el agua en la átmosfera

Programa Regional de Meteorología / IANIGLA - CONICET
EL AGUA EN LA ÁTMOSFERA
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El agua en la atmósfera
El agua en la atmósfera cumple un rol muy
importante como vehículo que transporta
energía de un lugar a otro de la tierra.
El vapor de agua (humedad) y la temperatura
están ligados entre si y son elementos
esenciales en los procesos meteorológicos.
Ciclo hidrológico
Proceso natural que tiene lugar a escala mundial mediante
el cual se mantiene prácticamente constante el
contenido de vapor de agua en la atmósfera a través de
los procesos de:
• evaporación directa - superficies de agua de
océanos, lagos y ríos y la vegetación;
• transpiración - vegetación
• evapotranspiración - evaporación más
transpiración en superficies terrestres
de vegetación
cubiertas
• condensación - formación de nubes
• precipitación - lluvia o nieve que cae
directamente sobre la superficie
terrestre, los océanos y los ríos
• escorrentía - corrientes superficiales
• infiltración - corrientes subterráneas
El ciclo hidrológico actúa como
una instalación natural de destilación
agua salada → vapor de agua → agua dulce
• En la tierra hay 1360 millones de km3 de agua
• El ciclo hidrológico funciona sólo con 470.000
km3
• El proceso de evaporación requiere de gran
cantidad de energía térmica
• Evaporar 1g de agua a 20°C requiere
585 calorías
• Del 100% del calor que llega desde el sol
(constante solar) el 28% se utiliza como
combustible.
• De ese 100%, el 18% se utiliza para evaporar agua
la cual viaja y se eleva hasta cierta altura sobre el
nivel del mar adquiriendo
por su movimiento energía cinética
por su elevación energía potencial
•
Estos valores de energía son muy pequeños
con respecto a
energía calórica – energía térmica
necesaria para evaporarla.
•
El calor recibido del sol queda almacenado en
el propio vapor como
calor latente
Cambio de fase
condensación-evaporación
congelación-fusión
sublimación
T α Energía Media del Movimiento Molecular
• Las partículas están en constante agitación y colisión, al
calentar
aumenta la temperatura y la energía media, entrega
energía adicional a las moléculas.
• El calentamiento sigue hasta la saturación de equilibrio
y cesa la evaporación,
calor latente de vaporización.
• La compresión del vapor produce la
condensación,
se le quita calor para que las moléculas se desplacen
más lentamente
Calor latente
Para cambiar de estado hay un calor latente particular
• Caloría
cantidad de calor que hay que entregar a 1gr de agua
para elevar su temperatura en 1°C
• Calor latente de evaporación
Cantidad de calor que hay que entregar a 1gr de agua
para evaporarla + 597.3 cal/gr
• Calor latente de condensación
Cantidad de calor que hay que quitarle a 1gr de agua
para condensarla – 597.3 cal/gr
• Calor latente de fusión
Cantidad de calor que hay que entregar a 1gr de agua
sólida para licuarla + 79.7 cal/gr
• Calor latente de solidificación
Cantidad de calor que hay que quitarle a 1gr de agua
para condensarla – 79.7 cal/gr
• Sobrefusión
El agua se puede enfriar a temperaturas algo inferiores a
0°C si solidificar.
Engelamiento en nubes.
• Calor latente de sublimación
Cantidad de calor que hay que entregar a 1gr de hielo
o nieve para transformarlo en vapor
+ 677
cal/gr
Calor latente de sublimación
= calor latente de evaporación
+ calor latente de fusión
(597.3 + 79.7 = 677) cal/gr
Parámetros para determinar
el contenido de
vapor de agua
en la atmósfera
• HUMEDAD
Cantidad de vapor o humedad en la atmósfera que
depende directamente de la temperatura y puede
expresarse como:
• Humedad relativa (HR)
Relación entre la cantidad de vapor de agua que se
halla en el aire y la máxima capacidad que podría tener
a la misma temperatura.
• Humedad absoluta (HA)
Peso del vapor de agua por unidad de volumen de aire
gr de vapor/m3 de aire
• Humedad específica (HE)
Masa de vapor de agua contenida en una unidad de
masa de aire húmedo
gr de vapor/kg de aire húmedo
• Razón o proporción de mezcla (RM)
Masa de vapor de agua existente en la unidad de
masa de aire seco
gr de vapor/kg de aire seco
Temperatura de punto de rocío (Td)
Valor a que debe descender la temperatura del aire
para que el vapor de agua que contiene condense.
A la Td el aire siempre satura, no admite más vapor
de agua y comienzan a formarse las gotitas de agua
líquida (nieblas).
La diferencia entre la temperatura (T) y el punto de
rocío (Td) indica cuantos grados tiene que bajar la
temperatura para que el aire se sature.
Tensión de vapor e
Presión que ejerce el peso del vapor sobre la unidad de
superficie
Una pequeña parte de la presión total que el aire
ejerce en un determinado momento y lugar, es
debida a la contribución del vapor de agua
existente.
Existe un valor máximo para esa tensión y es la
tensión de vapor de saturación.