Presin

Atmosfrica y

Vientos

Concepto de Presin

La atmsfera contiene una gran cantidad de molculas de gas que son atradas hacia la

Tierra por la fuerza de gravedad.

Estas molculas ejercen fuerza sobre todas las superficies con las que estn en contacto, y la

cantidad de fuerza ejercida por unidad de

superficie es la presin.

Medidas de presin

La unidad original para medir la presin atmosfrica es el mmHg.

La unidad estndar de presin es el pascal (Pa)

Los meteorlogos en USA usan los milibares (mb) que equivale a 100 Pa.

Un mb = 100 newtons por m2.

Los meteorlogos canadienses usan el kilopascal (kPa), que equivale a 1000 Pa, o 10

mb.

La presin media a nivel del mar es 1013.25 mb que equivale a 760 mmHg.

Qu es la presin

Imaginemos una caja cerrada

Las molculas se mueven ejerciendo

presin en las

paredes.

La presin puede aumentar por un

aumento en la

densidad de

molculas.

Un aumento en la temperatura.

La presin refleja la densidad y

la temperatura del gas

La ecuacin de estado (Ley de los gases ideales)

p = R T

donde p es presin expresada (Pa),

(rho) es la densidad del gas (kg),

R es una constante equivalente a 287 joules por kg por kelvin,

T es la temperatura en kelvins.

Que significa la ecuacin?

Si la densidad del aire aumenta mientras la temperatura se

mantiene constante la presin aumentar

Si la densidad aumenta y la temperatura incrementa la presin aumentar

pero en la atmsfera es distinto.

Porqu?

1. Temperatura vara con la altura

Tropopausa en Ecuador: 18km altura

Polo: 6km altura

2. Y porque esta compuesta por muchos gases

Cada gas ejerce una presin especfica segn su naturaleza: presin parcial

La presin total ejercida es la suma de todas las presiones parciales.

Nitrgeno: aprox. 760 mb

Oxgeno: aprox. 240 mb

Vapor de H2O: aprox. 10 mb

Ley de Dalton

El aire se mueve constantemente para generar un equilibrio entre

reas de alta y baja presin

Lo que experimentamos como presin

atmosfrica no es mas que la masa de aire

sobre nosotros empujada hacia abajo por la

fuerza de gravedad.

Presin en punto X = la masa

(peso) de la atmsfera en ese

punto

El peso del aire a nivel del mar es aprox.

10.000 kg por m2.

Instrumentos de medicin

El instrumento estndar de medicin de presin es el barmetro de mercurio inventado por Evangelista Torricelli en 1643 (peso del aire)

La presin baromtrica es

generalmente expresada como la altura de la columna de mercurio en el barmetro, usando de referencia aquella a nivel del mar que es de 76 cm aprox.

Barmetro aneroide: sin liquido /cmara comprimible con poco aire (semivaco).

Funcionamiento: el peso de la atmsfera comprime la cmara y esta compresin es proporcional a la presin del aire.

Cuando stos toman medidas continuas por largos periodos, se llaman bargrafos.

ALGUNAS DEFINICIONES

La presin superficial: presin observable en un lugar determinado

La presin a nivel del mar: presin observable si el punto estuviese al nivel del mar.

La presin a nivel del mar nos sirve de punto de comparacin para presiones a distintas

elevaciones.

Presin y elevacin

Dado que la presin atmosfrica es respuesta al peso de la atmsfera, esta siempre decrece con la altitud.

La presin NO decrece a una tasa constante.

Disminuye exponencialmente con la altura.

Decrece ms rpido en bajas que a altas elevaciones.

50% de la masa total de aire se encuentra por debajo de los 5 km.

Distribucin de presiones

La distribucin de las presiones (a nivel del mar) en el planeta, es una caracterstica atmosfrica variable (100mb max)

Para visualizar esta distribucin los meteorlogos grafican lneas que se llaman isobaras.

