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ORIGEN Y COMPOSICIÓN DE LA ATMÓSFERA

Física. Ambiental. ORIGEN Y COMPOSICIÓN DE LA ATMÓSFERA. INTERACCIÓN DE LA ATMÓSFERA Y LA SUPERFICIE DEL PLANETA. Equipo docente : Alfonso Calera Belmonte Antonio J. Barbero. Departamento de Física Aplicada UCLM. Física. Núcleo interno. Sólido, radio  1200 km. Ambiental.

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ORIGEN Y COMPOSICIÓN DE LA ATMÓSFERA

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  1. Física Ambiental ORIGEN Y COMPOSICIÓN DE LA ATMÓSFERA INTERACCIÓN DE LA ATMÓSFERA Y LA SUPERFICIE DEL PLANETA Equipo docente: Alfonso Calera Belmonte Antonio J. Barbero Departamento de Física Aplicada UCLM

  2. Física Núcleo interno Sólido, radio  1200 km Ambiental Núcleo externo Líquido, radio  3470 km Manto Radio  3470 km Corteza Espesor  8 - 70 km FORMACIÓN DE LA TIERRA Teoría de acreción de planetesimales Diferenciación de la estructura en función de la densidad Adaptado de: http://zebu.uoregon.edu/internet/images/earthstruc.gif

  3. Física Ambiental FORMACIÓN DE LA ATMÓSFERA Formada originalmente por los gases emitidos por componentes volátiles internos y erupciones volcánicas. Los gases fueron retenidos por la fuerza de gravedad. En las erupciones volcánicas actuales se observa que los volátiles más comunes son H2O (85%), CO2 (10%) y SO2 y compuestos de nitrógeno (resto). Baja proporción actual de H2O en la atmósfera Baja proporción actual de CO2 en la atmósfera La atmósfera actual Predominio del nitrógeno Presencia de otros componentes (pequeña concentración) Presencia de una importante fracción de O2 http://www.xtec.es/~rmolins1/solar/es/planeta02.htm Información adicional: http://faculty.weber.edu/bdattilo/shknbk/notes/atmsphrorgns.htm

  4. Componentes mayoritarios aire seco Física Componentes mayoritarios aire seco (% masa) Ambiental COMPOSICIÓN DE LA ATMÓSFERA COMPOSICIÓN POR DEBAJO DE 100 km (porcentajes) Vapor de agua: Hasta 4% (volumen) Adaptado de John M. Wallace y Peter V. Hobbs, Atmospheric Science: an introductory survey. Academic Press

  5. Física Ambiental COMPOSICIÓN DE LA ATMÓSFERA (2) (partes por millón en moléculas) Componentes minoritarios Ozono: 0-12 ppm

  6. Baja proporción actual de H2O en la atmósfera P mb 40 Física 30 Condiciones ambientales  23 mb 20 10 º C 10 20 30 Ambiental PC 1 atm P3 T T3 TC 100 C FORMACIÓN DE LA ATMÓSFERA: H2O Los ejes NO están a escala T3= 0.01 C = 273.16 K P3= 0.006112 bar TC = 374.15 C = 647.30 K PC = 221.20 bar

  7. Baja proporción actual de H2O en la atmósfera Física Limitada capacidad de retener agua en estado vapor Saturación y condensación Ambiental Precipitación y formación de océanos Hidrosfera Interdependencia del sistema atmósfera / hidrosfera http://matap.dmae.upm.es/Astrobiologia/Curso_online_UPC/capitulo11/3.html FORMACIÓN DE LA ATMÓSFERA: H2O (2)

  8. Océano 97% Física Hielo 2.4% Océanos 97 % Hielo 2,4 % Subsuelo 97% Subsuelo 0,6 % Otros 0.6% Ríos y lagos 0,02 % Ríos y lagos 3,3% Atmósfera 0,001 % Ambiental Atmósfera 1,7% Déficit FORMACIÓN DE LA ATMÓSFERA. Hidrosfera. Masa 1.36·1021 kg Contenido actual de la hidrosfera: dos órdenes de magnitud INFERIOR al agua inyectada en ella * Filtraciones en puntos de subducción * Fotodisociación UV

  9. Física Zona de subducción Ambiental Filtraciones hacia el manto FORMACIÓN DE LA ATMÓSFERA. Hidrosfera (2). FILTRACIONES DE AGUA HACIA EL MANTO Océano Corteza oceánica Corteza continental Manto superior

  10. Fotodisociación Física O O O O Ambiental 104º H H H H H H H H FORMACIÓN DE LA ATMÓSFERA. Fotodisociación agua Molécula de agua Alta atmósfera, condiciones de baja presión Fotones de alta energía Producción de radicales, recombinación formando especies nuevas. En especial el hidrógeno tiende a escapar.

