T.2. ATMOSFERA

1

1. CARACTERITZACIÓ DE L’ATMOSFERA

� Origen:

Primitiva: heli i hidrogen

Reductora

Oxidant: sorgeix la vida, gràcies a la fotosíntesi

- Inicialment (atmosfera primitiva) no havia O2 i hi havia una atmosfera reductora, hi havia

organismes anaerobis (principalment bacteris) � vivien sota l’aigua, fosc perquè no els

toqués el sol

- Fotosíntesi � alliberació d’O2

- apareix una capa formada per l’acumulació d’O (capa d’ozó) � para radiacions �

organismes anaerobis surten

� Composició:

[homosfera (fins 180 km) i heterosfera (fins 10.000 km)].

- Nitrogen (N2): 78% � té tant perquè és molt estable, enllaços difícils de trencar (només

bacteris)

- Oxigen (O2): 20’9% � la gran quantitat ve de la fotosíntesi de les plantes ja que en

generen en grans quantitats. Sempre ha hagut la mateixa quantitat

- Argó (Ar): 0’93%

- Diòxid de carboni (CO2): 0’04% � ha variat la quantitat, efecte hivernacle

- Vapor d’aigua

Per poder mantenir l’igual i l’equilibri, la Terra provoca reaccions, importància de ser

constants.

� Estructura de l’atmosfera:

Troposfera < estratosfera < mesosfera < ionosfera

Presenta una estructura vertical i com que els gasos es caracteritzen per comprimir-se, es

poden fer com divisions en franges/capes.

tipus d’atmosfera

tropopausa estratopausa mesopausa

T.2. ATMOSFERA

2

- Troposfera (11 km): més propera a la Terra, 15ºC de mitja, té GVT (0’65º/100m),

arriben tots els fenòmens meteorològics, frontera de núvols al final.

o corrents de convecció: calent a sota, perd densitat, tendeix a pujar

o albedo: radiació reflectida per una superfície

- Estratosfera (60 km): té més gruix, on es forma l’ozó (O3) bo, vents horitzontals molt

forts, temperatura de 0ºC (temperatures escalfades per la capa d’O3).

o capa d’ozó: dissociacions i associacions de molècules d’O (O, O2,O3,O,O2...)

- Mesosfera (80 km): com l’estratosfera però sense capa d’O3, torna el GVT, 0 – -90ºC.

o Meteorits: fragments de roca procedents de l’espai

o Estels fugaços: freguen aire, incandescents, deixa llum

- Ionosfera (600 km): immensa, composta per ions (sodi, iode...), passa de -90 a 1.000ºC

per les radiacions ionitzants (gamma, X...).

� Funcions:

Funció protectora � la ionosfera absorbeix ions i radiacions, trenca enllaços gamma, X...

l’estratosfera trenca enllaços de RUV (allibera molta calor) � capa d’ozó

Funció termoreguladora �regula la temperatura del planeta gràcies a l’efecte hivernacle,

juntament amb els corrents oceànics fa transport d’energia tèrmica de pols a equador (i al

revés), intercanvia quantitats de calor amb l’oceà

Radiació solar � les zones clares reflexen la radiació i les fosques l’absorbeixen

Efecte hivernacle � arriben RUV i RV del sol. Les RUV arriben i les que surten són més febles,

RI. No tenen força per sortir (les visibles, lumíniques... sí tenen força per passar la capa)

- CO2 (diòxid de carboni)

- CH4 (metà)

- O3 (ozó)

- NOX (òxids de nitrogen)

- CFC (clorofluocarbonis)

- Vapor d’aigua

Albedo � qualsevol radiació reflectida per la superfície terrestre (RI,RV)

RY RX RUV RV RI …

poca força � no arriben

para ionosfera para estratosfera donen calor

es queden a la capa d’ozó

T.2. ATMOSFERA

3

Impacte de meteorits � frega amb els meteorits i els fa trossos i, per tant, només arriben

pedretes (una excepció fou l’extinció dels dinosaures)

Base de la vida � CO2 i O2 a l’atmosfera per poder haver vida

Funció meteorològica � pluja, evaporació... (cicle de l’aigua) passa a l’atmosfera, també el

vent i les masses d’aire

� Balanç energètic de l’atmosfera:

Relació entre entrades i sortides. El balanç sempre és 0 perquè hi ha igual entrada que sortida.

