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Capitulo 4

Temperatura: variación estacional y diurna

Prof. Yamina Silva Vidal

Meteorologia y Climatologia

Yamina Silva

Capitulo 4. Temperatura: variación estacional y diurna

4.1 Porque la Tierra tiene estaciones: las estaciones en el hemisferio norte y sur.

4.2 Variaciones estacionales locales

4.3 Variación diurna de la temperatura: calentamiento diurno, enfriamiento nocturno.

4.4 Control de la temperatura.

4.5 Datos de temperatura del aire: diario, mensual y anual. Análisis de datos de temperatura.

4.6 Temperatura del aire y el confort humano.

4.7 Medición de la temperatura

Ahrens, C.D, 1999: Meteorology today: an introduction to Weather, Climate, and the Environment. 6-th edition. Brooks/Cole, 528 pp.

http://www.brookscole.com/ http://www.thomsonedu.com/

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4.1 Porque la Tierra tiene estaciones

• La tierra se mueve en órbita alrededor del sol. (Fig. 3.1)

Elipticidad

= el perihelio = 1.47 x 108 kilómetros (el 4 de enero) (tierra cerca del sol)

= apohelio = 1.53 x 108 kilómetros (el 4 de julio) (tierra lejos del sol)

• El calor en la superficie depende más de la posición del sol en el cielo que de la longitud de los días. (Fig. 3.2)

• El sol directo, arriba es más intenso, por lo tanto hay más calentamiento superficial.

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Fig. 3.1: La trayectoria elíptica (exagerada) de la tierra sobre el sol trae la tierra levemente más cercano al sol en enero que en julio.

4.1 Porque la Tierra tiene estaciones

Perihelio Apohelio

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Fig. 3. 2: La luz del sol que impacta en una superficie con unángulo se extiende por un área más grande que la luz del sol que impacta la superficie directamente. Los rayos oblicuos del sol entregan menos energía (osea menos intenso) queuna superficie con rayos directos del sol.

4.1 Porque la Tierra tiene estaciones

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4.1 Porque la Tierra tiene estaciones: las estaciones en el hemisferio norte y sur.

• La inclinación del planeta en 23.5° fija la longitud del día y la posición del sol en el cielo . Esto se conoce como la oblicuidad . La oblicuidad es mismo todo el año. (Fig. 3.3)

– Los trópicos de Cáncer esta a 23.5°N y Capricornio a 23.5°S

– 66.5°N /65°S son el Círculo Polar Ártico/Antartico

– El solsticio de verano : 21 de junio y marca el primer día del verano

El hemisferio norte esta dirigido hacia el sol, latitudes mayores a 66.5°N tendran sol 24 horas al día (Fig. 3.4)

El hemisferio sur esta en una inclinacioón alejada del sol, latitudes mayores a 66.5°S presentan oscuridad 24 horas al día.

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4.1 Porque la Tierra tiene estaciones: las estaciones en el hemisferio norte y sur.

– El solsticio del invierno - el 21 de diciembre

marca el primer día del invierno

– El equinoccio de otoño – 22 de septiembre : la longitud deldía es igual a la longitud de la noche.

El sol esta sobre elecuador:

– El equinoccio de primavera – 20 de marzo es similar al equinocio de otoño

• Radiación solar entrante = insolación en la superficie = flujo solar (W/m)

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Fig. 3.3: Mientras que la tierra gira sobre el sol, es inclinada en su eje por un ángulo de 23.5°. El eje de la tierra señala siempre a la misma área en el espacio (visto de una estrella distante). Así, en junio, cuando el hemisferio norte se inclina hacia el sol, recibe más luz solar en largas horas, por tanto mas calor acumulado, por tanto sera mas caliente que en diciembre, cuando el hemisferio norte se inclina lejos del sol (el diagrama no esta en escala)

4.1 Estaciones en el hemisferio norte y sur

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Fig. 3.4 Tierra del sol de la medianoche. Una serie de exposiciones del sol tomado antes, durante, y después de medianoche en Alaska del norte durante julio.

4.1 Estaciones en el hemisferio norte

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4.1 Estaciones en el hemisferio norte

Radiacion solar

La cantidad de radiación solar disminuye cuando nos dirigimos hacia los polos, disminuyendo también el flujo solar (Fig. 3.6, 3.2)

La radiación que pasa a través de la atmósfera más gruesa consigue ser dispersada y absorbida por el polvo y las moléculas . Fig. 3.5,

Por lo tanto, no es más caliente en los polos incluso en el verano en que el sol ilumina todo el día.