  11. Baja proporción actual de CO2 Estimación del contenido en carbono de la corteza terrestre Almacenamiento de carbono: * Rocas, sales, combustibles fósiles * Atmósfera (CO2 libre) y océano (CO2 disuelto) * Biosfera Física (unidades arbitrarias) Ambiental FORMACIÓN DE LA ATMÓSFERA: CO2 Procesos geológicos y biológicos Biosfera marina 1 Biosfera terrestre 1 Atmósfera (CO2) 70 Océano (CO2 disuelto) 4000 Combustibles fósiles 800 Sales 800000 Carbonatos 2000000 Fuente: John M. Wallace y Peter V. Hobbs, Atmospheric Science: an introductory survey. Academic Press. Tomado de P K Weyl, Oceanography. John Wiley & Sons, NY, 1970 Presencia de oxígeno en la corteza terrestre: * Sales de hierro, carbonatos y bicarbonatos Carbonatos: formados mediante reacciones de intercambio iónico (seres vivos) H2O + CO2 H2CO3 H2CO3 + Ca++  CaCO3 + 2H +

  12. Concentración CO2 (ppm) Física 335 330 325 320 Año 315 Ambiental 1958 1960 1962 1964 1970 1966 1968 1972 1974 29% ACTIVIDAD HUMANA y CO2 ATMOSFÉRICO Datos del observatorio de Mauna Loa (Hawaii). Adaptado de John M. Wallace y Peter V. Hobbs, Atmospheric Science: an introductory survey. Incrementos de concentración desde 1750 280 ppm 1750 360 ppm Actual Datos basados en http://zebu.uoregon.edu/1998/es202/l13.html Más información sobre ciclo del carbono: http://www.hamburger-bildungsserver.de/welcome.phtml?unten=/klima/klimawandel/carbondioxid/concentration.html

  13. Predominio atmosférico del N2 Física Fijado alrededor del 20% en forma de nitratos (actividad biológica) Otros componentes de la atmósfera Ambiental Lluvia ácida Sulfatos en la corteza Procedentes de desintegraciones radiactivas NITRÓGENO Y COMPONENTES MINORITARIOS El contenido original ha sido poco alterado a causa de su baja reactividad AZUFRE: Inyectado en atmósfera por erupciones volcánicas en forma de sulfuro GASES NOBLES: He, Ar

  14. 2H2O  2H2 + O2 Disociación del agua (UV) Física H2O + CO2 {CH2O} + O2 Fotosíntesis (luz visible) Mayor liberación O2  4108 años Ambiental VIDA EN TIERRA FIRME VIDA MARINA Algas unicelulares liberación O2  2-3109 años Producción O3 Reducción de UV en superficie * Véase experimento de Miller en http://matap.dmae.upm.es/Astrobiologia/Curso_online_UPC/capitulo9/4.html EL OXÍGENO LA PRESENCIA DE O2 EN LA ATMÓSFERA ESTÁ LIGADA A LOS PROCESOS BIOLÓGICOS FUENTES DEL OXÍGENO ATMOSFÉRICO Primeros organismos (ambiente reductor?) *  4109 años

  15. Temperatura T  Física Ambiental ALGUNAS MAGNITUDES FÍSICAS QUE DESCRIBEN EL ESTADO DE LA ATMÓSFERA Es la magnitud física que tiene el mismo valor en dos cuerpos que se hallan en equilibrio térmico (ausencia de transferencia neta entre ellos de energía en forma de calor). La temperatura se mide con termómetros. Unidad SI Kelvin (K) Se define el Kelvin como la fracción 1/273.16 de la temperatura termodinámica del punto triple del agua Grado centígrado (ºC) K = ºC + 273.15 CASOS ESPECIALES Temperatura del aire: perfil vertical PROCESOS ADIABÁTICOS AIRE SECO La variación de la temperatura del aire con la altura en la atmósfera es el gradiente vertical de temperaturas (air lapse rate). EN LA ATMÓSFERA ESTÁNDAR Conversor de temperaturas: http://www.lenntech.com/espanol/Calculadoras/temperatura.htm

