Clase 4

Ciclo Hidrológico
Describe las transformaciones del agua al pasar por los distintos reservorios.
Los océanos contienen el 97.5% del agua sobre la Tierra, los
continentes el 2.4%, y la atmósfera menos del .001%. La precipitación
annual es mas de 30 veces la capacidad de la atmósfera para
contener agua, lo cual indica el rápido reciclado de agua que debe
ocurrir entre la superficie y la atmósfera.
Los océanos
son fuente
de vapor de
agua para la
atmósfera.
Llueve más de lo
que evapora sobre
los continentes.
Vapor de agua en la atmósfera
En contraste con las nubes, el vapor de agua tiene una
distribución geográfica más uniforme.
¿Cómo lo detectamos? Mediante el uso de satétiles.
Imágen satelital en el visible
Imágen satelital en el infrarojo
La existencia de nubes depende de la existencia de vapor de agua en
el aire. Lo que importa no es cuanto vapor de agua tiene el aire, sino
cuanto vapor de agua adicional puede contener el aire antes de
saturarse. Esto se cuantifica con la
e
Humedad Relativa = Humedad en el aire
=
x 100
es
Humedad si el aire está saturado
donde e es la presión de vapor de agua y es la presión de saturación.
Si H.R. > 100% el aire se satura y da lugar a la condensacion y
aparicion de nubes.
Dos formas de saturar el aire:
1- aumentar su contenido de vapor de agua
2- enfriando el aire
Dependencia de la saturacion del aire en funcion de la temperatura
y de la cantidad (presión) de vapor de agua:
La curva que separa la region saturada de la que no lo está se
denomina ecuación de Clausius-Clapeyron y se puede aproximar por
la siguiente expresión:
L 1 1
e s=e0 exp
[
 − ]
R T T0
El proceso A-C genera rocío: al anochecer la temperatura
baja mucho por radiación, disminuyendo así su capacidad
de contener vapor de agua y se forman gotas sobre el
pasto.
Se forma neblina si no solo el aire en contacto con el suelo
se enfria, sino que lo hace una capa de atmosfera. En este
caso las gotas se forman sobre núcleos de condensación.
Retroalimentación de vapor de agua
La razon de evaporacion del oceano depende de la humedad relativa
del aire, la cual a su vez depende de su temperatura. Si la
temperatura del aire aumentara a lo largo del camino A-D, de tal
forma que el aire nunca satura, la evaporacion continuiria hasta que
los oceanos desaparecerian.
Como el vapor de agua es un gas de invernadero, cuanto mas vapor
de agua haya en la atmosfera, mayor es este efecto y la temperatura
de la atmosfera aumenta. Si este incremento de temperatura es tal
que
la
atmosfera
no
satura,
la
evaporacion
continuara
indefinidamente hasta que no haya mas agua para evaporar. Este
proceso posiblemente ocurrio en Venus.
Aumento de
temperatura
aumenta el
efecto invernadero
aumento de
vapor de agua
atmósfera absorbe
mas radiación terrestre
Distribución geográfica de la precipitación
Media anual
Vapor de agua en la columna tiene una
distribución muy similar a la de
precipitación
Evaporación – precipitación = balance hídrico
Media anual
Una region donde la evaporacion es mayor que la precipitacion
tendra una perdida anual de agua.
●
Las zonas subtropicales de los oceanos son grandes fuentes de vapor
de agua para la atmosfera.
●
La region de la zona de convergencia tropical, en cambio, es una
zona de continuo flujo de vapor de agua de la atmosfera a los
oceanos.
●
Sobre los continentes, las regiones subtropicales tambien tienden a
tener un balance hidrico negativo (muchos de los desiertos estan
aqui), mientras que en latitudes mayores a 40° el balance es positivo.
●
Notar que nuestro pais, a pesar de estar en la region subtropical
tiene un balance hidrico anual positivo. A una latitud similar Chile
tiene un balance hidrico negativo que contiene el desierto de
Atacama, el mas seco del mundo.
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Notar:
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●
●
●
la
la
el
la
la
existencia del monsón de verano en la India.
existencia de la Zona de Convergencia del Atlantico Sur en Sudamerica
movimiento de la Zona de Convergencia Intertropical.
existencia de maximos de precipitacion en los extratrópicos en invierno.
migracion de la convección sobre América del Sur.
De que depende la intensidad del ciclo
hidrológico?
En una clase anterior vimos que la temperatura de
equilibrio de la Tierra está dada por el balance energético
en el tope de la atmósfera.
Cambios en la radiación solar absorbida, o en la radiación terrestre emitida,
altera el balance energético y dará lugar a una temperatura terrestre diferente.
Ejemplo de cambios que aumentarían la temperatura: aumento de actividad
solar, disminución del albedo, aumento de GEI.
¿Que ocurre si cambia el balance radiativo en la superficie?
El balance energético en la superficie es:
Rad. Solar – Rad. terrestre – Calor latente – Calor Sensible = 0
Recordemos que:
Calor Sensible << Calor Latente
y podemos aproximar el balance energético de la superficie
como:
Rad. Solar – Rad. terrestre – Calor latente = 0
Entonces:
Calor latente = Rad. Solar – Rad. terrestre
Pero, por definición:
Calor Latente = LV x Evaporación
o sea que
Evaporación = 1/LV (Rad. Solar – Rad. terrestre)
Por lo tanto, la evaporación depende del balance radiativo
en superficie.
Si (Rad. Solar – Rad. terrestre) aumenta,
la evaporación y la intensidad del ciclo hidrológico
aumenta.
Notar que un aumento del ciclo hidrológico
no necesariamente cambia la cantidad de
vapor de agua en la atmósfera.
Lo que cambia es la velocidad con que el
agua se mueve entre los reservorios. Por
ejemplo, entre los océanos y la atmósfera.
Al igual que en el balance de energía la atmósfera juega un
papel fundamental en transportar el exceso de energía tropical
hacia los polos, la circulación atmosférica transporta vapor de
agua de los océanos a los continentes para cerrar el ciclo
hidrológico.
Así para seguir entendiendo el funcionamiento del sistema
climático debemos comprender cómo funciona la circulación
atmosférica.