias
químicas que destruyen el ozono.
1989 La Unión Europea propuso la prohibición total del uso de CFC durante la década de 1990.
Como consecuencia de los acuerdos alcanzados en el Protocolo de Montreal, la producción de CFCs en los
países desarrollados cesó casi por completo a finales de 1995.
En los países en vías de desarrollo los CFCs se van a ir retirando progresivamente hasta eliminarse por
completo en el año 2010.
1990 En la Enmienda de Londres se añadieron, a los calendarios de eliminación, otras sustancias
destructoras del ozono, como el metilcloroformo y el tetracloruro de carbono. Los hidroclorofluorocarbonos
(HCFCs), menos destructivos que los CFCs aunque también pueden contribuir al agotamiento del ozono,
1991 Con el fin de estudiar la pérdida de ozono global, la NASA lanzó el Satélite de Investigación de la
Atmósfera Superior, de 7 toneladas. En órbita sobre la Tierra a una altitud de 600 km, la nave mide las
variaciones en las concentraciones de ozono a diferentes altitudes, y suministra datos completos sobre la
química de la atmósfera superior.
1992: El agujero media 18 millones de Km2.
1994 – 1995 – 1996 – 1997: Media de 20 millones de Km2.
1997 Protocolo de Kioto para la reducción de las emisiones. Entró en vigor en 2005. Son 55 naciones que
suman el 55% de las emisiones de gas. En la actualidad 166 países.
1998: En Octubre alcanzó un valor de 25 millones de Km2. Era tan grande como el continente africano
Octubre 1998
11 de Septiembre 1999
3 de Octubre 1999
1999 El agujero mide 22 millones de Km2. En la Enmienda de Beijing (Pekín) se adoptan medidas
suplementarias para controlar la producción de los hidroclorofluorocarbonos y de otras sustancias nuevas.
Pese a disminuir el uso de sustancias dañinas CFC, el agujero en la capa de ozono sobre la Antártida es el
mayor registrado hasta ahora. Especialistas en meteorología y expertos de la NASA estudian las causas de
esta aparente contradicción.
12
Septiembre 2001
Septiembre 2000
2001. Los satélites e instrumentos desplegados por la agencia espacial estadounidense (TOMS) detectaron en
la Antártida, el pasado nueve de septiembre, un agujero en la capa protectora de ozono equivalente a tres
veces el territorio de EEUU.
Agosto: 28, 3 millones de Km2
Septiembre: 28,5 millones de Km2
Diciembre: 26 millones de Km2
El agujero sigue creciendo
Este hecho no parece compatible con la disminución observada en el uso de productos químicos
"clorofluorocarbonados", también llamados CFC, que se ha conseguido en los últimos años, en la lucha
contra el efecto invernadero.
La paradoja se debe a que "Los CFC necesitan mucho tiempo para llegar a la atmósfera, y por lo tanto van a
necesitar mucho tiempo para ser eliminados". Los CFCs y otras sustancias químicas que destruyen el ozono
pueden permanecer en la atmósfera durante décadas, por lo que continuará en los próximos años.
2002 En el mes de Octubre El agujero decrece y se divide en dos
1 – 10 –2002. Terra: “El agujero de la capa de ozono que se
encuentra sobre la Antártida se ha dividido en dos y se ha reducido
en, aproximadamente, un 30 por ciento en los últimos años, según
científicos estadounidenses.
12 de Septiembre de 2003
LONDRES (Reuters) -- El agujero de la capa de ozono sobre la
Antártida ha alcanzado proporciones históricas para este período del
año y podría agrandarse en los próximos días, advirtió el viernes un
científico británico. Casi 28 millones de kilómetros cuadrados
2006 Este año, el agujero de ozono polar mide 28 millones de
kilómetros cuadrados, con lo que sus dimensiones son casi como
las de 2000, que fueron récord.
13
Capa de OZONO: un escudo protector
La capa de ozono protege a la Tierra de la dañina radiación ultravioleta del sol, una causa del
cáncer de piel en los humanos y potencialmente mortal para cultivos y animales. Sin la capa de
ozono, no habría vida en el planeta.
Los científicos afirman que la reducción del ozono en la estratosfera se debe al uso de aerosoles y
otras sustancias químicas como el cloro.
¿Por qué el Hemisferio norte contamina, pero se destruye el ozono en el sur?. (El mundo)
“Una investigación de la NASA parece haber encontrado la solución. Los satélites han detectado
unas olas atmosféricas gigantesca que, aunque invisibles e imperceptibles, son lo suficientemente
importantes como para evitar que se produzca un agujero de ozono en la zona del Ártico.
Las reacciones químicas para que se destruya el ozono implican no sólo la existencia de los
clorofluorocarbonos, sino de unas temperaturas extremadamente bajas.
Según la NASA estas olas atmosféricas son especialmente potentes en el hemisferio norte debido a
que en esa parte del planeta se concentra la mayoría de las tierras y de las montañas de gran altura.”
“Estas condiciones propician que esas olas atmosféricas sean cálidas y que incrementen la
temperatura de la estratosfera del Ártico, impidiendo las reacciones de destrucción del ozono”
En el hemisferio sur también se generan las olas, pero al haber menos tierra, más agua y sobre todo
casi no existir grandes cadenas montañosas, su fuerza es menor y la bajísima temperatura de la
estratosfera antártica no se ve alterada por ellas, por lo que el ozono si puede destruirse.
Él aire frío sobre la Antártida crea una especie de gigantesco "remolino" de aire, que se denomina el
"vortex antártico", que aísla al continente helado del resto de la atmósfera. El resultado es que ese
"remolino" impide la llegada a la Antártida del aire nuevo que posee un alto contenido en ozono.
Los científicos del Instituto Max Planck (Alemania) prevén que el agujero de la capa de ozono
desaparecerá en 30 o 40 años. Esta misma consideración se hace desde la Organización Mundial
de la Meteorología, que estiman que la recuperación de la capa de ozono se producirá hacia el año
2050.
Consecuencias de la destrucción de la capa de OZONO
1)
2)
3)
4)
5)
Aumento de la intensidad de la radiación ultravioleta, y consecuentemente
Mayor índice de quemaduras en la piel
Mayor incidencia del cáncer de piel
Aumento de las mutaciones genéticas
A largo plazo
a. Desaparición de bacterias
b. Desaparición de fitoplancton
c. Reducción de los campos de cultivo
Video Ozono (cáncer) cortar inicio 2´ hasta unos 20
14
3.8. Tiempo atmosférico: Los fenómenos atmosféricos
El tiempo meteorológico es definido como el estado de la atmósfera en un determinado momento.
Los principales parámetros evaluados para determinar la situación atmosférica del momento son:
humedad (absoluta y relativa), temperatura, presión atmosférica, vientos y precipitaciones en
un determinado lugar y momento.
Una masa de aire queda definida por sus características de humedad y temperatura. El valor de
estas variables en un lugar y un momento determinados condiciona su tiempo meteorológico.
Vamos a estudiar las variables humedad y temperatura:
LA HUMEDAD DEL AIRE
La humedad es el contenido en vapor de agua del aire. Se mide con el higrómetro o psicrómetro
a) La humedad absoluta HA se expresa en gramos de vapor de agua por metro cúbico de aire.
HA = Humedad absoluta = g /m3 de aire
HS
g/m3
Este valor, además de difícil de medir, es poco significativo,
pues la capacidad de admisión de vapor de agua varía con la
temperatura: cuanto más caliente está el aire, más vapor
admite. Pero siempre existe un límite, pasado el cual no admite
más vapor (aire saturado), y la evaporación que se pueda
producir en esas circunstancias quedará compensada por una
condensación equivalente (gotitas de agua), (comienza a
visualizarse la nube). Por ello, a la humedad absoluta máxima
para cada temperatura se le llama humedad de saturación (HS
)
GAH
GAS
Curva de saturación y puntos de rocío
HS = Humedad de saturación: humedad absoluta máxima para
cada temperatura
Punto de rocío o temperatura de rocío (TR): Se llama así a la
temperatura crítica a la cual una masa de aire se satura por
enfriamiento. Por debajo de ella la condensación se manifiesta
mediante la producción de diminutas gotitas de agua (rocío)
(por ejemplo, el empañado de los cristales). Cuando el punto de
rocío se alcanza a ras del suelo, la condensación sobre las
partículas suspendidas en el aire constituye la niebla.
b) Humedad relativa es la proporción de vapor de agua de una masa de aire, en relación con la
H
máxima cantidad que pueda contener, expresada en tanto por ciento, es decir HR = 100 x A
HS
Esta es la que miden los higrómetros o psicrómetro.
