Meteorologia

Lección 2
Balance térmico de la atmósfera
Esta lección y las dos siguientes introducen los conceptos fundamentales de la meteorología –
la ciencia de la atmósfera y sus fenómenos. En la lección 1 se aprendió que la meteorología
desempeña un papel muy importante en la comprensión del transporte y la dispersión de los
contaminantes del aire. Las lecciones 2 y 3 describen los principiosmeteorológicos básicos que
producen la circulación atmosférica. La lección 4 se basa en conceptos y principios
meteorológicos y discute la estructura vertical de la temperatura atmosférica y la dispersión de
la contaminación en el aire.

Meta
Familiarizar al lector con la fuente de energía responsable de la circulación atmosférica
y con la manera cómo la Tierra y la atmósfera interactúan parabalancear la energía
recibida por el sistema Tierra-atmósfera.

Objetivos
Al culminar esta lección, podrá:
1. Identificar la fuente de energía que “dirige” la circulación atmosférica.
2. Definir el término insolación y describir cuatro factores que determinan la cantidad de
insolación recibida por el sistema Tierra-atmósfera.
3. Explicar el efecto invernadero y nombrar los componentes másimportantes del
almacenamiento calorífico de la atmósfera.
4. Explicar la razón que determina un balance térmico de largo plazo en la atmósfera.
5. Describir tres métodos de transferencia de calor: conducción, convección y advección.

6. Definir el calentamiento diferencial e identificar por lo menos tres factores que influyen en
este.

Radiación e insolación
La energía consumida en casitodos los procesos atmosféricos proviene del 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 2-1). Sin embargo, el sol también
descarga una cantidad considerable de energía enlas 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 elnitrógeno y el oxígeno. Por consiguiente, la radiación solar que cae sobre la Tierra
generalmente tiene una longitud de onda que oscila entre 0,29 y 2,5 µm.

Figura 2-1. 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 Tierraatmósfera se llama insolación (eninglés, insolation, de incoming solar radiation). La insolación
esta 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.

Constante solar
La constante solar es la cantidad promedio de radiación recibida en un punto perpendicular a
los rayossolares, localizado fuera de la atmósfera en la distancia media 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. Debido a la excentricidad de la órbita terrestre alrededor del sol, la Tierra se acerca más a
este en enero que en julio.Además, la radiación emitida por el sol varía un poco,
probablemente en un porcentaje mínimo. Estas ligeras variaciones que afectan la constante
solar son triviales si se consideran las propiedades atmosféricas que agotan la cantidad total de
radiación solar que cae sobre la superficie terrestre. La transparencia de la atmósfera, la
duración de la luz del día y el ángulo con que los rayos...