TEMPERATURA DEL AIRE

METEORLOGIA Y CLIMATOLOGÍA

• El calor en física, es una transferencia de energía de una parte a otra de un cuerpo, o entre diferentes cuerpos, en virtud de una diferencia de temperatura.

• Es energía en tránsito; siempre fluye de una zona de mayor temperatura a una zona de menor temperatura, con lo que eleva la Temperatura de la zona mas fría y reduce la de la zona más cálida,

• El calor se define como la energía cinética total de todos los átomos o moléculas de una sustancia.

• Este concepto es de gran importancia, y significa que los cuerpos ceden y ganan calor, pero no la poseen.

CALOR

TEMPERATURA

• Es la medida de la energía cinética media de las moléculas que forman el cuerpo. Cuando el cuerpo recibe calor, aumenta la velocidad con lo que se mueven sus moléculas.

• Este aumento será tanto mayor sea la cantidad de calor recibido, o menor sea el numero de moléculas que formen ese cuerpo.

• El aire también está formado por moléculas (constituyentes) que están en constante movimiento.

TEMPERATURA DEL AIRE• La temperatura del aire es un elemento fundamental del tiempo

atmosférico, ya que esta representa grandes variaciones en el tiempo y espacio, que a su vez originan cambios significativos en la evolución del estado del tiempo.

• En meteorología se considera como un factor numérico que sirve para indicar la cantidad de calor o energía radiante que hay en la atmosfera, en la tierra o en el agua.

• En término medio podemos considerar de cada 100 unidades de energía del sol que llega al sistema tierra atmosfera, solo 20 unidades son absorbidas por el aire, mientras que la superficie absorbe 45 unidades, en tanto el resto se refleja al espacio exterior.

• Por esta razón es que la mayor parte de la energía de la atmosfera es suministrada por el suelo por los procesos de conducción, convección y radiación de onda larga.

• El calor puede transferirse de un lugar a otro por tres métodos diferentes:

• conducción en sólidos, • convección en fluidos (líquidos o gases)

• y radiación a través de cualquier medio transparente a ella.

• El método elegido en cada caso es el que resulta más eficiente. Si hay una diferencia de temperatura el calor

siempre viajará del lugar más caliente al más frío.

PROCESOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR

¿Por qué se mueve el aire?Aire

caliente

• El aire se calienta en contacto con la superficie terrestre y sube.

• Alejado de la superficie, el aire se enfría y baja.

Airefrío

• El Sol es el responsable del movimiento del aire atmosférico, (de la suave brisa marina y de los vientos huracanados).

El aire se calienta por convección desde la superficie

FACTORES QUE AFECTAN LA TEMPERTURA

Es el factor mas importante que afecta la temperatura, ya que es la cantidad de radiación solar que recibe el planeta. La insolación se relaciona con la latitud (curvatura de la tierra), pues la radiación solar incide sobre la superficie terrestre bajo diferentes ángulos que varían según la época del año y hora del día.

a) Insolación o radiación solar

b) Diferencia de albedo

El albedo medio estimado para el sistema tierra – atmosfera es 35%, pero para una capa de nieve el albedo puede llegar a 90%.

c) Diferencia de transferencia

La superficie de la tierra es opaca a la radiación solar. Casi todo el calor se queda concentrado en la parte superficial a unos 2,5 cm de espesor. En el mar 1/3 de la radiación penetra hasta 3 metros por debajo de la superficie, 1/10 de la radiación penetra asta 9 m, por lo que habrá un menor ascenso de la temperatura en el agua, debido a que la energía se distribuye en un mayor volumen.

d) Diferencia de calor especifico

El calor especifico del agua es aproximadamente 5 veces mayor que de la superficie de la tierra. Esto significa que si la superficie de agua y tierra reciben la misma cantidad de calor, da como resultado un aumento de temperatura de 5 veces mayor en la tierra que en el agua. Del mismo modo cuando existe un descenso de la temperatura, es también 5 veces mayor en la tierra.

e) Movimiento de las masas de aire

Un estado atmosférico no se forma necesariamente en el lugar donde se experimenta sus efectos; normalmente gran parte del estado atmosférico es producto de la interacción de las masas de aire que viene de otras latitudes, obedeciendo los mecanismos de circulación general de la atmosfera.

f) Corrientes oceánicas

Las corrientes oceánicas tienen un termorregulador, provocando que las características térmicas próximas a la costa tengan una mayor o menor temperatura que le corresponderían de acuerdo a la latitud donde se encuentra.El efecto de las corrientes marinas no solo se limitan a la temperatura, sino también al régimen de las precipitaciones, es el caso de la costa norte de Chile y a costa Peruana.

g) Nubosidad

La nubosidad juega un papel muy importante, ya que no solo afecta la incidencia de la radiación solar, sino también en la salida o absorción de la radiación terrestre al espacio exterior, haciendo más eficiente el efecto invernadero.

