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Foro general de Meteorología => Climatología => Mensaje iniciado por: aleko en Martes 24 Junio 2008 22:59:14 pm
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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):
(http://www.universoviviente.com/imagenes/estratos.jpg)
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:
(http://www.universoviviente.com/imagenes/tropos.jpg)
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?.
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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.
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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)
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¿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.
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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.
(https://foro.tiempo.com/imagenes/imagen-no-existe.png)
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)
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¿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)
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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.
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¿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_
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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.
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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.
(http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/estadistica/atmosfera/Image3.gif)
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.
(http://img11.imageshack.us/img11/1909/57391441.gif) (http://img11.imageshack.us/my.php?image=57391441.gif)
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.
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te olvidas del agua (que es la mayor molécula de efecto invernadero)
http://www.lsbu.ac.uk/water/vibrat.html (http://www.lsbu.ac.uk/water/vibrat.html)
del plancton,
http://www.nasa.gov/vision/earth/environment/0702_planktoncloud.html (http://www.nasa.gov/vision/earth/environment/0702_planktoncloud.html)
y de unas cuantas cosas más, pero bueno, es en lo que estáis ::)
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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.
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.
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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.
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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.
De acuerdo, eso ya lo comenté. Pero recuerda que comparo dos gases, uno con mayor peso molecular que el aire y el otro menor. Uno tiende a subir y otro tiende a bajar. En la troposfera, la velocidad va a depender de las corrientes de aire y no tengo claro que sean procesos lentos. Pero en promedio, si uno de los gases está muy abajo, emitirá casi como si fuera la superficie. Exagerando, imagina que todo el CO2 está en el primer metro de altura. El otro, por contra, asciende por la estratosfera muy lentamente. El efecto del CO2 sería nulo. El del metano, no.
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.
Cierto, no se pierde calor (etitado).
Por otra parte, una parte de la energía tomada por la masa de aire no es radiativa. Es energía tomada por contacto con la superficie y fenómenos turbulentos que ayudan a ese intercambio. Esa fracción de energía, también se eleva con la masa de aire. Si no existieran gases invernaderos, esa energía no podría ser enviada al espacio exterior, calentando homogéneamente la atmósfera.
Estamos en la atmósfera y los procesos no están en equilibrio. En concreto, supón que la columna de aire se eleva isotérmicamente, lo cual no es tan descabellado viendo ciertos fenómenos atmosféricos. Una vez llega a su altura máxima, desprende el calor de dos formas, por expansión adiabática o por radiación. La cantidad de calor que desprende en forma de radiación será proporcional a las diferencias de las 4ªs potencias de la temperaturas que tenían inicialmente y la posterior de equilibrio una vez enfriado. Parte de ella provenía del contacto con el suelo, con lo cual, en promedio hemos emitido hacia arriba la mitad de la misma que de otra forma volvería a la atmósfera.
En resumen, la elevación de un GEI desde la superficie, hasta alcanzar el equilibrio térmico en capas altas de la atmósfera, tiene un efecto neto refrigerante.
El quid de la cuestión es ver que pasa después. Si el gas invernadero permanece mucho tiempo en capas altas, el efecto invernadero se irá acumulando. Si el ciclo es muy rápido, y permanece más tiempo en capas bajas, el efecto podría ser desde muy leve hasta refrigerante.
Saludos.
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Atmospheric Cooling Processes (http://www.geog.ucsb.edu/~joel/g110_w08/lecture_notes/cooling_processes/cooling_processes.html)
sobre contracción y expansión atmosférica he comentado algo en Actividad volcanica y clima (https://foro.tiempo.com/climatologia/actividad+volcanica+y+clima-t88955.48.html)
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Muy interesante tu teoría.
Por otra parte, una parte de la energía tomada por la masa de aire no es radiativa. Es energía tomada por contacto con la superficie y fenómenos turbulentos que ayudan a ese intercambio. Esa fracción de energía, también se eleva con la masa de aire. Si no existieran gases invernaderos, esa energía no podría ser enviada al espacio exterior, calentando homogéneamente la atmósfera.