• Altas latitudes - pierda más energía dispersada directamente al espacio.

• Latitudes bajas - gane más energía durante el año de la radiación directa del sol.

El balance energético es obtenido globalmente por el traspaso térmico del ecuador a los poslos debido al transporte y al proceso de la condensación (el agua se evapora en la latitud baja, se mueve a los polos y condensa, agregando calor latente). (Fig. 2, Focus onspetial topic)

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4.1 Porque la Tierra tiene estaciones

Fig. 3.5: La cantidad relativa de energía radiante recibida en el tope de la atmósfera y en la superficie de la tierra el junio el 21 -solsticio de verano..

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4.1 Porque la Tierra tiene estaciones

Fig. 3. 6: Durante el verano norteño del hemisferio, la luz del sol que alcanza la superficie de la tierra en latitudes del nortelejanas ha pasadopor una capa más gruesa de atmósfera

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4.1 Porque la Tierra tiene estaciones

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4.1 Porque la Tierra tiene estaciones

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Balance de energía

Fig. 2 (Special topic): Media anual de la radiación solar entrante (línea roja) absorbida por la tierra y la atmósfera, y media anual de la radiación infrarroja (línea azul) emitida por la tierra y la atmósfera.

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4.2 Variaciones estacionales locales

Posición del sol en el cielo

Las variaciones en la posición del sol durante el día y con estacionesen el hemisferio norte (Fig. 3.9).

El lado del sur recibe más sol que el lado del norte durante el año.

Las direcciones de la puesta del sol y de la salida del sol son también diferentes.

La posición del sol tendrá un efecto alrededor de las casas.

Las paredes de la casa en el lado del sur serán más calientes que las del lado norte.

Las plantas y los árboles que necesitan más sol y calor se deben plantar en el lado del sur.

Las ventanas grandes se deben colocar en el lado del sur.

Los árboles en el lado del sur enfriaran la casa.

La energía puede ser ahorrada usando la naturaleza estratégicamente

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Fig. 3.9 Las posiciones varibles del sol, observado en latitudesmedias del hemisferio norte.

4.2 Variaciones estacionales locales

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4.3 Variación diurna de la temperatura

Muchos factores que afectan las temperaturas diurnas.

En el hemisferio norteño, las colinas que están frente al sur consiguen más sol, así que son mas calientes y secas (Fig. 3.10)

Tienen estaciones más largos de crecimiento.

Por lo tanto las practicas de esquí van hacia el norte.

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Fig. 3.10 En las áreas donde los cambios pequeños de temperatura pueden causar cambios importantes en humedad del suelo, la vegetación escasa en las cuestas de los revestimientos del sur a menudo se pondrá en contraste con la vegetación en las cuestas de los revestimientos del norte

4.3 Variación diurna de la temperatura

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Fig. 3.14. La variación diaria en temperatura del aire es controlada por energía entrante (sobre todo del sol) y energía saliente de la superficie de la tierra. Donde la energía entrante excede la energía saliente (anaranjada), temperatura del aire se eleva. Donde la energía saliente excede la energía entrante (azul), la temperatura del aire baja.

4.3 Variación diurna de la temperatura

La temperatura aumenta si la energía adentro es mayor que la energía que sale

La mayoría de la energía es recibida por la tierra al mediodía.

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4.3 Variación diurna de la temperatura

La superficie calienta mucho si no hay viento.

Si hay viento, mezclará el aire superficial caliente con el aire mas fresco.

La convección forzada transfiere calor de la superficie hacia arriba

• Calentamiento diurno

La máxima temperatura ocurre entre 2 y 5 pm. (fig. )

Esto dependerá de la cantidad de nubes porque reflejan muchos de radiación.

Muchos otros efectos (espejos grandes del agua, tipo de suelo, contenido de agua, vegetación) afectarán también.

• Enfriamiento radiativo nocturno.

La parte más fría de la atmósfera está cerca de la tierra en la noche.

Se puede dat inversiones por radiación = inversiones nocturnas

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Fig. 3.12 En un día soleado sin vientos, la temp. Cerca de la superficie pude ser mucho mas caliente que el aire a metros de la supericie.

4.3 Variación diurna de la temperatura

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4.3 Variación diurna de la temperatura

Las inversiones más grandes ocurren cuando el aire es cala durante la noche, el aire es seco, y libre de nube (de 1 a 1000m) . Por ejemplo: durante las noches polares largas la inversión puede estar hasta una altitud muy alta.

La temperatura más baja está momentos antes de salida del sol (Fig. 3.14).

