Inicio / Directorio / Geología /

Dinàmica Atmosfèrica: Meteorologia, Riscos i Energies Renovables

Geología15,75 KB

Meteorologia i Dinàmica Atmosfèrica

La Meteorologia estudia els processos que tenen lloc a la troposfera.

Fenòmens Meteorològics

Són el resultat del desplaçament de masses d'aire i de l'intercanvi d'energia tèrmica que s'estableix entre elles quan es troben a diferents temperatures (Ta).

  • Convecció: Desplaçament vertical de masses d'aire.
  • Advecció: Desplaçament horitzontal de masses d'aire.

Tipus de Convecció

  1. Ascens Tèrmic: L'aire humit i càlid és menys dens que l'aire fred i sec i tendeix a ascendir.
    • La forta insolació dels tròpics provoca l'escalfament de les masses d'aigua.
    • Com més gran és la temperatura, més quantitat de vapor.
    • Com més fred és l'aire, més altura.
    • La condensació de la humitat origina nuvolositat.
  2. Confluència (Convergència): Confluència de dues masses d'aire en superfície que les obliga a pujar (càlides i humides).
  3. Ascens Orogràfic: Quan una massa d'aire que es desplaça es veu obligada a remuntar un relleu (Exemple: Serralada Cantàbrica).
    • Produeix precipitacions a la banda de sobrevent.
    • Produeix ambient sec a la banda de sotavent.
  4. Subsidència: Enfonsament d'una massa d'aire que, en baixar, origina corrents descendents. L'escalfament de l'aire descendent dissipa la nuvolositat (Anticicló).

Tipus d'Advecció (Desplaçament Horitzontal)

  1. Tendència de l'aire a moure's en direcció nord-sud a causa de les diferències de Ta.
  2. Els vents alisis són el resultat del moviment en superfície de l'aire tropical cap a l'equador.
  3. El flux d'aire des de zones on la pressió atmosfèrica és alta cap a zones on la pressió és més baixa.
  4. Les oscil·lacions de les masses d'aire s'originen a tots dos costats de les zones de convergència. L'entrada de masses d'aire fred a l'interior d'altres masses d'aire més calenta.
Zones de Pressió
  • Anticicló: Moviment cap avall i cap a fora en el sentit del rellotge.
  • Depressió: Moviment cap amunt i cap a dins en el sentit contrari al rellotge.

Humitat, Punt de Rosada i Estabilitat Atmosfèrica

Humitat Relativa i Punt de Rosada

  • Humitat Relativa: Percentatge d'humitat que té l'aire. El 100% és el màxim que podria contenir en forma de vapor.
  • Punt de Rosada: És la temperatura a la qual el vapor d'aigua es comença a condensar.

Efectes de la Humitat

  1. Si l'aire té tota la humitat que és capaç de retenir, la seva humitat relativa està en el seu punt de rosada.
  2. Si la massa d'aire té molta més humitat que la que pot mantenir en forma de vapor, es condensarà i formarà núvols.
  3. Si té menys humitat que la que pot mantenir en forma de vapor, tendirà a evaporar l'aigua.

El Temps Atmosfèric i els Gradients

Com més s'ascendeix, menys pressió hi ha i l'aire s'expandeix.

  • Refredament ràpid: 1 °C per cada cent metres d'ascens (Gradient Adiabàtic Sec, GAS).
  • L'aire travessa el punt de rosada i comença la condensació del vapor.
  • Refredament més lent: 0,5 °C per cada cent metres d'ascens (Gradient Adiabàtic Humit, GAH).

Estabilitat Atmosfèrica

  1. Inestabilitat Atmosfèrica: El Gradient Tèrmic Vertical de l'atmosfera és més gran que el del GAS i es produeix convecció.
  2. Estabilitat Atmosfèrica o d'Inversió: No hi ha convecció. Es produeix per una capa d'inversió a més altura. El Gradient Tèrmic Vertical és més petit que el GAS.

