UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA
FACULTAD DE INGENIERIA
ESCUELA DE INGENIERIA QUÍMICA
CALIDAD DEL AIRE

Tarea No. 1:
INVESTIGACIÓN FENÓMENOS ATMOSFERICOS Y APARATOS PRINCIPALES DE MEDICIÓN


INTRODUCCIÓN

El presente trabajo es una recopilación de múltiples temas de interés en el ámbito meteorológico, en el cual se describen con cierto grado de profundidad varios temas entre los que se incluyen: el descubrimiento de la presión atmosférica por Torricelli, la composición de la capa de ozono y el mecanismo de retención de la RUV, la formación de ciclones y anticiclones, fenómenos del niño y niña, desastres naturales relacionados con fenómenos atmosféricos, etc.
La presión atmosférica y su famoso descubrimiento por el físico-matemático Evangelista Torricelli fue uno de los grandes acontecimientos que marcó el inicio y comprensión de los estudios de la atmósfera, dado que en principio nadie se imaginaba que todo cuerpo sobre la superficie de la tierra estuviera sujeto a una presión ejercida por la masa de la capa de gases de la atmósfera, y mucho menos que esta presión fuera tan grande. Esta es precisamente la base de los subsiguientes estudios relacionados con fenómenos atmosféricos, partiendo de la concepción de la atmósfera como un conjunto de capas de gases que se encuentran en constante movimiento.

 

DEFINICIONES

Aire Mezcla de gases que componen la atmósfera terrestre
Albedo Relación entre la radiación reflejada y la incidente deun cuerpo iluminado; se aplica especialmente a los astros.
Alisios Vientos persistentes, principalmente de la atmósfera inferior, que soplan sobre amplias zonas desde un anticiclón subtropical hacia las regiones ecuatoriales. Las direcciones predominantes de los alisios son del noreste en el hemisferio norte y del sureste en el hemisferio sur. Ver anticiclón.
Alta Lo mismo que anticiclón.
Altocumulus Nubes medias que están formadas por bancos, manto o capa de nubes blancas o grises, o a la vez blancas y grises, que tienen, en general sombras propias, en forma algodonada, compuestas de losetas, guijarros, rodillos, etc., de aspecto, a veces, parcialmente fibroso o difuso, aglomerados o no. Forman el popular 'cielo empedrado'.
Altostratus Nubes medias que están formadas por mantos o capa nubosa grisácea o azulada, de aspecto estriado, fibroso o uniforme, que cubre total o parcial el cielo y que presenta partes delgadas para dejar ver el sol, al menos vagamente, como a través de un vidrio deslustrado. Está compuesta de gotitas súper enfriadas y cristales de hielo; no forman halos; precipitan en forma leve y continua.
Anabático Perteneciente a cualquier movimiento ascendente de corriente de aire.
Anafrente Frente frío en el cual la masa de aire superior (cálido) se halla en movimiento ascendente con respecto a la inferior (cuña fría).
Analobárico Perteneciente a un aumento de la presión atmosférica.
Anticiclón Región de la atmósfera en donde la presión es más elevada que la de sus alrededores para el mismo nivel. Sellama también alta presión, o simplemente, alta.


Atmósfera Envoltura de aire que rodea el globo terráqueo.
Capa de ozono Capa de la atmósfera que se extiende alrededor de los 10 a los 50 km y en la cual el porcentaje de ozono es relativamente elevado. La concentración máxima se presenta, en general, entre los 20 y 25 km. Tiene el mismo significado que ozonosfera.
Capa límite de superficie Capa delgada de aire adyacente a la superficie del globo terrestre y cuyo espesor se ha fijado, de manera variable, entre los valores de 10 a 100 metros.
Capa límite planetaria Capa atmosférica que se extiende desde la superficie del globo terrestre hasta una altura de 600 a 800 metros y en la cual el movimiento del aire está afectado notoriamente por el rozamiento de superficie, Por encima de esta capa se encuentra la atmósfera libre. Se llama también capa de fricción y a veces, capa límite atmosférica.
Celaje Aspecto que presenta el cielo cuando hay nubes tenues y de varios matices.
Cénit Punto del hemisferio celeste superior al horizonte, que corresponde verticalmente a un lugar de la tierra.
Centímetro de mercurio Es la presión ejercida por una columna de mercurio en un centímetro de altura a temperatura 0°C y gravedad normal.
Climatología Ciencia que estudia los climas (causas, variaciones, distribución, tipos,etc).
Condensación Proceso físico por el que un vapor pasa a líquido o sólido; lo opuesto a evaporación. En meteorología este término se aplica sólo a ka transformación de vapor a líquido; cualquier procesopor el cual un sólido se forma directamente del vapor se llama sublimación, como el proceso inverso.
Convección Movimientos internos organizados en una capa de aire que producen transferencias verticales de calor, cantidad de movimiento, etc.


 
1. La presión atmosférica y el experimento de Torricelli.

PRESIÓN ATMOSFÉRICA
La presión atmosférica es la fuerza que ejerce el aire atmosférico sobre la superficie terrestre. Cuanto mayor sea la altura de la superficie terrestre respecto al nivel del mar, menor es la presión del aire.
“Vivimos en el fondo de un océano de aire”. La frase de Evangelista Torricelli (1608-1647), matemático y físico italiano discípulo de Galileo Galilei, es enormemente descriptiva.
El aire es un fluido gaseoso que nos rodea, nos envuelve y nos presiona. Se extiende sobre toda superficie de la Tierra constituyendo la atmósfera que se eleva hasta una altura de unos 20 kilómetros. No tiene un límite definido: a 40 km de altura todavía pueden encontrarse algunas moléculas perdidas. Se compone de una mezcla de gases, principalmente nitrógeno, oxígeno, dióxido de carbono, vapor de agua y algunos otros.
Nosotros no nos damos cuenta de que el aire que nos rodea nos presiona enormemente, porque nuestro cuerpo está construido a presión: la misma presión adentro que afuera de nuestra piel. Galileo se había dado cuenta del fenómeno con razonamientos muy sutiles, pero nunca había podido hacer una medición concluyente.

EL EXPERIMENTO DE TORRICELLI
El primero en medir el valor de la presión que la atmósfera imprime a lasuperficie terrestre y a todo bicho que camine sobre ella, fue Torricelli.
El experimento (famoso) que le permitió tal hazaña consistió en un simple tubo de vidrio de 1 metro de largo aproximadamente (el largo del tubo importa muy poco), cerrado en una punta y lleno de mercurio. Lo invirtió tapando el extremo abierto para no derramar mercurio y lo introdujo boca abajo en un recipiente ancho igualmente lleno de mercurio. La superficie de la columna mercurial descendió llenando un poco más el recipiente inferior pero sólo un poco. En el tubo permaneció -sin descender más- una columna de mercurio de 760 mm de altura.
Como en el extremo superior no había nada antes, Torricelli dedujo que tampoco había nada después: ese espacio que dejó arriba el mercurio quedaba -literalmente- vacío.
Sorprendido con el resultado repitió el experimento con otros tubos de diferentes grosores y alturas. El resultado fue siempre el mismo.
La interpretación es que la columna de 760 mm de mercurio pesa tanto como la columna de aire de 20 km. El mercurio que hay en el recipiente funciona como una balanza.
El cálculo del valor de la presión no es complicado. Usando el principo general de la hidrostática se comparan dos puntos dentro del mercurio: uno de ellos en la superficie que está al aire, y el otro a la misma altura que el anterior, pero bajo la columna.
Según el principio general:
PA = PB
La presión en A es debida a la atmósfera. Y la presión en B obedece exclusivamente a la columna de mercurio, ya que sobre C no haynada haciendo presión PC = 0. Luego:
PB = ρHg. g . h
PB = 133.280 N/m3 0,76 m

Medir la presión atmosférica acá en la superficie de la Tierra, en el 1600 y pico fue una verdadera proeza.
Sin embargo a Torricelli no le fue sencillo convencer a la gente, por dos motivos: el primero es que el valor es enorme. Imaginate una mesa cuadrada de un metro de lado, o sea 1 m² ttla atmósfera le está haciendo una fuerza de 101.300 N!! tLa misma fuerza que le haría una pila de diez autos!
El segundo motivo es que la idea de vacío (el espacio que queda arriba de la columna de mercurio) no fue aceptada fácilmente por la humanidad.

