Post on 10-Nov-2015
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Ing. Luis Gamarra Chavarry
Gnesis y evolucin de atmosfera
Propiedades fsicas de la atmsfera
Estructura
Composicin
Balance energtico
Ecuacin general de los gases.
PROPIEDADES FSICAS DE LA ATMSFERA
Mg. Ing. Luis Gamarra Chavarry Ingeniero Gegrafo - Economista
Gases de efecto invernadero:
CO2, CFC, CH4, N2O y O3
288K
Gases absorbentes Bandas (um)
CO2
2,3 - 3,1
4,1 - 4,5
13,0 - 18,0
CH4 3,2 - 8,0
H20 0,95 1,1 0,4 1,9 2,7 6,2 y >20
ESTRUCTURA DE LA ATMOSFERA
PERFILES TIPICOS DE IONIZACION
CIRCULACION GENERAL ATMOSFERICA
Mg. Ing. Luis Gamarra Chavarry Ingeniero Gegrafo - Economista
Estructura:
Homosfera
Troposfera
Estratosfera
Mesosfera
Heterosfera
Termosfera (ionosfera)
Exosfera
PROCESOS FOTOQUIMICOS EN LA ATMOSFERA
ESPECTRO SOLAR
Gases de efecto invernadero:
CO2, CFC, CH4, N2O y O3
288K
Gases absorbentes Bandas (um)
CO2
2,3 - 3,1
4,1 - 4,5
13,0 - 18,0
CH4 3,2 - 8,0
H20 0,95 1,1 0,4 1,9 2,7 6,2 y >20
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Al absorber las radiaciones de la zona UV es lo suficientemente
energtica para producir alteraciones en las diferentes sustancias que
constituyen la atmsfera. Al absorber, las molculas y tomos sufren
procesos fotoqumicos.
Tres tipos de especies reactivas e inestables:
1. Molculas excitadas elctricamente
2. Radicales libres
3. Iones
PROCESOS FOTOQUIMICOS EN LA ATMOSFERA
PROCESOS FOTOQUIMICOS EN LA ATMOSFERA
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1. Molculas excitadas elctricamente
Debido a la absorcin de radiacin ultravioleta o visible, lo que origina estados excitados.
Tienen una vida media finita (muy corta)
Pierden energa por emisin de radiacin, sin tener que reaccionar con otras
especies.
a) Disociacin de la molcula excitada: 02* 0 + 0
b) Reaccin directa con otras especies: 02* + 03 202 + 0
c) Ionizacin con perdida de un electrn: N2* N2
+ e-
La absorcin de radiacin infrarroja no es suficientemente energtica para romper los enlaces, pero ocasiona el aumento de energa vibracional y rotacional. Esta energa se
disipa como calor y aumenta la temperatura de toda la atmsfera.
PROCESOS FOTOQUIMICOS EN LA ATMOSFERA
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2. Radicales libres
Se forman por la accin de la radiacin solar
Presentan alta reactividad
Tiempo de permanencia muy corto
Participan en muchos fenmenos qumicos atmosfricos
Participan en reacciones en cadena
En el fenmeno denominado smog fotoqumico se encuentran
involucrados los radicales libres formados en la troposfera.
PROCESOS FOTOQUIMICOS EN LA ATMOSFERA
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Radical hidroxilo (HO )
En las regiones ms altas se produce por fotlisis del agua
H2O + hv HO + H
Fotlisis del acido nitroso
HONO + hv HO + NO
En la troposfera, relativamente no contaminada, se origina por fotolisis del ozono,
seguida de reaccin de una fraccin de oxgeno atmico excitado con molculas de
agua.
03 + hv ( < 310 nm) 0* + 02
0* + H2O 2HO
PROCESOS FOTOQUIMICOS EN LA ATMOSFERA
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Radical hidroxilo (HO )
Entre las especies traza ms importantes que reaccionan con el radical HO, estn:
CO + HO CO2 + H (reaccin ms frecuente)
CH4 + HO H3C + H2O
H3C + O2 H3COOO (radical metilperxido)
PROCESOS FOTOQUIMICOS EN LA ATMOSFERA
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PROCESOS FOTOQUIMICOS EN LA ATMOSFERA
Procesos de:
a) Fotoionizacin
b) Fotodisociacin
0,4 um 0,315 um 0,28 um 0,1um
Radiacin ultravioleta UV-A UV-B UV-C
CERCANO MEDIO LEJANO
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3. Iones Altitudes superiores a 50 Km
Prevalecen en la regin denominada ionosfera
La luz ultravioleta es la primera productora de iones
En la oscuridad los iones positivos se recombinan lentamente con los
electrones libres.
