Balance Térmico De La Atmósfera

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1. BALANCE TÉRMICO DE LA ATMOSFERA

La meteorología desempeña un papel muy importante en la comprensión del transporte y la dispersión de los contaminantes del aire, esto se explica mejor a través de la descripción de los principios meteorológicos básicos que producen la circulación atmosférica.

1.1 RADIACIÓN E INSOLACIÓN
La energía consumida en casi todos los procesos atmosféricos provienedel sol. Esta energía se transfiere a través de la radiación del calor en forma de ondas electromagnéticas. La radiación del sol tiene su pico de transmisión en el rango visible de longitudes de onda [entre 0,38 y 0,78 micrómetros (µm)] del espectro electromagnético (figura 1-1). Sin embargo, el sol también descarga una cantidad considerable de energía en las regiones ultravioletas e infrarrojas.Noventa y nueve por ciento de la energía solar se emite en longitudes de onda que oscilan entre 0,5 y 40 µm. Además, las longitudes de onda más largas que 2,5 µm son fuertemente absorbidas por el vapor de agua y el dióxido de carbono de la atmósfera. La radiación en longitudes de onda menores que 0,29 µm es altamente absorbida en la atmósfera por el nitrógeno y el oxígeno. Por consiguiente, laradiación solar que cae sobre la Tierra generalmente tiene una longitud de onda que oscila entre 0,29 y 2,5 µm.

Figura 1-1. Longitudes de onda a las que el sol irradia 99% de su energía.

Fuente: Moran y Morgan, 1994.

La cantidad de radiación solar recibida en una hora y un lugar específicos del sistema Tierra-atmósfera se llama insolación (en inglés, insolation, de incoming solarradiation). La insolación está determinada por cuatro factores:
• La constante solar
• La transparencia de la atmósfera
• La duración de la luz del día
• El ángulo con el que los rayos solares caen sobre la Tierra.

1.1.1 CONSTANTE SOLAR
La constante solar es la cantidad promedio de radiación recibida en un punto perpendicular a los rayos solares, localizado fuera de la atmósfera en la distanciamedia entre la Tierra y el sol. La cantidad real de radiación solar recibida en el borde exterior de la atmósfera varía ligeramente según la producción de energía del sol y la distancia de la Tierra en relación con este.


Dicho de otra manera, la constante solar es la cantidad total de energía solar que atraviesa en un minuto una superficie perpendicular a los rayos incidentes con área de 1cm2, que se encuentra a la distancia media existente entre la Tierra y el Sol.
La transparencia de la atmósfera, la duración de la luz del día y el ángulo con que los rayos solares caen sobre la Tierra son mucho más importantes para determinar la cantidad de insolación que realmente se recibe, la que también influye en el clima.

Cuadro 1-1 Valores para la constante solar
Constante solar
• 1,94cal/cm2 min
• 1.353 W/m2
• 428 Btu/pies2 h
• 4,871 kJ/m2 h

1.1.2 TRANSPARENCIA
La transparencia de la atmósfera se refiere al monto en que la radiación penetra en la atmósfera y llega a la superficie terrestre sin agotarse.
Tiene una relación importante con la cantidad de insolación que llega a la superficie terrestre. La radiación emitida se agota a medida que pasa a través de laatmósfera. Los diferentes compuestos atmosféricos absorben o reflejan energía de diferentes maneras y en cantidades variadas.

Figura 1-2. Dos factores que reducen la transparencia atmosférica


Como se indica en la figura 1-2, una parte de la radiación que recibe la atmósfera se refleja desde la parte superior de las nubes y desde la superficie terrestre, y otra es absorbida por moléculas ynubes.

La capacidad general de las diferentes superficies de la Tierra de reflejar energía solar a la atmósfera se conoce como albedo. El albedo se define como la fracción (o porcentaje) de la energía solar incidente que refleja una superficie al espacio. Las diferentes superficies (agua, nieve, arena, etc.) tienen diferentes valores albedo (cuadro 1-2).

Para la Tierra y la atmósfera como un...
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