  16. ALGUNAS MAGNITUDES FÍSICAS QUE DESCRIBEN EL ESTADO DE LA ATMÓSFERA (2) Presión P  Física Ambiental 1 bar = 100 kPa 1 mb = 0.1 kPa 1 kg/cm2 = 98.07 kPa 1 atm = 101.325 kPa 1 mmHg (1 torr) = 0.1333kPa metro de columna de agua (m.c.a.) 1 m.c.a. = 0.9807 kPa Magnitud física que expresa la acción de un fluido sobre la superficie de un sólido o líquido y es el cociente entre la fuerza normal a la superficie y el área de la superficie sobre la que se ejerce. Unidad SI Pascal Se define el pascal como la presión ejercida por una fuerza de 1 N sobre 1 m2. Otras unidades Conversor de presión: http://www.lenntech.com/espanol/Calculadoras/presión.htm

  17. Física Ambiental B z Variación vertical >> variación horizontal A PRESIÓN ATMOSFÉRICA Debida al peso de la columna de aire que se encuentra por encima de un lugar Ecuación de los fluidos: Densidad del aire  decrece con la altura Por debajo de 100 km, para una altura dada, la presión está prácticamente siempre dentro de un intervalo de un 30% de un valor estándar.

  18. Física Ambiental z Depende de la masa molecular del gas PRESIÓN ATMOSFÉRICA (2) El aire es un fluido compresible Densidad proporcional a la presión

  19. Física 1% resto MESOPAUSA 99% resto Ambiental ESTRATOPAUSA Muy seca, incremento concentración O3 Largos tiempos de permanencia de partículas Mezcla vertical muy reducida 99.9% masa TROPOPAUSA grad T = -6.5 K·km-1 80% masa, 100% vapor de agua Cortos tiempos de permanencia de partículas LAS CAPAS DE LA ATMÓSFERA Partículas cargadas y no cargadas Colisiones muy poco frecuentes Termosfera  80 km Partículas cargadas (ionosfera) Mesosfera  50 km Estratosfera  10 - 12 km Troposfera

  20. Física Ambiental ALTURA DE LA TROPOPAUSA Factores que influyen en altura de tropopausa Estratosfera * Latitud En el ecuador se encuentra más elevada que en los polos * Estación del año Troposfera * Temperatura de la troposfera En condiciones ambientales de bajas temperaturas, la tropopausa desciende debido a que en estos casos la convección es menor. Gráfica elaborada con datos de condiciones medias anuales en http://www-das.uwyo.edu/~geerts/cwx/notes/chap01/tropo.html Información adicional: Mapa de presiones en la tropopausa (valores medios entre 1983 y 1998) http://www.gfdl.noaa.gov/~tjr/TROPO/TROPO.html

  21. ATMÓSFERA ESTÁNDAR Física Ambiental • La temperatura del aire a 0 metros (nivel del mar) es de 15 ºC (288.15 K) • La presión atmosférica a 0 metros es de 1013.25 hPa • El aire es seco y se comporta como un gas perfecto • La aceleración de la gravedad es constante e igual a 980.665 cm/s2 • Desde el nivel del mar hasta los 11 km la temperatura decrece con la altura a razón de 6.5 ºC/km: T = 288.15 K -( 6.5 K/km)· H (H: altura en km) • En este nivel la presión se estima mediante P = 1013.25 hPa ·(288.15 K/T)^-5.256 • Desde los 11 a los 20 km la temperatura se mantiene constante e igual a 216.65 K • En este nivel la presión se calcula como P = 226.32 hPa · exp(-0,1577·(H-11km)) • Desde los 20 a los 32 km la temperatura aumenta: T = 216.65 K + (H-20 km) (H: altura en km) • En este nivel la presión se calcula: P = 54.75 hPa · (216.65K/T)^34.16319

