UN POQUITO DE FISICA: RADIACION ATMOSFERICA.

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UN POQUITO DE FISICA: RADIACION ATMOSFERICA.
« en: Lunes 11 Julio 2005 19:32:54 pm »
Espero que os guste y os deis cuenta de cosas:

http://www.meteosat.com/foro/index.php/topic,1322.0.html

http://meteomostoles.blogspot.com/
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Re: UN POQUITO DE FISICA: RADIACION ATMOSFERICA.
« Respuesta #1 en: Martes 12 Julio 2005 17:26:58 pm »
Sería interesante resolver el siguiente problema...

Imaginemos que el efecto invernadero es equivalente a que esos gases sólo dejan pasar en dirección al espacio exterior la radiación cuya frecuencia es mayor que una vu dada y reflejan hacia la superficie terrestre el resto.

¿Qué frecuencia umbral vu habría que aplicar a los cálculos para obtener una diferencia de unos 30ºC entre los casos de una Tierra con y sin gases invernadero?

¿Es similar en orden esta vu a los espectros de absorción del vapor de agua y del CO2::)

Nota: por simplicidad se supone que los gases invernadero si dejan pasar toda la radiación procedente del Sol, dado que las frecuencias menores que vu contribuyen muy poco en la intensidad total que nos llega de el

Saludos.
« Última modificación: Martes 12 Julio 2005 17:49:29 pm por Gluón »
Toda la teoría del movimiento de fluidos se ha reducido a la solución de fórmulas analíticas. (L. Euler)

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Re: UN POQUITO DE FISICA: RADIACION ATMOSFERICA.
« Respuesta #2 en: Martes 12 Julio 2005 19:27:29 pm »
Y otra forma de verlo, a ver si está bien :

sin atmósfera la superficie emitiría (lo mismo que recibiría) 240 W/m2.

despejando T de la ley de Stefan-Boltzmann nos daría que

T= raiz cuarta de 240/5,67. 10e-8 = 255 K = -18ºC

ahora bien , con atmósfera, siguiendo el esquema de flujos que pongo abajo resulta que la superficie emite 390 W/m2 ; así que

T= raíz cuarta de 390/5,67 . 10e-8 = 288 K = +15ºC



Flujos verticales medios de energía en el sistema terrestre (atmósfera y superficie), en watios por metro cuadrado. Los más importantes son los 342 W/m2 de energía solar que entran por el tope de la atmósfera y los 390 W/m2 que salen del suelo en ondas infrarrojas (más o menos). Tanto en superficie como en el tope de la atmósfera el balance entre lo entrante y lo saliente es nulo.
« Última modificación: Jueves 14 Julio 2005 11:42:17 am por anton »

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Re: UN POQUITO DE FISICA: RADIACION ATMOSFERICA.
« Respuesta #3 en: Jueves 14 Julio 2005 10:20:03 am »
Tambien depende del albedo.

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Re: UN POQUITO DE FISICA: RADIACION ATMOSFERICA.
« Respuesta #4 en: Jueves 14 Julio 2005 11:43:32 am »
el efecto del albedo son los 102 W/m2 reflejados al espacio por el suelo y las nubes

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Re: UN POQUITO DE FISICA: RADIACION ATMOSFERICA.
« Respuesta #5 en: Jueves 14 Julio 2005 13:02:33 pm »
Efectivamente  :D ;)
Muy interesante. Pues pondré mi granito de arena  ;)

El vapor de agua es el principal gas invernadero, su proporción en la atmósfera es de entorno el 1%. El segundo es el CO2, con una proporción del 0'038% (más de un tercio que la prop. de agua).

No me acuerdo del forzamiento radiativo del agua en relación a la del CO2, pero supongamos que es es el doble (que alguien me corrija, profa), es ese caso, globalmente el efecto invernadero total del agua sería 6 veces la del CO2. Es decir, el efecto del CO2 sería 1/7 del total. Si duplicamos el CO2, la proporción sería más de dos tercios la del agua, por lo que ahora el efecto del agua sería sólo 3 veces la del CO2, por lo que éste pasaría a representar 1/4 del total.