Por razones climáticas la presión de la atmósfera sobre la superficie terrestre no es constante. A veces la columna de mercurio se suspende a 761, 763, ó 759 mm de Hg.tEl experimento tiene sensibilidad para medir variaciones de presión! Pues entonces nada más práctico que adoptarlo como unidad de medida de presión. Así, 760 mmHges la presión normal de la atmósfera (760 mmHg = 1 atm)

A alguien también se le ocurrió armar una escala de presiones medidas en atmósferas, tomando el cero en el vacío y el 1 en la superficie terrestre. Todavía hay muchas más escalas de presión pero por suerte van quedando unas pocas:
UNIDADES COMUNES DE PRESION Y SUS CONVERSIONES
atm 1 76 760 101.300 1.013 14,69
cmHg 1 / 76 1 10 1.333 13,33 0,19331
mmHg 1 / 760 0,1 1 133 1,33 0,01933
Pa 1/101.300 1/1.333 0,0075 1 0,01 1 / 6.895
hPa 1 / 1.013 7,51879 0,75188 100 1 1 / 68,95
PSI 0,06806 5,17 51,73 6.895 68,95 1
atm cmHg mmHg Pa hPa PSI
Nota: Los valores en negrita,expresados en Pa, son los necesarios para hacer cálculos en las unidades del sistema internacional (SI). PSI = libras/pulgada².


 
2. Composición de la capa de ozono y cómo detiene la RUV
CAPA DE OZONO
El ozono se encuentra mayoritariamente entre los 15 y los 35 Km de altura. Su concentración en la atmósfera se mide en Unidades Dobson (UD), que equivale a un espesor de 0.01 mm de ozono puro a la densidad que tendría si se encontrase a la presión de 1 atm y a cero grados centígrados. La cantidad media de ozono en la atmósfera es de 350 UD, correspondiente a un espesor de tan solo 3.5 mm en condiciones normales. Dada la baja concentración de ozono en la atmósfera, incluso en la zona de mayor concentración, sería más adecuado hablar de pantalla de ozono en lugar de capa de ozono.





El ozono, de fórmula O3, es un gas que absorbe gran parte de las radiaciones
solares de más alta energía, siendo estas muy perjudiciales para la vida en la
tierra. 'Absorber' es solo una forma de hablar. Se dice aquí en el sentido de que
la radiación solar rompe el ozono haciéndole perder energía y convirtiéndose
así en una radiación inocua para la vida en la Tierra. El ozono se genera en la
estratosfera a partir de una primera reacción que consiste en la disociación de
la molécula de oxígeno por acción de la radiación UV. La reacción que tiene
lugar es la siguiente
O2 + h 2 Oat Ho = +495 kJ mol–1

donde hse refiere a la energía del fotón incidente a través de la ecuación de
Planck (E = h). Einstein demostró a su vez que los fotonesson partículas, y se
pudo reescribir la ecuación como E = hc/, a partir de la ecuación de De Broglie,
que sirve para ondas. Como h y c son constantes (constante de Planck y
velocidad de la luz), podemos relacionar la energía que absorbe un mol de
materia (E) cuando recibe un mol de fotones de una determinada longitud de
onda (). De esta forma tenemos
E = 119627/kJ mol–1 nm

Una reacción que tiene lugar por acción de la radiación electromagnética se
denomina reacción fotoquímica.

Aparte, de la ecuación anterior se observa que el proceso es endotérmico y
requiere +495 kJ por mol de moléculas para que tenga lugar. Como la energía
de enlace está cuantizada, podemos relacionar la energía de enlace con la
energía de la radiación incidente necesaria para producir la rotura del enlace.
Así
= 119627 kJ mol–1 nm/495 kJ mol–1 = 241 nm
lo que significa que cualquier radiación con una longitud de onda menor o igual
a 241 nm (es decir, más energética) sería capaz de romper la molécula de
oxígeno. Fotones de menor energía (longitud de onda mayores) tan solo
contribuyen a aumentar la temperatura del oxígeno (movimiento molecular).
Una vez que se dispone de oxígeno atómico, este reacciona con otras
moléculas de oxígeno circundantes, permitiendo la formación de ozono a través
de un proceso exotérmico.
Oat + O2  O3 Ho = –105 kJ mol–1


El calor liberado en este proceso hace que la temperatura de la estratosfera
vaya aumentando. Pero según el gráfico, una capa de aire en esta zona estaría
siempre más fría que la inmediatamentesuperior. Como es menos densa
debería tender a subir rápidamente, pero la fuerza de la gravedad opera en sentido contrario, haciendo que los movimientos verticales de aire en esta capa
sean muy lentos. Esto crea estratos de aire, y de ahí el nombre de estratosfera.
El ozono, a su vez, puede descomponerse siguiendo la reacción inversa, con
fotones de longitud de onda l = 119627 kJ mol–1 nm/105 kJ mol–1 = 1139 nm.
Esto significa que la energía de disociación es tan baja, que incluso la radiación
infrarroja podría romperla. El problema es que esa absorción por parte del
ozono se lleva a cabo de forma ineficiente, siendo muy pocas las moléculas
que se disocian con estas longitudes de onda. No obstante, el espectro de
absorción del ozono muestra que absorbe muy bien por debajo de 320 nm, lo
que significa que, efectivamente, absorbe muy bien la radiación UV, tal y como
vemos que se comporta en la atmósfera, como un filtro UV primario y
absolutamente necesario para la vida en la Tierra.


Espectro de absorción del ozono. Puede verse un máximo a 255 nm, región característica de los rayos UV-C (ver más abajo en la tabla). Los rayos UV-A, en cambio, no son absorbidos por el ozono de manera eficiente.

Esta absorción de tan alta energía para la que le correspondería por la termodinámica del proceso implica que el ozono se descompone realmente hacia estados muy excitados de los correspondientes componentes.

O3 + hn (lambda < 320 nm)  O2* + Oat*

Adicionalmente, el ozono se destruye también con los propios átomos de
oxígeno pararegenerar el oxígeno molecular siguiendo el proceso
O3 + Oat 2 O2


ASPECTOS ADICIONALES AL MECANISMO DE FILTRACIÓN DE LA RUV
La porción del espectro que comprende longitudes de onda entre 240 y 320nm no se absorbe uniformemente, por lo que algo de radiación ultravioleta de λ >290nm llega a la superficie terrestre. Esta banda es justamente la más seriamente afectada por la disminución de las concentraciones de ozono estratosférico.
La atenuación de la radiación solar no sólo se produce por absorción sino también por la denominada dispersión de Rayleigh. En el fenómeno de dispersión, el fotón involucrado no desaparece sino que es desviado en su dirección de propagación. La distribución angular de la radiación dispersada es simétrica, lo que implica que la probabilidad de que la luz sea dispersada en alguna dirección 'hacia arriba' es equivalente a la de ser dispersada en alguna dirección 'hacia abajo'. Para la porción ultravioleta del espectro, la dispersión de Rayleigh resulta importante hasta el punto de que más del 40% de la irradiancia de 300nm que llega a la superficie terrestre no proviene directamente del disco solar -radiación directa- sino del resto del cielo -radiación difusa-.
En áreas urbanas se producen concentraciones importantes de gases contaminantes a nivel de la atmósfera baja, entre ellos: ozono troposférico, dióxido de azufre y dióxido de nitrógeno, que absorben radiación ultravioleta. El aumento de concentración de estos gases lleva a una disminución de la intensidad de radiación ultravioleta en las áreas urbanas, a pesar deldebilitamiento de la capa de ozono estratosférico.


 
3. La formación de ciclones y anticiclones
La ciclogénesis, similar a la frontogénesis, es la formación de ciclones, se produce donde la superficie frontal se deforma generándose una onda frontal. Varios factores intervienen para producir una onda en la superficie frontal: irregularidades topográficas, contrastes de temperatura o influencias de corrientes oceánicas pueden interrumpir el flujo zonal general lo suficiente como para generar una onda a lo largo del frente. Pero otro factor importante para la formación de ciclogénesis es el flujo de niveles superiores en la vecindad de la corriente en chorro polar. Existe una estrecha relación entre las perturbaciones de superficie y el flujo de niveles altos. Cuando el flujo de aire superior (que es del oeste) es relativamente fuerte, en superficie se produce pequeña actividad ciclónica. Pero cuando el aire superior comienza a ondularse ampliamente en dirección norte sur, se forman alternativamente ondas de gran amplitud de vaguadas y cuñas y en superficie la actividad ciclónica se intensifica (figura 13). Además cuando se forma el ciclón en superficie, casi invariablemente está centrado debajo del eje de la corriente en chorro y desviado corriente abajo de la vaguada en el nivel superior.

