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Foro general de Meteorología => Climatología => Mensaje iniciado por: Vaqueret di Rondó en Domingo 20 Agosto 2006 19:41:59 pm
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Quisiera exponer una pregunta:
Tengo entendido que de los aprox. 1400 W/m2 que inciden sobre la tierra sólo traspasa la ionosfera 324 W/m2. Esto supone que la ionosfera tiene que deshacerse de 1076W/m2 para estar en equilibrio térmico. Pero ¿Como puede ser eso? ¿No brillaría la ionosfera terrestre desde el espacio tanto como el sol visto desde la tierra -un 75% mas bien-?
¿Alguien podría contestar a esta pregunta?
PD: Si algún moderador estima que éste no es el lugar idóneo para este tema, que lo mueva, por favor. Gracias.
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Mucho me temo que esos datos no son correctos.
Una medida de la energía procedente del Sol la constituye la constante solar, Se denomina así a la energía que por unidad de tiempo, se recibe fuera de la atmósfera terrestre sobre la unidad de superficie perpendicular a la dirección de los rayos solares en su distancia media, el valor que se admite actualmente es de : I=1354 W/m2 que corresponde a un valor máximo en el perihelio de 1395 W/m2 y un valor mínimo en el afelio de 1308 W/m2.
De la cual un 30% es reflejada nuevamente al espacio, y el resto alcanza las capas bajas de la atmosfera, siendo absorbida y/o reflejada por nubes, oceanos, tierras, bosque etc. Es decir aprox 1 Kw/m^2.
Luego la tierra reemite infrarrojos
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Mucho me temo que esos datos no son correctos.
Una medida de la energía procedente del Sol la constituye la constante solar, Se denomina así a la energía que por unidad de tiempo, se recibe fuera de la atmósfera terrestre sobre la unidad de superficie perpendicular a la dirección de los rayos solares en su distancia media, el valor que se admite actualmente es de : I=1354 W/m2 que corresponde a un valor máximo en el perihelio de 1395 W/m2 y un valor mínimo en el afelio de 1308 W/m2.
De la cual un 30% es reflejada nuevamente al espacio, y el resto alcanza las capas bajas de la atmosfera, siendo absorbida y/o reflejada por nubes, oceanos, tierras, bosque etc. Es decir aprox 1 Kw/m^2.
Luego la tierra reemite infrarrojos
Ya sé que la constante solar, además de variar según la distancia de la tierra al sol, es diferente según los autores (1400 unos, 1374 otros, 1354 otros, supongo de habrá variación según sea la actividad solar en el momento de medición)
Ahora, el dato de que sólo incide 324W/km2 en la baja atmósfera lo he sacado de varias fuentes, y ése sí contrasta mucho con el kW/m2 que apuntas.
Por favor, ¿me podrías dar la fuente de tus datos?
Muchísimas gracias.
Un saludo.
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Bueno, en un día soleado se pueden alcanzar los 1000 W/m2 en la superficie
http://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_solar
De hecho, los fabricantes de paneles solares fotovoltaicos consideran valor de referencia los 1000 W/m2 a la hora de estimar la potencia de los paneles.
Otra cuestión es si el día está nublado, entonces solo una mínima parte de la energía solar alcanza tierra.
Lo de los 324 W/m2 me imagino que se tratará de una media anual, que incluye la duración de la noche
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La constante solar (k) se mide perpendicularmente a los rayos solares por lo que la energía total captada por la tierra será k·pi·r2, pero la tierra no es plana por lo que esa energía se distribuirá en un area 2·pi·r2 (superficie de una semiesfera) o sea la mitad - unos 677 W/m2 de media-. Si a esto sumamos que la superficie digamos reflectante de la atmósfera también es el doble tendremos que reflectará de media (677-324)/2=176,5 W/m2 lo cual es un 26% de los 677.
¡Hombre, ya van cuadrando!
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:confused:
En nuestra latitud, ya te digo que son unos 1000 w/m^2 facilmente comprobable en cualquier literatura como te comenta Aegis.
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Señores.... estoy hablando de media en toda la superficie -iluminada- de la tierra....
Obviamente, con el sol en su cénit la potencia por metro cuadrado se aproximará al kilowat, pero eso no ocurre conforme va bajando el sol en el horizonte. Y lo mismo pasa con cualquier punto de la tierra que el sol ilumine en un momento dado. Lo que me interesa es la media de todas esas medidas, y ya habeis visto como con un sencillo cálculo sale.
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Bueno, la constante solar es válida únicamente para superficies orientadas en dirección perpendicular al sol. Si consideramos la atmósfera como una "superficie", la energía en el tope de atmósfera de 1400 w/m2 solo se alcanzará en el ecuador (es decir, al mediodía alcanzará la tierra unos 1000 W/m2, el resto se disipa en la atmósfera).
En el polo, la energía incidente en el tope de la "superficie" atmosférica no será la constante solar, sino que será mucho menor debido a que la "superficie" se encuentra muy inclinada respecto la dirección del sol. Es por ello por lo que la radiación incidente en la atmósfera (y también entonces la disipada) será muy baja.