Nuvolositat, Precipitacions i Mapes Meteorològics

Tipus de Núvols

  1. Núvols de Desenvolupament Horitzontal: Es formen quan una massa d'aire càlid avança i empeny una massa d'aire fred, que l'obliga a pujar. L'ascens és suau i forma capes nuvoloses a diverses altituds (Exemple: Nimbostratus, que produeix pluja o neu).
  2. Núvols de Desenvolupament Vertical: Una massa d'aire fred empeny una massa d'aire calent i l'obliga a pujar. La convecció és molt violenta (Exemple: Cumulonimbus, que produeix tempesta).

Fenòmens Associats

  • Massa d'aire fred a la troposfera i a la superfície càlid i molt humit: Convecció molt violenta (Gota Freda, tempesta tropical o cicló).
  • El terra irradia calor i es refreda, i l'aire es refreda i forma boira. Sobre superfícies fredes, es forma rosada o, si són cristalls de gel, gebre.

Els Mapes Meteorològics

  1. Mapes d'Isobares: Són línies que uneixen punts amb la mateixa pressió atmosfèrica (mesurada en mil·libars).
  2. Mapes d'Isohipsas: Indiquen l'altitud (en decàmetres) a la qual la pressió atmosfèrica té un valor determinant.
  3. Mapa Significatiu: Utilitza símbols per a la predicció dels fenòmens meteorològics.

Les isobares són línies tancades que envolten les zones en les quals la pressió és més alta (Anticicló) i les zones de menys pressió (Depressions).

Aerologia: Fenòmens Locals

Els Fenòmens Aerològics es formen per la interacció entre masses d'aire, però passen a una escala més local i en intervals de temps més petits (minuts o hores).

  1. Ascendència Tèrmica: L'aire s'escalfa en contacte amb el terra i es desplaça cap amunt, seguint el vessant (Núvol Cúmul de tèrmica).
  2. Remolí de Pols: Les ascendències tèrmiques des d'un terra sec formen un remolí (tromba).
  3. Brisa Anabàtica i Catabàtica:
    • La formació d'ascendències tèrmiques en els vessants crea una succió que origina una brisa vall amunt (Brisa de la vall o anabàtica).
    • Quan la insolació s'atura, l'aire es refreda i descendeix (Brisa descendent o catabàtica).
  4. Restitució: Es produeix una expulsió de l'aire calent pels relleus, de manera que l'aire fresc passa a ocupar la zona baixa del relleu i l'aire càlid queda amunt. Si hi ha humitat i les brises catabàtiques són fredes, es forma boira a la vall.
  5. Brisa Marina: La temperatura (Ta) varia molt entre dia i nit.
    • Dia (Brisa marina): L'aire sobre la terra està més calent i tendeix a ascendir i aspirar l'aire fresc marí.
    • Nit (Brisa de terra): L'aire situat sobre el mar està més calent, i això fa que el sentit s'inverteixi.
  6. Illa de Calor Urbana: L'aire situat sobre una ciutat presenta una Ta més alta que l'aire de l'entorn a causa del baix albedo.

Impactes i Contaminació Atmosfèrica

Els Impactes sobre l'Atmosfera es produeixen quan en l'aire hi ha substàncies que canvien de quantitat de manera persistent i que poden produir danys a les persones o als seus interessos.

Contaminació Atmosfèrica

Presència en l'aire de matèries o energies que impliquen un risc, dany o molèstia, afectant el confort de les persones i la protecció del medi ambient.

Contaminants Primaris i Secundaris

  • Primari: És la substància abocada a l'atmosfera, procedent d'una font d'emissió.
  • Secundari: Es produeix en l'atmosfera a partir de reaccions químiques.

Immissió de Contaminants

La immissió de substàncies contaminants és la seva concentració en l'atmosfera en un lloc i un moment determinants (Variable de nivell).