  22. ATMÓSFERA ESTÁNDAR (2) Física Ambiental • Desde los 32 a los 47 km la temperatura aumenta según la relación T = 228.65 K + (2.8 K/km)·(H-32 km) (H: altura en km) • En este nivel la presión se calcula mediante P = 8.68 hPa · (228.65 K/T)^12.2011 • Desde los 47 a los 51 km la temperatura se mantiene constante e igual a 270.65 K • En este nivel la presión se calcula mediante P = 1.109 hPa · exp(-0,1262·(H-47km)) • Resto de niveles superiores puede verse en las siguientes referencias: A. Naya (Meteorología Superior en Espasa-Calpe); y, R.B.Stull (Meteorology for Scientists and Engineers)). Fuente: J. Almorox, http://www.eda.etsia.upm.es/climatologia/Presion/atmosferaestandar.htm Calculadora de atmósfera estándar (hasta 86 km): http://www.digitaldutch.com/atmoscalc/

  23. 160 Física Altura (km) 140 120 Presión (mb) 100 Ambiental Agua líquida condiciones ambientales 106 g/m3 Densidad (g/m3) 80 Recorrido libre medio (m) 60 40 Distancia promedio recorrida por una molécula antes de sufrir una colisión con otra. 20 10-8 10-7 10-6 10-5 10-4 10-3 10-2 10-1 102 103 1 10 Gráfica elaborada con datos procedentes de John M. Wallace y Peter V. Hobbs, Atmospheric Science: an introductory survey. Academic Press Adaptado de CRC Handbook of Chemistry and Physics, 54th Edition. CRC Press (1973) ATMÓSFERA ESTÁNDAR. PERFIL DE PRESIONES

  24. 520 510 Física 500 TERMOPAUSA 490 160 150 140 Ambiental 130 120 110 100 90 Altura 80 70 60 Capa homogénea 50 40 30 20 10 -100 -50 0 50 100 150 200 500/1500 ATMÓSFERA ESTÁNDAR. PERFIL DE TEMPERATURAS La temperatura en la termosfera depende mucho de la actividad solar y puede variar entre 500 ºC y 1500 ºC. Exosfera TERMOPAUSA Termosfera (km) MESOPAUSA Mesosfera ESTRATOPAUSA Estratosfera TROPOPAUSA Troposfera Temperatura (ºC) Gráfico elaborado según datos de http://www.windows.ucar.edu/tour/link=/earth/images/profile_jpg_image.html

  25. COMPOSICIÓN DE LA ATMÓSFERA EN FUNCION DE LA ALTURA Física Ambiental Altura Mayor M, mayor B Menor M, menor B 1. Difusión debida a movimientos moleculares aleatorios Tiende a producir una atmósfera en la que el peso molecular medio de la mezcla de gases decrece con la altura, de forma que en los niveles superiores abundan los gases más ligeros: cada gas constituyente se comporta como si sólo él estuviese presente, y la densidad de cada gas decae exponencialmente con la altura, pero la altura de referencia H es distinta para cada gas, pues la densidad de los gases ligeros decae más lentamente que la de los gases de mayor masa molecular (M).

  26. COMPOSICIÓN DE LA ATMÓSFERA EN FUNCION DE LA ALTURA (2) Física Recorrido libre medio vs altura Ambiental 160 km 140 120 100 80 60 Capa homogénea 40 20 m 10-8 10-7 10-6 10-5 10-4 10-3 10-2 10-1 102 103 1 10 2. Mezcla por movimientos convectivos La convección tiende a homogeneizar la composición de la atmósfera. A niveles bajos el recorrido libre medio es tan pequeño que el tiempo necesario para separar componentes es mucho mayor que el que requieren las turbulencias para formar una mezcla homogénea. Por tanto a niveles bajos la atmósfera es un sistema cuyos componentes se encuentran muy bien mezclados. Límite: aproximadamente a 100 km A partir de esta altura la mezcla por convección ya no es tan eficiente y se aprecian diferencias de composición en función de la altura.