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La constante solar (k) se mide perpendicularmente a los rayos solares por lo que la energía total captada por la tierra será k·pi·r2, pero la tierra no es plana por lo que esa energía se distribuirá en un area 2·pi·r2 (superficie de una semiesfera) o sea la mitad - unos 677 W/m2 de media-. Si a esto sumamos que la superficie digamos reflectante de la atmósfera también es el doble tendremos que reflectará de media (677-324)/2=176,5 W/m2 lo cual es un 26% de los 677.
¡Hombre, ya van cuadrando!
Por ahí van los tiros...
Los I=1354 W/m2 inciden sobre la tierra en una superficie plana (perpendicular a la dirección de incidencia) de pi*R2, pero la superficie de la Tierra es 4*pi*R2
Por lo que cabe dividir entre 4 para conocer la insolación media sobre la Tierra (sobre el tope de la atmósfera), que es 340 W/m2
http://homepage.mac.com/uriarte/flujos.html
(https://foro.tiempo.com/imagenes/imagen-no-existe.png)
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Muchísimas gracias Robert por tu magnífica explicación.
Claro, el problema creo que está en que yo me cogía a la superficie de una semiesfera por que es la que recibe la energía del sol en un momento dado. Claro, esto presupone que la atmósfera sólo refleja radiación cuando también la irradia aunque no esté iluminada. Por lo tanto el modo correcto es coger toda la superficie y por lo tanto dividir entre 4 no entre 2.
No sabrías decirme a qué temperatura de cuerpo negro irradia la atmósfera (para hacerme una idea del espectro de frecuencias).
Un saludo.
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No sabrías decirme a qué temperatura de cuerpo negro irradia la atmósfera (para hacerme una idea del espectro de frecuencias).
Un saludo.
Claro, suponiendo que la Tierra emite lo mismo que recibe (sistema en equilibrio, y parece que no es así, sino que los satélites han detectado que la Tierra se está calentando [leer por ejemplo el libro de Spissatus, sobre el cambio climático]), la Tierra emite 340 W/m2, 100 W/m2 de los cuales por reflexión, y 240 W/m2 de origen térmico.
Según la ley de Stephan-Boltzmann de la cuarta potencia:
P = s · T4 s = 5'670 · 10-8 W · m-2 · k-4
Hemos medido que la radiación que emite el sistema tierra-atmósfera es de unos 240 W · m-2, lo cual le corresponde con una temperatura de Tm = 255 K, no obstante, lo que emite la superficie son unos 390 W · m-2, y eso son unos Tsu = 288 K (15ºC)
He hecho copypaste de otro post mío (https://foro.tiempo.com/index.php/topic,46476.msg953854.html#msg953854) ;D
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Perfecto, Vigilant. No había visto aún ese otro hilo. Eso es lo que quería. La idea es calcular a grosso modo la energía acumulada por unidad de tiempo y compararla con la energía potencial gravitatoria necesaria para levantar los millones de km3 de agua (en forma sólida) hasta una altura media de uno 1500m que se da en caso de glaciación.
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Perfecto, Vigilant. No había visto aún ese otro hilo. Eso es lo que quería. La idea es calcular a grosso modo la energía acumulada por unidad de tiempo y compararla con la energía potencial gravitatoria necesaria para levantar los millones de km3 de agua (en forma sólida) hasta una altura media de uno 1500m que se da en caso de glaciación.
Me parece interesante la idea de utilizar el teorema de conservación de energía mecánica en el clima (de hecho se usa en geofluidos).
No obstante, la energía acumulada debido al desequilibrio radiativo medido se está almacenando en forma de energía termodinámica en los grados de libertad de las moléculas de los gases de efecto invernadero (principalmente CO2, por su incremento y persistencia en la atm). Creo que no se emplea en subir la altura de los hielos...
Me explico. Durante los cambios de glaciación-interglaciar el forzamiento radiativo solar [por razones mayoritariamente orbito-rotacionales (astronómicas)] es insuficiente para explicar dichos cambios. Se necesita una reacción en cadena de otros factores (resonancia de ruído, de un sistema caótico, el clima), como por ejemplo variaciones de la corriente termohalina (efectos árticos, etc.)
Es decir, la energía que se imprime en los cambios climáicos no es totalmente exterior (solar), sino más bien interno (pendular). Aprovechando tu hipótesis*, podríamos entender que el calor térmico de la tierra se conviernte en potencial al subir los hielos, por ejemplo, pero no la energía solar.
*Creo que en realidad lo que ocurre es un ciclo vicioso... en el momento a que empiezan a crecer los hielos, aumenta el albedo y por tanto cada vez se refleja más luz y se atrapa menos radiación. El calor resudual se emplea en el ciclo de las precipitaciones, que a su vez siguen acumulando hielo.
Volviendo al tema clave, el balance energético es enormemente complejo... pues los elementos climáticos que intervienen lo son: oceanos, composición de la atmósfera, hielos, nubes, bioesfera, ... albedo, forzamientos radiativos... Por eso solemos simplificar mucho, sin perder así la rigurosidad.
Pero todavía hay muchas incógnitas, sobre el albedo... la nubosidad, los aerosoles, la evolución de los hielos, de las corrientes, ...