Esta parte no la entiendo. ¿Qué significa energía no radiativa? ¿te referieres a que parte del calor se transmitirá por simple cesión de energía cinética entre moléculas adyacentes?
Pero es que presisamente las formulitas termodinámicas que has puesto ya contemplan eso. Y precisamente, también, por eso no son sólo las moleculas de CO2 las que se calientan, sino que transmiten su energía cinética a las demás. La única diferencia entre los GEI y los demás gases que componen la atmósfera es que a unos los calienta la tierra y a los otros no. Pero cuidado, que la radiación proveniente del sol también incluye el espectro infrarojo, Así que el CO2 no sólo se calienta 'por abajo' sino también 'por arriba'.
Pero recuerda que comparo dos gases, uno con mayor peso molecular que el aire y el otro menor. Uno tiende a subir y otro tiende a bajar
Claro que ésto aún lo entiendo menos. ¿Qué tiene que ver el peso molecular con la densidad de un gas a una presión dada? Según tu teoría muchas de las partículas que normalmente pueblan la estratosfera con pesos moleculares miles de veces mayores que el del CO2 nunca podrían estar allí.
La densidad de un gas depende de muchas más cosas, como del volumen y la polaridad de su molécula, entre otras.
¡¡Saludos!!
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Muy interesante tu teoría.
Por otra parte, una parte de la energía tomada por la masa de aire no es radiativa. Es energía tomada por contacto con la superficie y fenómenos turbulentos que ayudan a ese intercambio. Esa fracción de energía, también se eleva con la masa de aire. Si no existieran gases invernaderos, esa energía no podría ser enviada al espacio exterior, calentando homogéneamente la atmósfera.
Esta parte no la entiendo. ¿Qué significa energía no radiativa? ¿te referieres a que parte del calor se transmitirá por simple cesión de energía cinética entre moléculas adyacentes?
Pero es que presisamente las formulitas termodinámicas que has puesto ya contemplan eso. Y precisamente, también, por eso no son sólo las moleculas de CO2 las que se calientan, sino que transmiten su energía cinética a las demás. La única diferencia entre los GEI y los demás gases que componen la atmósfera es que a unos los calienta la tierra y a los otros no. Pero cuidado, que la radiación proveniente del sol también incluye el espectro infrarojo, Así que el CO2 no sólo se calienta 'por abajo' sino también 'por arriba'.
Si, me refiero a la energía cinética. Desde luego, no solo los gases GEI la toman de la superficie y entre si, sino que toda la masa de aire la reparte. Si en estas circunstancias sube una columna de aire, el GEI emite radiación, hacia arriba y hacia abajo. De la que sube hacia arriba, parte se escapa. El resto vuelve a la tierra o la atmósfera. Como la proporción de GEI es muy baja, se cede otra vez eneregia cinética a los GEIS, que pueden volver a emitir de nuevo.
Tu dices que si no hubiera GEI, será la superficie de tierra la que emitiría directamente y mas rápido. Entonces, lo que importa es la rapidez de cada proceso.
Pero recuerda que comparo dos gases, uno con mayor peso molecular que el aire y el otro menor. Uno tiende a subir y otro tiende a bajar
Claro que ésto aún lo entiendo menos. ¿Qué tiene que ver el peso molecular con la densidad de un gas a una presión dada?. Según tu teoría muchas de las partículas que normalmente pueblan la estratosfera con pesos moleculares miles de veces mayores que el del CO2 nunca podrían estar allí.
La densidad de un gas depende de muchas más cosas, como del volumen y la polaridad de su molécula, entre otras.
¡¡Saludos!!
Pues esa teoría, que no es mía, sino que se deduce directamente las formulitas que puse funciona muy bien. Explica perfectamente la variación de la presión y la densidad con la altura. La variación de T con la altura, se toma experimentalmente, pero también puse un enlace de la wikypedia, donde se deduce teóricamente.
