Anàlisi de la Irradiació Solar i Fenòmens Atmosfèrics a Catalunya

Exercici 1: Anàlisi de la Irradiació Solar (4 punts)

1. Correspondència entre mapes i mesos

El mapa número 1 reflecteix la màxima irradiació solar, tal com cal esperar del mes de juny (començament de l'estiu) en relació als altres dos (gener i abril). El Sol està més alt a l'horitzó, els seus raigs cauen més perpendicularment i el nombre de dies ennuvolats és menor.

El mapa número 2 presenta la menor irradiació de tots tres mapes; per tant, correspon al mes de gener (època hivernal). El Sol està més baix a l'horitzó; fins i tot hi ha dies que no s'arriba a veure per la presència de núvols i boires. La irradiació és, per tant, més baixa que als altres dos mesos.

El mapa número 3, per exclusió, correspon al mes d'abril (primavera). El Sol està més alt que durant l'hivern, però menys que a l'estiu, i els dies ennuvolats poden impedir l'arribada dels seus raigs.

2. Valors de temperatura i radiació

Els valors que donin els alumnes han d'aproximar-se als que s'adjunten a la taula. Es pot donar un marge de ± 0,2; també s'admet que s'indiqui l'interval, per exemple: entre 6 i 6,5.

Nota: En aquest apartat pot considerar-se com a correcta si l'alumne realitza una correcta lectura de les dades en relació al mapa, malgrat que no hi hagi correspondència amb els mesos.

3. Factors que condicionen la irradiació

Factors entre comarques:

• La seva latitud.
• La transparència atmosfèrica (boires, núvols) condicionada per la situació geogràfica (relleu, altitud, etc.).

Factors entre les diferents èpoques de l'any:

• L'angle d'incidència dels raigs del Sol (altura que té el Sol respecte a l'horitzó) a causa de la inclinació de l'eix de rotació de la Terra amb l'eclíptica i al moviment de translació de la Terra al voltant del Sol, que comporten una diferent posició de la Terra respecte al Sol amb variació dels angles d'incidència dels raigs.
• L'estat de l'atmosfera: nuvolositat, etc.

4. Relació entre irradiació i temperatura

Relació directa i estacionalitat

La relació és directa: augmentant la irradiació, augmenta la temperatura. A l'hemisferi nord s'observa que la irradiació augmenta a mesura que avança l'any, és màxima a l'estiu (època de més calor) i baixa a l'hivern, quan es donen les temperatures més baixes.

Aplicació de l'energia solar (Calefacció i Refrigeració)

L'ús de la irradiació solar com a calefacció comporta la realització d'instal·lacions amb molta superfície de captació per poder retenir energia suficient a l'hivern, que és quan fa fred. A l'estiu, aquestes instal·lacions sobredimensionades produiran un excés d'aigua calenta que no s'aprofita.

Per millorar el rendiment de la inversió, es construeixen instal·lacions on la superfície de captadors cobreix al voltant del 50% de les necessitats; la resta es cobreix amb un sistema alternatiu de calefacció. Això també permet resoldre el problema que suposen els dies ennuvolats, que poden arribar a ser bastants en les èpoques hivernals.

El fet que a l'estiu hi hagi la màxima radiació de l'any fa pensar que en un futur proper, en què els captadors fotovoltaics baixin suficientment de preu, es podria emprar l'energia solar captada en una nova demanda cada vegada més àmplia de refrigeració, ja que el màxim d'aquesta demanda coincideix amb el màxim d'irradiació.

Exercici 2B: Meteorologia i Contaminació (2 punts)

1. Anàlisi de la situació anticiclònica

La situació que reflecteix el mapa del temps correspon a la presència d'un anticicló damunt la península Ibèrica, és a dir, la presència d'una massa d'aire fred instal·lada al seu damunt: situació de temps estable. En aquesta situació, el règim de vents horitzontals serà pràcticament nul. El dia serà, en general, assolellat, amb temperatures que poden ser relativament altes durant el dia, però molt baixes a la nit, i la manca de circulació pot provocar boires als fons de les valls.

2. Inversió tèrmica i dispersió de contaminants

La inversió tèrmica consisteix en el fet que una capa d'aire càlid es disposa damunt d'una d'aire més fred, a diferència dels gradients normals, en què l'aire més càlid sempre està a la part baixa. La presència d'aquesta capa d'inversió impedeix la circulació atmosfèrica vertical, ja que l'aire més fred no pot ascendir a través de la capa càlida d'inversió.

Així, en la situació anticiclònica, no hi ha pràcticament circulació horitzontal, i si a més hi ha inversió tèrmica, tampoc no hi ha circulació vertical; per tant, els contaminants no es poden dispersar de la capa més propera a la superfície terrestre. Tot plegat genera una situació perillosa, ja que, si hi ha contaminants, queden atrapats.

4.1. Cicle de formació dels fronts

1. L’aire de les latituds més altes de la Terra és més fred que el situat en latituds més baixes. Les masses d’aire a diferent temperatura no es barregen, i s’origina un front entre ambdues.
2. Es produeix una pertorbació de manera que s’ondula el front entre ambdues masses d’aire. L’aire fred avança cap al sud i l’aire calent cap al nord; l’aire càlid comença a elevar-se per l’entrada d’aire fred, que és més dens i circula arran de la superfície, formant-se una zona de baixa pressió.
3. S’origina un sistema frontal, és a dir, un front càlid i un front fred associats a la depressió.
4. En el decurs del temps es va produint l’oclusió dels dos fronts, fins que finalment es fusionen en un únic front de tipus oclús.

4.2. Fenòmens atmosfèrics i tipus de front

Anàlisi addicional de mapes i vents

4.1. Anàlisi de la força del vent

La situació descrita es veu reflectida al mapa 2 perquè les isòbares estan més pròximes a la costa Catalana com a conseqüència de la presència del nucli de baixes pressions centrat a les illes Balears.

• Mapa 1: màxima força punt 4, mínima força punt 1.
• Mapa 2: màxima força punt 5, mínima força punt 3.

4.2. Efectes dels vents i solucions costaneres

Els forts vents van provocar onades força altes que, a més, donada la seva direcció (d'est cap a l'oest), trencaven perpendicularment a la costa. Per aquest motiu, en retirar-se, les onades arrossegaven mar endins la sorra de la platja, deixant-la desprotegida. (0,5 punts)

Una solució podria ser col·locar murs de contenció paral·lels a la costa per trencar la força de les onades i, com a mínim, retenir part del material que arrossega l'aigua. En tot cas, si les onades són molt altes i amb molta força, fins i tot els murs de contenció podrien trencar-se.