Enfriamiento estratosférico

Desconectado aleko

  • Cumulus Húmilis
  • **
  • 103
  • Sexo: Masculino
    • En el universo
Enfriamiento estratosférico
« en: Martes 24 Junio 2008 22:59:14 pm »
He estado buscando por el foro respuestas a mis dudas sobre el asunto de este hilo, como no he encontrado ningún asunto que parezca relacionado con esto abro este tema para resolver mis dudas.
¿Qué causa el enfriamiento estratosférico?
Parece ser, según opinión imperante, que el enfriamiento estratosférico lo causa el co2 de la troposfera que filtra los rayos infrarrojos emitidos por la superficie terrestre y que estaban destinados a calentar la estratosfera. Sin embargo tengo algunas dudas. En los gráficos de temperaturas diarias en http://discover.itsc.uah.edu/amsutemps/amsutemps.html se puede consultar la temperatura estratosférica en 1999 (trazo verde):



Se puede ver que estaba al mismo nivel que 2007 o 2008 y por debajo de la media. Al mismo tiempo la temperatura en la troposfera:



Se puede ver que estaba, para ese mismo año de 1999, en la media. Si el co2 troposférico absorbe energía emitida por la superficie y evita el calentamiento de la estratosfera y en consecuencia se calienta, ¿porqué esta discrepancia en las dos gráficas?. ¿Es posible alguna otra causa del enfriamiento estratosférico?.


Desconectado Fortuna

  • Cumulus Congestus
  • ***
  • 503
  • Sexo: Masculino
Re: Enfriamiento estratosférico
« Respuesta #1 en: Martes 21 Abril 2009 19:29:49 pm »
Espero no equivocarme. No soy ningún experto.

Si lo que preguntas es por qué hay un gradiente térmico a lo largo de la troposfera y a partir de allí, permanece constante la temperatura, hasta antes de que la producción de ozono la caliente hay dos respuestas.

Por un lado  la distancia a la superficie. Cuanto mas alejado de la fuente, mas frío.

Nótese que la radiación infrarroja emitida desde la superficie terrestre, 390 W/m2, es mucho mayor que la radiación que sale por el tope de la atmósfera, 235 W/m2. No existiría esta diferencia si no hubiese gases invernadero.


Por otro, la expansión adiabatica del aire durante su ascenso.

The temperature of the troposphere generally decreases as altitude increases. The rate at which the temperature decreases, − dT / dz, is called the lapse rate. The reason for this decrease is as follows. When a parcel of air rises, it expands, because the pressure is lower at higher altitudes. As the air parcel expands, it pushes on the air around it, doing work; but generally it does not gain heat in exchange from its environment, because its thermal conductivity is low (such a process is called adiabatic).

Saludos.
Murcia

Desconectado _00_

  • Supercélula
  • ******
  • 5390
  • Sexo: Masculino
  • Motril, costa granaina
Re: Enfriamiento estratosférico
« Respuesta #2 en: Martes 21 Abril 2009 20:10:07 pm »
yo creo que son los UV sobre el ozono,

la variabilidad de la zona de UV es bastante significativa entre máximos y mínimos,
también es importante la zonalidad y temporalidad de la distribución del ozono,

también debe ser significativa la reducción de tª proveniente de la ionosfera, debido al menor aporte de iones solares, y menor excitación de estos,

(otros posibles efectos son la variación en la circulación general y quizás variaciones volumétricas/presostáticas a nivel global)

Desconectado fobitos

  • Supercélula Tornádica
  • *******
  • 17640
  • Sexo: Masculino
  • Muy rico en vitamina K y anticancerígeno
    • meteomóstoles
Re: Enfriamiento estratosférico
« Respuesta #3 en: Martes 21 Abril 2009 20:44:38 pm »
¿Podrá influir también la mayor o menor incidencia de la radiación cosmica?
Me explico,cuando el sol esta en maximos de actividad,es decir,muchas manchas, la radiación cósmica que llega es menor y la atmosfera,se calienta.En los ultimos meses estamos en un minimo solar,el cual hace que la incidencia de los rayos cósmicos sea mayor,y estos rayos enfrían la atmósfera,lo que no se es la zona de la atmósfera que sufre el enfriamiento.

http://meteomostoles.blogspot.com/
Desde Móstoles,a 670msnm. en twitter: @meteomostoles / No es meteorólogo solo el que predice.

Desconectado Fortuna

  • Cumulus Congestus
  • ***
  • 503
  • Sexo: Masculino
Re: Enfriamiento estratosférico
« Respuesta #4 en: Martes 21 Abril 2009 20:57:49 pm »
Bueno aun  no se si hablamos de la troposfera o de la estratosfera. Yo hablo del enfriamiento hasta la tropopausa.