La formula indica el numero de partículas por unidad de volumen en función de la altura. A gran altura, la densidad de partículas de alto peso molecular debe ser muy bajo, pero por poder, puede haber. Con respecto al efecto invernadero, como la radiación se absorbe y emite por molécula, lo que importa es la cantidad de ellas. Si la formula es correcta, al menos en promedio, el CO2 emitiría su mayor parte mas abajo que por ejemplo el metano.
Saludos.
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Sí, pero la fórmula se refiere en todo momento al número de moléculas TOTALES por m3, nunca a moleculas de cada elemento por separado (porque estas ocuparían menos que el m3)
Por ejemplo, según tu teoría habría mayor concentración de oxígeno (que pesa más que el nitrógeno) en la superficie. Sin embargo las mediciones dicen que eso no es así.
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Sí, pero la fórmula se refiere en todo momento al número de moléculas TOTALES por m3, nunca a moleculas de cada elemento por separado (porque estas ocuparían menos que el m3)
No. Se puede aplicar por separado. ¿recuerdas lo que es una presión parcial?. Y también total, si pones el peso molecular medio.
Por ejemplo, según tu teoría habría mayor concentración de oxígeno (que pesa más que el nitrógeno) en la superficie. Sin embargo las mediciones dicen que eso no es así.
Pues no se. Quién ha medido eso?. No encuentro datos, pero he encontrado un pdf, a ver que te parece.
http://www.uclm.es/profesorado/ajbarbero/Teoria/FA0708%20Tema02%20Atmosfera%20v1.pdf
1.-Difusión debida a movimientos moleculares aleatorios.
Tiende a producir una atmósfera en la que el peso molecular medio de la mezclade gases decrece con la altura, de forma que en los niveles superiores abundanlos gases más ligeros: cada gas constituyente se comporta como si sólo él estuviese presente, y la densidad de cada gas decae exponencialmente con la altura, pero la altura de referencia Hes distinta para cada gas, pues la densidad de los gasesligeros decae más lentamente que la de los gases de mayor masa molecular (M).
Lo que pasa es que luego dice:
2. Mezcla por movimientos convectivos.
La convección tiende a homogeneizar la composición de la atmósfera. A niveles bajos el recorrido libre medio es tan pequeño que el tiempo necesario para separar componentes es mucho mayor que el que requieren las turbulencias para formar una mezcla homogénea.
Por tanto a niveles bajos la atmósfera es un sistema cuyos componentes se encuentran muy bien mezclados.
Límite: aproximadamente a 100 km
A partir de esta altura la mezcla por convección ya no es tan eficiente y se aprecian diferencias de composición en función de la altura.
Lo que no me cuadra es lo de los 100 Km. Siempre se ha dicho que es a partir de 10km cuando deja de haber movimientos de convención. Por algo se llama estratosfera, ¿no?
No me acaba de convencer.
Saludos.
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Sí, pero la fórmula se refiere en todo momento al número de moléculas TOTALES por m3, nunca a moleculas de cada elemento por separado (porque estas ocuparían menos que el m3)
No. Se puede aplicar por separado. ¿recuerdas lo que es una presión parcial?. Y también total, si pones el peso molecular medio.
Lo mismo da hablar de volúmenes parciales que de presiones. Estamos hablando de lo mismo.
Lo que no me cuadra es lo de los 100 Km. Siempre se ha dicho que es a partir de 10km cuando deja de haber movimientos de convención. Por algo se llama estratosfera, ¿no?
No me acaba de convencer.
La medidas establecen que la homogeneidad en la atmósfera ocurre hasta los 90 o 100 km (según autores). Y esto ocurre con todos los gases, incluidos los GEI's.
Esto son mediciones y lo lógico es que la teoría cuadre con ellas, no al revés.
Claro, cuando tratamos con cosas complejas como la atmosfera, no es que la teoría esté mal, sino que intervienen muchos otros procesos que hay que ir metiendo en la 'poción', de ahí la necesidad de modelos por computador.
Mi postura es que el quid de la cuestión no está en el comportamiento del CO2 sino en el del agua. Aquí sí pueden haber muchas sorpresas, ya que diferencias entre la altura de la condensación puede llevar a efectos totalmente contrarios.