  27. Velocidad más probable: Física Ambiental La temperatura a 500 km es de 600 ºC velocidad más probable  3 kms-1 Fracción de moléculas con velocidad igual a la de escape  10 -6 Velocidad más probable Hidrógeno  3 kms-1 Oxígeno  0.8 kms-1  10 -84 ESCAPE DE GASES DE LA ATMÓSFERA Velocidad de escape: aquella velocidad para la cual la energía cinética de una partícula es suficiente para escapar al infinito desde el campo gravitatorio terrestre ( a una altura de 0 km, la velocidad de escape es alrededor de 11 kms-1) Escape de gases ligeros a lo largo de las eras geológicas

  28. Física Escalar Magnitud escalar   1016 Ambiental 1020  1024        Posición -grad P VIENTO Aire en movimiento. Flujo de aire relacionado, entre otros factores, con diferencias de presión  + Gradientes de presión DIRECCIÓN DEL GRADIENTE: LA DE MÁXIMA VARIACIÓN DE LA PROPIEDAD ESCALAR El aire tiende a desplazarse CONTRA el gradiente de presión ... pero falta considerar la rotación de la Tierra!

  29. Física Centrípeta Coriolis Polo Norte Ambiental Aceleración medida en sistema en rotación Aceleración medida en sistema en reposo Trayectoria en un sistema de referencia inercial Trayectoria en un sistema de referencia acelerado EFECTOS DE LA ROTACIÓN DE LA TIERRA

  30. Sentido del movimiento HEMISFERIO NORTE Física Desviación de Coriolis Ambiental HEMISFERIO SUR Desviación de Coriolis Sentido del movimiento DESVIACIÓN DE CORIOLIS Visto sobre la superficie N Desviación a la derecha respecto al sentido del movimiento S Desviación a la izquierda respecto al sentido del movimiento

  31. Física Ambiental Fuerza gradiente de presión 1024 1020 -gradP Fuerza Coriolis 1016 Dirección del viento VIENTO GEOSTRÓFICO Viento geostrófico: resultante del equilibrio entre el gradiente de presión y la aceleración de Coriolis. Fluye PARALELO a las isobaras Hemisferio norte: el viento geostrófico fluye paralelo a las isobaras dejando a su derecha las áreas de alta presión: sentido horario alrededor de los anticiclones Hemisferio sur: el viento geostrófico fluye paralelo a las isobaras dejando a su izquierda las áreas de alta presión: sentido antihorario alrededor de los anticiclones

  32. Física Ambiental ANTICICLONES Y BORRASCAS Hemisferio Norte: la fuerza de Coriolis provoca desviación hacia la derecha B En los anticiclones los vientos giran en sentido horario En las borrascas los vientos giran en sentido antihorario A Hemisferio Sur: la fuerza de Coriolis provoca desviación hacia la izquierda En los anticiclones los vientos giran en sentido antihorario A B En las borrascas los vientos giran en sentido horario

  33. Célula polar 1 Física Célula de Ferrell 2 B B Célula de Hadley 3 A A A Ambiental B B A A A B B CIRCULACIÓN GENERAL ATMOSFÉRICA Modelo simple 1 Vientos polares del este 2 Vientos del oeste 3 Alisios del noreste Convergencia Intertropical Alisios del sureste Aire descendente en los polos fríos y ascendente en las latitudes ecuatoriales cálidas Vientos del oeste Vientos polares del este NO TIENE EN CUENTA LA ROTACIÓN DE LA TIERRA Esquema de circulación atmosférica basado en http://www.newmediastudio.org/DataDiscovery/Hurr_ED_Center/Easterly_Waves/Trade_Winds/Trade_Winds.html

  34. Círculo Polar Ártico Física Círculo Polar Antártico Ambiental Relación con el agujero de ozono sobre la Antártida VIENTOS DEL OESTE CERCA DE REGIONES POLARES ÁRTICO ANTÁRTICO

  35. Turbulencia: vórtices y remolinos asociados a diversas causas Física 10000 1000 BASE DE LAS NUBES CAPA EXTERNA Ambiental 100 Altura (orden de magnitud, m) TROPOSFERA CAPA LÍMITE 10 RUGOSIDADES SUPERFICIALES CAPA SUPERFICIAL CAPA RUGOSA 1 CONCEPTO DE CAPA LÍMITE La capa límite es la parte de la troposfera influida directamente por la superficie de la Tierra, y que responde a las fuerzas superficiales en una escala temporal de alrededor de una hora o menos. TROPOPAUSA Las fuerzas asociadas a la superficie de la Tierra incluyen fricción de arrastre, transferencia de calor, evaporación y transpiración, emisión de contaminantes y características del terreno que modifican el flujo.