El proceso es especialmente rpido en las zonas ms bajas de la ionosfera,
donde la concentracin de especies es relativamente alta.
El lmite inferior de la ionosfera sube por la noche y hace posible la
transmisin de las ondas de radio a distancias mucho mayores.
PROCESOS FOTOQUIMICOS EN LA ATMOSFERA
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En la atmosfera se presentan una serie de reacciones Fotoqumicas
Influyen:
a) Perfiles de temperatura
b) Concentracin de algunas especies presentes en las diferentes
capas
PROCESOS FOTOQUIMICOS EN LA ATMOSFERA
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Las especies qumicas contaminantes se generan y son emitidas
desde la superficie, en la troposfera, desde su emisin hasta su
accin sobre los seres vivos o sobre las materiales, siguiendo las
siguientes vas:
a) Reacciones qumicas en la zona de su emisin (qumica de la
troposfera)
b) Transporte a la estratosfera (qumica de la estratosfera)
c) Residencia ms o menos prolongada en la troposfera se
depositan sobre la superficie terrestre, ya sea por va seca o por
va hmeda.
PROCESOS FOTOQUIMICOS EN LA ATMOSFERA
COMPONENTES DEL SISTEMA CLIMATICO
Mg. Ing. Luis Gamarra Chavarry Ingeniero Gegrafo - Economista
Mg. Ing. Luis Gamarra Chavarry Ingeniero Gegrafo - Economista
1. LA ATMOSFERA
1. La atmsfera
1.1 Definicin
1.2 Funciones
1.3 Teora sobre su origen
1.4 Propiedades fsicas y qumicas
1.5 Composicin
1.6 Estructura
1.6.1 Homosfera
1.6.1.1 Troposfera
1.6.1.2 Estratosfera
1.6.1.3 Mesosfera
1.6.2 Heterosfera
1.6.2.1 Termosfera (ionosfera)
1.6.2.2 Exosfera
Mg. Ing. Luis Gamarra Chavarry Ingeniero Gegrafo - Economista
1. LA ATMOSFERA
1.1 Definicin
La palabra atmosfera se deriva de las raices griegas:
Atmos = Vapor
Sphair = Esfera
Esta esfera de vapor est constituida por una mezcla de gases diferentes y
partculas slidas y lquidas en suspensin, tales como polvos, sales, iones y
hasta partculas nucleares en las regiones ms alejadas de la superficie
terrestre
1. LA ATMOSFERA
Mg. Ing. Luis Gamarra Chavarry Ingeniero Gegrafo - Economista
1. LA ATMOSFERA
Mg. Ing. Luis Gamarra Chavarry Ingeniero Gegrafo - Economista
1.2 Funciones:
1. Proteger la flora y la fauna de las radiaciones de muy alta energa que seran
mortales si llegaran directamente a la superficie terrestre.
2. Contiene gases que son vitales para los procesos biolgicos de los animales y
plantas, tales como el Oxgeno (O2), el dixido de carbono (CO2), el Ozono (O3) y
el vapor de agua ( H2O).
3. Conservar el calor terrestre, lo cual permite tener un clima favorable para la vida
en el planeta.