- Absorbeix més que emet? – No, hagués hagut una explosió

- Emet més que absorbeix? – No, l’energia depèn del sol

- Absorbeix igual que emet? – Sí, entra el mateixa que surt

Emetre és sortir energia cap a fora i reflexar és sortir energia però torna perquè xoca.

De tota l’energia que arriba, absorbeix un 72%

De tota l’energia que arriba, reflexa un 28% � albedo

Cabal: volum d’aigua que passa per una secció transversal al flux en una unitat de temps

determinada (m3/s).

2. DINÀMICA DE L’ATMOSFERA

� Factors responsables del control climàtic:

- Temps: a curt termini (p. ex. avui fa sol)

- Clima: més específic i general (p. ex. Catalunya clima temperat d’estiu sec)

- Latitud: determina la temperatura i la dinàmica de les masses d’aire, és a dir, la zona

climàtica on es troba la regió [fred-temperat-calor-tempera-fred]

- Altitud: muntanyes, GVT

- Proximitat al mar: per la calor específica (costa molt escalfar-se i costa molt refredar-se,

crea igualtat hivern-estiu) tan alta que té

- Vents dominants: influeix en la temperatura (del Sàhara calents, del pol nord freds)

balanç 0

T.2. ATMOSFERA

4

� Circulació general de l’atmosfera:

Cèl·lules convectives: cèl·lules d’aire que envolten el planeta.

L’aire ens hauria de venir a nosaltres del nord però degut al moviment de rotació de la Terra fa

que tota es mogui com un conjunt � moviment dins d’un altre moviment.

Si varia la circulació varia la temperatura.

Aquesta força que desvia (exemple de la línia en un CD en moviment) � força de Coriolis.

La Terra gira d’oest a est.

Per la força de Coriolis, les dues grans cèl·lules convectives es divideixen en tres, per tant, sis

“cèl·lules” en cada hemisferi. Degut a què està en rotació, desvia les masses fluides. Per tant,

el clima de Catalunya està lligat a les cèl·lules convectives i vent del sud.

Les masses d’aire quan s’escalfen pugen quan es refreden baixen.

Vent: canvis de temperatura.

3. CLIMA

� Classificació general:

- Zona de convergència (depressió) intertropical (5-10º): tota la zona del tròpic

- Zona de divergència (anticicló) subtropical (30º): Catalunya

- Zona de convergència (depressió) subàrtica (60º): tota la zona àrtica

- Zona de divergència (depressió) polar (90º): tota la zona dels pols, antàrtica

� Classificació de Catalunya:

Clima temperat d’estiu sec: estius molt secs i tardors amb pluges torrencials.

Segons quina sigui la situació geogràfica dins Catalunya té diversos subclimes.

divergència � anticiló, massa se separa, cel net, bon temps

convergència � depressió, masses s’ajunten, borrasques, mal temps

T.2. ATMOSFERA

5

- Mediterrani costaner: degut a la costa, a la brisa marina...

- Mediterrani continental: temperatures més exagerades, no tenen la calor específica del

mar.

- Mediterrani d’alta muntanya: Prepirineu, etc..., alta muntanya.

- Oceànic: Vall d’Aran, no és alta muntanya però tampoc té mar.

� Construcció /anàlisi climogrames:

Climograma: representació gràfica del clima en una zona determinada.

- temps (x): gràcies a mitjanes (dies, setmanes, mesos,anys...)

- precipitació (y): mm, és l’alçada i és en barres

- temperatura: lineal

Mitjana: es fa una suma total i es divideix entre el nombre que hi ha.

Anual: es fa una suma total.

Les escales de les dos “y” han de ser iguals i mantenir la mateixa relació i els mateixos

paràmetres ���� una ha de ser el doble de l’altra.

Zona d’aridesa: zona on fa molta temperatura i molt poca precipitació.

En tots els llocs plou igual (pluja homogènia) i l’alçada serà la mateixa. El volum no però

sempre ha plogut el mateix � mm

4. EL TEMPS ATMOSFÈRIC

� Desplaçament de masses d’aire:

Les masses d’aire es mouen (per Coriolis, per la temperatura i la pressió)� diversos climes.