La humedad relativa del aire puede aumentar por dos mecanismos:
a) Por evaporación, a partir de una extensa masa de agua (el mar, un gran río, un lago, etc.) con
lo que aumenta la humedad absoluta.
b) Por disminución de la temperatura del aire, con lo que disminuye la humedad de
saturación o lo que es lo mismo, su capacidad para contener vapor de agua. La disminución
de la temperatura puede ser latitudinal, o altitudinal.
15
Gradientes verticales:
Llamamos gradiente vertical a la diferencia de temperatura entre dos puntos situados a una
diferencia de altitud de 100 m.
a) Gradiente vertical de temperatura
(GVT): 0,65ºC / 100m (ESTÁTICO)
Representa la variación vertical en la temperatura del aire en condiciones estáticas o de reposo
que suele ser de 0,65 °C/100m (por cada 100 m de ascenso en la troposfera la temperatura
disminuye 0,65 °C. Ésta es la cantidad que hay que ir restando cada
100 m de ascenso). Este valor es muy variable con la altura, con la
latitud, con las estaciones, etc.
+
+
+
-
Inversión térmica es el espacio aéreo en el cual la temperatura
aumenta con la altura en vez de disminuir, es decir, el GVT es
negativo. Como veremos más adelante, las inversiones térmicas
impiden los movimientos verticales del aire y se pueden presentar a
cualquier altura de la troposfera (la tropopausa-estratosfera (pg. 4),
representa una inversión térmica permanente). Existen también
inversiones térmicas ocasionales, como las de invierno, en las que el
suelo enfría a la atmósfera inmediata resultando ésta más fría que la
superior. Se tratará con más profundidad en la contaminación.
b) Gradiente adiabático: “sin pérdida ni aumento de calor” “sistema aislado, no intercambia
calor con el aire circundante” GAS (seco) Y GAH (húmedo)
Se llama gradiente adiabático a la variación de la temperatura del aire según la altitud
debida, no a intercambio de calor, sino únicamente a expansión o compresión.
1. Gradiente adiabático seco (GAS) (masa de aire ascendente con vapor de agua)
GAS: 1ºC / 100 m (DINÁMICO)
El valor de este gradiente es de 1°C cada 100 m,
denominándose “seco” por llevar toda el agua en forma
de vapor. A diferencia del GVT, es dinámico, ya que
afecta a la masa de aire que se encuentra realizando un
movimiento vertical por estar en desequilibrio (diferente
temperatura y/o cantidad de vapor de agua) con el aire
que la rodea. Por ello, se ve obligada a ascender hasta
alcanzar el equilibrio. Como recordarás, el aire es un mal
conductor de calor, por tanto la masa ascendente puede
considerarse como un "sistema aislado" o adiabático, ya
que no intercambia calor con el aire circundante.
Cuando una masa de aire asciende pierde presión, ya
que ésta disminuye con la altura. Al expandirse, la
separación entre sus moléculas aumenta y, por tanto, el
número de choques entre ellas disminuye, siendo la
consecuencia final el enfriamiento del aire.
16
2. Gradiente adiabático húmedo (saturado: nube) (GAH)
(GAH): 0,3 - 0,6Cº / 100m (DINÁMICO)
Cuando la masa ascendente de la que hablamos en el gradiente adiabático seco alcanza el punto de
rocío (saturación), se condensa el vapor de agua que contenía y se forma una nube.
En la condensación se libera el calor latente1 que permitió su
ra
-T
evaporación, por 1o que el GAS no puede ser de 1 °C/100 m, sino que
será más reducido, es decir, menor de uno (suele valer entre 0,3 y 0,6
°C/100 m) (ver gráfico). La masa proseguirá su ascenso pero con
gradiente rebajado, y recibe el nombre de gradiente adiabático
húmedo (GAH). Éste aumentará progresivamente a medida que el aire
ra
+T
pierde humedad, hasta que todo el vapor se haya condensado. Entonces
su valor será de 1 °C/l00 m, es decir, el del GAS.
Condiciones de inestabilidad atmosférica (Borrascas)
Se denominan así a las condiciones atmosféricas que se dan cuando existen movimientos
ascendentes (de convección) de una masa de
aire cuya temperatura interior varía conforme
al gradiente dinámico GAS (1 °C/100 m), en
el seno de una masa aérea estática o
ambiental, cuyas variaciones térmicas
verticales se correspondan con el GVT (0,65
°C/100m).
Para que el ascenso sea posible, se tiene que
cumplir la relación GVT > GAS o, lo que es
lo mismo, que el aire exterior se enfríe más
deprisa (sea más denso) que el interior.
Gráficamente, se observa que la línea que representa el GVT está a la izquierda de la que representa
el GAS. Al existir movimientos verticales, el aire ascendente formará una borrasca en superficie,
que dará lugar a un viento que converge desde el exterior hacia el interior de la misma.
La situación de borrasca no quiere decir que es seguro que vaya a llover, sino que puede hacerlo si
la masa de aire ascendente contiene la suficiente
cantidad de vapor de agua y que se condense formando
nubes de unas dimensiones tales que permitan las
precipitaciones.
GVT > GAS
En el GAS la Tra desciende
más lentamente y por tanto
tiene más temperatura
GAH
NUBES
(Borrasca)
GAS (+ T)
(dinámico)
GVT
GAS
GVT (estático) (- T)
Las condiciones de inestabilidad atmosféricas son
propicias para la eliminación de la contaminación, ya
que el aire ascendente provoca la elevación y
dispersión de la misma.
1
GVT > GAS
La masa de aire puede subir
Es la energía térmica necesaria para que un kilogramo (o un gramo) de una sustancia cambie de un estado de agregación a otro.
Calor “robado” a la atmósfera para romper enlaces y es devuelto de nuevo para formar enlaces.
17
Condiciones de estabilidad o subsidencia (anticiclón)
La situación de subsidencia es inversa a la de convección, pues la propicia el descenso hacia la
superficie de una masa de aire frío y denso que se encuentra a una determinada altura. Ésta se
va secando por calentamiento (es importante que tengas en cuenta que en los descensos los
gradientes se suman, salvo en las zonas de inversión térmica del GVT, que se restan). En la
superficie, las subsidencias van a generar un anticiclón por aumento de la presión atmosférica en
esa zona (Fig. 4.l0a). Debido al aplastamiento contra el suelo, los vientos partirán desde el centro
hacia fuera, es decir, son divergentes, impidiendo la entrada de precipitaciones, con lo que el tiempo
será seco y podremos afirmar sin lugar a dudas que no lloverá. Hay dos tipos de situaciones de
estabilidad:
1) Que el GVT sea positivo y menor que el GAS (O<GVT<l). (gradientes se suman)
(disminuye temperatura)
Se trata de una situación de estabilidad atmosférica en la que no se producen movimientos
verticales, por enfriarse más rápidamente la masa ascendente que el aire del exterior, estando en la
gráfica siempre el GVT a la derecha del GAS (Fig. 4.10b).
2) Que el GVT sea negativo (GVT< O). (gradientes se restan) (aumenta temperatura)
En este caso nos encontramos con un fenómeno de inversión térmica que forma nubes a ras del
suelo, llamadas comúnmente niebla, y que atrapa la contaminación por subsidencia o aplastamiento
contra el suelo (Fig. 4.10c).
GVT < GAS
El GAS desciende más
rápido y por tanto tiene
menos temperatura
GVT (estático) (+ T)
GAS (dinámico)
(- T)
GVT
GAS
Anticiclón
Es una masa más fría dentro de otra más cálida
GVT < GAS
Variación de la temperatura del aire con la altura
18
Viento (isobaras y fuerza de Coriolis)
Llamamos viento al movimiento del aire respecto a la superficie terrestre. Las corrientes de aire se
mueven siguiendo gradientes de presión, desde zonas de altas presiones a zonas de bajas presiones.
Idealmente, en una Tierra estática la trayectoria cortaría ortogonalmente las líneas isobaras
Isobaras: líneas que unen puntos de igual presión atmosférica.
Sin embargo, el giro de la Tierra desvía su movimiento, hacia su derecha en el hemisferio norte y
hacia su izquierda en el hemisferio sur, formando un cierto ángulo con ellas. Esta desviación es
debida a la llamada fuerza de Coriolis. W = V / R; W = velocidad angular; V = velocidad lineal y
R = Radio. La velocidad angular aumenta cuanto menor es el radio al eje de giro. La velocidad
será mayor cerca del polo que en el ecuador.
El aire se desplaza sobre la superficie terrestre transmitiéndole parte de su energía y perdiendo
velocidad. Este fenómeno puede representarse como una fuerza actuando en sentido contrario al
movimiento del aire. El efecto del rozamiento es mayor cerca de la superficie, mientras que a
altitudes de más de un kilómetro es prácticamente despreciable.
HN
Desviación de Coriolis
HS
19
ANTICICLÓN
H.N.
Un anticiclón es una masa de aire frío y pesado
descendente, que produce altas presiones y que se
expande absorbiendo la humedad y provocando,
vientos suaves y cielos despejados.
