Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísicas INTRODUCCIÓN a

Universidad Nacional de La Plata – Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísicas
INTRODUCCIÓN a las CIENCIAS de la ATMÓSFERA
Práctica “1” : LA ATMÓSFERA TERRESTRE
Puntos a desarrollar
1.- ¿Cuál es la principal fuente de energía para el sistema atmosférico?
2.- Liste los principales gases que forman la atmósfera, según su orden de abundancia.
3.- ¿Cuál de los componentes de la atmósfera registra mayor variación zonal y vertical?
4.- Explique de qué modo la atmósfera terrestre ha protegido y protege el desarrollo de la vida en el
planeta.
5.- ¿Cuáles son algunos de los más importantes roles que juega el agua en la atmósfera?
6.- Brevemente, explique cómo son los mecanismos naturales de generación y eliminación del di óxido de carbono atmosférico (CO2). ¿Cómo y por qué se ha producido una importante variación de
la concentración de este gas en los últimos 100 años?
7.- ¿Qué son los aerosoles en la atmósfera, cuáles son sus orígenes y qué efectos causan?
8.- ¿Cuáles son los dos principales gases de invernadero en la atmósfera?
9.- ¿Cómo ha cambiado la atmósfera terrestre a través de los tiempos?
10.- (a) Explique el concepto de presión atmosférica en términos de altura de una columna de aire
sobre un nivel determinado.
(b) ¿Por qué razón la presión siempre decrece con el incremento de la altura?
11.- Mencione los valores de presión atmosférica normal para una atmósfera Standard, dados en
hPa, mb; mmHg, kg/cm2 y psi.
12.- Describa cómo es la estructura térmica vertical de la atmósfera, indicando su variación en
cada una de las capas que la forman.
13.- Brevemente, describa cómo es la variación zonal de la temperatura del aire en capas bajas,
según el tipo de superficie terrestre.
14.- ¿En qué capas de la atmósfera se encuentran las mayores concentraciones de agua y ozono,
y como varían en ellas?
15.- Considerando que la actual concentración del Oxígeno (O 2) en la atmósfera es cercana al 21%
(en volumen) y que se mantiene constante en casi toda la extensión vertical, ¿Por qué no sería posible sobrevivir respirando el aire de la estratosfera superior?
16.- ¿Qué es la Ionosfera y dónde se localiza?
Problemas
1.- Tomando la ecuación hidrostática y considerando que la densidad del aire es constante e igual
a 1 kg.m-3 en una capa delgada de atmósfera, calcular el espesor de dicha capa si la diferencia de
presiones entre su base y su tope es de 2 hPa (considerar g = 9,8 m.s-2 y constante).
2.- Si la presión atmosférica en superficie es de 1013 hPa (P (0)), ¿cuál será la presión a 50 m de altura (P(50))? (considerar “g” y “ρ” del problema anterior y constantes).
3.- ¿Cuál será el cambio de presión que experimente una parcela de aire si encontrándose a una
presión inicial de 600 hPa, se eleva 100 m de su posición original? (considerar g = 9,8 m.s -2 y ρ =
0,7 kg.m-3 , ambos constantes).
4.- Considerando una atmósfera isotérmica de espesor H = 9,6 km y siendo la presión en superficie
de 1016 hpa, ¿qué presión se tendrá a 2.500 m sobre el nivel del suelo?.
5.- Considerando una atmósfera isotérmica de espesor H = 10 km y siendo la presión en superficie
de 1014 hpa, calcular:
a) a qué altura se hallará el nivel de 500 hPa, y
b) la densidad del aire en el nivel del punto “a”, siendo la del superficie de 1,23 kg.m -3.
6.- La estación meteorológica Ezeiza aero, se encuentra a 20 m sobre el nivel del mar. Si en deter minado momento se mide en el barómetro una presión de 758,4 mmHg en el nivel de superficie de
la estación, ¿cuál sería la presión extrapolada a nivel del mar en ese momento? (considerar ρ =
1,15 kg.m-3, constante; 760 mmHg = 1013,25 hPa).
7.- Sabiendo que en una atmósfera Standard, a una altura métrica de 4000 m le corresponde una
altura geopotencial de 3997,490196 m, determinar el valor aceptado de R0.
8.- ¿Cuál será la altura geopotencial (H) a una altura métrica de 2000 m?
9.- Considerando una atmósfera hidrostática donde P(0) = 1020hPa :
a) Calcular la presión atmosférica en los niveles de z = 100 m; 500 m; 1.000 m; 2.000 m;
5.000 m ; 6.500 m y 8.000 m (ρ = 1,225 kg.m-3).
b) Construir un gráfico de p(z) (eje de abscisas) en función de z (eje de ordenadas).
10.- Hallar la altura máxima del modelo de atmósfera del problema anterior.
11.- Considerando una atmósfera isotérmica donde P(0) = 1020hPa y H = 8.500 m
a) Calcular la presión atmosférica en los niveles de z = 100 m; 500 m; 1.000 m; 2.000 m;
5.000 m ; 6.500 m y 8.000 m (ρ(0) = 1,225 kg.m-3).
b) Construir un gráfico de p(z) (eje de abscisas) en función de z (eje de ordenadas).
c) Comparar los resultados de los problemas 11 y 9.
12.- ¿Cuál será la presión a mitad de altura de una atmósfera isotérmica si la presión en superficie
es de 1015 hPa?
13.- Hallar la altura “z” para la cual se tiene la mitad de la presión en superficie para una atmósfera
isotérmica, siendo H = 10 km.
14.- ¿Qué porcentaje disminuye la presión cuando se está a mitad de altura de una atmósfera isotérmica?
Respuestas
1.- Δz = 20,4 m
2.- P(50) = 1008,1 hPa
3.- Δp = - 6,86 hPa
4.- P(z) = 783,06 hPa
5.- a) z = 7,07 km
b) ρ(z) = 0,6 kg.m-3
6.- P(nm) = 1013,4 hPa
7.- R0 = 6.371 km
8.- H = 1.999,37 m
9.- P(zi) = 1008 hPa; 960 hPa; 899,95 hPa; 779,9 hPa; 419,75 hPa; 239,68 hPa; y 59,6 hPa; respec tivamente.
10.- z = 8.406,46 m
11.- P(zi) = 1008,07 hPa; 961,73 hPa; 906,79 hPa; 806,15 hPa; 566,41 hPa; 474,78 hPa; 397,97
hPa; 375,24 hPa respectivamente.
12.- P(z) = 615,6 hPa
13.- z = 6.931 m
14.- 39,4 %