Por ejemplo, se podría especular con que en un primer momento de aumento de CO2, éste se concentre más cerca de la superficie aumentando el gradiente vertical de temperatura y, por tanto, favoreciendo la conveccion. Esta convección favorecería la formación de nubes tipo cirrus las cuales provocan un calentamiento acusado.
Pero en una segunda fase, en donde el CO2 se hubiese mezclado más homogeneamente (por causa de esa misma convección) y la temperatura de las zonas altas de la troposfera se hubiesen calentado también, el gradiente vertical de temperaturas seria mucho menor y el efecto sería el contrario: menos nubes 'calentantes' tipo cirrus. Si, encima, esto coincide con un mínimo solar, en el cual el bajo viento solar debilita nuestro cinturón magnético y las radiaciones de alto poder energético del cosmos (part. alfa, gamma, etc) pueden penetrar libremente en la atmósfera, el resultado será similar a lo que ocurre en una 'cámara de niebla' de un acelerador de partículas: un aumento de la condensación, pero esta a niveles bajos formando nubes cuyo princial efecto es el de reflejar la luz del sol hacia el exterior.
También, en esa segunda fase, se puede dar el efecto que comentas: que el rol del CO2 sea más bien refrigerante, pero eso sucede porque al ceder el vapor de agua su calor latente al CO2 en la alta atmósfera éste puede alcanzar la temperatura a la que puede comportarse como un cuerpo cuasi-negro e irradiar gran parte de la energía acumulada por el agua hacia el exterior.
Pero esto último también son especulaciones mias, como ya he dicho.
Saludos.
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Lo de los volúmenes parciales es una artificio, no tiene significación física.
Experimentalmente, puedes ver en un gas como el hexafluoruro de azufre que su PM=146, muy superior al del aire, tiende a estar abajo.
http://www.youtube.com/v/tAsOfqCy4A0&feature=player_embedded
Saludos.
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Buenoooo. En realidad, aunque el ejemplo del hexacloruro es muy gráfico, no es lo que parece. Lo que vemos es el efecto del empuje del gas, pero eso no es lo que discutimos. Al principio del vídeo, vemos que está tapado. Eso es para que no se escape el gas.
Vamos a ponernos en la escala apropiada. Si la pecera fuera la atmósfera total de la tierra, estaría llena de aire. El hexacloruro (o el CO2) sería sólo un cubito de menos de 1cm^3. El efecto del empuje sobre el total, sería despreciable. Aunque sí observamos que es mas pesado que el aire.
Calculemos la altura a la que el número de moléculas por metro cúbico se reduce a la mitad. Ese número es:
h1=ln(2)*k*T0/(M0*M*g) (atmósfera isotérmica)
h2=T0/a*(1-2^(-k*a/(M0*Mg))) (atmósfera lineal, con T=T0-a*h) a=5ºk/(10000m)
Ahora demos valores, para distintos pesos moleculares.
Para el N2 PM=28
h1=6008.7
h2=6008.4
Para el O2 PM=32
h1=5257.6
h2=5257.36
para el CO2 PM=44
h1=3823.7
h2=3823.6
Para el hexacloruro de azufre PM=146
h1=1152.3
h2=1152.3
Para el Metano PM=18
h1=12017.4
h2=12016.1
Vemos dos cosas,
1.- Que la aproximación isotérmica es muy buena y la podemos usar en toda la troposfera En la estratosfera, el efecto será aún mayor.
2.- Que el peso molecular es un factor importante si no consideraremos turbulencias y movimientos verticales.
3.- Que los gases pesados tienden a ocupar las capas bajas de la atmósfera.
Por otra parte, los gases livianos en baja concentración, como el metano, notarán además el efecto del empuje de la atmósfera más pesada a su altura.
PD. He hecho un cálculo. Si rompemos la pecera, es gas se distribuirá por toda la habitación, pero a 3 metros de alto, la densidad será un 99.8% de la que había en el suelo. La del aire un 99.9996%
Saludos.
