Temperatura: variación estacional y diurna Prof. Yamina Silva Vidal

Capitulo 4. Temperatura: variación
estacional y diurna
Capitulo 4
4.1 Porque la Tierra tiene estaciones: las estaciones en el
hemisferio norte y sur.
4.2 Variaciones estacionales locales
Temperatura: variación
estacional y diurna
Prof. Yamina Silva Vidal
4.3 Variación diurna de la temperatura: calentamiento diurno,
enfriamiento nocturno.
4.4 Control de la temperatura.
4.5 Datos de temperatura del aire: diario, mensual y anual.
Análisis de datos de temperatura.
4.6 Temperatura del aire y el confort humano.
4.7 Medición de la temperatura
Meteorologia
y Climatologia
Ahrens, C.D, 1999: Meteorology today: an introduction
to Weather,
Climate, and the Environment. 6-th edition. Brooks/Cole, 528 pp.
Yamina Silva
http://www.brookscole.com/ http://www.thomsonedu.com/
4.1 Porque la Tierra tiene estaciones
•
4.1 Porque la Tierra tiene estaciones
La tierra se mueve en órbita alrededor del sol. (Fig. 3.1)
Elipticidad
= el perihelio = 1.47 x 108 kilómetros (el 4 de enero) (tierra
cerca del sol)
Perihelio
Apohelio
= apohelio = 1.53 x 108 kilómetros (el 4 de julio) (tierra lejos
del sol)
•
El calor en la superficie depende más de la posición del sol
en el cielo que de la longitud de los días. (Fig. 3.2)
•
El sol directo, arriba es más intenso, por lo tanto hay más
calentamiento superficial.
Fig. 3.1: La trayectoria elíptica (exagerada) de la tierra sobre
el sol trae la tierra levemente más cercano al sol en enero
que en julio.
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Yamina Silva
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Yamina Silva
4.1 Porque la Tierra tiene estaciones
4.1 Porque la Tierra tiene estaciones: las estaciones en
el hemisferio norte y sur.
•
La inclinación del planeta en 23.5° fija la longitud del día y
la posición del sol en el cielo. Esto se conoce como la
oblicuidad. La oblicuidad es mismo todo el año. (Fig. 3.3)
–
Los trópicos de Cáncer esta a 23.5°N y Capricornio a 23.5°S
–
66.5°N /65°S son el Círculo Polar Ártico/Antartico
–
El solsticio de verano: 21 de junio y marca el primer día del
verano
El hemisferio norte esta dirigido hacia el sol, latitudes mayores
a 66.5°N tendran sol 24 horas al día (Fig. 3.4)
Fig. 3. 2: La luz del sol que impacta en una superficie con un
ángulo se extiende por un área más grande que la luz del sol
que impacta la superficie directamente. Los rayos oblicuos
del sol entregan menos energía (osea menos intenso) que
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una superficie con Meteorologia
rayos directos
del sol.
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El hemisferio sur esta en una inclinacioón alejada del sol,
latitudes mayores a 66.5°S presentan oscuridad 24 horas al
día.
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4.1 Estaciones en el hemisferio norte y sur
4.1 Porque la Tierra tiene estaciones: las estaciones en
el hemisferio norte y sur.
–
El solsticio del invierno - el 21 de diciembre
marca el primer día del invierno
–
El equinoccio de otoño – 22 de septiembre: la longitud del
día es igual a la longitud de la noche.
El sol esta sobre elecuador:
–
•
El equinoccio de primavera – 20 de marzo es similar al
equinocio de otoño
Radiación solar entrante = insolación en la superficie
= flujo solar (W/m)
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Fig. 3.3: Mientras que la tierra gira sobre el sol, es inclinada en su eje por un
ángulo de 23.5°. El eje de la tierra señala siempre a la misma área en el espacio
(visto de una estrella distante). Así, en junio, cuando el hemisferio norte se inclina
hacia el sol, recibe más luz solar en largas horas, por tanto mas calor acumulado,
por tanto sera mas caliente que en diciembre, cuando el hemisferio norte se inclina
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lejos del sol (el diagrama no esta Yamina
en escala)
Silva
4.1 Estaciones en el hemisferio norte
4.1 Estaciones en el hemisferio norte
Radiacion solar
La cantidad de radiación solar disminuye cuando nos dirigimos hacia los
polos, disminuyendo también el flujo solar (Fig. 3.6, 3.2)
La radiación que pasa a través de la atmósfera más gruesa consigue ser
dispersada y absorbida por el polvo y las moléculas. Fig. 3.5,
Por lo tanto, no es más caliente en los polos incluso en el verano en que
el sol ilumina todo el día.
Fig. 3.4 Tierra del sol de la medianoche. Una serie de
exposiciones del sol tomado antes, durante, y después de
medianoche en Alaska del norte durante julio.
•
Altas latitudes - pierda más energía dispersada directamente al
espacio.