Mas estoy convencido de que la inercia del CO2 es un factor determinante en el clima de los pròximos 30 años, porque es un desiquilibrante muy importante en el balance energético (vease historia del clima, antón uriarte).
Y de hecho, es necesario para explicar el calentamiento de los últims 30 años, ya que el sol ha disminuido ligeramente su constante.
Bueno, en ese hilo puedes encontrar cosas en referencia.
Saluts! ;)
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Como bien dices, Vigi, los factores externos no creo que influyan tanto en el proceso calentamiento-posterior glaciación. De hecho mi hipótesis es que, energéticamente, basta con la energía acumulada en los periodos de calentamiento provocados por un aumento de gases invernadero para explicar el exceso de energía potencial en los periodos de enfriamiento, sin entrar para nada en los mecanismos concretos en que eso sucede.
La idea es comparar el tiempo necesario para acumular la energía necesaria (a razón de +2,4 W/m2 dado por el forzamiento radiativo de los GEIs) para producir la energía mecánica necesaria para una glaciación y compararla con las gráficas temperatura-CO2.
Buff, que mal me explico hoy, cosa de la resaca....
Un saludo.
Obviamente creo que aún se tardarán años en encontrar todos los mecanismos específicos que permitan el fenómeno.
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Como bien dices, Vigi, los factores externos no creo que influyan tanto en el proceso calentamiento-posterior glaciación. De hecho mi hipótesis es que, energéticamente, basta con la energía acumulada en los periodos de calentamiento provocados por un aumento de gases invernadero para explicar el exceso de energía potencial en los periodos de enfriamiento, sin entrar para nada en los mecanismos concretos en que eso sucede.
La idea es comparar el tiempo necesario para acumular la energía necesaria (a razón de +2,4 W/m2 dado por el forzamiento radiativo de los GEIs) para producir la energía mecánica necesaria para una glaciación y compararla con las gráficas temperatura-CO2.
Buff, que mal me explico hoy, cosa de la resaca....
Un saludo.
Obviamente creo que aún se tardarán años en encontrar todos los mecanismos específicos que permitan el fenómeno.
Bueno, por ahí puede ir los tiros... No te puedo concretar mucho entre otras cosas porque no soy un experto ;D
No osbtante, en mi opinión, hay algo que no has tenido en cuenta.
Este interglaciar es anómalo en comparación con los últimos al menos 5. En los anteriores, había una concentración de CO2 de entre 280 y 300 ppm, que son incapaces de frenar un proceso de glaciación... En este tenemos un incremento "delta de dirac" que ya va por los 380 ppm, y algunos expertos apuntan que llegará a situarse entre 500 y 800 ppm (según si el escenario futuro es bueno o malo).
https://foro.tiempo.com/index.php/topic,33165.476.html
Al igual que existe una dinámica de círculo vicioso en el enfriamiento por incremento del albedo en una glaciación (hasta alcanzar un equilibrio), existe una inercia de calentamiento por incremento de efecto invernadero y disminución de la capacidad de los oceanos de retener dichos gases...
Si al incrementar la temperatura los gases se disuelven menos en el agua, ¿podrá llegar un punto en que los oceanos empiecen a emitir netamente a la atmósfera parte de la mitad de los gases que han abosorvido de nuestras emisiones?
Conocemos poco del mecanismo en que se pasa de interglaciar a glaciación, peor todavía sabemos menos como reacciona la tierra ante subidas repentinas de los gases de efecto invernadero. Tal vez estamos obstruyendo el incremento de hielos en el ártico...
Si se confirma el pero escenario (dios si existe no lo quiera), ¿podríamos volver al clima de lso dinosaurios? en cualquier caso, el icremento es repentino, no suave como en aquella época, entonces... ¿habrá perturbaciones climáticas desconocidas? En cualquier caso sí hubos cambiso repentinos: meteoritos, vulcanismos, efecto ártico... pero creo que ninguno por incremento repentino del CO2, sin incremento repentino de cenizas (vulcanismo).
En resumen, lo que quiero decir es que la dinámica actual podría no corresponderse con ninguna de las anteriores, por lo que no podemos aplicar de forma exacta los conocimientos paleoclimáticos, y muy poco los conocimientos físicos.
Saluts! ;)
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Hay muchas cosas que no tengo en cuenta, esto es simplemente un punto de partida para mis juegos matemáticos de vacaciones, nada serios por cierto. ;D
No tengo en cuenta:
Influencia del ozono estratosférico en la temperatura estrat. y, por ende, en zonas altas de subducción (Antartida) .
Influencia de los cambios geomagnéticos causados por actividad solar y su influencia en la cantidad de ionización estratosférica e ionosférica causada por rayos cósmicos. Ver trabajo de Usoskin (http://cc.oulu.fi/~usoskin/personal/aah4688.pdf#search=%22Usoskin%20Solanki%22)
Falta un estudio de las correas de transmisión termohalinas que, igual que ocurre en el sol por mecanismos similares, pueden dar una periodicidad climática a periodos no geológicos (entre 10-100 años).
Etc..............