Figura 13 Relación entre el flujo superior y el de superficie
Formación de ciclones y anticiclones.
Como ya vimos en el capítulo 8, el flujo en torno a una baja presión en superficie está relacionado con la convergencia de masa, que produce movimiento deascenso en torno de la baja, disminuyendo la presión en su centro. Este tiraje de aire desde la baja es producido por una divergencia en altura, donde el flujo es expandido a los alrededores, lo que hace mantenerse a la baja en superficie.
Debido a que son los ciclones los que generan los temporales de mal tiempo, reciben mas atención que sus opuestos, los anticiclones, pero hay una estrecha relación entre ambos sistemas y no se pueden separar. Por ejemplo, el aire en superficie que alimenta al ciclón proviene de un anticiclón, por lo tanto los ciclones y anticiclones se encuentran típicamente
adyacentes unos a otros. La formación de un anticiclón es similar a la de un ciclón; un anticiclón depende del flujo superior para mantener su circulación. En el anticiclón, la divergencia en superficie es balanceada por convergencia en niveles superiores y por subsidencia general en la columna de aire, como se observa en la figura 14. Se concluye entonces que el flujo de niveles superiores juega un papel importante en mantener la circulación de ciclones y anticiclones de superficie. De hecho, los sistemas de viento que rotan en superficie son realmente generados por el flujo de niveles superiores.
Para que se forme un ciclón en latitudes medias, se deben cumplir dos importantes condiciones: 1) se debe establecer el flujo ciclónico, en el hemisferio sur la circulación ciclónica es en sentido horario y dirigido hacia el centro de la baja presión; 2) el flujo de aire hacia adentro en superficie debe ser mantenido por flujo en altura hacia afuera. La divergencia enniveles superiores en la vecindad de la corriente en chorro es mas importante en desarrollar ciclones. La divergencia en niveles superiores crea un ambiente análogo a un vacío parcial, el cual aspira el flujo hacia arriba. La caída de presión en superficie que acompaña al flujo hacia afuera en altura, induce un flujo hacia adentro en superficie. El efecto de Coriolis se encarga de producir la desviación del flujo asociado con la circulación ciclónica (figura 14).

Figura 14 Convergencia y divergencia superior y su relación con el
flujo de superficie.
Convergencia y divergencia superior.
La divergencia en niveles superiores no implica el movimiento del aire hacia fuera de un centro, como ocurre con los anticiclones en superficie. El flujo de aire superior es aproximadamente en una dirección, su trayectoria es de oeste a este y en promedio suavemente ondulado. Un mecanismo responsable del movimiento del aire superior es un fenómeno conocido como rapidez de la divergencia. Muchas veces la velocidad del viento varía a lo largo del eje de la corriente en chorro, tal que algunas regiones tienen velocidades mucho mayores que otras. En una zona de máxima velocidad del viento, el aire acelera y el flujo se “estira”, esa es la divergencia en niveles altos. Por el contrario, en una zona de mínima velocidad del viento, el aire se “encoge”, lo que es la convergencia en niveles altos (figura 15). Esto es similar a lo que ocurre, por ejemplo, en plena carretera; la separación entre vehículos a alta velocidad es grande (divergencia), pero cuando estos ingresan auna ciudad, su velocidad disminuye y la separación entre ellos se acorta (convergencia).

Figura 15 Ilustración de la rapidez de la divergencia.

En niveles superiores, el flujo en la corriente en chorro es más lento corriente abajo de una cuña en altura, de modo que la rapidez de convergencia produce un amontonamiento de aire superior que genera una alta presión en superficie (figura 13). Por el contrario, el aire corriente abajo de una vaguada se acelera y tiene mayor rapidez de divergencia, lo que ayuda a mantener un ciclón en superficie.

Desarrollo de flujo ciclónico y anticiclónico.
El flujo de niveles superiores es también importante en el desarrollo devorticidad ciclónica y anticiclónica, esto es la rotación de las partículas de aire. Una masa de aire ubicada al norte de la corriente en chorro, cerca de una cuña de alta presión en el hemisferio sur, adquiere una rotación o vorticidad anticiclónica. Si la masa de aire está ubicada al sur de la corriente en chorro en el hemisferio sur, adyacente a una vaguada de baja de presión adquiere una rotación o vorticidad ciclónica (figura 16). De este modo, el principal generador de la intensa circulación ciclónica asociada con las tormentas de latitudes medias, es la vorticidad ciclónica aportada por una vaguada en la corriente en chorro, que es de mayor magnitud que la vorticidad anticiclónica, ya que aquí se tiene una mayor rapidez de divergencia en altura, con un máximo de velocidad del viento.

Figura 16 Vorticidad producida por la corriente en chorro
Por lo tanto, los ciclones delatitudes medias en superficie generalmente se forman debajo de una vaguada en la corriente en chorro polar y continúan su desarrollo corriente abajo de las ondas en niveles superiores, las cuales mantienen su crecimiento. Por otro lado, en la zona corriente abajo de una cuña en la corriente en chorro, la vorticidad anticiclónica y la
acumulación de aire superior, produce la subsidencia que genera una alta presión en superficie, lo que favorece el desarrollo de anticiclones migratorios en superficie (figuras 14 a 16).
Debido al importante rol que el flujo de aire superior tiene en la ciclogénesis, es evidente que cualquier intento de pronosticar el tiempo debe considerar principalmente los patrones de flujo de aire superior. Es por esto que en los reportes del tiempo de la televisión frecuentemente se mencione el comportamiento de la corriente en chorro.
Movimiento de ciclones y anticiclones.
Las ondas de los oestes son importantes no sólo en producir el desarrollo de ciclones, sino que el flujo de niveles superiores es también esencial en determinar cuan rápido esos sistemas se mueven y la dirección que ellos siguen. Comparado con el flujo general en el nivel de 500 hPa, los ciclones generalmente viajan a una velocidad menor a la mitad que la del viento en ese nivel. Normalmente se mueven con una rapidez de 20 a 50 km/h, por lo que viajan aproximadamente 480 a 1200 km cada día. Las mayores velocidades se producen en los meses más fríos, cuando los gradientes de temperatura son mayores.
Uno de los más interesantes desafíos en los pronósticos deltiempo es predecir la trayectoria de los sistemas ciclónicos de mal tiempo. Ya vimos que el flujo superior ayuda a desarrollar los sistemas de presión en superficie. Así que estudiando los cambios en el flujo de niveles altos, se pueden detectar los cambios en la dirección de la trayectoria que sigue un ciclón. Para hacer predicciones útiles de las posiciones futuras de los ciclones en superficie, esnecesario hacer evaluaciones precisas de los cambios en el flujo de los oestes de niveles superiores. Cuando se tiene una familia de sistemas ciclónicos, los anticiclones fríos se ubican “detrás” de los ciclones y se mueven en una dirección un poco diferente a la de los ciclones. Estos anticiclones ocasionalmente pueden producir ondas de frío polar. Luego tales anticiclones se mueven hacia los sistemas de altas presiones .
Puesto que los anticiclones están asociados con cielos despejados y buen tiempo, su desarrollo y movimiento han sido menos estudiados que los ciclones. Sin embargo debido a que los anticiclones se pueden estacionar y permanecer sobre una región por varios días, ellos son importantes en la formación de contaminación. Las condiciones de estabilidad y calma asociadas con las altas presiones contribuyen a que se produzcan episodios de contaminación. Los grandes anticiclones estacionarios son también importantes porque ellos pueden bloquear el movimiento hacia el este de los ciclones.
Se debe tener presente que, como todo lo expuesto en este texto, las descripciones realizadas son generalizaciones ideales. Recuerde que el tiempo asociado a algúnfrente real puede o no obedecer a esta descripción idealizada. Los frentes, igual que todos los aspectos de la naturaleza, nunca siguen ellos mismos una clasificación tan bonita como la aquí descrita, la naturaleza no sigue las reglas que nosotros desarrollamos.

 

4. El fenómeno del Niño
El fenómeno de El Niño es caracterizado principalmente por temperaturas inusualmente calientes en el Océano Pacífico Ecuatorial, comparado La Niña, que es caracterizado por temperaturas inusualmente frías en Océano Pacífico Ecuatorial. La declaración de uno de estos eventos se da cuando el océano Pacífico Ecuatorial muestra un calentamiento o un enfriamiento de 0.5sC con respecto al promedio, durante al menos cinco meses consecutivos.

La variabilidad oceánica y atmosférica está acoplada entre sí, de tal manera que los cambios observados en las aguas oceánicas se reflejan en la atmósfera y viceversa, haciendo que la atmósfera modifique, paulatinamente, su comportamiento en varias partes del mundo.









Figura 1. Áreas de monitoreo, o regiones El Niño

Del año 1950 al presente año se han registrado 17 fenómenos El Niño. (Según datos del Climate Prediction Center CPC/NOAA) Todos los Fenómenos son diferentes tanto en tiempo como en magnitud de la anomalía de temperatura. Se han registrado eventos de gran duración, como el registrado entre Abril 1991 a Julio 1992, con un calentamiento anómalo promedio hasta de 1.8°C, y de corta duración como el registrado entre Febrero a Agosto 1993 con un calentamiento anómalo promedio hasta de 0.8°C.Situación actual y Perspectiva.
En los mas recientes meses los centros internacionales de monitoreo, tales como el IRI (EUA), NOAA (EUA) y BOM (Australia) informaban que las condiciones del océano Pacífico Ecuatorial se encontraba en una etapa neutral cálida, reflejado por un leve calentamiento que el Pacífico Ecuatorial.
Las más reciente observaciones indican que el fenómeno El Niño se ha comenzado a desarrollar con probabilidades que se mantengan hasta inicio del 2007.
A inicios de septiembre se observan anomalías en la temperatura superficial del mar (TSM) mayores a 0.5sC en la mayor parte del Pacífico Ecuatorial.