H.S.
+
+
Coriolis
Coriolis
A1040
A
Coriolis
1040
1035
1035
1030
1030
Movimiento en contra de las
agujas del reloj
Movimiento a favor de las
agujas del reloj
BORRASCA
(depresión)
-
-
Un borrasca es una masa de aire
caliente ascendente, vientos fuertes
y producir cielos nubosos, lluvia o
nieve.
B
B
990
990
995
995
1000
1000
Movimiento a favor de las
agujas del reloj
Movimiento en contra de las
agujas del reloj
3.9. Clases de vientos :
a) Constantes (alisios): Vientos fijos que soplan de la zona subtropical con inclinación al
NE-SO en el hemisferio norte (alisios boreales) y SE-NO en el hemisferio sur (australes).
b) Periódicos (estacionales: monzones y diarios: brisas)
c) Locales [cierzo (norte frío), tramontana (norte), levante (oriente), mistral (entre poniente
y tramontana), siroco(SE)]
20
3.10. Formación de la lluvia, nieve, granizo
Una nube está formada por millones de pequeñas gotas de agua, cristales de hielo, polvo, sal. Para
que se forme una nube, aire relativamente caliente que contenga vapor de agua debe enfriarse, y así
ocurre a medida que el aire se eleva. Cuando el proceso de enfriamiento alcanza el punto de rocío 2,
el vapor de agua invisible se condensa en gotitas de agua o en cristales de hielo formándose así una
nube.
No está claro todavía cómo se forman las gotas de lluvia y cómo caen de la nube. Una teoría
sugiere que las gotas de agua más grandes empiezan a caer recogiendo en su camino gotitas de agua
de menor tamaño. Aumentan su tamaño, caen más rápido y recogen incluso más gotitas. Cuando
una gota de lluvia (2mm de diámetro) abandona la nube es mucho mayor (unas 2000 veces) que las
diminutas gotas de la nube. La parte inferior de una gota de lluvia tiene la forma de una naranja que
ha sido aplastada y no en forma de lágrima como mucha gente imagina
Las precipitaciones:
. . ...
... .
. .
.
.
. . . .
.
.. . .
.
.
partículas de polvo
cristales de hielo y sal
gotitas de agua o de nieve de la nube
gota de lluvia
Lluvia: precipitación líquida por
acumulación de gotitas de agua.
Rocío: vapor de agua atmosférico
que se condensa durante la noche,
en pequeñas gotas, por contacto
con una superficie fría.
Escarcha: precipitación sólida que
se produce por contacto con una
superficie
fría
cuando
la
temperatura del aire desciende por
debajo de los 0ºC. El rocío se
congela.
Niebla: Suspensión en el aire de gotitas de
agua muy pequeñas, habitualmente
microscópicas. La niebla forma un velo
blanquecino que cubre el paisaje y reduce la
visibilidad.
Nieve:
precipitación
sólida
con
cristalización lenta y ordenada. Si los
cristalitos de hielo de la cima de un
cumulonimbo chocan con otros cristalitos, se
forman los cristales hexagonales que
constituyen la nieve
Granizo: precipitación sólida rápida y
desordenada. El granizo se forma en las
tormentas, de primavera o de verano cuando los cristales de hielo de la cima caen hasta la zona
intermedia de la nube y los envuelve la humedad. Si las corrientes térmicas lo elevan de nuevo, se
añade una capa más de hielo, haciendo que aumente su diámetro.
Cuando el proceso se repite varias veces, crece el número de capas del cristal, con lo que aumenta
su diámetro y cae. El granizo de gran tamaño se denomina pedrisco y puede llegar a tener varias
capas de hielo. Este tipo de precipitación causa daños a la agricultura, porque golpea las cosechas, y
las daña. Cuando alcanza grandes dimensiones, puede provocar muertes por impacto (por ejemplo,
en Bangladesh en 1986 cayeron pedriscos de un kilogramo y mataron a 92 personas).
2
Temperatura crítica a la cual una masa de aire se satura por enfriamiento.
21
FENÓMENOS ATMOSFÉRICOS
NIEBLA Y ROCÍO
ESCARCHA Y
GRANIZO
3.11.Clasificación de las precipitaciones
1) Precipitaciones convectivas
Por calentamiento local (especialmente en verano). El aire caliente que
contiene vapor de agua se dilata y asciende a la atmósfera. A medida que
el vapor se enfría, se condensa en gotas y forma nubes. Las nubes se
siguen formando mientras el aire caliente y húmedo continua
ascendiendo. Si el calentamiento es intenso, el ascenso será rápido, con
lluvia copiosa, producción de electricidad estática (tormenta) y, si el aire
llega a los 0º, formación de granizo.
B
Aire frío
aire caliente
GAH
GAS
GVT
2) Precipitaciones orográficas
22
2) Precipitaciones orográficas
La montaña obliga a ascender al aire. Al ganar altura el aire pierde P y se enfría (1º x 100 m) disminuyendo
la Hs y aumentando la H relativa. Cuando alcanza su punto de rocío condensa su humedad, y si hay núcleos
de condensación, se producirá precipitación.
GAH
GVT
Altura a la que el aire
alcanza su punto de
rocío y condensa el
vapor de agua
GAS
Viento seco (Foehn)
(violento y cálido)
3) Precipitaciones frontales
Frente frío: se forma cuando una masa de aire frío es movida
por el viento hasta que entra en contacto con otra de aire cálido
(no frente cálido). La fría, más rápida y densa, se introduce a
modo de cuña, bajo la cálida, obligándola a ascender,
formándose una borrasca o depresión. Durante el ascenso el aire
cálido y húmedo se condensa, formando nubes de desarrollo
vertical (cumulonimbo) y se provocan intensas precipitaciones.
Las tormentas se forman en un cumulonimbo
Frente cálido: Se forman cuando es la masa de aire cálido la que se
desplaza hasta encontrarse con la otra de aire más frío. Al igual que en
el caso anterior, la que asciende por el frente es la cálida, que es la
menos densa. Este ascenso no es tan vigoroso como el anterior sino que
es mucho más lento y da lugar a nubes de desarrollo horizontal, las
inferiores se llaman nimbostratos y las superiores altoestratos. Cubren
todo el cielo de un gris plomizo poco atractivo y proporcionan lluvias
débiles y persistentes y nevadas. Por encima, en las capas más altas se
forman los cirros. Los cirros indican buen tiempo si apenas se mueven
y se encuentran muy dispersos. En cambio, si se desplazan a gran
velocidad y su número va aumentando indican que se aproxima un
frente.
Frente ocluido: Aparecen por la superposición de
dos frentes diferentes, uno frío y otro cálido. Uno de
ellos, generalmente el cálido, acaba por perder el
contacto con el suelo (oclusión), dejando al otro,
generalmente el frío, en contacto con la superficie.
Como es lógico, la oclusión de frentes da lugar a
precipitaciones de los dos tipos (convectivas y
frontales).
23
3.12. Circulación atmosférica general
Zonas de altas presiones permanentes
(el aire es muy frío, denso y pesado)
A
Vientos polares 90º
Altas P polares
Célula polar
B
A
B
Bajas P subpolares
60º
B
60º
B
célula
templada
vientos de poniente (w) (westerlies)
30º
A
A 30º
A
contraalisio de altura
Célula
de
Hadley
Altas P subtropicales
Alisios del norte
Bajas P ecuatoriales
0º
A
B
B
B
0º
Z.C.I.T
B
Célula
de
Hadley
tropical
Alisios del sur
30º
A
A
A
30º
contraalisio de altura
vientos de poniente (w) (westerlies)
B
60º
B
60º
B
A
Vientos polares
90º
Zonas de altas presiones permanentes
(el aire es muy frío, denso y pesado)
Z.C.I.T.: Zona de convergencia Intertropical donde se enfrentan los vientos alisios de cada hemisferio
1ª Célula convectiva (zona ecuatorial) (Hadley): El choque de las dos masa de aire caliente (alisios)
provoca el ascenso de ambas hasta la tropopausa, donde dejan abundantes lluvias a partir del momento en
que alcanzan la temperatura de su punto de rocío, es una zona de circulación atmosférica ascendente y de
bajas presiones. El aire ya seco de las capas altas toma componente meridiana y se dirige hacia los polos.,
formando los contralisios de altura ya enfriados en su elevación, descendiendo hacia el suelo y formando un
cinturón permanente de altas presiones alrededor de los 30º de latitud en ambos hemisferios. Parte del aire
descendido retorna de nuevo hacia el ecuador como vientos alisios; inicialmente su dirección es N-S pero la
fuerza de Coriolis los desvía progresivamente (hacia su derecha en el HN y hacia su izquierda en el HS)
hasta que adquieren una dirección E-W; de esta manera se cierra la célula de Hadley.
