TERMODINÁMICA DE LA ATMÓSFERA Introducción .............................................................................................................................................. 1 La termodinámica y la atmósfera .......................................................................................................... 2 Estructura térmica de la atmósfera ........................................................................................................ 2 El modelo de atmósfera estándar .......................................................................................................... 7 La termodinámica ............................................................................................................................... 11 La atmósfera como sistema termodinámico........................................................................................ 14 Balance energético terrestre .................................................................................................................... 15 Radiación solar .................................................................................................................................... 17 Albedo ................................................................................................................................................. 19 Emisión ............................................................................................................................................... 19 Balance radiativo................................................................................................................................. 21 Ventanas atmosféricas......................................................................................................................... 24 Efecto invernadero .............................................................................................................................. 26 Tiempo y clima ....................................................................................................................................... 30 Cambio climático ................................................................................................................................ 33 Variables atmosféricas locales ................................................................................................................ 36 Posicionamiento: la altitud y su medida ............................................................................................. 36 Presión y temperatura atmosféricas: modelos y medidas ................................................................... 37 Sondeos atmosféricos .......................................................................................................................... 39 Humedad del aire ................................................................................................................................ 40 Estabilidad vertical .............................................................................................................................. 45 Diagramas termodinámicos meteorológicos ....................................................................................... 50 Las nubes................................................................................................................................................. 55 Formación de las nubes ....................................................................................................................... 56 Nucleación .......................................................................................................................................... 57 Condensación por depresión inducida por el vuelo ............................................................................ 61 Precipitaciones .................................................................................................................................... 61 Formación de hielo.............................................................................................................................. 64 La atmósfera a escala sinóptica: mapas del tiempo ................................................................................ 69 Centros de acción, masas de aire y frentes.......................................................................................... 71 Circulación general ............................................................................................................................. 74 Fuerzas actuantes ................................................................................................................................ 77 Vientos ................................................................................................................................................ 78 Corrientes en chorro ............................................................................................................................ 84 Conclusiones ........................................................................................................................................... 84 Referencias .......................................................................................................................................... 85
Introducción Se dice que el planeta Tierra debería llamarse planeta Agua, pues más del 70% de su superficie es acuosa, pero el aire aún ocupa más, y nos es más preciado si cabe a los animales terrestres (si falta el aire, es cuestión de vida o muerte en unos minutos), y particularmente a los ingenieros aeroespaciales. Cuando se diseñan sistemas de soporte de vida (aeroespaciales, submarinos u otros) las prioridades son: aire, agua, y alimento. La termodinámica es una de las ciencias básicas para comprender todos estos sistemas y los procesos que en ellos tienen lugar, puesto que es el calentamiento desigual de la superficie planetaria la fuente motriz de toda la maquinaria del tiempo meteorológico.