1 atmosfera = 1.013 hPa =1.013 mbar

Isobares: línies a igualtat de pressió, la distància entre elles és de 4 hPa.

divergència � anticicló, puja la pressió respecte la mitja (>1.013 hPa)

convergència � depressió, baixa la pressió respecte la mitja (<1.013 hPa)

T.2. ATMOSFERA

6

La pressió atmosfèrica depèn de la quantitat d’aire que hi ha a sobre. El centre és el màxim.

Quan més juntes, amb més intensitat bufaran (canvi de pressió en menys temps).

Pressió > 1.013 hPa � sentir horari

Pressió < 1.013 hPa � sentit antihorari

� Humitat de l’aire:

L’humitat és la quantitat de vapor d’aigua que hi ha a l’aire.

Quan més alta és la temperatura de la massa, més vapor d’aigua admet ja que hi ha més espais

entre les molècules.

alta temperatura ���� alta quantitat d’aigua

HA- absoluta: quantitat que hi ha realment

HAm- absoluta màxima: quantitat màxima que pot arribar a tenir (fins saturació)

HR- relativa: quantitat que hi ha respecte la que podria haver

HR = (HA / HAm)*100

Quan es condensa és perquè la massa es redueix i hi ha menys espai, s’apreta i, per tant, plou.

� Gradients tèrmics:

Un gradient tèrmic és la variació de temperatura respecte l’alçada.

- GVT- vertical de temperatura: 0’65ºC/100m, temperatura de l’interior, a mesura que

es puja la temperatura baixa.

- GAS- adiabàtic sec: 1ºC/100m, a cada vegada al distància, la temperatura baixa,

masses d’aire (l’aire costa molt d’agafar i molt de deixar anar, molt bon aillant), amb

poc vapor d’aigua.

- GAH- adiabàtic humit: 0’3-0’6ºC/100m, al punt de saturació, varia degut a la quantitat

d’aigua que contingui.

Adiabàtic: no hi ha intercanvi (ni fred ni calor) amb l’exterior.

Representació d’isobares (al HN)

AL HS ÉS AL REVÉS (!!)

Humitat

T.2. ATMOSFERA

7

� Unió dels gradients tèrmics:

Estabilitat: masses aire baixen, dificulta ascensió de masses � bon

temps (GVT>GAS)

Inestabilitat: masses aire pugen, facilita ascensió de masses � mal

temps (GVT<GAS)

Indiferència: mateixa temperatura i masses (GVT=GAS)

Al unir la temperatura (GVT) amb les masses d’aire (GAS) pot passar:

GVT> GAS � si la temperatura és per sobre la massa d’aire /massa d’aire més freda � no puja

� estabilitat [línia GVT a l’esquerra de la del GAS]

GVT<GAS � si la temperatura és per sota la massa d’aire / massa d’aire més càlida � puja �

inestabilitat [línia GVT a la dreta de la del GAS]

GVT=GAS � si la temperatura és igual a la massa � no passa res � indiferència

� Mapes del temps:

Uneixen la pressió atmosfèrica, els vents, la tendència de les temperatures, els fronts i les

boires.

- Vents: masses d’aire, canvis de temperatura

- Temperatures: depèn de les masses i la direcció dels vents

- Fronts: masses d’aire immenses

- Boires: quant més vent menys boira

Front fred: s’han format als pols o zones àrtiques i és molt fred respecte el que tenim

nosaltres. Sempre puja la càlida i per tant, puja molt ràpidament � xàfegs i tempestes.

Font càlid: s’han format als tròpics o zones subtropicals i són més càlides respecte nosaltres.

Puja més lent � plugim.

Front clos: barreja càlids i freds. En el moment en què es troben els dos fa una barreja. Per

tant, pot passar tot però sense tant “intensitat” � plugims més forts o xàfegs més fluixos.

� Evolució de les pressions:

(!!) Fixar-se d’est a oest (de dreta a esquerra).

- x� passa de 1.028 a 1.024 � baixa � cap a depressió

casos del temps

T.2. ATMOSFERA

8

- y � passa de 1.028 a 1.032 � puja � cap a anticicló

� Fenòmens aerològics:

Igual que els meteorològics però amb períodes més petits, a escala local, minuts, hores... (p.

ex. no a tota la península Ibèrica sinó a Mataró).

Brisa marina: al mar hi ha molta calor específica. Durant el dia l’aire calent del mar entra al

continent , es refreda i a la nit torna al mar (a la nit és al revés). Així, de nit ve del continent al

mar i de dia ve del mar al continent.