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un detalle,
la gravedad no es constante con la altura ::)
(hay que usar cálculo diferencial)
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un detalle,
la gravedad no es constante con la altura ::)
(hay que usar cálculo diferencial)
Si calculas la diferancia de g entre 6000km y 6000+100 km, es casi la misma.
g(h)=GM/(R+h)^2, g0=GM/R^2
[G(h)-G(0)]/G(0)=[1/(R+h)^2-1/R^2]/(1/R^2)=R^2[1/(R+h)^2-1/R^2]
(G(100)-G(0))/G(0)=-3%.
Pero además, no hay problema en usar cálculo integral, si ayuda.
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Precisamente estaba yo haciendo un calculo con integrales.
Si tomamos la distribución isoterma, que coincide casi con la adiabatica, y hacemos lo siguiente. Calculamos el punto en que la cantidad de total CO2 por arriba es la misma que por abajo. Para ello integramos respecto a la altura.
Q(h)=int(exp(-beta*h)=-1/beta*exp(-beta*h) (beta es M0*M*g/(kT0) tomando los límites de integración entre.
1.- entre 0 y z es la cantidad de CO2 de 0 a una altura z
Q(-)=-1/beta*exp(-beta*h) +1/beta*exp(-beta*0)=1/beta(1-exp(-beta*h))
2.- entre z e infinito.
Q(+)= -1/beta*exp(-beta*infinito)+1/beta*exp(-beta*h)=1/beta*exp(-beta*h)
A qué altura z, hay la misma cantidad de CO2?
Q(-)=Q(+)
Resolviendo sale z=ln(2)k.T0/(M0.M.g)
O sea, la misma en que calculamos previamente, donde la densidad se reducía a la mitad.
Como el CO2 emite con la misma probabilidad hacia arriba y hacia abajo, una molécula de CO2 a esa altura intercambiaría la misma cantidad de calor encima que debajo. (solo CO2). La altura calculada es equivalente a que todo el CO2 estuviera en una fina capa a esa altura. La mitad de ese calor iría al espacio exterior. La otra mitad, sería de efecto invernadaro, intercambiando calor con la tierra.
La altura a la que hemos calculado eso eran 3800 metros. A esa altura, la temperatura es 288-50/10000*3800=269ºK=-4ºC.
Resultado emitimos una potencia de (269/288)^4=76% de lo que emitiría en la superficie ese mismo CO2. (a nivel del suelo no daría efecto invernadero)
Para el metano 288-50/10000*12017=228ºK=-45ºC. La emisión sería (228/288)^4=39% de lo que emitiría el metano a nivel del suelo.
Saludos.
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Una aclaración. En las formulas anteriores, he supuesto que si todo el CO2 se concentrara a una altura, tendría la temperatura de esa altura. Eso es falso. hay que calcular la temperatura media.
La temperatura media la calculo como la integral de la temperatura por la densidad, el resultado lo dividido por la integral de la densidad hasta esa altura. Eso me da, hasta 55Km de altura, para el CO2 -6ºC y para el metano -40ºC. Ahora bien, deben ser superiores a ésta, dado que la temperatura crece en la estratosfera mientras que el modelo la sigue bajando hasta 13ºK que es muy cerca del cero absoluto.
Así que doy por buena la aproximación anterior de -3ºC y -45ºC como temperatura mínima a la que emitirán ambos gases.
Si alguien tiene datos sobre medidas de la densidad y presión parcial del CO2 a distintas alturas, le agradecería el enlence.
Saludos.