2ª Célula convectiva (célula templada): Originada por arrastre mecánico de la 1ª y la 3ª. Las masas de aire
que salen del cinturón de presiones hacia latitudes superiores sufren una desviación, hacia la derecha en el
HN y hacia la izquierda en el HS, originando los vientos de poniente (del oeste o westerlies).
3ª Célula convectiva: Sobre los polos el aire es muy frío y por ello muy denso y pesado: son zonas de altas
presiones permanentes. En el HN, el aire despedido por estos anticiclones viaja hacia el sur como viento
polar, y en su trayecto es desviado hacia su derecha a la vez que se calienta por contacto con tierras y mares
menos fríos. Hacia los 60º de latitud confluye en la zona de bajas presiones subpolares con los vientos de
poniente procedentes del cinturón de altas presiones, originando el frente polar.
En las latitudes en las que se ponen en contacto masas de aire templadas y frías se desarrolla en el límite superior de la
troposfera una corriente que rodea latitudinalmente la Tierra en dirección W a E. Tiene forma tubular aplanada, de 100
a 200 km de anchura y tan solo 2 ó 3 km de espesor, y se caracteriza por viajar a gran velocidad, llegando a alcanzar los
500 km/h, por lo que se la denomina corriente de chorro o Jet stream. (pueden aumentar o disminuir la velocidad de
los aviones dependiendo de sus direcciones de vuelo). Frecuentemente, la trayectoria de este viento sufre perturbaciones
a modo de ondulaciones llamadas de Rossby, que pueden llegar a cerrarse constituyendo núcleos de alta o baja presión
en las latitudes medias.
24
Cuestiones: (Ejercicios de selectividad)
1. ¿Cuál es el significado de todos los signos y letras que aparecen en el mapa del estado del
tiempo?
2. Dibuja las direcciones y los sentidos en los movimientos de las masas de aire que forman
una borrasca, en plano y en perfil, explicando los procesos de su formación.
B
Situad las flechas de la desviación de Coriolis en borrascas y anticiclones
Un frente es una superficie de separación entre dos masas de aire de diferentes temperaturas
1. Frente frío: El frente frío ocurre cuando una masa de aire más frío se acerca a una masa de aire
más caliente (frente cálido). El aire frío, siendo más denso, genera una "cuña" por debajo del
aire cálido y menos denso, levantándolo y, finalmente, alcanzándolo.
2. Frente cálido: Parte frontal de una masa de aire tibio que avanza para reemplazar a una masa de
aire frío que retrocede
3. Frente ocluido: Un frente ocluido se forma donde un frente caliente móvil más lento es seguido
por un frente frío con desplazamiento más rápido. El frente frío ya con forma de cuña alcanza al
frente caliente y lo empuja hacia arriba. Los dos frentes continúan moviéndose uno detrás del
otro, y la línea entre ellos es el frente ocluido
4. Frente estacionario o que se mueve muy poco: Un frente estacionario es un límite entre dos
masas de aire, de las cuales ninguna es lo suficientemente fuerte para sustituir a la otra. Una
variedad amplia de condiciones climáticas pueden ser encontradas a lo largo de este tipo de
frente, pero generalmente las nubes y la precipitación prolongada son las más frecuentes.
25
3.13.Clima
Definición: Es una media de los tiempos meteorológicos (P, Tra, humedad, precipitaciones..) de una zona a
lo largo de varios años. Para definir un clima se suelen usar medias de temperatura, precipitación, etc. de
veinte o treinta años. Un clima es, por ejemplo, el mediterráneo, caracterizado por veranos cálidos y secos,
inviernos tibios y lluvias, a veces torrenciales, en otoño y primavera.
Climograma: gráfica que representa en un sistema de coordenadas la evolución de la temperatura y
pluviosidad en un año en un lugar de la Tierra.
3.14.Las grandes zonas climáticas
Teniendo en cuenta la circulación atmosférica y otros factores, en el
mundo se diferencian cuatro grandes zonas climáticas:
1.- Zona de convergencia intertropical. (0º - 20º) (zona
ecuatorial) (Hadley).
La abundancia de lluvias y las elevadas temperaturas favorecen el
desarrollo de la vegetación (grandes bosques selváticos). Esta zona
climática sufre desplazamientos hacia el norte o hacia el sur,
dependiendo de las estaciones o empujada por los vientos monzones3,
que son especialmente fuertes en el sur de Asia.
Sin estación seca
2.- Zonas tropicales.- Situadas al norte y al sur de la zona anterior (20º - 40º). En ellas predominan los
llamados vientos alisios. Tiene estaciones secas en la que la T > lluvias
Subtropical Desértico Argelia
Tropical húmedo Nigeria
Tropical seco
Gambia
Con precipitaciones escasas, normalmente inferiores a los 250 mm anuales, ya que la circulación vertical
descendente impide el desarrollo de nubes, pues el aire al bajar aumenta su temperatura y por tanto aumenta
su capacidad de contener vapor de agua (mayor humedad de saturación). Por esto en estas zonas hay grandes
extensiones desérticas en los continentes, tanto en el HN como en el sur.
3.- Zonas templadas (células de arrastre).- (Mediterráneo) Son las situadas al norte o al sur de las
zonas tropicales (40º - 60º).
El clima mediterráneo es una variedad del clima subtropical, o del
clima templado que se caracteriza por sus inviernos templados; y los
veranos secos y calurosos. El nombre lo recibe del Mar Mediterráneo,
área donde es típico este clima. Se caracteriza por tener una
pluviosidad irregular durante todo el año (800 mm), con temperaturas
suaves en verano y un periodo más o menos largo de heladas en
invierno. Tiene estación seca.
Ej: Mediterráneo (Málaga) (Templado con estaciones secas)
El oceánico (templado húmedo) sin estación seca (Galicia)
3
Es un viento estacional que sopla en verano del suroeste al noreste en el océano Índico. En la India, entre junio y septiembre,
origina lluvias muy copiosas, sobre todo en las laderas de las zonas montañosas
26
4.- Zonas polares. (60 – 90º) En ellas la situación es casi siempre
anticiclónica porque las masas de aire frío descienden desde las
alturas y se desplazan lateralmente hacia el sur (hacia el norte en el
hemisferio sur). En estas zonas llueve muy poco, menos de 250
mm anuales (situación anticiclónica), por lo que se suele hablar de
desiertos fríos.
3.15.Climas locales
En las distintas regiones o localidades hay una gran variación de tipos de clima que no se pueden explicar si
atendemos sólo a las grandes zonas climáticas. Esto sucede por la importante influencia de la distribución de
las masas de tierra y de agua, de montañas y de vegetación en el clima.
a) Influencia de las masas de agua.- El agua tiene una gran capacidad de almacenar calor, por su elevado
calor específico, y durante el día o en verano toma calor que luego libera por la noche o en la estación fría.
Por esto las zonas costeras disfrutan de un clima suave, sin bruscas variaciones de temperatura.
Las brisas que se forman en las zonas costeras desempeñan un importante papel en esa dulcificación de las
temperaturas. Durante el día soplan del mar a la tierra, trayendo aire fresco, mientras que por la noche lo
hacen de la tierra al mar.
b) Influencia de las montañas.- Cuando las masas de aire que vienen del océano cargadas de humedad se
encuentran con el obstáculo de las montañas, ascienden para poder sobrepasarlas. Al ascender se enfrían por
lo que pueden admitir menos vapor de agua y parte del que llevan se convierte en nubes y se producen
precipitaciones. Así las laderas de las montañas que reciben habitualmente aire del océano son húmedas.
Pero cuando el aire sobrepasa las montañas cae hacia niveles más bajos, produciéndose el efecto contrario.
Puede contener más agua en forma de vapor por lo que las nubes desaparecen y esas laderas de la montaña
reciben mucha menos lluvia.
Este efecto, denominado Foehn, es el responsable de las grandes diferencias de pluviosidad que se producen
entre zonas muy cercanas de la península Ibérica, por ejemplo entre el sur y el norte de los Pirineos o de la
cordillera Cantábrica.
c) Influencia de la vegetación.- Las plantas toman agua por sus raíces y la transpiran, en forma de
vapor, por sus hojas. De esta forma contribuyen a aumentar de forma muy significativa los niveles
de evapotranspiración. Al subir menos vapor de agua del suelo a la atmósfera, se han producido
notables alteraciones climáticas, disminuyendo las lluvias en ese lugar.
27
3.16. El clima de la Península Ibérica (Realizar actividad con cuestiones). No ex.
Los climas de España son, dados su heterogeneidad, difíciles de clasificar, pero hay amplio
acuerdo en diferenciar los siguientes grupos principales:
Clima oceánico, también llamado frío húmedo. Se da en el borde norte, desde Galicia hasta el
Pirineo occidental. La pluviosidad es alta, distribuida a lo largo de todo el año. Las diferencias de
temperatura a lo largo del año son pequeñas con veranos frescos e inviernos templados
Clima mediterráneo en sentido estricto. Se localiza en la franja costera del Mediterráneo. Este
clima se caracteriza por veranos secos y áridos y pocas lluvias e inviernos suaves. Las
precipitaciones tienen lugar sobre todo en primavera y otoño, en situaciones de Gota Fría que
ocasionan lluvias torrenciales muy localizadas. Se alternan años de sequía con años lluviosos.
