Blogs de Antonio Boix

Mis blogs son Altamira (Historia del Arte, Cine, Televisión, Fotografía y Cómic), Heródoto (Ciencias Sociales y Pensamiento) y Mirador (Joan Miró, Arte y Cultura Contemporáneos).

domingo, 29 de diciembre de 2013

CS 1 UD 05. Temps i clima.

CS 1 UD 05. TEMPS I CLIMA.
Introducció.

L’ATMOSFERA.
L’atmosfera.
L’estructura de l’atmosfera.
Les amenaces del canvi climàtic.
L’ozó, un filtre de les radiacions solars.
L’efecte hivernacle.
La pluja àcida.

LA TEMPERATURA.
La temperatura atmosférica.
El termòmetre i la mesura de les temperatures.
Factors que modifiquen la temperatura.
La latitud o distància d’un punt a l’Equador.
L’altitud respecte del nivell de la mar.
La distància a la mar.
Temperatura mitjana anual.

LA HUMITAT DE L’AIRE I LES PRECIPITACIONS.
La humitat de l’aire.
Els niguls.
Els quatre tipus principals de niguls.
Les precipitacions.
La mesura i representació de la pluviositat.
Les variacions de la pluviositat mitjana anual.
Les inundacions i les sequeres.

LA PRESSIÓ ATMOSFÈRICA I EL VENT.
La pressió atmosférica.
El vent.
Els tipus de vent.
Els anticiclons i les depressions.
Els ciclons tropicals i els tornados.

Introducció.
Els fenòmens atmosfèrics (temperatura, humitat, precipitacions, pressió atmosfèrica i vent) influeixen en el temps i en el clima i es produeixen a la troposfera, és a dir, la part baixa de l’atmosfera.


Video en anglès de conceptes bàsics del clima. Basics of geography: Climate  [https://www.youtube.com/watch?v=95TtXYjOEv4]

Video en anglès de la NASA sobre les diferències entre clima i temps. Climate & Weather. [https://www.youtube.com/watch?v=wUiwtVSkUwQ]

Video en anglès de la NASA sobre la predicció del temps. Predicting Weather[https://www.youtube.com/watch?v=dqpFU5SRPgY]

El temps es refereix a la situació de l’atmosfera en un lloc i un moment determinats. Així doncs, per exemple, deim que avui fa calor a Sevilla o que està plovent a París.
El clima es refereix a les condicions atmosfèriques que es donen en una regió durant un període llarg de temps (un mínim de 30 a 40 anys) i que arriben a caracteritzar-la. Per exemple, parlam de clima mediterrani o de clima tropical.
En el clima d’un lloc hi influeixen factors com l’altitud, la latitud, els vents dominants, els corrents marins, etc.

L’ATMOSFERA.
L’atmosfera.
L’atmosfera és una capa gasosa de més de 1000 quilòmetres de gruix que embolcalla la Terra.
L’atmosfera, i en especial la capa d’ozó, evita que els raigs solars arribin directament a la superfície de la Terra. Si la Terra rebés totes les radiacions solars, la vida seria impossible al nostre planeta perquè durant el dia s’escalfaria molt i durant la nit es refredaria massa.

L’atmosfera també actua com a escut protector contra la caiguda dels meteorits, incendiant-los.

L’estructura de l’atmosfera.
A l’atmosfera s’hi distingeixen cinc parts o capes, els límits de les quals no són gaire precisos. S’anomenen troposfera, estratosfera, mesosfera, ionosfera i exosfera.