•
Latitudes bajas - gane más energía durante el año de la radiación
directa del sol.
El balance energético es obtenido globalmente por el traspaso térmico
del ecuador a los poslos debido al transporte y al proceso de la
condensación (el agua se evapora en la latitud baja, se mueve a los
polos y condensa, agregando calor latente). (Fig. 2, Focus on
spetial topic)
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4.1 Porque la Tierra tiene estaciones
4.1 Porque la Tierra tiene estaciones
Fig. 3.5: La cantidad
relativa de energía
radiante recibida en
el tope de la
atmósfera y en la
superficie de la tierra
el junio el 21 solsticio de verano..
Fig. 3. 6: Durante el
verano norteño del
hemisferio, la luz del
sol que alcanza la
superficie de la tierra
en latitudes del norte
lejanas ha pasado
por una capa más
gruesa de atmósfera
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4.1 Porque la Tierra tiene estaciones
http://www.brookscole.com/cgiwadsworth/course_products_wp.pl?fid=M20bI&product_isbn_issn=0534397719&discipline_number=30
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4.1 Porque la Tierra tiene estaciones
http://www.brookscole.com/cgiwadsworth/course_products_wp.pl?fid=M20bI&product_isbn_issn=0534397719&discipline_number=30
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4.2 Variaciones estacionales locales
4.1 Porque la Tierra tiene estaciones
http://www.brookscole.com/cgiwadsworth/course_products_wp.pl?fid=M20bI&product_isbn_issn=0534397719&discipline_number=30
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Balance de energía
Fig. 2 (Special topic): Media anual de la radiación solar entrante
(línea roja) absorbida por la tierra y la atmósfera, y media anual
de la radiación infrarroja
(línea
azul) emitida por la tierra y la
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atmósfera.
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4.2 Variaciones estacionales locales
Posición del sol en el cielo
Las variaciones en la posición del sol durante el día y con estaciones
en el hemisferio norte (Fig. 3.9).
El lado del sur recibe más sol que el lado del norte durante el año.
Las direcciones de la puesta del sol y de la salida del sol son también
diferentes.
La posición del sol tendrá un efecto alrededor de las casas.
Las paredes de la casa en el lado del sur serán más calientes que las
del lado norte.
Las plantas y los árboles que necesitan más sol y calor se deben plantar
en el lado del sur.
Las ventanas grandes se deben colocar en el lado del sur.
Los árboles en el lado del sur enfriaran la casa.
La energía puede ser ahorrada usando la naturaleza estratégicamente
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Fig. 3.9 Las posiciones varibles del sol, observado en latitudes
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medias del hemisferioMeteorologia
norte.
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4.3 Variación diurna de la temperatura
4.3 Variación diurna de la temperatura
Muchos factores que afectan las temperaturas diurnas.
En el hemisferio norteño, las colinas que están frente al sur
consiguen más sol, así que son mas calientes y secas (Fig.
3.10)
Tienen estaciones más largos de crecimiento.
Por lo tanto las practicas de esquí van hacia el norte.
Fig. 3.10 En las áreas donde los cambios pequeños de
temperatura pueden causar cambios importantes en humedad del
suelo, la vegetación escasa en las cuestas de los revestimientos
del sur a menudo se pondrá en contraste con la vegetación en
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las cuestas de los revestimientos
del norte
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4.3 Variación diurna de la temperatura
4.3 Variación diurna de la temperatura
La
temperatura
aumenta si la energía
adentro es mayor que
la energía que sale
La mayoría de la
energía es recibida por
la tierra al mediodía.
La superficie calienta mucho si no hay viento.
Si hay viento, mezclará el aire superficial caliente con el aire mas fresco.
La convección forzada transfiere calor de la superficie hacia arriba
•
Calentamiento diurno
La máxima temperatura ocurre entre 2 y 5 pm. (fig. )
Esto dependerá de la cantidad de nubes porque reflejan muchos de
radiación.
Muchos otros efectos (espejos grandes del agua, tipo de suelo,
contenido de agua, vegetación) afectarán también.
•
Fig. 3.14. La variación diaria en temperatura del aire es
controlada por energía entrante (sobre todo del sol) y energía
saliente de la superficie de la tierra. Donde la energía entrante
excede la energía saliente (anaranjada), temperatura del aire se
eleva. Donde la energía
saliente
excede la energía entrante
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(azul), la temperatura del aire
baja.
Yamina
Silva
4.3 Variación diurna de la temperatura
Enfriamiento radiativo nocturno.
La parte más fría de la atmósfera está cerca de la tierra en la
noche.
Se puede dat inversiones por radiación = inversiones nocturnas
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4.3 Variación diurna de la temperatura
Las inversiones más grandes ocurren cuando el aire es cala
durante la noche, el aire es seco, y libre de nube (de 1 a
1000m) . Por ejemplo: durante las noches polares largas la
inversión puede estar hasta una altitud muy alta.