Figura 2. Promedio de anomalías en °C de la temperatura superficial del mar (TSM) para el período 13 de agosto-9 de septiembre 2006. Fuente CPC/NOAA

Durante los pasados meses la mayoría de los pronósticos de modelos han tendido a condiciones más cálidas en el Pacífico tropical hacia el invierno del hemisferio norte. Las más recientes predicciones de NCEP/NOAA indican condiciones El Niño para el resto del 2006 y hacia la primavera del 2007, sin embargo, es importante seguir monitoreado este calentamiento durante los próximos meses para saber si es consistente.

Escenarios Observados en Guatemala durante fenómenos El Niño.
En Guatemala El Niño tiene implicaciones en el Clima, el estudio de El Niño 1997-1998 reflejó que los regimenes de lluvia se ven afectados.

Bajo eventos El Niño severos se ha registrado disminución importante en los acumulados de lluvia el inicio de la época lluviosa, con implicaciones en menor disponibilidad deagua, incendios, etc.

El Niño se ha asociado a mayor incidencia de frentes fríos, aumento del número de huracanes en el Pacífico mientras que disminuyen en el Atlántico, Caribe y Golfo de México, tal como se ha venido observando en la presente temporada.

ASPECTOS ADICIONALES
El Niño (del Niño Jesús) demuestra cuan importante es el inseparable acoplamiento del océano y de la atmósfera para la formación del clima. El Niño es una cálida corriente marítima provocada por un desplazamiento, en áreas de alta y baja presión en el sudoeste del Pacífico, empuja la corriente de Humboldt (rica en sustancias nutritivas) por delante de la costa sudoeste sudamericana, a intervalos irregulares en épocas navideñas.


sCuáles son la causas de la formación del este fenómeno?
Aquí hay algunas de las causas que nos podrían ayudar ha deducir a que se debe el fenómeno del niño, aunque no son muy exactas:
1.- Una de las causas podría ser que el anticiclón (1) y los vientos alisios se debilitan mucho lo que ocasiona que la fuerza del mar peruano seda esto también ocurre en el verano esto hace que la fuerza del el niño avance llevando con el las aguas del calidas al sur, como nuestro principal motor es “el anticiclón del pacífico” que en esa temporada sede su fuerza y esa podría ser una de las causas.
2.- Debido que la corriente peruano se debilita entran las aguas calientes del oeste y estas son las que penetran a las costas.

3.- Con el calentamiento del mar se comienzan ha producir intensas lluvias, entre los años 1891, 1925, 1942, 1957-58, 1965, 1972, 1982-83y 1997-1998 se han producido los fenómenos mas intensos lo que llevo muy malas consecuencias en el mar y las costas peruanas llegando inclusive ha destruir ciudades enteras como es caso de la ciudad de Saña.
Pero bueno como es cierto el fenómeno del niño es muy malo tiene sus cosas positivas como la regeneración de los bosques





sCuáles son los pro y los contra que encontramos en la formación de este fenómeno?

Pro Contra
• La lluvia en abundancia trae mucha vida y vegetación para los campos, que serán pasteados por los animales ganaderos.
• La disminución de algunas plagas comola BROCCA del cafeto.
• Mayor cantidad de agua que hay en los reservorios.
• El agua de las lluvias lava las tierras salitrosas de la costa.
• Que los cultivos del arroz y la caña de azúcar se adaptan al clima del Fenómeno del Niño.
• Que en el mar hay aumento de peces de agua caliente, abundan los langostinos, conchas, tiburones, etc.
• Que los pozos tuburales y de trajo abierto se recuperan por aumento de las aguas subterráneas.
• El Fenómeno del Niño hace sentir el valor de ayuda hacia el prójimo, ya que, nos unimos para combatir tal desgracia.
• En la sierra, las mingas cobran mayor fuerza como limpiar un camino. • Los caminos y carreteras se interrumpieron, se cayeron los puentes.
• Las crecidas de los ríos arrancharon con viviendas, chacras y canales.
• Los cultivos se perdieron.
• Aparecieron enfermedades de la piel, enfermedades respiratorias y diarreicas.
• Que los cultivos se pierden, tales como el algodón, frejol, limón, mango, papaya, etc.• Los cultivos y el ganado fueron atacados por plagas y enfermedades.
• Que baja la producción y calidad de los cultivos.
• Los caminos de herradura y las carreteras se destruyeron por mucha lluvia y por la caída de aluviones.
• Que se destruyen los servicios de agua potable, la gente recoge agua de lluvia para beber.

Tienen usualmente una duración de 9 a 12 meses, aunque ocasionalmente pueden durar dos años.Se presenta más seguido que antes. En los últimos tiempos sucede cada 5 a 7 años.


 
5. El fenómeno de la Niña
La Niña es el término popular con el cual se conoce la fase fría del ENOS. Es el enfriamiento anormal de las aguas ecuatoriales del Océano Pacífico Tropical. Este fenómeno influencia considerablemente las condiciones del tiempo en muchas partes del mundo, aunque de manera distinta, y en algunas ocasiones opuesta, a como lo hace El Niño.
Las figuras abajo, muestran algunas de las características oceánicas y atmosféricas del fenómeno de La Niña
• las precipitaciones acumulan cantidades por encima de lo normal sobre Indonesia y en general sobre Centroamérica
• el viento sobre el ecuador es moderado y circula del este hacia el oeste
• las temperaturas superficiales del mar son anómalamente bajas (más frías que lo normal) sobre una extensa zona del océano, particularmente sobre el centro y oriente del ecuador
• la termoclina se acerca a la superficie en el sector oriental del océano Pacífico

FUENTE: NOAA
Fig Condiciones típicas del fenómeno de La Niña. La termoclina está muy cerca de la superficieen el este del océano y, mucho más profunda en el occidente (Australia). Las precipitaciones se producen en el occidente del océano, sobre el sector indonesio y australiano. El área azulada sobre el ecuador muestra la gran extensión del fenómeno. Nótese que el viento circula en los niveles bajos, muy cercanos a la superficie del mar, de la parte este a la parte oeste del ecuador.


Fig. Imagen de la anomalía de temperatura superficial del mar correspondiente al día 3 de setiembre de 1999, 6:00 a.m. hora local. El color azul alrededor del ecuador en el océano Pacífico muestra el fenómeno de La Niña, es decir, aguas oceánicas más frías que lo normal.


 
6. Desastres naturales asociados a fenómenos atmosféricos


Ola de calor.
Se caracterizan por que hace un calor intenso e inusual en el lugar donde sucede. Las olas de calor necesitan combinaciones de fenomenos atmosfericos para tener lugar, y puede incluir inversiones de vientos catabaticos, y otros fenomenos, puede ser muy destructiva en el momento de impactarse en una casa o estructura.





Granizo.
Es cuando una tormenta produce grandes cantidades de granizo, el granizo son troncos de hielo, las tormentas de granizo son especialmente devastadoras en granjas y zonas de cultivo, matando ganado, arruinando cosechas y dañando equipos sensibles.




 
Huracán.
Es un sistema tormentoso cíclico a baja presión que se forma sobre los océanos. Es causado por la evaporación del agua que asciende del mar convirtiéndose en tormenta. El efecto Coriolis hace que latormenta gire, convirtiéndose en huracán si supera los 110 km/h. En diferentes partes del mundo los huracanes son conocidos como ciclones o tifones. El huracán mas destructivo fue el Huracán Andrew.






Tormenta Eléctrica.
Es una poderosa descarga electrostática producida durante una tormenta eléctrica. La descarga eléctrica precipitada del rayo es acompañada por la emisión de luz (el relámpago), causada por el paso de corriente eléctrica que ioniza las moléculas de aire. La corriente eléctrica que pasa a través de la atmósfera calienta y expande rápidamente al aire, produciendo el ruido característico del trueno del relámpago.





Estos son algunos de los fenomenos atmosfericos, otros fenomenos son: tormenta de arena, tornado, ventisca, tormenta, manga de agua, sequia, entre otros


 
7. Medición de parámetros climáticos: Principales aparatos

PRECIPITACION:

Volumen de lluvia que llega al suelo en un período determinado, se expresa en función del nivel que alcanzaría sobre una proyección horizontal de la superficie de la tierra.


PLUVIOMETRO:

Consiste en un cilindro cuya boca receptora tiene un área de 200 centímetros cuadrados, por un anillo de bronce con borde biselado, en la parte superior unido al borde biselado cuyo fondo tiene forma de embudo y ocupa aproximadamente la mitad del cilindro. El agua recogida va a través del embudo a una vasija de boca estrecha llamada colector, y para evitar la evaporación por calentamiento, está aislada del cilindro exterior.