El ozono no puede ser porque se produce bien entrada la estratosfera. Además, la reacción hv+O2->O+O,O2+O->O3, O3+O2->2O2+O libera energía de radiación ultravioleta capturada previamente, con lo que la calienta la estratosfera.




Además, lo que creo es que no es que la tropopausa este fría, es que el aire superficial esta demasiado caliente.

De todos modos, surge la pregunta. ¿Por que no se calienta la tropopausa si esta recibiendo aire caliente del suelo?. Pues precisamente, por la emisión infrarroja hacia el espacio de los gases de efecto invernadero. (eso creo)
Murcia

Desconectado _00_

  • Supercélula
  • ******
  • 5390
  • Sexo: Masculino
  • Motril, costa granaina
Re: Enfriamiento estratosférico
« Respuesta #5 en: Martes 21 Abril 2009 21:07:27 pm »
¿Podrá influir también la mayor o menor incidencia de la radiación cosmica?
Me explico,cuando el sol esta en maximos de actividad,es decir,muchas manchas, la radiación cósmica que llega es menor y la atmosfera,se calienta.En los ultimos meses estamos en un minimo solar,el cual hace que la incidencia de los rayos cósmicos sea mayor,y estos rayos enfrían la atmósfera,lo que no se es la zona de la atmósfera que sufre el enfriamiento.

pero la causalidad sería una mayor nubosidad baja, con mayor albedo y más retención de Tª en superficie,
no sé si ña influencia directa puede ser tan significativa (aunque no deja de ser un aporte más a la ecuación)


----------------------

como dice el gráfico, el ozono es variable, dependiente de la irradiación,
y liebrará energía, perono la misma, según como sea esa retención/liberación también influye,
-hay un tema abierto sobre burbujas plasmáticas ionosféricas, y su influencia sobre la energía entrante (todavía están en pañales en su estudio)-

y si está fría la tropopausa, las mediciones de Tª son absolutas, no relativas a la Tª de superficie.

en el tema sobre el calentamiento de la estratosfera se apunto a varios posibles mecanismos de distribución, busca un poco por el foro, que hay bastante y variado.

Desconectado Fortuna

  • Cumulus Congestus
  • ***
  • 503
  • Sexo: Masculino
Re: Enfriamiento estratosférico
« Respuesta #6 en: Martes 21 Abril 2009 21:13:53 pm »
¿Podrá influir también la mayor o menor incidencia de la radiación cósmica?
Me explico,cuando el sol esta en máximos de actividad,es decir,muchas manchas, la radiación cósmica que llega es menor y la atmósfera,se calienta.En los últimos meses estamos en un mínimo solar,el cual hace que la incidencia de los rayos cósmicos sea mayor,y estos rayos enfrían la atmósfera,lo que no se es la zona de la atmósfera que sufre el enfriamiento.

la incidencia de rayos cósmicos, según he leído, se ha propuesto que es que al ionizar elementos en la atmósfera, facilitan al final la condensación de vapor en agua, facilitando la creación de nubes. Ello haría aumentar el albedo atmosférico y por tanto recibir menos energía en la superficie (aunque retención total de la radiación infrarroja de superficie). El efecto, según dicen, produciría un enfriamiento neto (en las condiciones actuales).

PD: Se me adelanto _00_
Murcia

Desconectado Fortuna

  • Cumulus Congestus
  • ***
  • 503
  • Sexo: Masculino
Re: Enfriamiento estratosférico
« Respuesta #7 en: Martes 21 Abril 2009 21:26:33 pm »
Citar
como dice el gráfico, el ozono es variable, dependiente de la irradiación,
y liberará energía, pero no la misma, según como sea esa retención/liberación también influye,
-hay un tema abierto sobre burbujas plasmáticas esféricas, y su influencia sobre la energía entrante (todavía están en pañales en su estudio)-

y si está fría la tropopausa, las mediciones de Tª son absolutas, no relativas a la Tª de superficie.

en el tema sobre el calentamiento de la estratosfera se apunto a varios posibles mecanismos de distribución, busca un poco por el foro, que hay bastante y variado.

La liberación de energía sera la misma, pero ya no en forma de radiación uv, sino térmica y posiblemente infrarroja.