Los cinturones termales (Fig. 3.17). El aire frío drena cuesta abajo en la noche y se acumula en el fondo. Los agricultoresplantarán en las laderas más calientes.

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Fig. 3.15 En una noche clara, tranquila, el aire cerca de la superficie puede ser mucho más frío que el sobre el aire. El aumento en temperatura del aire con el aumento de la altura sobre la superficie se llama una inversión de la temperatura porradiación.

4.3 Variación diurna de la temperatura

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Fig. 3.17 En noches frías, claras, el aire frío se colocará en los valles haciendo que estas sean más frías que el aire circundantes. La región a lo largo del lado de la colina donde está por encima de cero grados temperatura del aire se conoce como cinturon termal.

4.3 Variación diurna de la temperatura

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4.4 Control de la temperatura

Factores que afectan la temperatura.

Los factorees principales que controlan la cantidad de radiación solar y de temperatura son:

• Latitud.

• Distribucion de tierra y agua.

• Corrientes oceanicas.

• Altitud.

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4.4 Control de la temperatura

Fig. 3.21 Promedio de la temperatura cerca al nivel del mar en enero (°F)

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4.4 Control de la temperatura

Fig. 3.22 Promedio de la temperatura cerca al nivel del mar en julio (°F) Meteorologia y Climatologia

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4.4 Control de la temperatura

• En promedio, la temperatura disminuye hacia los polos.

• Hay un gradiente mucho más grande en invierno.

• Hay "curvas" en los isotermas debido a los océanos, debido a las características desiguales de enfriamiento/calentamiento debido al tierra/mar.

• Las corrientes del océano también afectarán las temperaturas (ejemplo: la corriente de golfo).

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4.4 Control de la temperatura

Lucha contra las heladas (Fig. 3.18 y 3.19)

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4.5 Datos de temperatura del aire: diario, mensual y

anual. Análisis de datos de temperatura.

Rango diurno de la temperatura.

• más grande en el desierto (DT = 30°C).

• más pequeña en las regiones húmedas (DT = 10°C).

• Rango de temperaturas diurna más grande en la superficie y se reduce con la altitud (9C a 4C sobre los 300m)

• la radiación entrante es parada por las nubes, radiación saliente es atrapada

• Hay también una variación pequeña de la temperatura cercade superficie grandes de agua.

• Promedio= temperatura media diaria.

• normal = Promedio sobre 30 años

• promedio mensual = promedio del mes

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4.5 Datos de temperatura del aire: diario, mensual y

anual. Análisis de datos de temperatura.

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4.5 Datos de temperatura del aire: diario, mensual y

anual. Análisis de datos de temperatura.

Rango anual = diferencia entre los meses más calientes y más fríos. Es el más grande donde hay variaciones grandes en la luz del día (es decir los polos). S

Temperatura media anual = el promedio de 12 promedios mensuales (o de todos los días).

Ciclo anual. Variación o comportamiento anual, periodo de 12 meses.

Ciclos climáticos . Comportamiento multianual donde se analizan los ciclos climáticos o tendencias.

Ciclos climáticos estacionales. Comportamiento mensual-anual

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Termómetro

En los observatorios meteorológicos se emplean los termómetros de mercurio para medir la temperatura máxima, "que es el valor termométrico más alto alcanzado en un día"; y los de alcohol para medir la temperatura mínima o "valor más bajo de la temperatura en una jornada".

La escala que llevan incorporada todos nuestros termómetros, es la escala centígrada, que asigna el valor de 0º al punto de congelación del agua y el valor de 100º al punto de ebullición. También se usa, sobre todo en los países anglosajones, la escala Fahrenheit

temperatura en Fahrenheit = (1.8 * temperatura centígrada) + 32

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El termohigrógrafo (termo: temperatura, higro: humedad) es un aparato que registra en una gráfica las temperaturas y la humedad relativa. Es un equipo esencial para el estudio del clima. Es importante saber la temperatura máxima o mínima, pero quizás es más interesante saber a qué hora se ha producido ésta; lo mismo pasa con la humedad.

Termohigrógrafo

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Termohigrógrafo

Gráfica del termohigrógrafo

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EL PSICRÓMETRO

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EL ASPIROPSICRÓMETRO

El psicrómetro aspirado tipo Assman (aspiropsicrómetro) es un aparato ventilado artificialmente por medio de un mecanismo de relojería. Está compuesto por un tubo prolongado con dos aberturas tubulares en las cuales van colocados los depósitos de los termómetros

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Estación meteorológica

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Estación automática