. 1. LA ATMOSFERA
. 1. LA ATMOSFERA
2
+3/2
. 1. LA ATMOSFERA
. 1. LA ATMOSFERA
. 1. LA ATMOSFERA
1. LA ATMOSFERA
Mg. Ing. Luis Gamarra Chavarry Ingeniero Gegrafo - Economista
1.3 Teora sobre su origen:
1. LA ATMOSFERA
Mg. Ing. Luis Gamarra Chavarry Ingeniero Gegrafo - Economista
1.4 Propiedades fsicas y qumicas:
Movilidad
Comprensibilidad
Expansibilidad
Diatermancia
Forma de la tierra
1. LA ATMOSFERA
Mg. Ing. Luis Gamarra Chavarry Ingeniero Gegrafo - Economista
1. LA ATMOSFERA
Mg. Ing. Luis Gamarra Chavarry Ingeniero Gegrafo - Economista
Composicin:
Vapor de agua
Dixido de carbono
Ozono
Aerosoles
1. LA ATMOSFERA
Mg. Ing. Luis Gamarra Chavarry Ingeniero Gegrafo - Economista
Estructura:
Homosfera
Troposfera
Estratosfera
Mesosfera
Heterosfera
Termosfera (ionosfera)
Exosfera
ESTRUCTURA DE LA ATMOSFERA
LA TROPOSFERA
Es la zona ms baja de la atmsfera, en ella la temperatura disminuye con la altura.
La disminucin es de 6 a 7C por kilmetro y despus en la segunda mitad alcanza 7 a
8C por kilmetro.
Contiene la mayor parte de la masa de la atmsfera (75% de la masa molecular).
Se caracteriza por movimientos verticales y apreciable contenido de vapor de agua,
nubes y otros fenmenos que constituyen el tiempo.
Es el dominio de las nubes, precipitaciones, originados por torbellinos, ciclones y
anticiclones.
Se reconoce un primer nivel hasta una altura de 600 a 800 metros a la que se conoce
como capa lmite planetaria.
Llega a temperaturas cerca a -56C en el lmite superior.
LA TROPOSFERA
Se reconoce una capa isotrmica denominada tropopausa.
La tropopausa no es continua y su altitud varia, segn la latitud
La tropopausa tropical llega a una altitud de 18 km.
La tropopausa media llega a una altitud de 9 a 13 km.
La tropopausa polar a una altitud promedio de 8 Km
BALANCE DE RADIACION EN EL SISTEMA TIERRA - ATMOSFERA
BALANCE DE RADIACION DE LA ATMOSFERA
BALANCE DE RADIACION DE LA SUPERFICIE TERRESTRE
BALANCE DE RADIACION DEL SISTEMA TIERRA - ATMOSFERA
BALANCE ENERGETICO
BALANCE ENERGETICO
BALANCE TERMICO EN EL PLANETA
R neta = G + H + LE + D
G = Es la parte del calor que se va a transmitir hacia las capas profundas
de la superficie (continental y ocenica)
H = Es la parte del calor que se va a transmitir hacia la atmsfera por
medio de la conveccin, entendiendo por tal, los movimientos verticales
del aire. Se trata de intercambio de calor en forma de calor sensible.
BALANCE TERMICO EN EL PLANETA
R neta = G + H + LE + D
LE = Es la parte del calor que se transmitir hacia la atmsfera en virtud
del mecanismo de la evaporacin del agua. Se compone de dos
trminos:
L = Es el calor latente de vaporizacin
E = Representa el nmero de gramos de agua que
se evaporan
D = Es la parte del calor que va a transmitirse mediante los movimientos
advectivos u horizontales del aire.
BALANCE ENERGETICO DEL SISTEMA TIERRA-ATMOSFERA
GANANCIAS DE CALOR POR PARTE DE LA ATMOSFERA
Superficie Albedo() Emisividad ()
Superficie Albedo() Emisividad ()
Carreteras 0,08 a 0,17 0,93 Remolacha 0,15 a 0,27
Conferas 0,12 a 0,16 0,90 Ros 0,06 a 0,11
Dunas 0,20 a 0,40 Salinas 0,42
Espejo 0,88 Suelo oscuro 0,05 a 0,16 0,90
Espinaca 0,24 a 0,28 Suelo hmedo 0,10 0,97
Granos 0,15 a 0,25 Suelo claro 0,20 a 0,43 0,90
Hierba verde 0,15 a 0,20 Selva confera 0,05 a 0,15
Hierba seca 0,19 a 0,32 Tinte negro 0,04 0,92
Hierba mojada 0,20 a 0,35 Tinte blanco 0,85 0,92
Huerta de naranjas 0,17 Trigo 0,15 a 0,25
Maz 0,12 a 0,24 0,97 Tierra vegetal 0,10 a 0,25
Nieve fresca 0,85 a 0,90 Vegetacin desrtica 0,37
Zonas urbanas 0,16 a 0,45
Albedo superficial () y emisividad ()
Radiacin global (Q+q)i
Llamado tambin radiacin incidente, es la cantidad de
radiacin directa (Q) y difusa (q)
que llega a la superficie terrestre.