Immissió = Emissió + Producció - Evacuació (Pèrdua per transport) - Transformació o Degradació

Efectes dels Contaminants Secundaris

Smog Àcid i Pluja Àcida

  • Diòxid de Sofre (SO₂):
    • 2SO₂ + O₂ → 2SO₃
    • SO₃ + H₂O → H₂SO₄ (Àcid sulfúric)
  • Diòxid de Nitrogen (NO₂):
    • NO₂ + OH → HNO₃ (Àcid nítric)
  • Resultat: Smog àcid, deposició àcida, pluja àcida.

Smog Fotoquímic (Ozó Troposfèric)

  • NO₂ + llum → NO + O
  • O + O₂ → O₃ (Ozó troposfèric)
  • Resultat: Smog fotoquímic. L'ozó és un gas irritant, molt oxidant i que malmet la vegetació.

Impactes

  1. Impacte Local (Smog): Pot ser molt intens. Afecta la salut, produeix danys en animals i plantes i malmet edificis.
    • Smog Àcid: Dissol el carbonat de calci de les roques (mal de pedra).
    • Smog Fotoquímic: És molt oxidant per l'alt contingut d'ozó.
  2. Impacte Regional: Abocament sobtat i massiu de contaminants.
  3. Pluja Àcida: Precipitacions amb un pH inferior a 5.

Impactes Globals sobre l'Atmosfera

El forat de la capa d'ozó i l'escalfament del planeta són dos impactes que afecten l'atmosfera a escala global.

  1. El Forat de la Capa d'Ozó: La radiació ultraviolada a la superfície augmenta.
  2. L'Escalfament Global i el Canvi Climàtic: El CO₂ absorbeix la radiació infraroja emesa per la Terra (Efecte Hivernacle), cosa que en retarda el refredament i produeix un augment progressiu de la Ta mitjana.

Detecció, Prevenció i Correcció de la Contaminació

Detecció

Anàlisi diària en estacions de mesura de la qualitat de l'aire (Xarxa d'estacions de mesura de la contaminació atmosfèrica).

Objectius de la Xarxa

  1. Determinar en quin grau es compleix la normativa.
  2. Observar possibles tendències en l'evolució dels contaminants en el temps.
  3. Determinar situacions d'alerta o emergència.

Partícules en Suspensió Totals (PST)

  • Partícules toràciques (PM10): Arriben als bronquis.
  • Partícules respirables (PM2,5): Arriben als alvèols pulmonars.
  • Partícules ultrafines: Poden passar a la sang.

Prevenció

Inclou mesures com:

  1. Elaboració d'estudis d'impacte ambiental previs al desenvolupament dels diversos projectes.
  2. Elaboració d'una legislació que limiti les emissions i que sancioni els abocaments incontrolats i contaminants.
  3. Construcció de xemeneies altes per dispersar eficaçment els contaminants.

Correcció

Entesa com el procés de retirar de l'atmosfera contaminants que hi han estat abocats, és inviable.

Riscos Derivats de la Dinàmica Atmosfèrica

Els riscos derivats de la dinàmica atmosfèrica es classifiquen en climàtics i meteorològics segons la seva escala temporal.

Riscos Climàtics (Escala Llarga)

Són situacions de risc locals causades en última instància per l'escalfament global.

  • Sequeres.
  • Desertització (Natural) o Desertificació (Antròpica).
  • Retrocés de les glaceres.
  • Pujades del nivell del mar (Zones costaneres).

Riscos Meteorològics (Escala Curta: Hores o Dies)

Són les conseqüències de situacions meteorològiques. Es classifiquen de menys a més energia:

Fenòmens per Aire Càlid i Humit en Superfície i Fred en Altura

  1. Tempesta Seca: Pocs km², poques hores. Cumulonimbus de poc desenvolupament (Risc: Incendis forestals, electrocució).
  2. Tempesta: Pocs km², poques hores. Cumulonimbus de desenvolupament mitjà (Risc: Inundacions, electrocució).
  3. Tornada: Pocs km², poques hores. Cumulonimbus de gran desenvolupament (Risc: Aspira objectes i produeix danys).