Para la medición del agua recolectada en elpluviómetro se utiliza una probeta de vidrio o de plástico graduado con una escala de milímetros o pulgadas, está presente unas rayitas largas que definen los milímetros y unas rayitas cortas que definen décimas de milímetros .

PLUVIOGRAFO:


Para registrar en forma continua las cantidades de precipitación caídas se utiliza el pluviógrafo. Los registros pueden definir la cantidad de precipitación, el tiempo que esta utilizó, con lo cual se puede analizar la distribución de la lluvia en el tiempo para así calcular la intensidad de lluvia. Existen tres tipos de pluviógrafos: el de balanza, el peso y el flotador. El flotador con sifón o Hellmann es el más usado es un cilindro terminado en su parte superior en una boca circular de 200 centímetros cuadrados de superficie, delimitada por un anillo de bronce con borde biselado va unido a una caja cilíndrica de mayor diámetro y de una altura de 1.10 metros. debidamente protegido, el sistema registrador del aparato y una jarra colectora. El agua de lluvia recogida por el receptor para un embudo y un tubo al mecanismo registrador. Está constituido por un cilindro en cuyo interior hay un flotador que se desplaza verticalmente, al subir el nivel del agua en el cilindro, siguiendo unas guías que imposibilitan cualquier otro tipo de movimiento. Su instalación debe comprender entre 1.25 y 2.00 metros sobre la superficie el termómetro seco sirve para obtener la temperatura del aire o ambiente, el termómetro húmedo, tiene el bulbo cubierto o por una muselina de algodón color blanco, que se mantiene húmeda con laayuda de una mecha quemada por algunos silos del mismo material, de bastante espesor, trenzados, cuya extremidad está introducida en un pequeño recipiente con agua destilada, se moja la muselina y se proceda darle cuerda al ventilador se observa que ambas temperaturas varían, sobre todo la del termómetro húmedo que baja con rapidez al cabo de dos o tres minutos las temperaturas de los termómetros se estabilizan, quedando así por unos minutos y luego empezar a subir de nuevo. El recipiente debe estar alejado del termómetro para que los efectos de evaporación del agua en el recipiente no afecte el bulbo del termómetro la muselina debe cambiarse con frecuencia.

TERMOMETRO DE MAXIMA:

Permite conocer la temperatura más alta presentada en un día o en período determinado de tiempo. Se presenta dos o tres horas después del medio día, cuando el suelo ha absorbido durante varias horas la radiación solar. Tiene los mismos componentes de un termómetro normal exceptuando:

• Estrangulamiento en el tubo capilar cerca del bulbo.
• Escala graduada en el rango de 20 a 65 grados C.

Al aumentar la temperatura la dilatación del mercurio contenido en el bulbo puede vence la resistencia propuesta por el estrangulamiento y fluir, fácilmente por el tubo capilar; cuando la temperatura disminuye, el mercurio se contrae, pero la columna del tubo capilar no tiene la suficiente fuerza para pasar por el estrangulamiento y regresar al bulbo, el depósito del mercurio debe quedar inclinado hacia abajo uno o dos grados de la horizontal, con objeto de la columna quedecon el contacto con el estrangulamiento y así evitar que la columna que indique la temperatura máxima se altera por desplazamiento en el tubo capilar.

TERMOMETRO DE MINIMA:

Permite conocer la temperatura más baja presentada en dos observaciones. Por la noche la ausencia de radiación solar directa la pérdida de calor debido a la radiación terrestre se traduce en un descenso de la temperatura de la superficie del globo; tal enfriamiento en noches con cielo despejado puede provocar la formación de heladas y nieblas, por el contrario en noches con el cielo cubierto las temperaturas mínimas son más altas. Tiene los mismos componentes de un termómetro normal exceptuando:

• Elementos sensible es etanol o alcohol etílico debido a que su punto de congelación se presenta con 112 grados C y su punto de ebullición a 78 grados C.
• El depósito del alcohol tiene la forma de “ U’’ para aumentar la superficie de contacto entre el bulbo y el aire.
• En el tubo capilar dentro de la columna de alcohol, se posee un índice móvil de vidrio o esmalte, de color azul o negro y de 12 a 14 mms. de longitud.
• Escala grabada en el rango de 25 a 50 grados C.

Al disminuir la temperatura, el alcohol se contrae que cuando el menisco de la columna de alcohol alcanza el índice, lo empuja hasta señalar la temperatura más baja presentada. Al aumentar la temperatura el alcohol se dilata y pasa entre el índice y las paredes del tubo capilar. Se instala en la parte superior del psicrómetro. Debe quedar en forma horizontal para evitar que el índice se desplacepor efecto de gravedad.

TERMOGRAFO:

Sirve para la medición y registro continuo de las variaciones de la temperatura. Están dotados de censores bimetálicos o del tubo de burdon ya que son económicos, seguros y portátiles. Incluye un mecanismo de banda rotativa que es común entre el grupo de instrumentos registradores, la diferencia es el elemento sensible que se utiliza. Se puede comparar la temperatura del termómetro seco con al del termógrafo y ajustar el punto cero si es necesario.

HUMEDAD RELATIVA:

Es el vapor de agua contenida en un volumen dada de aire y la que podría contener el mismo volumen si estuviese saturado a la misma temperatura .

HIGROGRAFO:

Su funcionamiento se basa en la propiedad que tienen algunas sustancias de absorber el vapor del atmósfera, llamada sustancias higroscópicas. Casi todas las sustancias orgánicas tiene la facultad de absorbe la humedad y entonces se hinchan; el cabello es bastante sensible a esta propiedad, si su atmósfera se encuentra húmedo o seca; el cabello rubio de mujer manifiesta la máxima humedad, debido a esto se ha escogido como censor de los higrógrafos después de pasar enrollando la garganta de una pequeña polea cuando aumenta la humedad los cabellos se alargan y el peso tirando de su extremo libre hacen que la polea gire.

TERMOHIGROGRAFO:

Se tratan de un termógrafo y un higrógrafo independiente, superpuestos, encerrados en un solo estuche y con sistema único de relojería que mueva un amplio tambor al que se adapta una banda de registro con las dos escalas de temperatura yde humedad, una junto a la otra sin suponerse la humedad relativa puede obtenerse de la gráfica pero la obtención.

El termohigrógrafo debe ir colocado en el abrigo del meteorológico, una vez calibrado el sistema de descarga cuando la precipitación llegue a los 10 mms. sifón actúa desalojando toda el agua del cilindro y la pluma del inscriptor baja con el flotador volviendo a la posición cero; si continúa la precipitación vuelve a entrar el agua y el flotador sube al nivel del agua. Si el sifón están correctamente ajustado debe actuar en no más en 15 segundos y el flujo el agua evacuada se colecta en una jarra que va colocada en una parte inferior del aparato así puede medir plan probeta graduada en milímetros.

TEMPERATURA:

La temperatura es la medición del clima o calor que posee los cuerpos. En la meteorología se utiliza la escala celcius (T gradosC) cuyo dos puntos fijos son, el punto de fución del hielo ( 0 gradosC) y el punto de ebullición normal del agua (100 grados C).

ASPIROPSICROMETRO:

Lo forma cuatro termómetros ubicados dentro del abrigo meteorológico, el termómetro del bulbo seco y el termómetro de bulbo húmedo estos van colgados.


GEOTERMOMETROS:

Para estudios de meteorología agrícola es de interés el conocimiento de temperaturas del suelo y subsuelo la capa superficial de la tierra experimenta mayores oscilaciones de temperatura del subsuelo a todas o algunas de las siguientes profundidades: 2, 5, 10, 15, 20, 30, 50 y 100 cms. de profundidad. La instalación de geotermómetro se realiza en un pozo subterráneoestrecho en el que se traduce la vara o soporte de madera a la profundidad requerida, una tapa de zinc o metal con asa o agarrador que sirve para sacar el aparato y tomar las lecturas a la vez que protege el aparato para que no entre agua en el pozo.

BRILLO SOLAR:

Es el tiempo durante el cual el sol brilla en el cielo durante un tiempo determinado horas, días, meses.


HELIOGRAFO:
Instrumento que se utiliza para medir la duración del brillo solar, se utiliza una campbell-stokes, en un esfera de cristal que actúa como lente convergente en todas direcciones el foco se forma sobre una banda de registro de cartulina que se dispone curvada concéntricamente con esfera, cuando el sol brilla, quema la cartulina dejando marcado sobre la banda un surco en la salida hasta la puesta del sol puede utilizarse una brújula para orientar el instrumento meridiano local con el extremo más alto del eje mirando hacia el polo norte. El heliógrafo en su cara interior del soporte presenta tres sistemas de ranuras. Hay dos fajas curvas, una más corta que la otra y una faja recta, esta se utiliza en la época equinoccios se encaja en las ranuras centrales, ‘’banda equinoccial’’ hay que asegurarse que las cifras de las horas estén en su posición correcta (bandas de invierno) con el borde cóncavo hacia arriba siempre en el hemisferio y la faja curva larga se usa en el solsticio de verano ‘’bandas de verano’’ con el borde convexo hacia arriba.