Isobaras: lneas que conectan puntos que tienen la misma presin (normalizadas) a nivel del mar

Los lugares que estn entre dos isobaras tienen valores de presin dentro del rango de presin de las isobaras adyacentes.

Qu provocan estos centros de

presin

Si el aire de una regin ejerce mayor presin que el aire en una regin adyacente, el aire que esta en la regin de alta presin se deslazar hacia la zona de baja presin,

Que sera ese

movimiento de

aire de H a L?

1. Isobaras estn descritas en intervalos de 4 mb

2. El espacio entre una y otra indica la intensidad del gradiente de presin entre

localidades (tasa de cambio de presiones: distancia y diferencia)) motor del mov de los vientos (velocidad + algo mas)

3. Agrupamiento denso de isobaras indica una fuerte gradiente de cambio de presin

(cambio rpido con la distancia) mientras que clusters menos densos indican un

gradiente dbil.

4%

y son

3000km

El gradientes de presin horizontal son en general pequeos entre un rea y otra

Si el aire se mueve de centros de

alta presin a centros de baja

presin..

Esto implica que el aire debera ir siempre

hacia arriba

Por que el aire no se escapa hacia la parte alta de la atmsfera y aun podemos

respirar?

La fuerza de gradiente de presin vertical y la fuerza de gravedad son

normalmente del mismo valor y operan

de direcciones opuestas.

Esto se llama:

EQUILIBRIO HIDROSTTICO

Presin y Temperatura

Altas temperaturas generan centros de baja presin

Bajas temperaturas generan centros de alta presin (por ej Anticicln del Pacfico)

Misma masa pero

menor densidad y

los 500mb estn

ahora en 5700m

Este cambio en

densidad producto del

calentamiento de la

masa de aire genera

que la columna fra

tenga mayor gradiente

de presin vertical

En el aire tibio la presin

atmosfrica baja a

500mb en 5700m

mientras que en el fro,

esa presin se alcanza a

los 5640m

Gradientes de presin horizontal en la atmsfera alta

Las diferencias de presin en relacin a una altura

dada, varan en relacin a la latitud (temperatura)

Presin y Latitud

Teora de las tres celdas Teora de la celda nica

Fuerzas que afectan la velocidad y

direccin del viento

La distribucin desigual de la presin atmosfrica la Tierra genera las gradientes de presiones horizontales que son el motor bsico del movimiento del aire en forma de viento (movimientos advectivos).

Si no hubiesen otras fuerzas, el aire siempre ira en direccin (recto) de mayor a menor presin.

La situacin no es tan simple producto de otros dos factores: Fuerza de Coriolis

Friccin

Efecto Coriolis

La rotacin de la Tierra genera la fuerza de Coriolis que

causa el desvo del viento hacia la derecha en el

Hemisferio Norte y a la izquierda en el hemisferio sur

La fuerza de Coriolis es cero en el ecuador e incrementa

con el aumento de la latitud hasta ser mxima en los

polos.

La fuerza de Coriolis aumenta proporcional al aumento

de la velocidad del objeto sobre el cual est actuando,

sin embargo, sta fuerza slo puede cambiar la

direccin del movimiento de un objeto pero nunca su

velocidad.

Si un objeto se mueve en una base rotatoria en sentido antihorario

0 en el Ecuador y muy alta en los Polos

Los centros de alta presin

expulsan el aire mientras que los de baja presin los atraen

Efecto de Coriolis sobre los centros de presin

en el hemisferio norte y sur

Como sale Como ingresa

El aire en contacto con la superficie experimenta roce

por lo cual decrece la velocidad del viento.

Donde se dan las mayores velocidades del viento?

La friccin es muy importante en los 1.5 km ms bajos

de la atmsfera.

El aire en la atmsfera libre, sobre los 1,5 km casi no

experimenta friccin.