Sobre el frío. El frío no existe. Es un concepto relativo, pero importante. El segundo principio de la termodinámica indica que dos cuerpos a distinta temperatura, cuya única interacción sea el traspaso de calor, se cede calor del sistema caliente (mayor T) hacia el frío (menor T) y no al revés. Volviendo al tema, parte de la diferencia de temperatura se debe al incremento en la superficie sobre la que debería tener sin gases invernadero.

Mirare los tópicos, pero es que hay mucho.
« Última modificación: Martes 21 Abril 2009 21:31:10 pm por Fortuna »
Murcia

Desconectado Fortuna

  • Cumulus Congestus
  • ***
  • 503
  • Sexo: Masculino
Re: Enfriamiento estratosférico
« Respuesta #8 en: Miércoles 22 Abril 2009 01:08:16 am »
Bueno, lo que sigue, es especulación personal.

De esta página http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/estadistica/atmosfera/atmosfera.html , que explica un modelo muy simple de la atmósfera estática se deduce esta fórmula.



Válida hasta la tropopausa. "n" es el número de moléculas por m3. "n0", esa misma cantidad en el nivel del mar. T0 la temperatura ambiente a nivel del mar. "a" la variación de temperatura expresada en ºK por  metro.  "y" la altura, "m" la masa de la molécula expresada en Kg. "g" la aceleración de la gravedad. Y "k" la constante de Boltzman.

Si a ella le añadimos que la masa=(Peso molecular)*(Masa de la u.m.a.), obtenemos que el exponente depende directamente del peso molecular.






Ma y Mb sería los pesos moleculares. Para el aire Ma=30, y para el CO2, Mb=44 mas o menos. M0=1,660·10-27kg. El resto de constantes lo podéis ver en en enlace.

En esa expresión lo que vemos es que, en una atmósfera sin flujos verticales, la proporción en volumen de CO2 respecto al aire, disminuiría con la altura casi exponencialmente. (ver texto del enlace. Allí compran la presión, pero la densidad es equivalente). Si la masa molecular del gas de efecto invernadero es menor que la del aire, el exponente resulta ser positivo, es decir, aumenta la proporción respecto al aire.

Pero la troposfera no está quieta. Se mueven masas de aire arriba y abajo.

Pongo un modelo simple. Luego se puede complicar.

Los gases de efecto invernadero se generan en la superficie terrestre. Consideremos el CO2  y el CH4. Al producirse cerca de la superficie, podemos suponer que acumulan energía térmica que absorben de la radiación infrarroja emitida por el suelo o la superficie del mar. Si una corriente ascendente los envía hacia la troposfera, la columna de aire se expande, se enfría cinéticamente (por expansión adiabática) y posteriormente emite radiación infrarroja, liberando el calor absorbido en superficie. En este sentido, en esta fase, los gases de efecto invernadero, actuarían como radiadores, contribuyendo a eliminar el 50% de la radiación infrarroja procedente del suelo.

Ahora bien, una vez enfriados, absorberían de nuevo, a menor temperatura, la radiación infrarroja procedente de la tierra. A partir de ese momento, actúa  como un aislante, al reflejar el 50% de la radiación. Es lo que siempre hemos oído.

En el caso del CO2, tendríamos que la situación no puede mantenerse mucho tiempo. Tenemos un gas cuya densidad es muy superior a la del aire atmosférico en esa altura y su tendencia es a caer exponencialmente con la altura. A parte de ello, las circulaciones atmosféricas favorecerán su caída hacia el suelo de nuevo.

En cambio, un gas como el metano, cuyo peso molecular es muy inferior al del aire, tenderá a subir por la estratosfera, si no hay impedimentos químicos que lo destruyan. Tendrá una tendencia natural a quedarse en altas capas atmosféricas, calentando la estratosfera, tapando parte de la radiación infrarroja procedente del suelo y emitiéndola de nuevo hacia abajo y hacia arriba. En esas capas, dado el poco movimiento vertical, ascendería poco a poco hasta ser destruido por otras causas, sin dejar de calentar la estratosfera y la superficie.

El CO2, actúa como radiador en primera fase. Si el tiempo de permanencia en las capas altas es alto, tendrá un efecto invernadero neto. Si, por el contrario no es muy grande, podría tener un resultado neutro e incluso, refrigerante si el ciclo es muy rápido.

Por supuesto, puedo estar quivocado, y la situación real podría ser otra.