Si alguien
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En un número viejo de Nature (1985) se puede leer:
Increased concentration and vertical distribution of carbon dioxide in the stratosphere
W. Bischof*, R. Borchers, P. Fabian & B. C. Krüger
Although many measurements of the abundance of CO2 in the troposphere have been made, knowledge of its stratospheric abundances and variability is sparse. Here we report mid-latitude vertical profiles of CO2, up to 35 km, measured in 1979, 1982 and 1984 by analysing cryogenically collected balloon samples supplemented by air samples taken aboard aircraft. CO2 mixing ratios are not constant with altitude but rather decrease by approx7 p.p.m.v. (parts per million by volume) from the tropopause to the mid-stratosphere. The growth rate of the atmospheric CO2 abundance caused by anthropogenic emission, which varies between 1.0 and 1.5 p.p.m.v. yr−1 at ground level1, is also observed at all stratospheric heights up to 35 km. The shape of the profiles suggests that excess CO2 above 20 km enters the stratosphere through tropical upwelling rather than mid-latitude diffusion. The time lag of this height region with respect to the tropospheric CO2 level is approx 5 yr.
Aquí ya tienes un dato en el que basarte: La concentración no varia en la troposfera, pero hay una diferencia de 7ppmv entre la tropopausa y la media estratosfera.
Otro dato que me parece interesante es que se tarde una media de 5 años en igualarse las anomalias desde la superficie hasta la estratosfera (20km).
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Aquí: The Vertical Distribution of Atmospheric CO2 (http://www.google.es/url?sa=t&source=web&ct=res&cd=4&url=http%3A%2F%2Fwww.eol.ucar.edu%2F~stephens%2Ftalks%2Fstephens_ccgg.ppt&ei=Te3xScO0MtaFsAawqqiJAQ&usg=AFQjCNGmwE9dzK7bH6xOilUGroqioMpe1Q&sig2=8CpNSLpel3zSWQMfcjjp8Q)
(powerpoint) tienes también un montón de datos sobre la distribución vertical del co2.
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¿Que la estratosfera se enfría? La causa, sin entrar en que no lo comparto del todo, sería el propio calentamiento de la troposfera por dejar escapar menos IR, al ser ésta atrapada por los GEIS.
En ese caso parece que tan importante son los GEIs como el descenso del ozono estratosférico(aunque se haya frenado) ;)
¿y que gases hay en la estratosfera que interactuen en el espectro de infrarojos (y que serían los causantes del calentamiento "habitual") ? ::)
la explicación que danm creo que es algo así como que el Co2 ha aumentado en la estratosfera, e irradia al exterior IR.
Si, eso es, en la estratosfera el CO2 enfría, aunque parezca paradójico. El balance radiativo es diferente, y al aumentar su concentración emite más de lo que absorbe. Creo que la tendencia del CO2 troposférico en principio no afectaría directamente. Por tanto lo que ha dicho metragirta no sería correcto.
Bueno, en poco tiempo se ha pasado de que los GEIs enfrían la estratosfera por que dejan escapar menos IR de la troposfera, a que los propios GEIs tiene una acción enfríadora en la estratosfera, siendo ésta, junto a las variaciones de ozono, la principal causa del enfríamiento estratosférico.
Lo siento, no puedo compartirlo. Bajo mi punto de vista, la única causa de enfriamiento estratosférico son las erupciones volcánicas y los efectos que éstas han tenido en el ozono. Desde 1996, año en que ya podemos dar por finalizada la acción del Pinatubo, no hay ninguna tendencia en las temperaturas de la estratosfera. Si los GEIs fuesen la causa del enfríamiento, por fuerza tendrían que haberse notado también a partir de dicha fecha. La casualidad quiere que tras cada erupción se produzca un salto hacia una anomalía más negativa, mientras que entre erupciones no existe ninguna tendencia clara. Tan solo pequeñas oscilaciones provocadas por ENSO.
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Voy a meter la gamba hasta el fondo y dar una opinión o mejor dicho una teoría disparatada.
Mirando el gráfico AMSU por encima de los 20.000 metros (68000 ft) se puede ver que la atmósfera se enfría en los meses de verano (junio, julio y agosto), es decir durante su afelio. Los rayos del sol inciden desde más lejos, siendo la constante solar de solo 1300 w en el afelio y 1380 en el perihelio.
Es decir que es el Sol el que incide directamente en la temperatura de la estratosfera media y alta.
Despues la capa de ozono lo cambia todo. No me tireis muchos tomates ;)