Clima mediterráneo interior o continental.- Se extiende por el centro y este de las mesetas, por el
valle del Ebro y por el interior de Andalucía. Con inviernos muy fríos y veranos cálidos, porque no
le llega la influencia marina. En verano se forman tormentas. Continental de tierras altas.
Clima mediterráneo oceánico, o continental suavizado. En la zona oriental del interior de la
Península. Los veranos son secos, como en el caso anterior, pero las lluvias son más abundantes y
se producen fundamentalmente en invierno, con la llegada de frentes procedentes del Atlántico
(influencia de la zona templada). Las temperaturas invernales son suaves.
Además de estas regiones climáticas principales, existen otras de menor extensión pero de notable interés:
Clima árido. Se sitúa en el sur de la franja mediterránea. Llueve muy poco como resultado de una mayor
frecuencia de situaciones anticiclónicas que en el resto del mediterráneo.
Clima oceánico subtropical. En una estrecha franja costera desde Granada hasta Huelva. Con
precipitaciones relativamente abundantes en invierno y temperaturas cálidas.
Climas subtropicales de Canarias.- Con temperaturas muy suaves y uniformes a lo largo del año (18 – 20º)
y con precipitaciones más escasas (80 mm año) que las del clima mediterráneo. En las montañas se elevan
estos valores
28
3.17. Gota fría (riesgo físico climático)
Chubascos y tormentas de extraordinaria violencia, aunque de poca duración y que afectan
normalmente a una zona poco extensa. Son frecuentes en la costa Mediterránea, sobre todo entre los
meses de septiembre y octubre. Algunos producen grandes desastres, como el que provocó una
enorme crecida en el río Júcar que rompió la presa de Tous, o los que inundaron ciudades como
Valencia, Alicante, Almería o Tarrasa. El caso de mayor cantidad de lluvia caída en poco tiempo es
el de Gandía, en la Comunidad Valenciana, en la que en noviembre de 1987 cayeron más de 1000
mm de lluvia en 36 horas, de los cuales 400 mm en menos de 6 horas.
Formación de la "gota fría"
La gota fría se forma cuando coinciden tres acontecimientos:
1. Mar caliente (después de todo el verano)
Cuando el mar se encuentra a Tras altas, como el Mediterráneo al final del verano que puede
llegar a estar a cerca de 30º C en zonas cercanas a la costa, desprende mucho vapor de agua,
como el agua caliente de una ducha.
2. Atmósfera inestable en la superficie
Llega una borrasca
3. Bolsa de aire frío en altura, se produce una situación de inestabilidad del aire superficial que
aumenta según ascendemos. El vapor de agua, que el mar libera en gran cantidad, asciende
arrastrado por la inestabilidad y se va condensando al encontrarse con la zona fría,
formándose una nube.
Esta nube puede ir agrandándose a gran velocidad porque el vapor ascendente encuentra mucha
facilidad para subir al encontrarse con zonas más frías, y con este frío va condensándose cada vez
más agua. En muy pocas horas se pueden formar grandes nubes tormentosas, del tipo de los
cumulonimbos, que aunque no tengan una gran extensión en horizontal, pueden llegar a tener más
de diez kilómetros de altura. Estos cumulonimbos descargan una fuerte lluvia, normalmente
acompañada de un gran aparato eléctrico y de granizo.
3
2
1
Daños de la gota fría
Los daños que causa una tormenta no dependen sólo de la intensidad de la lluvia.
1. En laderas con mucha pendiente, desprovistas de vegetación, el agua corre muy
rápidamente, arrastrando con fuerza el suelo, provocando una gran erosión.
2. Si además esta ladera termina en un valle encajonado puede formarse una gran riada
(ramblas) que arrastra con fuerza todo lo que encuentra.
3. En la zona mediterránea española es frecuente que los cauces de los ríos permanezcan secos
muchos meses al año y que sean ocupados por cultivos o edificaciones, lo que hace que en
las grandes crecidas, los daños sean mayores, por una parte porque se destruye lo que estaba
ahí construido y, por otra, porque se impide la libre salida del agua y se hace mayor la
crecida.
29
3.18. Tornados (riesgo físico climático)
Origen: Los tornados son una especie de columna giratoria de viento y polvo de unos 50 metros de
anchura, que se extiende desde el suelo hasta la base de un cumulonimbo. Se forma por un remolino
que resulta de un calentamiento excesivo de la superficie terrestre. El giro suele comenzar cuando el
viento de las capas altas sopla con mayor intensidad y en distinto sentido que el de las capas bajas.
Efectos: La velocidad del viento, de hasta 500 km/h, hace de los tornados uno de los fenómenos
climáticos más peligrosos, rápidos y devastadores que existen (Tabla), pudiendo incluso hacer
estallar las casas, debido a una brusca bajada de presión en su interior; romper cristales; y aspirar
vagones de tren cargados de mercancías. A esos peligros hay que añadir las lluvias torrenciales e
intensas granizadas que producen. Son típicamente norteamericanos pero pueden aparecer en otros
lugares de latitudes templadas, entre ellos en España, por las costas del sur y del este peninsular.
Grado de la escala
0
1
2
3
4
5
Velocidad del viento
64 – 117 Km/h
118 – 180 Km/h
181 – 251 Km/h
252 – 330 Km/h
331 – 417 Km/h
más de 418 Km/h
Tipos de daños
Ligeros
Moderados
Considerables
Graves
Devastadores
Increíbles
3.19. Tifones, huracanes o ciclones (riesgo físico climático)
Estos términos se utilizan en distintas partes del mundo, pero significan lo mismo.
Origen: Un huracán es un grupo de tormentas muy próximas entre sí, que tienen un diámetro medio
de 500 km y giran en espiral en torno a una parte central: el ojo del huracán, de aproximadamente
unos 40 km de ancho que se encuentra en
calma. Se originan en las proximidades del
ecuador, donde la fuerte insolación calienta el
agua del mar al menos a 27 °C, originando
una intensa evaporación y una fuerte
convección, que forma nubes de tormenta de
un enorme desarrollo vertical. El giro en
espiral es debido al efecto de Coriolis que
aumenta a medida que se aleja del ecuador. El
sentido de giro es contrario a las agujas del
reloj en el hemisferio norte (al revés que en el
hemisferio sur).
Efectos: Debajo del ojo del huracán y como consecuencia de la fuerza de succión ejercida por las
borrascas se produce una elevación del agua del mar, que da lugar a olas que pueden llegar a tierra y
asolar las costas. Además del movimiento de rotación también se desplazan de este a oeste,
asolándolo todo a su paso. Cuando los huracanes penetran en tierra se debilitan al cortársele el
suministro de humedad y se convierten en borrascas tropicales; pero si retornan al mar, se pueden
volver a reactivar.
Los mayores peligros de un huracán se deben a la velocidad de rotación del viento en torno al ojo, a
las inundaciones debidas al oleaje y a las fuertes lluvias (300-600 litros/m2 ), que causan cuantiosos
daños materiales.
Prevención: tradicionalmente se utilizaron aviones para su detección. En cambio hoy día se efectúa
un seguimiento fotográfico por vía satélite y existen sistemas de alerta a la población. Otras
medidas son la construcción de viviendas adecuadas, que son caras y que solamente las poseen en
los países ricos.
30
3.20.Contaminación atmosférica
Contaminación del aire: La OMS establece que “existe contaminación del aire cuando en su composición
aparecen una o varias sustancias extrañas, en determinadas cantidades y durante determinados periodos de
tiempo, que pueden resultar nocivas para el ser humano, los animales, las plantas o las tierras, y así
perturbar el bienestar o el uso de los bienes”.
La contaminación puede tener origen natural (volcanes, incendios forestales, seres vivos, mar, viento…) o
antropogénico (hogar, transporte, industria, ganadería, agricultura…)
Los combustibles fósiles (carbón, petróleo y gas natural) contienen C, H, O, N, y S. Durante la combustión
estos elementos se liberan en forma de óxidos contribuyendo a la contaminación atmosférica (origen
antrópico). En la atmósfera se generan componentes secundarios a partir de estos primarios por combinación
con los gases de origen natural.
Contaminantes primarios (emitidos directamente a la atmósfera desde fuentes identificables)
Contaminantes secundarios (a partir de los primarios por reacciones en la atmósfera)
La contaminación de aire, acústica, térmica y lumínica, así como las radiaciones constituyen en su conjunto
la contaminación atmosférica.