La temperatura más baja está momentos antes de salida del
sol (Fig. 3.14).
Los cinturones termales (Fig. 3.17). El aire frío drena cuesta
abajo en la noche y se acumula en el fondo. Los agricultores
plantarán en las laderas más calientes.
Fig. 3.12 En un día soleado sin vientos, la temp. Cerca de la
superficie pude ser mucho mas caliente que el aire a metros de la
supericie.
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4
4.3 Variación diurna de la temperatura
4.3 Variación diurna de la temperatura
Fig. 3.17 En noches frías, claras, el aire frío se colocará en los valles
haciendo que estas sean más frías que el aire circundantes. La región a
lo largo del lado de la colina donde está por encima de cero grados
temperatura
del
aire
se
conoce
como
cinturon
termal.
Fig. 3.15 En una noche clara, tranquila, el aire cerca de la
superficie puede ser mucho más frío que el sobre el aire. El
aumento en temperatura del aire con el aumento de la altura
sobre la superficie se llama una inversión de la temperatura por
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radiación.
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4.4 Control de la temperatura
4.4 Control de la temperatura
Factores que afectan la temperatura.
Los factorees principales que controlan la cantidad de
radiación solar y de temperatura son:
•
Latitud.
•
Distribucion de tierra y agua.
•
Corrientes oceanicas.
•
Altitud.
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Fig. 3.21 Promedio de la temperatura cerca al nivel del mar en
enero (°F)
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4.4 Control de la temperatura
4.4 Control de la temperatura
•
En promedio, la temperatura disminuye hacia los
polos.
•
Hay un gradiente mucho más grande en
invierno.
•
Hay "curvas" en los isotermas debido a los
océanos, debido a las características desiguales de
enfriamiento/calentamiento debido al tierra/mar.
•
Las corrientes del océano también afectarán las
temperaturas (ejemplo: la corriente de golfo).
•
Fig. 3.22 Promedio de la temperatura cerca al nivel del mar en
julio (°F)
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4.5 Datos de temperatura del aire: diario, mensual y
4.4 Control de la temperatura
anual. Análisis de datos de temperatura.
Rango diurno de la temperatura.
•
más grande en el desierto (DT = 30°C).
•
más pequeña en las regiones húmedas (DT = 10°C).
•
Rango de temperaturas diurna más grande en la superficie y
se reduce con la altitud (9C a 4C sobre los 300m)
•
la radiación entrante es parada por las nubes, radiación
saliente es atrapada
•
Hay también una variación pequeña de la temperatura cerca
de superficie grandes de agua.
•
Promedio= temperatura media diaria.
•
normal = Promedio sobre 30 años
•
promedio mensual = promedio del mes
Lucha contra las heladas (Fig. 3.18 y 3.19)
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4.5 Datos de temperatura del aire: diario, mensual y
anual. Análisis de datos de temperatura.
•
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4.5 Datos de temperatura del aire: diario, mensual y
anual. Análisis de datos de temperatura.
Rango anual = diferencia entre los meses más calientes y más fríos.
Es el más grande donde hay variaciones grandes en la luz del día (es
decir los polos). S
Temperatura media anual = el promedio de 12 promedios
mensuales (o de todos los días).
Ciclo anual. Variación o comportamiento anual, periodo de 12
meses.
Ciclos climáticos. Comportamiento multianual donde se
analizan los ciclos climáticos o tendencias.
Ciclos climáticos estacionales. Comportamiento mensualanual
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Termómetro
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Termohigrógrafo
En los observatorios meteorológicos se emplean los termómetros
de mercurio para medir la temperatura máxima, "que es el valor
termométrico más alto alcanzado en un día"; y los de alcohol para
medir la temperatura mínima o "valor más bajo de la temperatura
en una jornada".
La escala que llevan incorporada todos nuestros termómetros, es la
escala centígrada, que asigna el valor de 0º al punto de congelación
del agua y el valor de 100º al punto de ebullición. También se usa,
sobre todo en los países anglosajones, la escala Fahrenheit
temperatura en Fahrenheit = (1.8 * temperatura
centígrada) + 32
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El termohigrógrafo (termo: temperatura, higro: humedad) es un
aparato que registra en una gráfica las temperaturas y la humedad
relativa. Es un equipo esencial para el estudio del clima. Es
importante saber la temperatura máxima o mínima, pero quizás es
más interesante saber a qué hora se ha producido ésta; lo mismo
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pasa con la humedad.
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Termohigrógrafo
EL PSICRÓMETRO
Gráfica del termohigrógrafo
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EL ASPIROPSICRÓMETRO
El psicrómetro aspirado tipo Assman (aspiropsicrómetro) es un
aparato ventilado artificialmente por medio de un mecanismo de
relojería. Está compuesto por un tubo prolongado con dos
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aberturas tubulares en las
cualesy van
colocados los depósitos de los
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termómetros
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Estación meteorológica
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Estación automática
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