Illa de calor urbana: on hi ha més cases i construccions (paviment, carreteres...) fa que s’agafi

més la calor i puja més ràpidament, se saturarà i plourà. Per tant, Barcelona plou més que a

Mataró.

Inversions tèrmiques: quan el GVT és a la inversa. A dalt calor i a baix fred. Relacionada

sobretot amb l’acumulació de contaminants.

Gota freda: depressió a nivell d’alçada, puja de cop, típiques d’estiu.

Efecte Föhn: nord Pirineus, França. Masses carregades d’aigua, xoquen amb els Pirineus i van

pujant , i van carregant, i descarreguen als Pirineus. Queda massa d’aire molt sec i després la

massa que baixa, com ha descarregat, queda seca i com que baixa, encara més seca.

5. IMPACTES SOBRE L’ATMOSFERA

� Agents contaminants:

Un agent són partícules que hi ha a l’atmosfera i que es poden respirar, són contaminants que

perjudiquen la salut.

Quant més temps resident a l’aire ha estat el contaminant , més perillós.

Primaris: es formen directament

Secundaris: provenen quan els primaris han reaccionat (p. ex. ozó).

contaminants

T.2. ATMOSFERA

9

CONTAMINANT

ORIGEN NATURAL ORIGEN ANTROPOGÈNIC

Aerosols

Fums Cotxes, indústries...

Pols Segar un camp, explotar mines, ciutats...

Metalls pesants

Plom, mercuri, crom, níquel, amiant...

Gasos

COX Volcans, incendis Combustions (cotxes, incendis, indústries, incineració de residus...)

SOX Volcans Combustió combustibles mala qualitat, cotxes...

NOX Volcans, llamps Cotxes (combustió: C+O2=CO2), transport, indústries...

Els decibelis, el trànsit, els avions... també afecten i creen una contaminació sonora.

� Impactes a escala local:

- Smog (boirum):

o àcid

o fotoquímic

- Pluja àcida:

o òxid de nitrogen � NO2 + H20= HNO3

o òxid de sofre � SO3 + H2O= HSO4

Deposició seca: puja a l’atmosfera � problemes respiratoris, irritacions...

Deposició humida: puja a l’atmosfera i ha reaccionat amb l’aigua � pluja àcida

� Impactes a escala global:

- CFC (clorofluocarbonats) ���� CFCl3 � sprays, electrodomèstics... � problema amb la capa

d’ozó � les molècules de Cl destrueixen molt 03 (estratosfèric, bo)

- CH4 (metà) ���� prové dels animals (boví...)

- NOX (òxids de nitrogen) � cotxes, avions, volcans... El dels avions pot arribar més a dalt

que els altres.

- Escalfament del planeta (efecte hivernacle) ���� la gestió per aquest seria una reducció

dels gasos que s’emet, canviar el sistema d’agricultura, variar/prohibir els CFC...

Gasos de l’efecte hivernacle: CO2, CH4, O3, NOX, CFC, vapor d’aigua

T.2. ATMOSFERA

10

o Conseqüències del canvi climàtic, causat per l’escalfament del planeta: augment

de temperatures, canvi diversitat i comportament animal, xarxes tròfiques

malmeses, augment/canvi nivell del mar (pel desglaç dels pols i la dilatació de

l’aigua), canvis vegetació...

� Detecció, prevenció i correcció de la contaminació atmosfèrica:

Nivells guia: previsió, els que es preveu que hi haurà, el que hi ha

Valors límits: indicatiu, el que es recomana no passar

Valor d’emergència: actuació, mostra que s’ha passat i s’ha d’actuar

ICQA (índex català de la qualitat de l’aire): relaciona quatre contaminants alhora

(SOX,NOX,CO,PST ---O3---).

PM10: partícules toràciques, partícules menors a 10 micròmetres i que poden penetrar i

afecten a la respiració.

imissió: general, de la zona [p. ex. caixa plaça Santa Anna]

emissió: local, centralitzat en algo [p. ex. ITV, una fàbrica...]

Alguns exemples, a part d’emetre menys agents contaminants prenent les mesures

determinades per a cadascun dels agents, serien el Protocol de Kyoto (també amb els seus

embornals de carboni i compra venda d’aire calent) i els arbres de plàstic , arbres que capten el

CO2 i el fan reaccionar amb roques calcàries i ho posen amb oses sota terra.