  36. Física Troposfera PBL Ambiental  Los intercambios de energía y materia están relacionados con las turbulencias  Es una capa de mezcla  Dilución de contaminantes CAPA LIMITE PLANETARIA La capa límite planetaria es la capa de la atmósfera (300 -3000 m de espesor) que interactúa con la superficie terrestre, y que es influenciada por los intercambios de energía y materia con dicha superficie (Planetary Boundary Layer, PBL, o Atmospheric Boundary Layer, ABL)

  37. Puesta de Sol Incremento continuo espesor capa límite Física Valores típicos al final de la tarde  1 km (0.2 km - 5 km) Reducción espesor capa límite Ambiental 1 km (0.2 km-5 km) 100 m (20 m - 500 m) VARIACIÓN DIARIA DE LA CAPA LÍMITE Mezclado capa límite Calentamiento superficial Salida del Sol Reducción o desaparición turbulencias Valores típicos  100 m (20 m - 500 m) Comienzo noche Enfriamiento del suelo El viento, la temperatura y demás propiedades de la capa límite sufren variaciones diarias menos acusadas sobre superficies extensas de agua (océanos y grandes lagos) debido a la mayor capacidad calorífica de la capa de mezcla sobre tales superficies.

  38. Física Ambiental VIENTO EN LA SUPERFICIE TERRESTRE (CAPA LÍMITE) El viento se caracteriza por su dirección (desde la cual sopla) y velocidad (magnitud vectorial,tres dimensiones). Normalmente se expresa en m/s. Los equipos que miden la velocidad del viento se llaman anemómetros La fricción con la superficie terrestre hace que las capas más cercanas a la superficie circulan más lentas, generando un efecto de corte (cizalla) sobre la superficie (vegetación, suelo,…). La fricción es un proceso en el que interviene el viento y las características de la superficie a través de la capa límite La fricción del aire con la superficie es uno de los mecanismos que generan turbulencia (turbulencia mecánica), esto es remolinos, que transportan calor, vapor de agua, CO2 y cantidad de movimiento.

  39. Física Ambiental u2 velocidad del viento a una altura de 2 m (m/s) z altura sobre la superficie del suelo (m) uz velocidad del viento a la altura z (m/s) VIENTO EN LA SUPERFICIE TERRESTRE (2) La velocidad del viento depende de la altura sobre el suelo Perfil de velocidades El perfil de velocidades es logarítmico. Debe especificarse la altura a la que se sitúen los anemómetros sobre el suelo: en agrometeorología la altura estándar es de 2 m. Para u2 = 1 m/s Una superficie especial: una superficie de gramíneas homogénea (cesped, por ejemplo). Encima de esta superficie el perfil de velocidades es

  40. Física Tmax Tmax Ambiental mediodía mediodía Salida de sol Puesta de sol Salida de sol Puesta de sol Tmin Tmin TEMPERATURA DEL AIRE CERCA DE LA SUPERFICIE Existe un ciclo diario de temperaturas Temperatura media diaria Tm Temperatura máxima Tmax y mínima Tmin Datos de temperatura medidos a 10 m Día de invierno 6 de enero 1999 Día de verano 1 de agosto 98 El momento en que se alcanza la temperatura máxima diaria está desfasado respecto al medidodía solar

  41. 35 100 30 80 Humedad relativa % Temperatura ºC mediodía Salida de sol 25 60 20 40 0 3 6 9 12 15 18 21 24 Hora CICLO DIARIO DE TEMPERATURA Y HUMEDAD Presión de vapor de agua invariable a lo largo del día = 24 mb

  42. Altura Física 05:00 08:00 10:00 12:00 15:00 30 cm 2.40 m 10.0 m 1.20 m 60 cm 18:00 Ambiental 15 cm -2 cm -5 cm -15 cm T (ºC) 35 40 45 30 50 CICLO DIARIO DE TEMPERATURAS (EN ALTURA) DEPENDENCIA CON LA ALTURA SOBRE EL SUELO Y LA PROFUNDIDAD Consecuencia de efectos de mezclado en la capa límite Perfiles en verano (datos: media meses julio y agosto, basado en A. H. Strahler, Geografía Física)

  43. Física  El ritmo de desarrollo es proporcional a la temperatura  El desarrollo ocurre cuando se supera una temperatura umbral o temperatura base, Tb, que depende de cada organismo. Para temperaturas por debajo de Tb se detiene el desarrollo. Ambiental  La temperatura no supera el valor para el que se produce el máximo crecimiento, Tm. Temperaturas superiores a Tm podrían inhibir o detener completamente el crecimiento. Temperatura y desarrollo biológico El desarrollo de los organismos vivos está relacionado con la temperatura. Las hipótesis más usuales son: Tiempo térmico (grados-día, grados-hora,…) [tiempo fisiológico] Si se combina la temperatura y el tiempo durante el cual el organismo está expuesto a dicha temperatura se puede encontrar una escala en la cual el ritmo de desarrollo es constante.