La contaminación del aire se mantiene prácticamente constante debido a los ciclos biogeoquímicos del
carbono, nitrógeno, azufre, oxígeno.
Tiempo de residencia o vida media de un contaminante (ej. Cloro, unos 40 años) al periodo de tiempo que
puede permanecer en la atmósfera como tal o participando en variadas y a veces complejas reacciones
químicas. El tiempo de residencia varía dependiendo de la naturaleza de cada contaminante.
3.20.1. Contaminación del aire a partir de:
1. Partículas (sólidas y líquidas) (aerosoles)
2. Gases (SOx, NOx, CO2, )
3. Compuestos halogenados y derivados (Cl2, HCl, F, H2 F, PVC, CFCs)
4. Compuestos orgánicos (COVs – CH4 – PCB (policlorobifeniles) – Dioxinas y furanos)
5. Oxidantes fotoquímicos (O3 – PAN (nitratos de peroxiacetilo) – Aldehídos)
6. Metales pesados (Pb, Hg, Zn, Cd)
1. Partículas sólidas y líquidas: aerosoles (su tamaño entre 0,1 y 25 micrómetros), 1 m= 10-6 m
Origen:
 Combustiones industriales y domésticas.
 Actividades industriales extractivas (minería, cementeras, azulejeras..)
 Origen natural:
Mar (sal)
Incendios (cenizas)
Volcanes (ceniza)
Erosión eólica (arena y loess)
Hongos, esporas, bacterias, polen.
Efectos:
 Irritación de las membranas internas en las vías respiratorias (fibrosis pulmonar4,
alergias...). Disminución da la capacidad respiratoria.
 Obstrucción de los estomas (poros de las hojas). Necrosis y caída de las hojas
 Reducción de la fotosíntesis.
 Erosión por abrasión en edificios (meteorización) y deposición sobre edificios (mal de la
piedra)
4
La Fibrosis pulmonar es una enfermedad caracterizada por la presencia de cicatrices en los pulmones. De forma gradual, los sa cos aéreos (alveolos)
son reemplazados por tejido fibrotico. Al formarse una cicatriz, el tejido se vuelve más grueso, causando una perdida irreversible de la habilidad del
tejido para transportar oxigeno al torrente sanguineo
31
2. Compuestos de azufre: SOx [SO2, - SO3 ] (lluvia ácida H2SO4) – H2S
SO2: PRIMARIO (dióxido de azufre)
Origen:
 Se emite a la atmósfera al usar carbón (azufre como impurezas) y petróleo como
combustibles en automóviles, calefacciones y centrales térmicas. Los volcanes.
Fábricas de elaboración de H2 SO4 (ácido sulfúrico).
Efectos:
 Irritación en las mucosas y en los ojos.
 Pérdida de color en las hojas (clorosis) y posterior necrosis (muerte)
 En la caliza provoca su “demolición”. En el papel causa su amarilleo y en el cuero
pérdida de flexibilidad y resistencia. En los metales provoca corrosión.
SO3 SECUNDARIO
Origen:
 Contaminación secundaria
2 SO2 (primario) + O2 –(origen natural)---> 2 SO3 (secundario)
Efectos:
 Es tóxico
 En la atmósfera húmeda se forma ácido sulfúrico H2 SO4 (secundario) que produce
la "lluvia ácida"5 y en consecuencia la acidificación en los ecosistemas. pH < 7.
Dos orígenes del ácido sulfúrico:
a) H2 SO3 + 2 OH- ------> H2SO4 + H2 O
b) SO3 + H2 O ------> H2 SO4 (ácido sulfúrico) (lluvia ácida)
H2 S (sulfuro de H)
Origen:
 Refinerías de petróleo, fabricación de papel, curtidos, metabolismo anaerobio, etc.
Efectos:
 El H2 S produce malos olores y tóxicos
 Disuelto en agua se le denomina sulfhídrico.
3. Compuestos de nitrógeno: NOx [NO – NO2 (lluvia ácida HNO3) – N2O – NH3]
Origen:
 Se producen mayoritariamente por la combustión de carbón y petróleo.
NO: PRIMARIO (óxido nítrico) (monóxido de nitrógeno). Se origina por desnitrificación, fijación
de nitrógeno por los rayos y por combustión de biomasa. Es de origen natural y antrópico. El NO
es contaminante primario de los carburantes de los coches y origina NO2 (oxidación) como
contaminante secundario.
NO2: SECUNDARIO (dióxido de nitrógeno) (se identifica en las ciudades por nubes de color
parda - rojizas).
Ambos están en continua transformación de uno a otro por lo que se denomina NOx.
Reaccionando con el agua forma ácido nítrico, formando parte de la “lluvia ácida”.
3 NO2 + H2O ------>2 HNO3 (ácido nítrico) (lluvia ácida) + NO
5
La lluvia ácida se considera como un impacto ambiental global, al igual que el efecto invernadero, agujero de ozono
y explosión demográfica. Incrementa la acidez de los ríos, lagos, del suelo, causa la muerte a la vegetación, corroe
metales, materiales de construcción (“mal de la piedra”) etc.
32
N2O (desnitrificación) (óxido de nitrógeno) (óxido nitroso) (generado por procesos de fijación e
intercambio de N con el suelo). Bacterias. Gas incoloro.
NH3 Gas incoloro que se genera en la descomposición de materia orgánica (fijación del nitrógeno
en zonas pantanosas, suelos desérticos y procesos de combustión a temperaturas elevadas en
motores diesel y centrales eléctricas). Volcanes y relámpagos
Efectos de los compuestos del nitrógeno:
 El NO puede actuar de manera parecida al CO en la hemoglobina de la sangre.
 El NO2 produce enfermedades de las vías respiratorias, agravamiento de procesos
asmáticos. Irritaciones oculares, de garganta, cefaleas.
o Es tóxico para algunas especies.
o Anula el crecimiento de algunos vegetales (tomates, judías, etc.)
o Produce pérdida de color en los tejidos de ropa.
o Interviene en los procesos de formación del smog.
o Forma la "lluvia ácida" HNO3
 Ambos son tóxicos a temperatura ambiente
 N2O (no se considera contaminante pero a nivel de la estratosfera su fotodisociación
produce NOx). Contribuye al calentamiento climático (efecto invernadero)
 El NH3 normalmente termina por ser oxidado a NOx. Su efecto irritante solo se manifiesta
a concentraciones mucho mayores a las usuales en el aire atmosférico
Efectos regionales: Lluvia ácida (SO2 y NO2) Las reacciones están en sus apartados correspondientes
(2 y 3)
o
Deposición seca (gas o aerosol, cerca de la fuente de emisión)
o
Deposición húmeda (SO2 y NO2) se disuelven en las gotas de agua de las nubes formando ácido
sulfúrico H2 SO4 (secundario) y ácido nítrico (HNO3), pudiendo ser transportados por el viento a
cientos de kilómetros. El valor del pH en el agua determina la acción de la lluvia ácida.
La lluvia ácida se considera como un impacto
ambiental global, al igual que el efecto invernadero,
agujero de ozono y explosión demográfica.
Efectos: Incrementa la acidez de los ríos, lagos,
(debajo de pH 4 mueren muchos peces, invertebrados y
plantas) del suelo (empeorando su calidad) causa la
muerte a la vegetación (caída de las hojas, pérdida de
color, las hojas pierden la capa serosa y se quedan sin
protección ante las bacterias y hongos), corroe metales,
materiales de construcción, etc. “mal de la piedra”
o
Medidas correctoras para evitar la lluvia ácida:
1. Filtros en fábricas, industrias, térmicas
2. Reducir la emisión en origen
3. Combustibles con menos impurezas
4. Utilizar más los transportes públicos, etc
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4. Óxidos de carbono
[CO – CO2 ]
Origen:
 CO ( se produce por una oxidación incompleta del carbono presente en los
combustibles fósiles, en motores de gasolina, centrales eléctricas, calefacciones,
humo de cigarrillos, incendios etc.). Se origina mayor proporción en la ciudad al
reducirse la velocidad.
Combustión de productos orgánicos.
 CO2 (procede de la oxidación del carbono). Se desprende en la respiración aerobia y
en muchos organismos anaerobios (fermentación alcohólica).
Origen natural (ciclo del carbono) y antrópico (todas las combustiones).
Ambos son incoloros, inodoros e insípidos.
Efectos:
 El CO es tóxico, interfiere en el transporte de oxígeno a las células uniéndose a la
hemoglobina impidiendo el transporte del oxígeno y transporte electrónico.
 El CO2 no se consideraba como contaminante, pero el aumento de las emisiones antrópicas
y naturales ha hecho aumentar el "efecto invernadero". Calentamiento global
 Incremento del “efecto invernadero” y alteración del clima.
