Hola

Universidad de Chile
Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas
Departamento de Geofísica
Introducción a las ciencias atmosféricas

Tarea 1;
Balance hidrostáticoEscala de alturaSondeo atmosférico
Sistema climáticoEfecto invernaderoCapas atmosféricas

Nombre: Laura Bono Troncoso
Profesora: Laura GallardoProfesores Auxiliares: Constanza MaturanaRodrigo EstayFecha entrega: 5 de mayo del2011
1) Balance hidrostático

A partir de la ecuación de balance hidrostático, calcula la presión a nivel del mar si la presión medida a 50 m sobre el nivel del mar es 995 hPa y la temperatura ambiente es 0ºC. Supón que la temperatura varía en altura con 0.5º/100m.

Datos:

g=9.8[m/s2]Z0=50 [m]
P0=995 [hPa]T0=0ºC=273ºK
R=287[J/KgK] (Constante de aire seco)Z=0

Fórmulas:

1)
2)
3)Si se reemplaza 3) en 2), se obtiene:
4)

Solución:

Se reemplaza 1) en 2), se obtiene:

(*)

Se reemplazan los datos en (*) y se obtiene que la presión al nivel del mar es;

a) A partir de la ecuación de estado de gases ideales para la atmósfera y de la de balance hidrostático, deriva una expresión para la presión (p) como función de la altura sobre el suelo (z).

La expresión seobtuvo en el punto anterior, y se determinó que era;

b) En lo que se llama una atmósfera homogénea, la densidad no varía con la altura. ¿Cuál sería la profundidad de una atmósfera homogénea si la presión a nivel del suelo fuera 1013 hPa y la temperatura a nivel del suelo 0ºC?. Supón que esta atmósfera está en balance hidrostático.

Datos:

Se sabe que es una atmósfera homogéneaFórmulas:

1) (Se obtiene de la ley de los gases ideales)
2)

Solución:

De la ecuación 1) se obtiene la densidad de la atmósfera:

[Kg/m3]

Se utiliza la ecuación 2) la densidad recién calculada para obtener el espesor de la atmósfera;

(**)

Se despeja z de (**), que representaría el espesor de la atmósfera;

(***)

Se reemplazan los datos en (***) y se obtiene que el espesor dela atmósfera será:

2) Escala de altura

Se define la escala de altura (“scale height”) como el tramo de altura H en que la presión disminuye en un factor 1/e si la atmósfera es isotermal. ¿Cómo depende H de la aceleración de gravedad, la composición atmosférica y la temperatura? Calcula H para los casos siguientes:

a) La atmósfera tiene la misma composición que la terrestre y con unatemperatura de -60ºC (como en la estratósfera). En este caso g=10( m/s2)

Datos:

R=287[J/KgK]
T=60ºC=333ºK
g=10[m/s2]

Fórmulas:

1)

Solución:

Reemplazando los datos en la ecuación 1), se obtiene H:

b) La atmósfera está compuesta mayoritariamente de dióxido de carbono con una temperatura de 400ºC (como en Venus). En este caso g=8.7 m/s2 .

Datos:

T=400ºC=673ºK
g=10[m/s2]Fórmulas:

1)
2)(Se obtiene de la ley de los gases ideales)

Solución:
De la ecuación 2) se obtiene R:

R=188.93[J/KgK]

Con el valor de R y con la ecuación 1), se obtiene H:

H=14,614.92[m]=14.61[Km]

3) Sondeo atmosférico en Rapanui

La figura adjunta muestra los datos recolectados por un ozonosonda en Rapanui el 9 de Noviembre de 2003 a las 16 UTC.

Figura. Datos recolectadosa) ¿Cuáles capas atmosféricas logras distinguir?

Se logra distinguir la troposfera y la estratosfera a través del perfil de la temperatura, debido a que la temperatura entre 0[m] hasta los 15.000[m]va disminuyendo se concluye que esta capa correspondería a la troposfera y entre los 15.000[m] hasta los 35.000[m] la temperatura aumenta lo que concuerda con el comportamiento que tiene laestratosfera.

b) ¿Dónde está la tropopausa? ¿Cómo cambia entonces el ozono?

La tropopausa se ubica cercana a los 15.000 [m], entre el fin de la troposfera y el comienzo de la estratosfera.
El ozono en la tropopausa aumenta bruscamente y se mantiene casi constante con dicho valor hasta el final de esta capa. Luego en la estratosfera el Ozono aumenta bruscamente hasta que alcanza un...