La troposfera és la capa inferior, amb un gruix variable (17 km en l’Equador i 8 km en els pols), a causa del moviment de rotació terrestre. Acumula, a causa de la gravetat, la major part dels gasos en la part més baixa (els primers 6 km), en especial el vital vapor d’aigua, i per això sofreix la major part dels fenòmens meteorològics, com vents, niguls i precipitacions, amb moviments verticals i horitzontals provocats per la variació de la temperatura de les masses d’aire. La temperatura descendeix 0,6ºC cada 100 m d’increment de l’altitud (és el gradient tèrmic). En la part superior, la tropopausa, abans de la capa següent, arriba als - 50ºC , una temperatura de congelació.
L’estratosfera arriba als 50-60 km d’altitud i manté l’aire estratificat i estable. A partir del 20 km, i sobre tot als 30-50 km, la temperatura augmenta, fins arribar als 10ºC, perquè aquí es localitza la capa d’ozó que absorbeix les radiacions ultravioletes del Sol. Fa poc, el 10 d’octubre de 2012, l’austriac Baumgartner se tirà des de 39 km per experimentar els efectes sobre l’ésser humà.
La mesosfera arriba als 80 km i l’aire és molt dens. La temperatura descendeix ràpidament, fins als -90ºC en la part superior.
La ionosfera (la part baixa de la termosfera) arriba als 500 km i l’escassa densitat de l’aire ì les altes temperatures ocasionen les aurores boreals a l’hemisferi nord i les aurores australs a l’hemisferi sud. La temperatura puja fins als 1.500ºC, gràcies a lo qual quasi tots els meteorits es desintegren i evita l’impacte sobre la superficie terrestre.
L’exosfera (la part alta de la termosfera) arriba fins als 1.000 km i al final quasi no hi partícules d’aire. Ls temperatures segueixen augmentant fins als 2.000 ºC, gairebé tocant l’espai exterior.

Les amenaces del canvi climàtic.
L’acció humana, utilitzant combustibles fòssils i realitzant activitats industrials, provoca un canvi climàtic, que s’evidencia en l’escalfament global de la Terra. Entre les principals amenaces es troven la destrucció de la capa d’ozó, l’efecte hivernacle i la pluja àcida, que s’estudien a continuació. Altres fenòmens, com el desgel dels casquets polars i les glaceres, i la contaminació dels aqüifers, s’estudien en altres unitats didàctiques.
La Humanitat ha començat a prendre consciencia d’aquess perills, i entre les mesures aprovades destaca el Protocol de Kyoto (febrer de 2005), aprovat per 141 països per reduir l’emisió de gasos d’efecte hivernacle.

L’ozó, un filtre de les radiacions solars.
A les capes altes de l’atmosfera, quan les radiacions ultraviolades del Sol entren en contacte amb l’oxigen, s’hi produeix un nou gas: l’ozó.
L’ozó es troba a l’estratosfera, entre els 30 i els 50 km d’altitud, formant una capa que impedeix que les radiacions ultraviolades, nocives per als éssers vius, arribin fins a la superfície terrestre.
La capa d’ozó, quan entra en contacte amb altres gasos, com per exemple els que desprenen certes indústries i els que s’utilitzen en alguns aerosols, es redueix fins al punt que en alguns llocs sembla que té forats. Per aquests forats penetren els raigs ultraviolats i arriben fins a la superfície de la Terra.
La capa d’ozó funciona com un filtre de les radiacions solars. Sense aquest filtre augmentarien certes malalties, com ara el càncer de pell o els problemes oculars. També se’n podrien veure afectades moltes espècies vegetals i animals.

L’efecte hivernacle.
Les radiacions solars que arriben a la superfície terrestre s’hi reflecteixen, reboten i escalfen l’atmosfera. Aquest fenomen és essencial per a la vida perquè, si no es produís, la temperatura mitjana de la Terra seria entre 30 i 40°C més baixa.
Durant les últimes dècades, l’augment en l’emissió de determinats gasos (com els que emeten les indústries, els vehicles, els aerosols) han fet augmentar els nivells d’absorció de les radiacions solars a l’atmosfera: és el que s’anomena efecte d’hivernacle. Les conseqüències són molt greus perquè provoquen un augment de les temperatures, de manera que els casquets polars i les glaceres han començat a desfer-se i han canviat els ritmes estacionals de les pluges.

La pluja àcida.
La pluja àcida és un fenòmen recent, causat per l’ús de combustibles fòssils (carbó, petroli o gas) i l’activitat industrial, que llancen a l’atmosfera diòxis de sofre i de carboni, i òxid de nitrogen, gasos que es combinen amb l’oxigen i el vapor d’aigua, i formen substàncies àcides que retornen a terra en forma de pluja.
La pluja àcida produeix la destrucció de grans zones de bosc en àrees industrials o properes, i contamina els cursos d’aigua i els aqüifers subterranis.