Si suponemos que el efecto invernadero son 30ºC, ahora 26º (6/7) se deben al agua y 4ºC al CO2. Si duplicamos el CO2, con este cálculo puramente cualitativo, nos sale un incremento de 4º!! que es el extremo máximo que prevén los modelos (lo probable son 1'7ºC) en 50 años.

En definitiva, parece ser que el CO2 sí es importante.

Así pues, después del vapor de agua, los gases que mayor incidencia ejercen sobre el efecto invernadero restante son por orden decreciente: Dióxido de Carbono (50 % del efecto), luego el Metano y el Ozono (contribuyen con un 15 %), seguidos por el Monóxido de Carbono, los Óxidos de Nitrógeno, y otros (el resto).

El efecto invernadero de una molécula de metano es aproximadamente 25 veces superior a la de una de CO2. E incluso creo recordar que hay otros de un orden muy superior, pero que están a muy baja proporción.

Por otra parte, el cambio climático no es lineal, sino que a la curva de crecimiento (envolvente) hay que sumarle los ciclos intrínsecos a los factores climáticos:


Algunos factores del clima:

Ciclos magnéticos del sol                de 11 a 22 años

Actividad solar superficial                40 a 120 años

Irradiancia Solar                              100 años

Polvo entre la Tierra y el Sol             Varia continuamente

Ciclos de Milankovich (**)
Prececión, Exentricidad orbital,
Inclinación del eje terrestre, etc.      110.000 años

Albedo Terrestre

Vapores y polvos volcánicos             1 a 4 años

Cobertura de nubes                         Varia continuamente

Turbidez atmosférica (fog)                Varia continuamente

Gases de invernadero Naturales      9.000 a 13.000 años

Gases de invernadero antropog.      de 100 a 300 años


Capacidad de absorción:
 

Albedo de la Tierra, nieve, hielo         Muy largo plazo

Movimiento de placas tectónicas        Muy largo plazo

Corrientes oceánicas                          Largo plazo


(**) Los ciclos de Milankovich, que relacionan la posición de la tierra con respecto al sol, describen matemáticamente la ocurrencia de las eras glaciares.

De este modo, en general la temperatura no subirá progresivamente década a década, sino que encontramos por ejemplo el efecto de los semiperiodos magnéticos del sol (11 años), que dan una proporción de 0'1 a 0'4ºC, y el efecto del polvo volcánico (de 1 a 3 años) que provoca descensos globales de 0'2 a 0'6ºC. Pero sin embargo separando estos dos efectos del efecto del CO2, sí que se observa claramente que la temperatura decada década asciende entre 0'3 y 0'4ºC.

Ahora os deja con un trocito de un trabajo monográfico sobre  las proporciones de carbono:


Un extracto interesante:

El Dióxido de Carbono ingresa a la atmósfera a través de la oxidación o combustión del carbono orgánico.

Los océanos y lagos contienen 38.500 Gigatoneladas de carbono orgánico. El total de cazbono presente en combustibles fósiles se calcula en 8.000 Gigatoneladas, y e1 carbono orgánico sobre la superficie representa entre 700 y 2.800 Gt. En la atmósfera también se lo encuentra presente en otros gases como el metano totalizado 80 a I40 Gc. Hasta ahora nadie se ha tomado el trabajo de calcular la totalidad de carbono presente en los animales e insectos entre los que contamos 5.900 millones de seres humanos, 1.100 millones de vacas, 4 trillones de termitas, etc.

El dióxido de carbono es emitido durante la respiración de casi todas las formas de vida. Con excepción de ciertos virus y bacteria anaeróbicas. Se produce en cada reacción de combustión, desde los incendios forestales a las centrales eléctricas pasando por las hornallas de la cocina, los fuegos para el asado del domingo, y la soldadura autógena.

Es imposible producir acero sin generar dióxido de carbono. Hasta los automóviles eléctricos no pueden operar sin centrales que generen energía eléctrica y la mayoría de la energía eléctrica se genera quemando combustibles fósiles que producen dióxido de carbono.

Los procesos naturales generan un balance entre lo que se emite y lo que se absorbe. Pero las evidencias indican que sólo algo mas de la mitad de las emisiones de carbono producto de la actividad humana es absorbida en estos procesos naturales. El resto (45%) contribuye a aumentar la concentración de carbono en la atmósfera, y por consiguiente, la retención de calor solar.