11

Punto deEbullición del agua

Punto de fusión del hielo

Fahrenheit Celsius Kelvin

212 100 373

32 0 273

- 273 0

F° C° K°

Cero absoluto

ESCALAS TERMOMETRICAS

DISTRIBUCIÓN TEMPORAL Y ESPACIAL DE LA TEMPERATURA

VARIACIÓN DIARIA

Como el sol recorre el espacio del horizonte este al horizonte oeste, es lógico pensar que la temperatura del aire próximo a la superficie del suelo pueda tener un solo valor, de acuerdo con la inclinación de los rayos solares.Esta variación depende del balance o equilibrio entre la radiación solar RS y la radiación terrestre RT y de la presencia de algunos elementos meteorológicos como la nubosidad, precipitación, evaporación, condensación etc.

AMPLITUD DIARIA DE LA TEMPERATURA

Es la diferencia entre la temperatura máxima absoluta y la temperatura mínima absoluta registrada en un mismo día y se denomina rango diurno.

RANGO DIURNO = ∆T = T máx - T mín

0

200

400

600

800

1000

1200

4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 4 6

Horas

Rg

(W

m-2

)

10

15

20

25

30

4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 4 6

Horas

T (

°C)

Curso diario de la radiación global y la temperatura del aire

Tmáx

Tmin

AMPLITUD DIARIA

RANGO DIURNORANGO DIURNO (Oscilación térmica diaria o amplitud térmica diaria):

VARIACIÓN DE LA TEMPERATURA A LO LARGO DEL DÍA

TERMOPERÍODO: Tmáx -TmínTERMOPERÍODO: Tmáx -Tmín

Depende de:

Nubosidad

Cercanía a una masa de

agua

Te r

mop

erío

do:

11ºC

Termop. 4ºC

15

20

25

30

0 3 6 9 12 15 18 21 24

Horas

TºC

despejado nublado

• Si con los valores de las temperaturas medias mensuales se trazan curvas de la variación anual en varios lugares de la tierra se observa que varían mucho entre ellas. Sin embargo, conservan cierta analogía. La diferencia que hay entre las amplitudes anuales de temperaturas de un lugar a otro tienen la misma causa que la de las amplitudes diarias. La proximidad al mar reduce las amplitudes (clima maritimo); en cambio, aumenta en el interior de los continentes (clima continental).

• La amplitud anual de la temperatura de un lugar a otro en relación con su distancia a la costa y a su latitud da la posibilidad de utilizarla como una característica climática de vital importancia.

VARIACIÓN ESTACIONAL

• A base de estas relaciones se han establecido varias fórmulas para el grado de continentalidad y donde la latitud geográfica y la amplitud anual de la temperatura constituyen variables.

• Según Hann, es de 4 tipos fundamentales la variación anual :

El tipo ecuatorial

En esta zona la distribución de temperatura muestra bastante regularidad durante todo el año, quedando definida la temperatura principalmente por la altitud del lugar.

Se caracteriza por una amplitud anual de 7ºC en el interior de los continentes; de 3ºC en las costas y de 1ºC en el mar.

Presenta 2 máx. y 2 mín.

El tipo tropical se caracteriza por una amplitud en las costas del orden de 6ºC y algo más de 7ºC en el interior de los continentes. Presenta 1 máx. y 1 mín.

En las zonas templadas se distingue por presentar en el interior de los continentes, una amplitud de 39ºC, y en las costas de 8ºC. Se divide en 3 sub-zonas: subtropical, templada y subpolar.

• El tipo polar presenta una gran amplitud que es muy significativa, la mínima anual se registra cuando esta en equinoccio de primavera, fecha en el cual sale el sol.

D E F M A M J J A S O N D

MESES

TEMP. 40ºN

TEMP. 10ºN

ATA

ATA

TE

MP

ER

AT

UR

A D

EL

AIR

E (

ºC)

Diferencia entre la Temperatura media del mes más cálido y la Temperatura media del mes más frío.