LA TEMPERATURA.
La temperatura atmosférica.
La temperatura atmosférica és el grau d’escalfament de l’aire a causa de la radiació solar.
Els raigs solars que arriben a la Terra són raigs de llum i només quan toquen l’escorça terrestre es converteixen en calor. Però la Terra no reté aquesta calor, sinó que la transmet a l’aire que l’envolta. D’aquest fet es dedueix que l’atmosfera s’escalfa des de baix i no des de dalt com pot semblar a primer cop d’ull.

El termòmetre i la mesura de les temperatures.
El termòmetre és l’instrument amb que es mesuren les temperatures, en graus centígrads (ºC). Abans s’utilitzava un aparell amb mercuri (un metall contaminant), però avui es fa servir un aparell digital.
Habitualment, quan parlam de temperatures, ens referim a temperatures mitjanes d’un dia, d’un mes o d’un any, que s’obtenen sumant totes les temperatures, de les hores del dia, dels dies del mes o dels dies de l’any, i dividint pel nombre d’events (24 hores, 30/31 dies i 365 dies respectivament). Les temperatures absolutes indiquen la més alta (màxima) i més baixa (mínima) en un dia, mes, any…

Factors que modifiquen la temperatura.
La temperatura no és la mateixa a tost els punts de la Terra. Els canvis de temperatura vénen determinats per la latitud, l’altitud i la distància a la mar.

La latitud o distància d’un punt a l’Equador.
El factor que influeix més en la temperatura de la Terra és la insolació o quantitat d’energia que rep dels raigs del Sol. La insolació depèn en gran mesura de la latitud, que és la distancia angular d’un punt respecte a l’Equador:
A l’Equador els raigs solars hi cauen perpendicularment sobre la superficie i això fa que la intensitat de la insolació es concentri en una zona petita.
A les zones polars els raigs solars incideixen obliquament sobre una superfície més corbada i això fa que la insolació es dispersi en una zona més gran.

L’altitud respecte del nivell de la mar.
Sembla que a les muntanyes hi hauria de fer més calor que a les planes perquè reben abans les radiacions solars. En canvi, sabem que, a mesura que es puja una muntanya, la temperatura va baixant (és el gradient tèrmic, de -0,6ªC cada 100 m d’altitud) . Això és degut al fet que, amb l’altitud, les capes de l’aire són menys denses i no són capaces de retenir la calor.

La distància a la mar.
La mar suavitza les temperatures. Això passa perquè la mar, com tots els elements líquids, transmet la calor i la reparteix al seu interior, cap a la profunditat. Per això la mar tarda molt a escalfar-se i també a refredar-se. En canvi, la terra, com tots els sòlids, no transmet la calor sinó que l’acumula a la superfície, de manera que s’escalfa i es refreda més ràpidament que l’aigua.
Esquema de la brisa marina, que va de la mar a terra durant el dia i l’estiu, i en canvi del terra a la mar durante la nit i l’hivern.

Per aquesta raó a l’estiu la terra s’escalfa molt i ràpidament, mentre que la mar ho fa més a poc a poc. En aquesta situació, l’aire que bufa de la mar, semblant a una brisa marina d’estiu, refresca la terra. A l’hivern la terra es refreda ràpidament, mentre que l’aigua manté la calor acumulada a l’estiu i es va refredant de mica en mica. L’aire marí, aleshores semblant a una brisa marina d’hivern, escalfa les terres situades a prop de les costes. El mateix passa, en menys temps, en el dia i la nit, com veurem en el vent de brisa marina. L’aigua marina actua doncs com un immens i natural agent acondicionador de l’aire: ens dóna calor en l’hivern i fresc en l’estiu.

Temperatura mitjana anual.
Als mapes de temperatures hi ha unes línies imaginàries anomenades isotermes, que uneixen punts amb la mateixa temperatura.
El mapa mostra que les temperatures mitjanes més altes (superiors als 20ºC) es registren en una zona ampla, l’intertropical, situada entre els Tròpics de Càncer i de Capricorn.
Les zones més fredes de la Terra se situen a les zones polars o prop, amb temperatures habitualment inferiors a 0ºC.
Entre les zones càlides i les zones febles dels dos hemisferis s’estén una franja amb valors intermedis: és la zona temperada, entre les isotermes 0ºC i 20ºC.