Fuentes:

http://www.meteosort.com/meteosort/cas/q_d_29.htm
http://www.monografias.com/trabajos5/efeinver/efeinver.shtml#diox
http://www.fortunecity.es/expertos/profesor/171/atmosfera.html
http://www.monografias.com/trabajos15/clima-hidrografia-venezuela/clima-hidrografia-venezuela.shtml
http://www.ideam.gov.co/ninos2/glos_01.htm


Saluts!  ;)

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Re: UN POQUITO DE FISICA: RADIACION ATMOSFERICA.
« Respuesta #6 en: Jueves 14 Julio 2005 13:46:10 pm »

Si suponemos que el efecto invernadero son 30ºC, ahora 26º (6/7) se deben al agua y 4ºC al CO2. Si duplicamos el CO2, con este cálculo puramente cualitativo, nos sale un incremento de 4º!! que es el extremo máximo que prevén los modelos (lo probable son 1'7ºC) en 50 años.


Pero hay que tener en cuenta que la absorción de radiación puede saturarse en el espectro de radiación en el que actúa el CO2 y que por lo tanto llega un momento que por mucho CO2 que añadas no por eso se absorbe más energía.

El IPCC calcula que la duplicación del CO2 provocará por absorción de radiación infrarroja un efecto invernadero de 4 W/m2 con una subida de temperatura de 1,2ºC .

Después, los modelos informáticos ponen en marcha otros feedbacks y otros factores  y bla bla bla bla ... el resultado da una subida entre 1,2ºC y 5,8ºC.

Tampoco estoy de acuerdo en que la duplicación se alcanzará en 50 años (en los últimos 50 años ha subido de 315 ppm a 380 ppm, es decir, un 20%)

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Re: UN POQUITO DE FISICA: RADIACION ATMOSFERICA.
« Respuesta #7 en: Jueves 14 Julio 2005 15:48:30 pm »

Si suponemos que el efecto invernadero son 30ºC, ahora 26º (6/7) se deben al agua y 4ºC al CO2. Si duplicamos el CO2, con este cálculo puramente cualitativo, nos sale un incremento de 4º!! que es el extremo máximo que prevén los modelos (lo probable son 1'7ºC) en 50 años.


Pero hay que tener en cuenta que la absorción de radiación puede saturarse en el espectro de radiación en el que actúa el CO2 y que por lo tanto llega un momento que por mucho CO2 que añadas no por eso se absorbe más energía.

El IPCC calcula que la duplicación del CO2 provocará por absorción de radiación infrarroja un efecto invernadero de 4 W/m2 con una subida de temperatura de 1,2ºC .

Después, los modelos informáticos ponen en marcha otros feedbacks y otros factores  y bla bla bla bla ... el resultado da una subida entre 1,2ºC y 5,8ºC.

Tampoco estoy de acuerdo en que la duplicación se alcanzará en 50 años (en los últimos 50 años ha subido de 315 ppm a 380 ppm, es decir, un 20%)

Sí, me imagino, gracias por la puntualización. Estaba especulando de forma cualitativa, porque no me acuerdo de los forzamientos radiativos, y ya sabía que no podían ser cuatro grados, y por tanto el agua tiene más del doble de efecto invernadero, en aproximación lineal.

Y en cuanto a la duplicación, yo tampoco estoy de acuerdo...  ;D estaba haciendo los cálculos más pesimistas, para que nos hagamos una imagen del extremos posible y de ahí rebajar  ;D

Yo creo que en los próximso 50 años subirá un 40% por tanto se quedaría entorno a 530 ppm Eso supondría menos de un grado más

Pero por otra parte me da la sensación que se incrementará también el vapor de agua en algunas zonas, por lo que el efecto podría multiplicarse mucho localmente. Eso sí, en otras zona spodrá aumentar la nubosidad y por tanto incrementar la radiación reflejada.

Pero es posible que globalmente el efecto del agua haga que se incremente el propio del CO2.

Lo que creo que está calro es que sabemos que puede ocurrir algo, peor no sabemos exáctamente el qué, y por tanto no debemos descartar nada (aunque tampoco debemos afirmarlo).

Saluts!  :)
« Última modificación: Jueves 14 Julio 2005 15:52:06 pm por vigilant »