Friccin

Medicin estndar 6 m de altura

La influencia de la friccin y la fuerza de Coriolis en el movimiento de las masas de aire cuando hay una gradientes de presin horizontal, la defini Newton con su segunda ley

Esta ley dice que la aceleracin

de una parcela de aire depende

de la fuerza neta que acta sobre

ella, por lo tanto necesitamos

considerar todas las fuerzas

juntas y considerar su magnitud y

direccin.

La ecuacin del movimiento

v / t = Fp + Fc + Ff

Fp es la gradiente de presin,

Fc efecto Coriolis,

Ff friccin.

La ecuacin nos dice que la aceleracin de

una masa de aire es la suma de todas las

aceleraciones de estas tres fuerzas.

Ciclones y Anticiclones

Movimiento estacional debido a la distinta exposicin

verano invierno

Presin atmosfrica en el mes de enero

Presin atmosfrica en el mes de julio

Cul de los dos se ajusta mejor?

Las corrientes marinas en relacin

a los vientos globales

Las reas de alta presin

delimitadas por isobaras o

contornos de altura de presin

circulares se llaman

anticiclones.

Cerca de la superficie, el viento

rota en sentido horario alrededor

de los anticiclones en el

hemisferio norte porque la

fuerza de Coriolis los dirige

hacia la derecha y el gradiente

de presin los empuja hacia

afuera del centro (alta presin!)

En la parte alta de la atmsfera

fluye paralelo a los contorno de

altura

En el Hemisferio Sur el flujo es

contra horario.

ANTICICLONES

Un anticicln trmico es el descenso de una masa de aire debido a que est ms fra que el entorno. Se

produce cuando el aire desciende por enfriamiento,

aumenta la presin atmosfrica, y la prdida de

temperatura es mayor en las capas bajas que en las

altas, provocando una inversin trmica. Provocan un

tiempo seco, soleado y fro.

CICLONES

Los centros cerrados de

baja presin se llaman

ciclones.

Los espirales de aire van

en direccin antihorario

hacia la superficie en el

Hemisferio Norte y rotan

antihorario en direccin

hacia arriba

En el hemisferio sur

ocurre lo contrario

Circulacin general de la

Atmsfera

Anticicln del Pacfico

Frente a las costas del norte de Chile, entre los 20 y 30 de latitud sur.

Centro de alta presin.

Masa de aire seco.

Durante el verano se desplaza hacia el sur hasta los 45 de latitud sur, y retrocede en invierno a la altura de Curic.

La influencia del anticicln en el clima y tiempo de Chile es muy fuerte.

Garreaud 2009

Masas de aire sub

tropicales y cinturn

de bajas presiones

(vientos alisios)

Vientos del Oeste o

westerlies

empuja los

vientos del oeste

y no los deja

pasar al norte

(modificado de

Houston & Hartley 2003)

(Vuille & Keimig 2004, en Placzek et al 2009)

Zona de convergencia intertropical y su efecto en las lluvias

del norte Las lluvias del altiplano vienen del

subtrpico (vientos alisios)

cargados de humedad, mientras

que hacia la zona de Copiap al

sur, las lluvias (en verano), son

producto de los Vientos del Oeste

Cuando el anticicln se

desplaza hacia el

norte (invierno) deja

subir esos vientos que

estn cargados de

agua y tenemos lluvia

en la zona centro norte

y sur de Chile

Diagonal rida

El anticicln evita la

entrada de vientos del

oeste que traen agua

En el sur, estos llegan

y al chocar con la

cordillera de los Andes

descargan el agua y

pasan secos a

Argentina

Los Vientos

Huracanes/Tifones/Ciclones

Huracanes: Sobre el Atlntico y Pacfico este

Tifones: Sobre el extremo del Pacfico oeste

Ciclones: Ocano Indico y Australia.