LA HUMITAT DE L’AIRE I LES PRECIPITACIONS.
La humitat de l’aire.
La humitat és la quantitat de vapor d’aigua que hi ha a l’aire. El vapor arriba a l’aire procedent de l’aigua dels mars i dels oceans, dels rius, dels llacs i també de les plantes i d’altres éssers vius.
La quantitat de vapor d’aigua que pot absorbir l’aire depèn de la seva temperatura. L’aire calent admet més vapor d’aigua que l’aire fred.
El grau o quantitat d’humitat de l’aire es mesura amb l’higròmetre, i l’expressa en percentatge (%). Quan l’higròmetre marca 100%, l’aire està saturat, és a dir, conté el màxim d’humitat i és incapaç d’admetre més vapor d’aigua.

Els niguls.
Quan l’aire ascendeix, el vapor d’aigua es refreda i això en provoca la condensació en petites gotetes que s’uneixen entre si, es fan grosses, es fan visibles i formen els niguls.
Les gotes d’aigua que formen els niguls continuen suspeses a l’aire perquè són extremament petites i lleugeres. Però si algunes gotes es refreden molt i ràpidament, pot ser que s’originin cristalls de gel molt fins.

Els quatre tipus principals de niguls.
Els quatre tipus principals són cirrus, cúmulus, estratus i nimbus. Els altres tipus de niguls són combinacions d’aquests: stratocumulus, cumulonimbus…

Cirrus. Són niguls en forma de filaments de color blanc. Tenen un aspecto fibrós i sedós.

Cúmulus. Són niguls separats, densos i amb contorns ben definits. Tenen creixement vertical.

Estratus. Formen una capa tancada de color grisenc. Produeixen plovisqueig i boira.

NimbusSón de color gris fosc i de base irregular. Produeixen pluja, calabruix o neu.

Les precipitacions
Esquema de les precipitacions.

Si l’aire continua ascendint o continua refredant-se per canvis de temperatura, noves gotes s’adhereixen a les anteriors; aleshores augmenten de mida fins que el pes les precipita en forma de pluja.
Quan la temperatura de les capes d’aire és molt baixa, els cristalls de gel dels niguls no es fonen quan cauen, sinó que s’uneixen entre si i formen flocs de neu.
El calabruix (granizoes forma quan els cristalls de gel dels niguls són arrossegats cap amunt per un corrent d’aire ascendent. Quan passa això, els cristalls de gel augmenten de mida fins que el pes els precipita cap a terra.

Durant aquesta caiguda els cristalls de gel es fonen parcialment i tornen a remuntar. Aquest procés es repeteix algunes vegades fins que, finalment, cauen en terra. Quan el calabruix és molt gros provoca destrosses importants.

La mesura i representació de la pluviositat.
El pluviòmetre és l’instrument que serveix per mesurar la quantitat de pluja caiguda, i que s’expressa en mil·límetres (mm, encara que és una mesura de volum). El mm és 1 litre d’aigua caiguda en una área d’1 metre quadrat (1 l/m2).
Per representar les precipitacions en un mapa s’hi dibuixen línies imaginàries, anomenades isohietes. Aquestes línies uneixen punts de la superfície terrestre que registren la mateixa quantitat de precipitacions.

Les variacions de la pluviositat mitjana anual.
Les precipitacions acostumen a ser abundants a les zones temperades i properes al mar, amb predomini de vents de l’oest carregats d’humitat, o a les costes properes a un corrent marí càlid.
Mapa mundial de precipitacions.

Les precipitacions són escasses a les terres interiors aïllades del mar per serralades, a les zones fredes de la Terra, on l’aigua es glaça i als indrets situats al costat dels corrents marins freds.

Les inundacions i les sequeres.
Els principals riscos associats a les precipitacions són les inundacions i les sequeres.
Les inundacions es deuen a precipitacions torrencials, succeïdes durant un curt període de temps o la rápida fusió de la neu. Provoquen revingudes dels rius i riades de fang i elements arrastrats per l’aigua, que poden afectar a extenses zones. Al món la zona amb més risc és el Sudest asiàtic, degut als monsons, i a Espanya el vessant mediterrani.
Al contrari, les sequeres són períodes prolongats d’escassetat de precipitacions. Tenen efectes negatius sobre la vegetació i els animals, en les collites i en el proveïment d’aigua a la població. Al món les zones més afectades són les vores dels deserts i l’àrea mediterrània, i a Espanya són més frequents al sud i sud-est de la Península.