Saludos.
« Última modificación: Miércoles 22 Abril 2009 01:20:29 am por Fortuna »
Murcia

Desconectado _00_

  • Supercélula
  • ******
  • 5390
  • Sexo: Masculino
  • Motril, costa granaina
Re: Enfriamiento estratosférico
« Respuesta #9 en: Miércoles 22 Abril 2009 09:48:21 am »
te olvidas del agua (que es la mayor molécula de efecto invernadero)
http://www.lsbu.ac.uk/water/vibrat.html

del plancton,
http://www.nasa.gov/vision/earth/environment/0702_planktoncloud.html

y de unas cuantas cosas más, pero bueno, es en lo que estáis  ::)

Desconectado Fortuna

  • Cumulus Congestus
  • ***
  • 503
  • Sexo: Masculino
Re: Enfriamiento estratosférico
« Respuesta #10 en: Miércoles 22 Abril 2009 10:16:35 am »
Afirmo que el CO2 podría NO ser un gas de efecto invernadero, que podría ser una gas refrigerante. O bien que el efecto del mismo podría estar muy reducido.

Dentro de la postura excéptica, si se pretende explicar por qué fallan los modelos climáticos no basta con decir "los modelos fallan". ¿Que tienen en común todos los modelos?. ¿Por qué no se observa el famoso efecto invernadero del CO2?

Propongo un modelo sencillo donde todo depende de la rapidez y eficiencia de la circulación vertical del carbono y dónde pasa mayor tiempo. Si alguien con más conocimientos ve que digo algo incoherente, pues le rogaría que me indicara donde está el fallo.

 Lo contrario al CH4.

Citar
te olvidas del agua (que es la mayor molécula de efecto invernadero)...

...y de unas cuantas cosas más, pero bueno, es en lo que estáis
 

Así es. pero al agua no se le ha declarado enemigo público nº 1.
Murcia

Desconectado Vaqueret di Rondó

  • un Zarathustra insidioso
  • Supercélula
  • ******
  • 5077
  • Sexo: Masculino
  • Eppur si calfa....
    • MeteoCastalla
Re: Enfriamiento estratosférico
« Respuesta #11 en: Miércoles 22 Abril 2009 13:23:53 pm »
Los gases de efecto invernadero se generan en la superficie terrestre. Consideremos el CO2  y el CH4. Al producirse cerca de la superficie, podemos suponer que acumulan energía térmica que absorben de la radiación infrarroja emitida por el suelo o la superficie del mar. Si una corriente ascendente los envía hacia la troposfera, la columna de aire se expande, se enfría cinéticamente (por expansión adiabática) y posteriormente emite radiación infrarroja, liberando el calor absorbido en superficie. En este sentido, en esta fase, los gases de efecto invernadero, actuarían como radiadores, contribuyendo a eliminar el 50% de la radiación infrarroja procedente del suelo.

Ahora bien, una vez enfriados, absorberían de nuevo, a menor temperatura, la radiación infrarroja procedente de la tierra. A partir de ese momento, actúa  como un aislante, al reflejar el 50% de la radiación. Es lo que siempre hemos oído.

En el caso del CO2, tendríamos que la situación no puede mantenerse mucho tiempo. Tenemos un gas cuya densidad es muy superior a la del aire atmosférico en esa altura y su tendencia es a caer exponencialmente con la altura. A parte de ello, las circulaciones atmosféricas favorecerán su caída hacia el suelo de nuevo.

En cambio, un gas como el metano, cuyo peso molecular es muy inferior al del aire, tenderá a subir por la estratosfera, si no hay impedimentos químicos que lo destruyan. Tendrá una tendencia natural a quedarse en altas capas atmosféricas, calentando la estratosfera, tapando parte de la radiación infrarroja procedente del suelo y emitiéndola de nuevo hacia abajo y hacia arriba. En esas capas, dado el poco movimiento vertical, ascendería poco a poco hasta ser destruido por otras causas, sin dejar de calentar la estratosfera y la superficie.

El CO2, actúa como radiador en primera fase. Si el tiempo de permanencia en las capas altas es alto, tendrá un efecto invernadero neto. Si, por el contrario no es muy grande, podría tener un resultado neutro e incluso, refrigerante si el ciclo es muy rápido.

Por supuesto, puedo estar quivocado, y la situación real podría ser otra.

Saludos.

Por supuesto que actúan como radiadores, radiadores que suben lentamente. además  irradian no sólo hacia arriba sino también hacia abajo. Si no estuviesen, el radiador sería la superficie terrestre, y el calor escaparía a la velocidad de la luz.

En definitiva, piensa que una parcela de aire -o de CO2- al subir NO PIERDE CALOR, sólo lo distribuye entre más volumen por lo que pierde temperatura. Y como la pérdida de calor por irradiación depende de la 4ª potencia de la temperatura, el efecto total es que se irradia menos calor al exterior y, por tanto, tienes un calentamiento.