Se mide o cuantifica con instrumentos denominados
Piranmetros, cuyo sistema selecto
de longitudes de onda sea una
semiesfera
Estimacin de la radiacin Global
Donde:
M = horas de sol o brillo solar
N = Duracin del da solar u horas de sol mximo o
fotoperodo
T = Tmx - Tmn = rango diurno de temperatura (C K)
Qs = Radiacin solar en el tope de la atmsfera (mm/da,
ly/da)
a y b son constantes propios de cada localidad
N
MbaQqQ Si)(
N
TbaQqQ Si)(
Ecuaciones para el Per
Costa Central :(Q + q)i = QS (0,060 + 0,640 T/N) Costa Norte :(Q + q)i = QS (0,360 + 0,221 T/N) Sierra Central :(Q + q)i = QS (0,457 + 0,207 T/N) Sierra Norte :(Q + q)i = QS (0,284 + 0,205 T/N) Sierra Sur :(Q + q)i = QS (0,230 + 0,380 T/N) Selva :(Q + q)i = QS (0,0188 + 0,4984T/N)
Radiacin Neta en onda corta (Rnoc)
Es la parte de la radiacin incidente absorbida por la superficie sobre el
cual incide
Rnoc = Qa = (Q + q)i - (Q + q)r = ms Cs T = ml Cl T
= (Q + q)i - (Q + q)i
Rnoc = (Q + q)i (1 - )
De acuerdo a la ecuacin, se ve que mientras QS exista y < 1, la
radiacin neta en onda corta es siempre positivo (Rnoc > 0)
) - (1N
X b + a Q = ) - (1)q + (Q = R sinoc
Radiacin Termal (It) = (IR)
Es la radiacin que emite la superficie de la Tierra y est comprendida en
mayor proporcin entre 4 a 50 de longitud de onda, o sea en el llamado
longitud de onda larga
donde
: es la emisividad de la superficie 0,9
: es la constante de Stefan = 1,96 x 10-9 mm/da.K4 = 8,132 x
10-11 ly/min.K4
TS : es la temperatura de la superficie terrestre
T = I4st
Contrarradiacin (Ii)
Es parte de la radiacin emitida por la atmsfera y que incide sobre la superficie terrestre.
Su magnitud depende de la cantidad de radiacin absorbida, tanto en onda corta como en onda larga por parte de la atmsfera (Ia)
4
aaa TI
Radiacin Neta en Onda larga (Rnol)
It Ii
Rnol = Ii - It
Rnol = IR- IR
CONTRARADIACION RAD.TERMAL
Estimacin de la Radiacin neta en onda
larga (Rnol)
Donde:
e = presin de vapor (hPa)
T = temperatura absoluta (K)
M = horas de sol (horas y dcimas)
N = fotoperodo (horas y dcimas)
= 1,96 x 10-9 mm/da.K4 = 8,132 x 10-11 ly/min.K4
Otra forma de estimar la Rnol es:
Rnol = a + b T/N T = Tmx - Tmn
eN
MTR
nol079,056,09,01,04
Ecuaciones para el Per
Costa Norte : Rnol = - 0,111 + 0,255 T
Costa Central : Rnol = 0,21 + 0,23 T
Costa Sur : Rnol = - 0,474 + 0,5134 T
Sierra Norte : Rnol = - 0,827 + 0,209 T
Sierra Central : Rnol = - 0,0971 + 0,188 T
Sierra Sur : Rnol = - 4,74 + 0,5134 T
Selva : Rnol = -1,2516 + 2,5882 T/N
BALANCE DE RADIACION (Rn)
Qi
Qr qi
qr
Ii
It
Rn = Rnoc + Rnol
tiiII) - (1)q + (Q = Rn
TRANSPORTE Y DISPERSIN DE CONTAMINANTES EN LA ATMSFERA
http://www.meted.ucar.edu/dispersion/basics/print.htm
buscar dispersin bsica
http://www.windows2universe.org/earth/Atmosphere/vocs.html&lang=sp