RADIACION SOLAR:
Tiene como fuente el sol y se propaga por medio de ondas electromagnéticas que se difunden en todas lasdirecciones con velocidad cercana a los 300,000 kms. La energía solar se absorben parte por ciertos contribuyentes del atmósfera como el oxígeno el ozono y el vapor de agua y en parte es difundida por el polvo, la nubosidad y el humo.


ACTINOGRAFO:

Se utiliza para medir la radiación solar global diaria. El censor está formado por tres láminas bimetálicas de iguales dimensiones compuestas por dos metales de distintos coeficientes de dilatación. La lámina central está ennegrecida con una pintura de alto poder absorbente, en consecuencia lamina negra se calienta más que las blancas, esta diferencia de temperatura que es aproximadamente proporcional. Posee una pluma inscriptora que registra sobre una faja de papel el desplazamiento producido, esta se coloca sobre un tambor que gira con velocidad constante mediante un sistema de relojería. Todo está protegido por una caja metálica que posee una cúpula semiesférica transparente a la radiación global, por debajo se encuentran el censor y el disco que tiene un objeto impedir el paso de la radiación al interior del actinógrafo, debe instalarse perfectamente horizontal, la cúpula semiesférica se orienta hacia arriba para que reciba radiación en un ángulo sólido de 180s las láminas sensibles o bimetálicas queden orientadas en la dirección Este-Oeste al norte para las estaciones del hemisferio norte y hacia el hemisferio sur.

EVAPORACION:

Es la cantidad de agua evaporada desde una unidad de superficie durante una unidad de tiempo en toda la superficie considerada. La unidad de tiempo esnormalmente un día y la altura se expresa en centímetros o milímetros.

EVAPORIMETRO DE PICHE:

Consiste en un tubo de vidrio cilíndrico cerrado en el extremo superior y abierto en el inferior donde lleva colocado un elemento de evaporación que consiste en un disco de papel de filtro sujeto por una arandela. El tubo debe llenarse de agua y lleva grabada una escala en milímetros creciente de arriba y hacia abajo. Debe ir colgado dentro de abrigo meteorólogico de la estación en forma vertical, evitando el contacto con las paredes debe llenarse de agua antes que se quede seco, no menos de la tercera parte de su capacidad de agua. El disco de vapor debe cambiarse semanalmente.

TANQUE DE EVAPORACION:

Es un cilindro de 25.4 cms de profundidad y 120.7 cms. De diámetro construidos de hierro galvanizado o de otro material resistente a la corrosión, el nivel del agua se mide mediante un milímetro de punta, este medidor en un vástago con tornillo graduado en milímetros que va roscado en un soporte de tres patas con una tuerca de ajuste micrómetro, que define las décimas de milímetro. La tuerca es ajustable y para hacer la medición se gira libremente regulando la altura de modo que una vez enrasada la punta con el nivel de la superficie del agua que en estado de leer. El micrómetro se instala sobre un tubo o pozo tranquilizador que es un cilindro hueco de bronce de unos 10 cms de diámetro y 30 centímetros de profundidad con un pequeño orificio en el fondo que regula el paso del agua, elimina en su interior las alteraciones del nivel causado por ondasque pueden formarse en la superficie libre del agua de tanque. Debe instalarse dentro de la parcela meteorológica, se coloca sobre una tarima de madera a una distancia de 5 a 10 cms sobre el nivel del suelo para permitir la circulación del aire y facilitar la inspección periódica de la base. El nivel del tanque de evaporación no debe variar de 5 y 7 cms por debajo del borde del tanque. En época lluviosa el nivel debe mantenerse en 7.5 cms para evitar rebalse del tanque debido a la precipitación. Para obtener resultados más reales es necesario que exista equipo auxiliar tal como un anemógrafo o anemómetro de recorrido de viento, situado a 1 o 2 metros por encima del tanque para determinar el movimiento del aire sobre el tanque; un pluviómetro para calcular la precipitación que afectas el nivel de agua en el tanque instalado a la misma altura que éste; termógrafo que indica las temperaturas máximas, mínimas y medias del agua del tanque; termógrafo de máxima y mínima para medir las temperaturas del aire o un termohigrógrafo.


VIENTO:
Es el aire en movimiento. Por regla general la dirección del viento varía y su velocidad crece con la altitud. El viento es una magnitud vectorial caracterizada por dos números que presentan la dirección y la velocidad a una altura normal de 10 metros sobre el suelo. El viento en superficie raramente es constante durante un período determinado. Varía rápida y constantemente y estas variaciones son irregulares tanto en frecuencia como en duración. La dirección del viento es aquella de donde sopla.ANEMOCINEMOGRAFO:
Este instrumento está integrada por:

VELETA REGISTRADORA:
Indica la dirección del viento, lleva en un extremo un contrapeso terminado generalmente en punta de flecha, la cual apunta la dirección de donde viene el viento; en el otro extremo lleva dos paletas verticales que obligan a situarse al aparato en forma que la resistencia al flujo del aire sea mínima, esto es paralelamente a su dirección.


ANEMOMETRO DE RECORRIDO DE VIENTO:
Constituido por un molinete de tres o cuatro brazos, con su eje vertical; cada brazo de la cruz lleva en su extremo una cazoleta semiesférica o cónica, preferiblemente, hueca, dispuesta de modo que su borde circular se encuentra en un plano vertical, siendo el brazo su diámetro horizontal. Las cazoletas deben presentar su concavidad dirigida a un mismo sentido, a través de sus engranajes actúa un contador de vueltas que marca el recorrido total del viento.


ANEMOGRAFO:
Constituido por un anemómetro de cazoleta y una veleta que van conectados a un mecanismo que registra la velocidad y dirección del viento.
Para la instalación de este aparato es en un terreno descubierto y libre de obstáculos, a 10 mts de la superficie del suelo.


PRESION ATMOSFERICA:
Es la fuerza que la atmósfera ejerce, en razón de su peso, por unidad de superficie. Por consiguiente, es igual al peso de una columna vertical de aire de base igual a la unidad de superficie que se extiende desde la superficie considerada al límite superior de la atmósfera.



BAROGRAFO:
Aparato sensible que proporciona un registrocontinuo de la presión atmosférica. El elemento sensible está generalmente constituido por una serie de cápsulas (aneroide) en las que ha hecho el vacío y que se dilatan o se contraen según que la presión atmosférica disminuya o aumente. Las membranas de estas cápsulas se mantienen separadas entre sí por medio de un resorte.

El movimiento resultante de la deformación del conjunto de estas cápsulas se amplifican por un sistema de palancas que inscribe sobre una banda lateral en la superficie lateral de un cilindro que gira con movimiento uniforme alrededor de su eje. El barógrafo puede colocarse dentro del abrigo meteorológico o bien en la oficina del observador.



 
8. Las nubes: cómo se forman y sus diferentes tipos
Nubes: Origen y Clasificación
Las nubes se forman cuando el aire se eleva calentado por la irradiación terrestre. Cuando se calienta, el aire sube y se eleva hasta su punto de rocío, momento en el cual el vapor de agua se condensa en pequeñas gotitas de agua o cristales de hielo. La forma de las nubes varía al igual que su textura, dependiendo del calor que las impulse, la composición atmosférica y el viento que las empuje determinando su altura.
Las gotas de agua que forman las nubes son esféricas y muy pequeñas (entre 0,004 y 0,1mm). Estas gotas se encuentran suspendidas en el aire y sometidas a corrientes ascendentes y otras fuerzas, de tal forma que se encuentran en constante movimiento dentro de la nube, chocando unas con otras y agrupándose entre ellas. Según las condiciones atmosféricas existentes, se puede producirun aumento de su espesor hasta el punto de que su peso supere las fuerzas ascendentes y caigan hacia la tierra en forma de lluvia o precipitación.
Mecanismos de formación