Sistema de tormentas caracterizado por una circulacin cerrada

alrededor de un centro de baja presin y que produce fuertes

vientos y mucha lluvia. Se forman sobre superficies clidas y

extraen su energa de la condensacin de aire hmedo (calor

latente).

Gradientes horizontales extremas:

huracanes

50 mb menos

que el exterior

del huracn a

solo 300 km

En otras palabras.los cambios en la gradiente

horizontal de presiones

en un huracn pueden

ser de 1mb cada 6 km.

El cicln (centro de baja presin) sobre aguas ocenicas que tengan por lo menos 26.5 C. Los huracanes obtienen su energa del agua caliente de los trpicos y del calor latente de la condensacin (esto libera energa)

El aire caliente asciende enfrindose por la atmsfera (que disminuye su temperatura con la altitud y adems por liberacin del calor latente)

El cicln no se formar a menos de 500 kilmetros del ecuador debido a que la fuerza coriolis es demasiado dbil (necesita girar con velocidad).

Debe estar presente un rea de alta presin en la atmsfera superior por encima de la tormenta en formacin. En tales reas de alta presin, el aire sopla hacia afuera. Esto empuja el aire que se eleva en la tormenta, lo que provoca que todava ms aire se eleve desde niveles inferiores.

Tornados o remolinos

Un tornado es una violenta, y destructiva columna rotativa de aire en

movimiento la en contacto tanto con la superficie de la tierra y una

nube de cumulonimbos

Las velocidades del viento van de 64 km/h a 177 km/h, midiendo

aprox. 75 m . Se desplazan durante varios kilmetros antes de

disiparse.

Algunos extremos alcanzan 480 km/h y permanecen en tierra durante

ms de 100 kilmetros.

Elementos: tiempo inestable, centro de baja presin, masa de aire fro

y seco con tendencia descender y otra clida y hmeda que asciende.

El choque trmico de los dos frentes origina una poderosa tormenta y

con ella una visible nube espesa de desarrollo vertical llamada

cumulonimbo hasta el suelo formando el tornado.

Supercell

Algunos vientos locales

Brisa marina y terrestre

Se genera por el calentamiento dispar de la superficie terrestre y la superficie del mar.

El continente se calienta ms rpido que el mar. Cerca del medioda: se genera baja presin en

el continente y alta en el mar lo que hace fluir el viento del mar al continente. Viento travesa

Cerca del amanecer: continente se enfra ms rpido y se origina un centro del alta presin generando que el viento sople en direccin al mar. Brisa terrestre

Tienen curso diario

Puelche o Puihua Viento clido originado en la zona patagnica de

Argentina (Pampero).

Al cruzar la cordillera se eleva y enfra y comienza a descender por la cordillera de los Andes a Chile

producindose una gran compresin lo que libera

energa.

Esta energa se traduce en aumento de temperatura por sobre la media normal.

Es un viento muy secante!!! (apoyo riego cultivos).

Tiene equivalentes en otras partes montaosas del mundo. Mistral y Levante en Espaa, Fhn en Suiza

y sur de Alemania, Chinook en Alaska y Northern en

Estados Unidos; Bura en Rusia, etc.

Vientos

de valle

y de

montaa

Tambin tienen curso diario

Mediciones del viento

Velocidad y direccin del viento son aspectos que

TODA estacin

metereolgica puede

medir.

Para esto se usa una veleta (direccin) y un

anemmetro (velocidad)

Velocidad promedio, rfaga, direccin

La rosa de los

vientos nos

muestra los

grados de

desviacin del

norte

representando

el norte como

0 o 360

Direccin del viento

Velocidad del Viento Los anemmetros

poseen una especie

de bolas abiertas

unidas a un eje que

da vueltas y esto

genera corriente.

La potencia de la

corriente es

proporcional a la

velocidad del viento

la cual es ploteada

en un grafico o bien

guardada

electrnicamente en

un computador.

Aerovanes miden la velocidad y la

direccin del viento

en el mismo

instrumento.