6. RISCOS ATMOSFÈRICS

� Riscos climàtics:

Risc a llarg plaç. Depèn del clima de la zona, el general. Formació de deserts, sequeres, zones

de pluges ....

� Riscos meteorològics:

Risc a curt plaç (hores, dies...). En una zona on no acostuma poden aparèixer vents forts,

tornados...

Detecció

mesura contaminació

T.2. ATMOSFERA

11

� Sequeres:

Anticicló de les Açores � és a l’estiu, clima molt sec. No deixa passar totes les masses d’aire

de l’Atlàntic � no arriben i no es mou res i per tant hi ha una sequera. Per això a Catalunya es

diu temperat però d’estiu sec.

� Inundacions:

Pertorbacions atlàntiques � masses d’aire d’oest (Atlàntic) que les porta el vent cap a la

nostra zona. Si es troba amb obstacles que la fan pujar, condensa i plou fort.

Temporals del llevant � masses d’aire que venen de l’est. Sobretot tardor i primavera. Venen

plenes d’aigua i xoquen amb la serralada , es refreda , condensa i plou.

Gota freda � finals d’estiu –inici tardor. L’aigua està molt calenta i amb contacte amb una

freda que ve del nord puja molt ràpida.

Tronades � vents que venen del nord i poden donar (o no) pluges, però sobretot descarrega

en alta muntanya.

� Fenòmens del vent:

Quan més diferència, més vent.

- Canvi sobtat de pressió � masses molt càlides amb molt fredes (canvi de pressió

[temperatura] de les masses)

- Depressió polar � 40-70º, centre-nord Europa. Masses fredes del nord amb les

nostres més càlides

- Tempestes tropicals � 5-20º, moltíssima diferència entre masses i contacten. Molt

vent i pluja.

o Huracà: vent + aigua, 120 km/h aprox.

o Tornado: vent, 500 km/h aprox.

- Fenomen de “El niño” � voltants de Nadal (Niño Jesús), al Pacífic. Cada 3-7 anys, pels

voltants de Nadal, hi ha un canvi de sentit de corrents , possiblement per la

ralentització de la cèl·lula convectiva A, per la cinta transportadora i canvia els

paràmetres dels lloc, on no estan preparats i comporta grans despeses socials i

econòmiques.

T.2. ATMOSFERA

12

- Fenomen de “La nina” ���� cada Nadal aquests corrents es ralentitzen tot i que no

canvien com al “niño”.

7. RECURSOS ATMOSFÈRICS

� Energia solar:

- Centrals termosolars: agafar aigua, o un líquid, escalfar-la i passar-la a vapor d’aigua �

L’aigua s’escalfa amb la llum solar i la passen a vapor d’aigua, que fa moure la bovina i

l’alternador fent saltar e- i creant energia elèctrica.

o Col·lectors distribuïts

o Central solar de torre central

- Fotovoltaiques: fotons de la llum es converteixen directament en energia, no passa per aigua

� hi ha un dopatge amb silici que fa saltar els e- i genera energia elèctrica.

- Placa solar/col·lector: no tan sofisticat perquè no en volem tanta, només per escalfar l’aigua

� és una caixa negre amb un vidre fet de CO2 que amb la temperatura elevada fa com

l’efecte hivernacle i transforma l’aigua que va passant per dins freda en calenta.

Avantatges Inconvenients

No contaminant, renovable, independent, més econòmic...

Discontinuïtat, no/poc emmagatzematge, espai, impacte visual, cost instal·lació, reciclar el silici és molt contaminant, construcció xarxa llarga, poc eficient...

� Energia eòlica:

Calen tenir una certa alçada per aprofitar bé el vent, estar en zones de vents constants.. per

exemple el Delta de l’Ebre i l’Empordà.

- Centrals eòliques: en un lloc on faci vent constant però no gaire fort però sí un vent important

� es col·loca un aerogenerador que amb el vent la turbina gira i genera un camp elèctric on

van saltant els e- i creant energia elèctrica.

Avantatges Inconvenients

No contaminació, renovable, independent. Impacte visual (trenca l’sky line), zona de vent continu, contaminació acústica (ultrasons, mal de cap), ocells, erosió el terreny.