El principal método para lograr el proceso de condensación consiste en enfriar una masa húmeda de aire para conseguir su punto de rocío. Y este proceso es el que da lugar a la formación de nubes, pues el aire caliente que se encuentra en las capas bajas se enfría al ascender a cotas superiores. Al alcanzar la temperatura de punto de rocío ya no puede retener toda su humedad en forma de vapor, que se condensa rápidamente.
Las causas que provocan este enfriamiento son diversas:
Una corriente de aire puede ser forzada a ascender cuando encuentra una pronunciada elevación de terreno en su camino, ya sea una montaña o una cordillera. El flujo de aire es perturbado de tal manera que sube a la altura suficiente para sortear el obstáculo. Al elevarse se enfría y condensa, dando lugar al nacimiento de nubes, principalmente cúmulos y altocúmulos, que adoptan muchas veces la forma lenticular, es decir, como una lente gigantesca.
Una corriente de aire también puede elevarse cuando dos masas de diferentes tipos de aire se encuentran, o sea, cuando una masa de aire caliente tropieza con una 'montaña' de aire frío, formando lo que se denomina un frente, que es el límite que separa una región de aire caliente de una de aire frío.
Si esas dos masas se mueven a distintas velocidades, la más cálida se desliza sobre el frente, ascendiendo a niveles superiores. Por este procedimiento, algunas vecesllegan a alcanzar cotas de miles de metros. A medida que el aire va elevándose hacia la cima del frente, se van formando distintos tipos de nubes, siendo más espesas cuanto más cerca están del suelo y dan lugar a lluvia o nieve en la parte más baja. Este sistema puede designarse como frontal o ciclónico.
Además el aire también puede elevarse por sí mismo al calentarse, dando lugar a las corrientes de convección. Este proceso es muy corriente en los días calurosos de verano, pues el aire cercano al suelo se calienta rápidamente a causa del calor desprendido por la tierra y el irradiado por el Sol, por lo que se vuelve más liviano que el que le rodea y asciende. Esto da lugar especialmente a cúmulos, pero cuando las corrientes de convección son fuertes o penetrantes, se forman los cumulonimbos o nubes de tormenta, tan característicos del verano.
Frentes
Cuando dos grandes masas de aire con temperaturas distintas y uniformes se encuentran, se produce un choque que genera una variación brusca de la humedad y de la temperatura. La línea de choque se llama 'frente'

Se llama frente frio cuando el aire frio avanza hacia el caliente y frente cálido si el aire caliente se abre paso hacia el frio. La zona alterada como consecuencia del choque se llama ciclón, borrasca o depresión. Por el contrario, la zona donde la atmósfera es más estable, con altas presiones, se llama anticiclón.

Las isobaras son las líneas que unen los puntos en que la presión atmosférica al nivel del mar es la misma. Suelen expresarse en milibares y son muy útiles para la predicciónmeteorológica. En ocasiones las isobaras forman familias de curvas encerradas unas en otras alrededor de una región donde la presión es más alta o más baja que en los puntos de su alrededor. En el primer caso constituye un anticiclón y en el segundo un ciclón.

Se llama sistema frontal a un par de frentes, el primero cálido y el segundo frío, que van con unidos a una depresión o borrasca.
Borrascas y anticiclones
Una borrasca o ciclón es una zona de baja presión atmosférica rodeada por un sistema de vientos que en el hemisferio norte se mueven en sentido opuesto a las agujas del reloj, y en sentido contrario en el hemisferio sur. El término ciclón se ha utilizado con un sentido más amplio aplicándolo a las tormentas y perturbaciones que acompañan a estos sistemas de baja presión, en particular a los violentos huracanes tropicales y a los tifones, centrados en zonas de presión extraordinariamente baja.

Un anticiclón es una zona donde la presión atmosférica es más alta que en las zonas circundantes. Las isobaras suelen estar muy separadas, mostrando la presencia de vientos suaves que llegan a desaparecer en las proximidades del centro.

El aire se mueve en la dirección de las agujas del reloj en el hemisferio Norte y en sentido contrario en el hemisferio Sur. El movimiento del aire en los anticiclones se caracteriza por los fenómenos de convergencia en los niveles superiores y divergencia en los inferiores. El aire que baja se va secando y calentando, por lo que trae consigo estabilidad y buen tiempo, con escasa probabilidad de lluvia. Eninvierno, sin embargo, el aire que desciende puede atrapar nieblas y elementos contaminantes bajo una inversión térmica y llegar a formar el denominado 'smog'.
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De acuerdo con el Atlas Internacional de Nubes, publicado en 1956 por la Organización Meteorológica Mundial (OMM), las nubes se clasifican en 10 formas características, o géneros, que se excluyen mutuamente.
Las formas nubosas fundamentales son tres: cirros, cúmulos y estratos; todos los restantes tipos corresponden o bien a estos tipos puros o son modificaciones y combinaciones de los mismos, a diferentes alturas, donde la variación de las condiciones del aire y humedad son responsables de las diversas formas que presentan.
Grupo Altura de la Base de las Nubes Tipo de Nubes
Nubes altas Trópicos: 6000-18000m
Latitudes medias: 5000-13000m
Region polar: 3000-8000m Cirrus
Cirrostratus
Cirrocúmulus
Nubes Medias Trópicos: 2000-8000m
Latitudes medias: 2000-7000m
Region polar: 2000-4000m Altostratus
Altocúmulus
Nubes Bajas Trópicos: superficie-2000m
Latitudes medias: superficie-2000m
Region polar: superficie-2000m Stratus
Stratocúmulus
Nimbostratus
Nubes con Desarrollo Vertical Trópicos: hasta los 12000m
Latitudes medias: hasta los 12000m
Region polar: hasta los 12000m Cúmulus
Cumulonimbus


Cirrus (Ci): nubes separadas en forma de filamentos blancos y delicados, o de bancos, o de franjas estrechas, blancas del todo o en su mayor parte. Estas nubes tienen un aspecto delicado, sedoso o fibroso y brillantes.Cirrocumulus (Cc): banco, manto o capa delgada de nubes blancas, sin sombras propias, compuestas de elementos muy pequeños en forma de glóbulos, de ondas, etc., unidos o no, y dispuestos más o menos regularmente; la mayoría de los elementos tienen un diámetro aparente inferior a un grado. Son señales de corrientes en chorro y turbulencia.

Cirrostratus (Cs): velo nuboso transparente, fino y banquecino, de aspecto fibroso (como de cabello) o liso, que cubre total o parcialmente el cielo, dejando pasar la luz del sol y la luna. No precipitan y por lo general producen fenómenos de halo (solar o lunar).

Altostratus (As): manto o capa nubosa grisácea o azulada, de aspecto estriado, fibroso o uniforme, que cubre total o parcialmente el cielo y que presenta partes suficientemente delgadas para dejar ver el sol, al menos vagamente, como a través de un vidrio deslustrado. Está compuesta de gotitas superenfriadas y cristales de hielo; no forman halos; precipitan en forma leve y contínua.

Altocumulus (Ac): banco, o manto o capa de nubes blancas o grises, o a la vez blancas y grises, que tienen, generalmente sombras propias, en forma algodonada, compuestas de losetas, guijarros, rodillos, etc., de aspecto, a veces, parcialmente fibroso o difuso, aglomerados o no. Forman el popular 'cielo empedrado'.

Stratus (St): nubes muy bajas, originándose desde alturas cercanas al suelo hasta los 800 metros. Se presentan en capas nubosas por generalmente grises, con bases bastante uniformes. Cuando el sol es visible a través de la capa su contorno se distinguecon facilidad. El stratus no produce fenómenos de halo, salvo en algunas ocasiones a muy bajas temperaturas. Aparecen con frecuencia en las mañanas sobre zonas montañosas. Las nieblas y neblinas son stratus que se forman sobre el suelo. La precipitación que produce es de tipo llovizna.

Stratocumulus (Sc): banco, manto o capa de nubes grises o blanquecinas, o ambos colores a la vez, que tienen casi siempre partes oscuras, compuestas de losas, rodillos, etc., de aspecto no fibroso, pegados o no. Dentro de esta nube los aviones experimentan cierta turbulencia.

Nimbostratus (Ns): capa nubosa gris, frecuentemente sombría, cuyo aspecto resulta velado por las precipitaciones más o menos continuas de lluvia o de nieve, las cuales, en la mayoría de los casos, llegan al suelo. El espesor de estas capas es en toda su extensión suficiente para ocultar completamente el sol. Produce precipitación intermitente y algunas veces intensa.

Cumulus (Cu): nubes aisladas, generalmente densas y de contornos bien delimitados, que se desarrollan verticalmente en protuberancias, cúpulas o torres, cuya grumosa parte superior se asemeja a menudo a una coliflor o a una palomita de maíz. Las porciones de estas nubes iluminadas por el sol son casi siempre blancas y brillantes; su base, relativamente oscura, es casi siempre horizontal. Son muy frecuentes sobre tierra durante el día y sobre el agua en la noche. Pueden ser de origen orográfico o térmico (convectivas). Presentan precipitaciones en forma de aguaceros.

Cumulonimbus (Cb): nube densa y potente, deconsiderable dimensión vertical, en forma de montaña o de enormes torres. Una parte de su región superior es generalmente lisa, fibrosa o estriada y casi siempre aplanada, esta parte se extiende frecuentemente en forma de yunque o de vasto penacho. Son las nubes que originan las tormentas, tornados, granizos. La base se encuentra entre 700 y 1.500 m, y los topes (la parte superior de la nube) llegan a 24 y 35 km de altura. Están formadas por gotas de agua, cristales de hielo, gotas superenfriadas, focos de nieve y granizo. La turbulencia en los alrededores de estas nubes es muy fuerte, motivo por el cual los aviones deben evitarlas.
https://www.portalciencia.net/meteonub.html
Observando su forma se clasifican de la siguiente manera:

• Estratiformes (nubes estratificadas): blanquinosas y ocupan grandes extensiones. Pueden ocasionar mucha precipitación en forma de lluvia o nieve.