AMPLITUD TÉRMICA ANUAL: ATA (°C)ATA (°C):

La temperatura de una zona depende de muchos factores, algunos son fijos como por ejemplo:La temperatura de una zona depende de muchos factores, algunos son fijos como por ejemplo:

LATITUD: Elevadas en Latitud 0º (Ecuador). Disminuyen hacia el Norte y hacia el Sur a medida que aumenta la latitud

Mucho calor

DisminuyeEl calor yMás frío

DisminuyeEl calor yMás frío

DisminuyeEl calor yMás frío

DisminuyeEl calor yMás frío

La temperatura también cambia con la ALTITUDLa temperatura también cambia con la ALTITUD

Hace más frío a medida que subimos en altura. La

temperatura disminuye 0,6º cada 100 m

Hace más frío a medida que subimos en altura. La

temperatura disminuye 0,6º cada 100 m

+frío

ESTAR CERCA DEL MAR HACE QUE LA TEMPERATURA SEA MÁS SUAVE

ESTAR CERCA DEL MAR HACE QUE LA TEMPERATURA SEA MÁS SUAVE

MENOS CALOR

MENOS FRÍO

MENOS CALOR

MENOS FRÍO

EN LA COSTAEN LA COSTA

VARIACIÓN DE LA TEMPERATURA VARIACIÓN DE LA TEMPERATURA CON LA ALTURA (GRADIENTE CON LA ALTURA (GRADIENTE

ALTOTÉRMICO)ALTOTÉRMICO)

ALT

UR

A (

m)

T (ºC)

Gradiente altotérmico

0.55 ºC

100 m=

Temperatura del Suelo • Existe información sobre la Temperatura de la superficie del

suelo y muy poca sobre lo largo del perfil. • Se dice que las fluctuaciones diarias y estacionales de la

Temperatura del suelo se reducen rápidamente hasta que a un metro o dos de profundidad, suelen ser desdeñables.

• Recordemos que a esa distancia de la superficie aun viven muchos microorganismos, tienen lugar numerosas reacciones biogeoquímicas y se desarrollan profusamente los sistemas radicales de las plantas ¿Qué significa tal hecho?

• Simplemente que el suelo es un medio muy refractario a las fluctuaciones de temperatura, por lo que su ambiente térmico resulta ser extremadamente regular y estable para el desarrollo de la vida y el metabolismo edáfico.

Temperatura del suelo• La temperatura es una propiedad que posee un efecto

muy importante sobre los organismos y sobre los procesos de alteración química de la fracción mineral del suelo.

• La mayor parte de la energía calorífica que recibe el suelo procede de la energía solar.

– En un clima templado, y por término medio, se estima que el suelo recibe 144 calorías·día-1·cm-2.

– Este valor varía con la latitud, la época del año, la nubosidad, la orientación de la ladera y la cubierta vegetal.

Temperatura del Suelo

Seis buenas razones para estudiarla:

1.- Meteorización y descomposición.

2.- Descomposición de Materia Orgánica.

3.- Crecimiento de las plantas.

4.- Difusión de nutrientes.

5.- Movimiento del agua.

6.- Biología del suelo.

Absorción de energía calorífica por los suelos

• La temperatura del suelo depende del balance de energía térmica absorbida, emitida y reflejada.

• Por lo tanto, la capacidad del suelo para elevar su temperatura dependerá de una serie de variables:– Intrínsecas (color, humedad, calor específico,

drenaje, renovación de la atmósfera del suelo, etc.)– Extrínsecas (humedad atmosférica, nubosidad,

partículas en suspensión en la atmósfera, precipitación, viento, relieve, vegetación, etc.).

2.- Propiedades de los suelos

Característica de los suelos:•Suelos húmedos – alta conductividad.•Suelos arenosos – se calienta en superficie y muy poco en profundidad.•Suelos graníticos – se calienta mucho en superficie y profundidad.•Biomasa vegetal muerta sobre el suelo – baja conductividad térmica.•Suelos con alta conductividad – funden más rápido la nieve.•A mas de 10 cm de profundidad el suelo es mas frio en verano que en invierno.•En verano la radiación genera fuertes temperaturas.•En invierno influye menos temperaturas del suelo sobre el aire.

3. Penetración del calor en el suelo.

Cuanto más denso y húmedo es el suelo, mejor es la conducción de calor, mas rápido es la penetración en profundidad, y cuando mas profundo entre el calor menor es a oscilación.

Ciclo diurno de la temperatura del suelo a diferentes profundidades: desde 1 hasta 80 cm.

Retrazo de la ocurrencia de los extremos: cada 10 cm: 2,5 – 3,5 horas.

Efectos de la temperatura del suelo sobre el crecimiento vegetal

• La Temperatura modifica las condiciones del medio y la velocidad a la que actúan determinados procesos, de modo que también afecta a las plantas de manera indirecta influyendo sobre:– La velocidad de difusión de los gases que se incrementa de manera

proporcional al aumento de Temperaura, lo que influye sobre el intercambio gaseoso que realizan las raíces y, probablemente sobre la germinación de las semillas.

– La actividad microbiana y enzimática en el suelo. La velocidad de las reacciones bioquímicas varía dentro de un rango de temperaturas limitado por la velocidad de difusión y la actividad de las proteínas.