  44. Física Δτ tiempo térmico (grados-día, grados-hora,… dependiendo del intervalo temporal considerado) Ti temperatura media en el intervalo temporal considerado Ambiental Tb temperatura umbral por debajo de la cual se interrumpe el crecimiento Δt intervalo temporal considerado (día, hora,…) si se cumple Temperatura y desarrollo biológico (2) Tiempo térmico(grados-día, grados-hora,…) para Ti > Tb, en otro caso Δτ = 0 Para el caso específico de intervalo diario, Δt = 1 día

  45. EJEMPLO Física Un cultivo tiene una temperatura base de 11ºC y requiere de un tiempo térmico de 40 grados-día para su emergencia. ¿Qué día germinará si ha sido plantado el día 188?. Usar los datos de la tabla. Tmax Tmin  Ti Ti -Tb Día Ambiental Día de germinación del cultivo Temperatura y desarrollo biológico (3) Periodo diario, usamos: PRIMER VALOR > 40 ºC·DÍA

  46. Atmósfera Precipitación Física 99·1012 m3/año Evaporación y transpiración Tierras Evaporación 361·1012 m3/año Precipitación 62·1012 m3/año 324·1012 m3/año Ambiental Aguas superficiales y subterráneas 423·1012 m3/año 37·1012 m3/año Océanos 423·1012 m3/año CICLO DEL AGUA BALANCE ATMÓSFERA 13·1012 m3 361·1012 m3/año 33.6·1015 m3 62·1012 m3/año 324·1012 m3/año 99·1012 m3/año 1350·1015 m3 Basado en http://ww2010.atmos.uiuc.edu/(Gh)/guides/mtr/hyd/bdgt.rxml

  47. Física Precipitación en tierra Evaporación desde tierra Evaporación Ambiental Precipitación sobre océano Escorrentía Vegetación Suelo Evaporación desde océano Flujo superficial Embalse Nivel freático Infiltración Flujo superficial Movimiento aguas subterráneas Intrusiones salinas CICLO DEL AGUA (2) DETALLE DE MOVIMIENTOS DE AGUA EN LA BIOSFERA Flujos en unidades de 1012 m3/año 32 68 100 Intercepción y transpiración 428 31 396 Estratos impermeables Océano Percolación profunda 1 Basado en Britannica 2004

  48. Interceptada por la vegetación Evaporada en la atmósfera Física Caída en la superficie Drenada hacia el suelo Almacenamiento y evaporación Corrientes superficiales Ambiental Estancadas y evaporadas Infiltrada en suelo Percolación profunda Retenida en suelo No usada Almacenamiento subterráneo Crecimiento vegetación No usada vegetación PRECIPITACIÓN LLUVIA

  49. Física 1 m2 Ambiental 1 mm 1 m 1 m PRECIPITACIÓN. SU MEDIDA PLUVIÓMETRO 1 litro Los pluviómetros lectura directa tienen un recipiente y un embudo. Cada 12 horas se vacía el recipiente en una probeta graduada con una sección diez veces menor que la de recepción, con lo que es posible establecer una relación entre la altura en la probeta y la precipitación en milímetros por metro cuadrado. PRECIPITACIÓN EN MILÍMETROS = LITROS / m2

  50. Datos de precipitación (mm) ALBACETE/LOS LLANOS Coordenadas: 39-00-25N 1-57-08W Altitud: 704m ENEFEBMARABRMAYJUNJULAGOSEPOCTNOVDICAÑO Física 1940-196026 2532 38502881835472228357 1961-199024 26 3052 41 38 91325403930 366 1991-2000192822284735131149392834354 2001291418176200025373728267 20021323165516302428383326374 Ambiental PRECIPITACIÓN. EJEMPLO http://www.sao-albacete.org/tablaP8175.html

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