• Cumuliformes (nubes globulosas): Son como burbujas de aire calentado ascendiendo por menor densidad que el aire circundante. Provoca precipitaciones sobre áreas pequeñas.



Observando la altura en que se encuentran, se clasifican de la siguiente forma:
Alta (6-12 Km):
Cirros: nube delicada, arrizada formando rayas o líneas en el cielo. No impide el paso de la luz solar o lunar. Se mueven a gran velocidad, aunque para un observador en tierra parece todo lo contrario.
Cirrostratos: formada por cristales de hielo. (Produce un halo alrededor de la luna o el sol)
Cirrocúmulos: cuando la capa nubosa aparece como una formación de piezas globulares.
Media (2-6 Km):Altostratos: capa blanquecina suavemente distribuída, apariencia grisosa y base alisada. El sol aparece como una mancha brillante en la nube. Se asocian con la proximidad de mal tiempo.
Altocúmulos: capa de masas nubosas individuales muy próximas una de otra siguiendo un patrón geométrico. De color blanquecino, algo gris en la periferia y entre nube y nube se puede observar el azul del cielo. Se asocian con buenas condiciones climáticas.
Baja (0-2 Km):
Estratos: nube densa, baja, gris oscura. Si produce lluvia o nieve se la denomina nimbostratos.
Estratocúmulos: nubes bajas, formada por masas individuales entre las cuales aparece el cielo. Forman los 'caminos de las nubes', orientadas en ángulo recto a la dirección del viento y movimiento de las nubes. Asociadas con buen tiempo o mejoría pero pueden ocasionar alguna precipitación.
Las nubes con mucho desarrollo vertical se ubican a alturas mayores o iguales a su dimensión horizontal. El cúmulo es una masa nubosa blanca. Los más pequeños se asocian con buen tiempo.
Los grandes se ven con una base plana y superficie muy abultada. Tienen un blanco puro por el lado iluminado por el sol, pero en los laterales y base son de gris oscuro.
Bajo ciertas condiciones, éstas masas individuales crecen desmesuradamente formando los cumulonimbos, que es la nube típica de tormenta que originan muchas lluvias, fuertes vientos y grandes descargas eléctricas.
Los cumulonimbos pueden ir desde los 500 mts en la base hasta los 9 ó 12 Km. en la cima. Desde lejos se ven de un color blanco luminoso, pero vistas desde abajooscurecen el cielo como si fuese a anochecer.


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Por su altura y forma (géneros)
Altura Género Cód. Símbolo Descripción Aspecto
Alta Cirrus Ci Nubes separadas en forma de filamentos blancos y delicados o de bancos de formas estrechas, blancos o en su mayor parte. Estas nubes tienen un aspecto fibroso (de cabellos) o un brillo sedoso, o ambas cosas.
Cirrostratus Cs Velo nuboso transparente y blanquecino, de aspecto fibroso (de cabellos) o liso, que cubre total o parcialmente el cielo, dando lugar por lo general a fenómenos de halo.
Cirrocumulus Cc Banco, manto o capa delgada de nubes blancas, sin sombras propias, compuesta por elementos muy pequeños en forma de gránulos, de ondas, etc., soldados o no, y dispuestos más o menos regularmente; la mayoría de los elementos tienen una anchura aparente inferior a un grado.
Media Altocumulus Ac Banco, manto o capa de nubes blancas o grises, o a la vez blancas y grises que tienen generalmente sombras propias, compuestos por laminillas, guijarros, rodillos, etc., de aspecto a veces parcialmente fibroso o difuso, soldados o no; la mayor parte de elementos pequeños dispuestos con regularidad tienen generalmente una anchura aparente comprendida entre uno y cinco grados.
Altostratus As Manto o capa nubosa grisácea o azulada, de aspecto estriado, fibroso o uniforme, que cubre total o parcialmente el cielo, presentando partes suficientemente delgadas para dejar ver el Sol al menos vagamente, como a través de un vidrio deslustrado. Este género nopresenta fenómenos de halo.
Nimbostratus Ns Capa nubosa gris, frecuentemente sombría, cuyo aspecto resulta borroso por las precipitaciones más o menos continuas de lluvia o nieve que, en la mayoría de los casos, alcanzan el suelo. El espesor de esta capa es en todas sus partes suficiente para para ocultar completamente el Sol. Por debajo de la capa, existen frecuentemente nubes bajas desgarradas, soldadas o no con ella.
Baja Stratocumulus Sc Banco, manto o capa de nubes grises o blanquecinas, que tienen casi siempre partes oscuras, compuestos por losas, guijarros, rodillos, etc., de aspecto no fibroso, excepto cuando en su parte inferior se forman regeros de precipitaciones verticales u oblicuas (virga) que no alcanzan el suelo. La mayor parte de los elementos pequeños dispuestos con regularidad tienen una anchura aparente superior a cinco grados.
Stratus St Capa nubosa generalmente gris, con base bastante uniforme, que puede dar lugar a llovizna, prismas de hielo o granizo blanco. Cuando el Sol es visible a través de la capa, su contorno es claramente discernible. Este género no da lugar a fenómenos de halo, salvo eventualmente a muy bajas temperaturas. A veces se presenta en forma de bancos desgarrados.
Cumulus Cu Nubes separadas, generalmente densas y con contornos bien delimitados, que se desarrollan verticalmente en forma de redondeces, de cúpulas o de torres, cuya región superior protuberosa parece frecuentemente una coliflor. Las partes de estas nubes iluminadas por el Sol son amenudo de un blanco brillante; su base,relativamente oscura, es sensiblemente horizontal. Están a veces desgarradas.
Cumulonimbus Cb Nube densa y potente, con un dimensión vertical considerable, en forma de montaña o de enormes torres. Una parte al menos de su región superior es generalmente lisa, fibrosa o estriada, y casi siempre aplastada; esta parte se extiende frecuentemente en forma de yunque o de amplio penacho. Por debajo de la base de esta nube, a menudo muy sombría, existen frecuentemente nubes bajas desgarradas, soldadas o no con ella, y precipitaciones, a veces en forma de regeros verticales u oblicuos (virgas) que no alcanzan el suelo.

En el siguiente cuadro podemos ver de forma más detallada todos los tipos de nubes adoptados por la Organización Mundial de Meteorología.
SINOPSIS DE LA CLASIFICAIÓN INTERNACIONAL DE NUBES
GENEROS ESPECIES VARIEDADES PARTICULARIDADES NUBES ORIGEN
Cirrus fibratus intortus mamma Cirrocumulus
uncinus radiatus Altocumulus
spissatus vertebratus Cumulunimbus
castellanus duplicatus
floccus

Cirrocumulus stratiformis undulatus virga
lenticularis lacunosus mamma
castellanus
floccus

Cirrostratus fibratus duplicatus Cirrocumulus
nebulosus undulatus Cumulunimbus

Altocumulus stratiformis translucidus virga Cumulus
lenticularis perlucidus mamma Cumulunimbus
castellanus opacus
floccus duplicatus
undulatus
radiatus
lacunosus

Altostratus translucidus virga Altocumulus
opacus praecipitatio Cumulunimbus
duplicatus pannus
undulatus mammaradiatus

Nimbostratus praecipitatio Cumulus
virga Cumulunimbus
pannus

Stratocumulus stratiformis translucidus mamma Altostratus
lenticularis perlucidus virga Nimbostratus
castellanus opacus praecipitatio Cumulus
duplicatus Cumulunimbus
undulatus
radiatus
lacunosus

Stratus nebulosus opacus praecipitatio Nimbostratus
fractus translucidus Cumulus
undulatus Cumulunimbus

Cumulus humilis radiatus pileus Altocumulus
mediocris velum Stratocumulus
congestus virga
fractus praecipitatio
arcus
pannus
tuba

Cumulonimbus calvus praecipitatio Altocumulus
capillatus virga Altostratus
pannus Nimbostratus
incus Stratocumulus
mamma Cumulus
pileus
velum
arcus
tuba




CONCLUSIÓN

A través del presente trabajo fue posible conocer y estudiar los elementos que se relacionan con la composición atmosférica, así como entender su importancia para la vida en la tierra. La atmósfera juega un papel importante puesto que rige los fenómenos que suceden en períodos específicos en una región determinada, lo que en su conjunto forma el clima de una región así también, las variaciones o anomalías que suceden y cómo estas afectan o benefician al ecosistema de un punto dado, por ejemplo se pueden citar los fenómenos como el niño y la niña, los cuales son alteraciones de la temperatura de grandes cuerpos de agua y aire que pueden alterar de una forma importante las condiciones ambientales.