– La solubilidad de determinados compuestos minerales, limitada a baja temperatura.

– La alteración química de las arcillas, que aumenta proporcionalmente al incremento de la temperatura.

– La estructura del suelo, como resultado de algunos de los procesos anteriores.

Manejo de la temperatura del suelo con fines agrícolas

• La necesidad de obtener máximos rendimientos hace necesario en ocasiones la modificación artificial de la temperatura del suelo mediante su manejo. Sin embargo, es necesario considerar el equilibrio entre el rendimiento buscado y los costes.

• Por lo tanto, la elección del momento de la siembra debe hacerse de acuerdo con las condiciones climáticas más favorables a los requerimientos del cultivo. En el caso de los cultivos perennes, la fecha de siembra puede estar determinada por otros factores.

Manejo de la temperatura del suelo con fines agrícolas

• Algunas de las formas en que se puede modificar artificialmente la temperatura del suelo son las siguientes:

• El uso de determinados materiales (acolchados) sobre la superficie del suelo, lo que constituye uno de los medios más eficaces. Algunos de los acolchados más empleados son los residuos de la cosecha, gravas, plásticos, paja, serrín, corteza de árboles o estiércol. La cantidad o el tipo de material óptimo dependen de cada cultivo y tipo de suelo.

• La labranza del suelo puede contribuir a la obtención de una temperatura óptima, pues modifica la dinámica de los gases y el agua en el suelo.

• El arreglo de las plantas, lo que puede contribuir a incrementar la cantidad de radiación solar que recibe el suelo.

Factores locales que tambiénafectan el calentamiento del suelo1. Hora del día y la estación (latitud)

2. Aspecto de laderas

3. Altitud

4. Nubosidad

5. Cubierta vegetativa

6. Velocidad del viento

7. Color del suelo y tipo de matriz

8. Contenido de agua

9. Porosidad

10. Actividades antrópicas

Procesos influenciados por el aumentode la Temperatura

• Actividad Microbiológica aumenta• Velocidad de las reacciones químicas aumentan• Procesos de difusión aumentan• La solubilidad de gases disminuye (O2, CO2)

• En los suelos cálidos la mineralización es acelerada, los nutrientes son liberados rápidamente, pero la acumulación de MO es baja.

• La temperatura del suelo afecta fuertemente a la germinación, crecimiento y emergencia de plántulas, desarrollo de raíces, etc.

MEDICIÓN DE LA TEMPERATURA

• Los cambios de T° se miden a partir de los cambios en otras propiedades de una sustancia, con un instrumento llamado termómetro, de los cuales existen varios tipos. El termómetro mecánico se basa en la propiedad de dilatación con el calor o contracción con el frío de alguna sustancia. Por ejemplo, el termómetro de mercurio convencional mide la dilatación de una columna de mercurio en un capilar de vidrio, ya que el cambio de longitud de la columna está relacionado con el cambio de temperatura.

• Se distinguen los siguientes medidores de temperatura:a) Termómetro de mercurio para medir temperaturas en el rango que se

encuentran comúnmente en la atmósfera.b) Termómetro de máxima para medir la máxima diaria, es de mercurio. Los

termómetros que miden la temperatura del cuerpo son de máxima.c) Termómetro de mínima para medir la mínima diaria. Como el mercurio se

congela a -39ºC, para asegurarse de medir T° menores que estas, se usan los termómetros de alcohol, que se congela a –130ºC.

d) Termógrafo: registra en forma continua la T° , el registro se llama termograma. La medición de T° se realiza a través de un elemento sensible bimetálico que está conectado a un sistema de transmisión y amplificación el cual posee un brazo inscriptor con una plumón de tinta en su extremo registrando los cambios de temperatura sobre el termograma.

Termograma

• Se sabe también que si se suministra calor a un gas ideal contenido en un recipiente de volumen constante, la presión aumenta, y el cambio de T° puede determinarse a partir del cambio en la presión.

• También existen termómetros eléctricos, basados en cambios del flujo de corriente con las variaciones de T°, llamados termistores. Estos se usan comúnmente en los radiosondas, que se lanzan con globos para realizar mediciones de temperatura en la vertical.

Termómetros de mínima y de máxima y termógrafo

Termómetros• Cualquier propiedad física de una sustancia que sea

función de la temperatura puede ser utilizada como base de un termómetro.

• Las propiedades más ampliamente utilizadas en los termómetros meteorológicos son la dilatación térmica y el cambio de resistencia eléctrica con la temperatura.

Fig.1Garita meteorológica. Fig.2.Interior de la garita meteorológica.

GRACIAS