5. Compuestos halogenados y derivados [Cl2 – HCl – F – PVC – CFCs ]
(son sustancias que contienen Cl y F en sus moléculas)
Origen:
 Cl2. El Cl libre no existe en la naturaleza. Se encuentra como gas o en forma de partículas
en la industria. Se encuentra entre los gases expulsados por los vehículos a motor.
 HCl (cloruro de H, como gas)
 FLUOR: se encuentra en la atmósfera como gas en concentraciones bajas. Posee origen
marino y antrópico (fertilizante)
 PVC (policloruros de vinilo)
 CFCs (Clorofluorocarbonos) (aerosoles, refrigerantes y espumas).
Efectos:
 El Cl2 es muy tóxico y provoca irritaciones de las mucosas en las vías respiratorias.
 HCl: alto poder corrosivo en atmósferas húmedas (ácido clorhídrico)
 El agua potable con excesivas cantidades de fluoruros hace que el esmalte dental se vuelva
quebradizo y se astille, produciendo un efecto como de manchas. Sin embargo, se ha
demostrado que una proporción adecuada de fluoruros en el agua potable, reduce en gran
medida las caries
 Agujero en la capa de ozono (el cloro interviene en la destrucción de ozono)
6. Compuestos orgánicos: [COVs – CH4 – PCB (policlorobifeniles) – Dioxinas y furanos]
a) COVs (compuestos orgánicos volátiles)
Origen:
 Evaporación de sustancias orgánicas que reaccionan con otros gases contaminantes y
producen nitratos de peroxiacetilo (PAN) (contaminante secundario) (sustancias
orgánicas que reaccionan con gases contaminantes) responsables del smog. El smog es
una condensación de la humedad atmosférica facilitada por partículas y aerosoles
desprendidos por coches y calefacciones.
Efectos: (locales): Formación del smog (smoke = humo y fog = niebla)
34
 Smog fotoquímico (combustión motores): reacciones
de óxidos de nitrógeno, hidrocarburos y O2 con los
rayos UVA dando lugar a oxidantes fotoquímicos [O3
troposférico, PAN (nitratos de peroxiacetilo), aldehídos]
T = 24 a 32º C. (Agosto – septiembre) Combustible
petróleo. HR = 50%.
 Smog sulfuroso (reductor) (clásico). Nieblina pardogris: Concentración en núcleos urbanos de partículas en
suspensión (hollines y humos), y SO2 de vehículos,
calefacciones y nieblas. HR = 85%. T = -1º a 4º C.
Vientos en calma y anticiclón (Diciembre – enero)
Combustibles: carbón y derivados del petróleo.
Sus efectos son alteraciones respiratorias, problemas
cardiorespiratorios, irritación de la piel, de los ojos,
corrosión de edificios, etc.
Se pueden prevenir utilizando carbones sin azufre, depurar
los gases, mejorar la combustión...
En Londres (1952) (murieron 4000 personas).
b) Metano CH4
Origen:
 Refinerías de petróleo, pantanos. Incoloro e insípido.
 Fermentaciones anaerobias. Por oxidación incompleta de materia orgánica.
Efectos:
 Contribuye al "efecto invernadero" (Calentamiento global)
 Tóxico
c) PCB (policlorobifeniles) (artificial en 1929). Pesticidas
Origen:
 Su origen se debe a reacciones en el tratamiento de productos químicos clorados a la
incineración de residuos que contienen sustancias cloradas. Adhesivos, aceites
lubricantes, pinturas, etc. A 1200º se elimina el PCB y no forma dioxinas y furanos,
pero es muy costoso. Se busca una superbacteria para eliminar los tipos de PCB.
Efectos:
 Desprende cloro a la atmósfera por incineración para eliminar residuos sólidos.
d) Dioxinas y furanos
Origen: Al unirse el PCB con 1 O2 origina furanos y si lo hace con 2 O2 se transforma en
dioxinas (ver documental).
 Compuestos aromáticos clorados
Efectos:
 Alteran sistema reproductor
 Dioxinas y furanos poseen efectos cancerígenos y mutagénicos.
35
7. Oxidantes fotoquímicos (secundarios) [O3 – PAN (nitratos de peroxiacetilo) – Aldehídos]
Origen:
 Se forman en la atmósfera como reacción a los óxidos de nitrógeno, hidrocarburos y luz
solar
 Ozono (alotropo del oxígeno) (componente secundario).
 PAN (nitratos de peroxiacetilo) (componente secundario) procede de sustancias
orgánicas más gases contaminantes.
 Aldehídos (Los aldehídos son compuestos orgánicos caracterizados por poseer el grupo
funcional –CHO). Función reductora. Para fabricar pinturas, perfumes, esencias,
plásticos...
Efectos:
 Por su alta capacidad oxidante, provoca irritaciones en nariz y garganta; asimismo
produce fatiga y falta de coordinación.
 El O3 y los PAN (nitratos de peroxiacetilo) producen manchas blancas en la vegetación,
punteaduras. Efecto invernadero.
 Producen la desintegración del caucho y corrosión de metales
8. Metales pesados
Origen:




Pb (fábricas, baterías, combustibles, gasolinas, caza, disolución cañerías)
Hg (combustión del carbón, incineración de residuos urbanos e industriales)
Zn (pilas, electrónica, medicina....)
Cd (baterías, pinturas fluorescentes, fotografía)
Efectos:
 Insuficiencias respiratorias, cardiovasculares, alteraciones neurológicas y renales
 Tóxicos (afectan al cerebro, sistema nervioso y riñones)
Dispersión de los contaminantes
Emisión: Es la cantidad de contaminantes que vierte un foco emisor en un periodo de tiempo determinado
Los valores de emisión se miden a la salida del foco
emisor y continúa a través del transporte, difusión,
mezcla o acumulación (mecanismo sumidero),
procesos llevados a cabo por los fenómenos
meteorológicos. La atmósfera es un medio oxidante.
Inmisión: es la cantidad de contaminantes presentes
en una atmósfera, una vez han sido transportados,
difundidos, mezclados en ella y a los que están
expuestos los seres vivos y los materiales que se
encuentran bajo su influencia.
Factores que intervienen en la dispersión:
1. Las características de las emisiones: Depende de la naturaleza gaseosa o sólida. Las partículas pueden
depositarse con mayor facilidad. Cuando la temperatura de emisión de un gas es mayor que la del medio,
el gas asciende y se facilita su dispersión.
La altura del foco emisor (chimenea) facilita la dispersión del contaminante.
36
2. Las condiciones atmosféricas: Las situaciones anticiclónicas o de estabilidad atmosférica dificultan la
dispersión de los contaminantes y aumentan los niveles de inmisión de los mismos. Las situaciones de
borrascas o de inestabilidad atmosférica facilitan la dispersión de la contaminación. por ejemplo:
a. La temperatura del aire y sus variaciones con la altura (dinámica vertical) determinan los
movimientos de las masas de aire y por tanto las condiciones de estabilidad o inestabilidad
atmosférica
b. Los vientos (dinámica horizontal) dirección, velocidad (a mayor velocidad mayor dispersión) y
turbulencia (provoca acumulación de contaminantes)
c. Precipitaciones (efecto lavado sobre la atmósfera). Contaminantes al suelo
d. Insolación: Favorece las reacciones entre los precursores de los contaminantes secundarios.
3. Características geográficas y topográficas:
a) En zonas costeras: BRISAS. Durante el día los contaminantes hacia el interior y durante la noche
hacia el mar. Proceso diario.
b) En zonas de valles y laderas: INVERSIÓN TÉRMICA.
El fenómeno de inversión térmica se presenta cuando en las noches despejadas el suelo ha perdido
calor por radiación, las capas de aire cercanas a él se enfrían más rápido que las capas superiores de
aire lo cual provoca que se genere un gradiente positivo de temperatura con la altitud (lo que es un
fenómeno contrario al que se presenta normalmente). Esto provoca que la capa de aire caliente quede
atrapada entre las 2 capas de aire frío sin poder circular, ya que la presencia de la capa de aire frío
cerca del suelo le da gran estabilidad a la atmósfera porque prácticamente no hay convección
térmica, ni fenómenos de transporte ni difusión de gases y esto hace que disminuya la velocidad de
mezclado vertical entre la región que hay entre las 2 capas frías de aire.
Frio
La inversión térmica es un fenómeno peligroso para la vida cuando hay contaminación porque al
comprimir la capa de aire frío a los contaminantes contra el suelo la concentración de los gases
tóxicos puede llegar hasta equivaler a 14 veces más.
37
c) La presencia de masas vegetales disminuye la contaminación frenando la velocidad del viento y
reteniendo las partículas. También absorbe CO2 para realizar la fotosíntesis.
d) La presencia de núcleos urbanos: Isla de calor (más calor en el centro de la ciudad que en la
periferia debido a las calefacciones, automóviles, pavimento, etc.). Se forman turbulencias por la
disposición de las calles. Todo esto permite la formación de brisas urbanas debido a la formación de
bajas presiones que hace que el aire frío vaya de la periferia al interior dificultando la dispersión de
los contaminantes “cúpula de contaminantes”.