Fenòmens per Superfície del Mar Calenta i Aire Fred en Altura

  1. Mànega d'Aigua: Pocs km², poques hores. Cumulonimbus de gran desenvolupament (Risc: Fort onatge).
  2. Gota Freda: Centenars de km², entre 1 i 3 dies. Cumulonimbus de gran desenvolupament (Risc: Inundacions, avingudes torrencials).
  3. Tempesta Tropical / Huracà: Es formen en latituds tropicals a causa de la intensa insolació de la superfície del mar i l'arribada de masses d'aire fred.
    • Tempesta Tropical: Cents de km², uns quants dies.
    • Huracà: Milers de km², uns quants dies.
    • (Risc: Inundacions, avingudes torrencials, vents forts, gran onatge).

Fenòmens per Situació Anticiclònica o Alteració de Límits

  1. Calitja: Milers de km², uns quants dies. Presència a la troposfera de sorra procedent del desert (Risc: Calor i xafogor, ambient molt sec).
  2. Onades de Fred i Calor: Milers de km², uns quants dies. Arribada a la superfície de masses d'aire polar o d'aire tropical (Risc: Descens o ascens anormal de la Ta).

El Fenomen del Niño

El Fenomen del Niño provoca alteracions del clima a les zones est i oest del Pacífic amb influència posterior a tot el planeta (Referència al Nadal).

Patró Normal

A la part oest del Pacífic es localitzen centres de baixes pressions. Els vents alisis originen un desplaçament de l'aigua superficial i la Ta de l'aigua és més alta a la costa oest. Les pluges es localitzen al sud-est asiàtic perquè l'evaporació de l'aigua i l'aire escalfat i humit circula per les capes altes de l'atmosfera cap a la costa sud-americana, on el clima és sec.

Condicions del Niño

L'augment de la pressió atmosfèrica a les costes del sud-est asiàtic i Austràlia debilita els alisis. L'aigua superficial de l'oceà es desplaça d'oest a est i amb això la Ta superficial màxima pròpia de la zona occidental arriba a l'est del Pacífic. L'absència d'afloraments incrementa l'escalfament a la costa sud-americana.

Conseqüències: Incendis i sequeres a Indonèsia i Austràlia, i inundacions al Perú.

L'Atmosfera com a Font d'Energies Renovables

Energia Solar

Producció de Calor

Panells termosolars: Canonada negra situada rere un vidre aïllat, per la qual circula aigua freda que s'escalfa i s'emmagatzema en un dipòsit.

Producció Directa d'Electricitat

Cèl·lules fotovoltaiques: Unitats més simples productores de corrent elèctric. Un panell fotovoltaic produeix un corrent elèctric de més voltatge i intensitat.

Avantatges i Inconvenients de l'Energia Solar

  • Avantatges:
    1. Energia neta (no genera residus).
    2. L'aigua calenta es pot emmagatzemar i és d'ús continu.
    3. Permet l'aprofitament de terrenys degradats i improductius.
    4. Ús domèstic.
  • Inconvenients:
    1. Rendiment baix en zones de clima plujós i latituds elevades.
    2. Energia elèctrica difícil d'acumular.
    3. Rendiment intermitent (no funciona de nit).

Energia Eòlica (Vent)

Aerogenerador: És una turbina amb pales o aspes connectada a un generador per produir electricitat. Un parc eòlic és un conjunt d'aerogeneradors on el vent bufa habitualment.

Avantatges i Inconvenients de l'Energia Eòlica

  • Avantatges:
    1. Energia neta.
    2. Font d'energia rendible.
  • Inconvenients:
    1. Impacte visual.
    2. Producció d'electricitat discontínua.
    3. Velocitat mínima de 10 m/s necessària.

Descargar

PDF Word HTML