Ejercicio:
La calidad del aire
 Vigilancia de la calidad del aire
Redes de vigilancia (estaciones de medida)
Métodos de análisis (absorción de fluorescencia, absorción por infrarrojo, ionización en llama de
hidrógeno y aire, quimioluminiscencia) sobre diferentes muestras tomadas del aire y llevadas a equipos
automáticos.
Indicadores biológicos: A partir de especies de seres vivos sensibles a determinados gases (HF, SO 2,
oxidantes fotoquímicos, metales pesados e isótopos radiactivos. Entre las especies empleadas están los
líquenes.
Empleo de sensores Lídar (Lidar es una tecnología semejante al radar, el cual usa pulsos cortos de láser
para detectar y diferenciar entre partículas, gases o moléculas presentes en el aire).
 Medidas de prevención para disminuir la contaminación del aire:
o Planificar los usos del suelo
o Evaluación del impacto ambiental (estudios previos antes de una instalación)
o Empleo de tecnologías de baja o nula emisión de residuos
o Mejor calidad de los combustibles (con menos plomo, menos azufre, más refinados)
o Medidas sociales de información
o Medidas legislativas
 Medidas correctoras:
o La concentración y retención de partículas (filtros, precipitadores electrostáticos y
absorbedores húmedos)
o Sistemas de depuración de gases (adsorción, quemadores, reducción catalítica)
o Expulsión de contaminantes (chimeneas adecuadas)
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3.20.2. Contaminación acústica a partir del ruido
“El ruido es un sonido excesivo o intempestivo que puede producir efectos fisiológicos y psicológicos no
deseados sobre una persona o grupo de personas”.
La presión acústica se mide en decibelios (dB) y los especialmente molestos son los que corresponden a los
tonos altos (dB-A). La presión del sonido se vuelve dañina a unos 75 dB-A y dolorosa alrededor de los 120
dB-A. Puede causar la muerte cuando llega a 180 dB-A. El sonómetro es el aparato que mide el nivel de
presión sonora.
Según la UE, el límite de contaminación acústica admisible es de 65 dB. (decibelios)
Los sonidos muy fuertes provocan molestias que van desde el sentimiento de desagrado y la incomodidad
hasta daños irreversibles en el sistema auditivo.
El oído necesita algo más de 16 horas de reposo para compensar 2 horas de exposición a 100 dB (discoteca
ruidosa). Los sonidos de más de 120 dB (banda ruidosa de rock o volumen alto en los auriculares) pueden
dañar a las células sensibles al sonido del oído interno provocando pérdidas de audición.
España es el país más ruidoso de Europa y los datos obtenidos de 23 ciudades españolas en las que se ha
realizado el mapa de ruidos, señalan que el nivel de ruido equivalente, durante el día, está en valores que
varían de los 62 a los 73 dB.
1. Origen y fuentes de producción de ruido
a. La industria (maquinaria)
b. Los medios de transporte (automóviles, motos, aviones)
c. Construcción de edificios y obras públicas (cementeras, grúas, martillos de perforación)
d. Interior de edificios (electrodomésticos, radio, tv, música)
e. Otras fuentes: cafeterías, discotecas, ferias, etc
2. Efectos de la contaminación acústica:
a. Alteraciones fisiológicas (pérdida de audición gradual que depende del tiempo de exposición)
b. Alteraciones psíquicas: Neurosis, irritabilidad y estrés
c. Otras alteraciones: dificultad para el diálogo, alteración del sueño, rendimiento laboral. etc
3. Soluciones frente a la contaminación acústica
a. Acciones preventivas
Planificación del uso del suelo (tipo de actividades)
I. Planificación y arquitectura urbana (tipo de construcción, insonorización, etc)
II. Estudios de impacto ambiental (para el establecimiento de industrias)
III. Medidas legales: tasas, multas, subvenciones
IV. Sistemas de reducción del sonido (silenciadores)
V. Información y educación ambiental (fomentar actitudes para reducir el ruido)
b. Acciones correctoras
I. Reglamentaciones elaboradas por las administraciones públicas
II. Acciones directas sobre las fuentes de emisión (limitar el nivel de actividad, reducir su
potencia, aislamiento geográfico, insonorización, etc)
Esto se puede conseguir disminuyendo el uso de sirenas en las calles, controlando el ruido de motocicletas,
coches, maquinaria, etc. La instalación de pantallas o sistemas de protección entre el foco de ruido y los
oyentes son otra forma de paliar este tipo de contaminación. Así, por ejemplo, cada vez es más frecuente la
instalación de pantallas a los lados de las autopistas o carreteras, o el recubrimiento con materiales aislantes
en las máquinas o lugares ruidosos.
dB-A
10
40
60
70
80
90
130
150
Escala de ruidos y efectos que producen
ejemplo
Efecto. Daño a largo plazo
Respiración. Rumor de hojas
Gran tranquilidad
Biblioteca
Tranquilidad
Conversación en el aula
Algo molesto
Aspiradora. Televisión alta
Molesto
Lavadora. Fábrica
Molesto. Daño posible
Moto. Camión ruidoso
Muy molesto. Daños
Cascos de música estrepitosos
Algo de dolor
Despegue de avión a 25 m
Rotura del tímpano
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3.20.3. Contaminación térmica
Es el deterioro de la calidad del aire o del agua ambiental, ya sea por incremento o descenso de la
temperatura, afectando en forma negativa a los seres vivientes y al ambiente.
Principales causas de la contaminación térmica:
1. Generación de gases llamados de Efecto Invernadero (CO2, CH4, CFC, etc).
2. Energía en forma de calor disipada por lámparas incandescentes o focos.
3. Energía en forma de calor disipada por lámparas fluorescentes
4. Energía en forma de calor disipada por motores de combustión interna
¿Cómo afecta a nuestra salud la contaminación térmica:
1. Inundaciones, lluvias torrenciales o sequías que afectan a todos los seres vivos de grandes
extensiones de terreno.
2. Posible aparición de enfermedades tropicales ya erradicadas.
3. Extinción de algunas plantas y animales.
4. En el caso de cambios bruscos, puede ocasionar pulmonías o sofocamiento a las personas.
Esto ocurre en algunos centros laborales (frigoríficos, cocinas, fundiciones, etc).
3.20.4. Radiaciones contaminantes (formas de energía):
a. Radiaciones ionizantes son ondas electromagnéticas que proceden de minerales radiactivos,
radiaciones cósmicas, actividades médicas, escapes de centrales nucleares.
Las radiaciones alfa, beta, R-X y gamma (van en este orden de menos a más penetración).
Tienen gran incidencia en la atmósfera y en el hombre y por tanto son contaminantes,
provocando cambios en la estructura de la materia: Los efectos que provocan son afectar a los
procesos biológicos, provocar malformaciones, cáncer, etc.
b. Radiaciones no ionizantes (ondas electromagnéticas que no modifican la estructura de la
materia al no provocar ionización en los átomos). Radiaciones ultravioleta del Sol, cables del
fluido eléctrico, tubos fluorescentes, radiaciones infrarrojas (calor), radiofrecuencias,
microondas, TV, telefonía móvil. Los efectos que provocan son alteraciones del sistema
nervioso, trastornos hormonales e inmunológicos.
3.20.5. Contaminación lumínica
Es poco conocida pero ya aparece en la legislación española. “La
contaminación lumínica es el resplandor luminoso nocturno o brillo
producido por la difusión y reflexión de la luz en los gases, aerosoles y
partículas en suspensión en la atmósfera, que altera las condiciones
naturales de las horas nocturnas y dificultan las observaciones
astronómicas de los objetos celestes”
http://www.ecologismo.com/2009/07/08/contaminacion-luminica-ii/
Formas y fuentes de la contaminación lumínica:
a) Luz intrusa: Luz de una farola que entra en una vivienda
b) Difusión hacia el suelo: Halo luminoso que recubre
los núcleos urbanos y se observa a varios kilómetros
de distancia
c) Deslumbramiento: sobre personas y animales al
utilizar modelos de alumbrado con exceso de luz y
mal dirigidos
Efectos y soluciones frente a la contaminación lumínica:
a) Económicos (sobreconsumo energético)
b) Ecológicos (altera los ciclos vitales de la flora y fauna
nocturna)
c) Sanitarios (alteraciones de visión, del sueño…)
d) Científicos y culturales (dificulta la observación del
cielo nocturno)
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EFECTOS DE LA CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA
Estomas (poros en las hojas
Clorosis (SO2) y necrosis (muerte por SO2)
“Mal de la piedra” (aerosoles, abrasión y lluvia ácida)
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