LA PRESSIÓ ATMOSFÈRICA I EL VENT.
La pressió atmosférica.
L’aire, com qualsevol altre element, pesa. La pressió atmosfèrica és el pes o la força de l’aire damunt la superfície terrestre.
Baròmetre.

La pressió atmosférica es mesura amb el baròmetre en hectopascals (hPa). La isòbara 1015 hPa és la pressió que hi ha a la Terra al nivell de la mar.
La pressió atmosfèrica depèn de l’altitud (com més altura menys pressió), de la temperatura de l’aire i de forts corrents d’aire que circulen al voltant de la Terra a uns 15.000 metres d’altitud, coneguts com a corrents jet (o jet stream).
L’aire càlid és un aire poc dens i que pesa poc. Per això tendeix a pujar i dóna lloc a una àrea de baixes pressions (BP, als mapes amb B o D), que s’anomena depressió o borrasca.
L’aire calent, quan ascendeix, arrossega vapor d’aigua que, a mesura que va remuntant, es refreda, es condensa i forma els niguls; per això les borrasques acostumen a provocar precipitacions.


Mapes mundials d'anticlons i depressions en gener i juliol. Cal distingir, doncs, l'hivern i l'estiu en cada hesmisferi.

L’aire fred és més dens i pesant que el càlid i per això tendeix a baixar. L’aire fred origina àrees d’altes pressions (AP, als mapes A o H), que també s’anomenen anticiclons.
L’aire descendent és més sec, i per això els anticiclons acostumen a ocasionar cels serens i temps sec.
Els corrents jet provoquen masses d’aire descendent que originen les altes pressions que es registren a les zones properes als tròpics i que expliquen l’existència de deserts extensos. També influeixen, tot i que menys, en les altes pressions que es registren prop dels cercles polars.

El vent.
El vent és una massa d’aire en moviment que s’origina quan entre dos llocs o zones de la superfície terrestre s’hi registren pressions atmosfèriques diferents.

Esquema del vent, que va des de les zones fredes d'alta pressió (anticicló o AP) a les calentes de baixa pressió (depressió o BP).
Mapa mundial de pressions i vents.

Mapa mundial de vents.

L’aire sempre bufa des de la zona d’altes pressions, on és més dens i es troba més comprimit, cap a la zona de baixes pressions, on és poc dens. La intensitat del vent és més gran com més gran és la diferència entre les pressions atmosfèriques.

El penell és un aparell (sovint en forma de bandera o d’au) que assenyala la dirección del vent.

L’anemòmetre s’utilitza per mesurar la velocitat del vent.

Els tipus de vent.
A algunes zones de la Terra hi bufen vents constants, com els alisis, que sempre ho fan des dels tròpics cap a l’Equador, i que actúen per exemple des del nord a les illes Canàries duguent humitat.

Esquema de la brisa marina.

La influència de la mar en les temperatures diürnes i nocturnes causa els vents anomenats brises. Durant el dia bufa, de la mar (freda, a alta pressió) cap a la terra (calenta, a baixa pressió), el vent fresc i humit. Durant la nit bufa, de la terra (freda, a baixa pressió) cap a la mar (calenta, a baixa pressió), el vent fresc i sec.

També hi ha vents estacionals, com pot ser el cas dels monsons, que són causats per un fenòmen semblant al de les brises.

Monsó d’estiu.

A l’estiu el monsó bufa des de l’oceà Índic en direcció a les terres sobreescalfades (a baixa pressió) del centre del continent asiàtic. Aquest aire, carregat d’humitat, provoca pluges abundants.


Esquema del monsó d’hivern.

A l’hivern, en canvi, la massa continental asiàtica es refreda (a alta pressió) i llavors el monsó bufa, sec i fred, de l’interior del continent cap a l’oceà.
Hi ha també vents locals que bufen de manera variable, com passa amb el cerç a l’Aragó, el llevant a la Comunitat Valenciana i a Andalusia, etc.

Els anticiclons i les depressions.

Els anticiclons i les depressions es dibuixen als mapes per mitjà d’isòbares, que són línies que uneixen punts de la superficie que tenen la mateixa pressió.

Els anticiclons dibuxen isòbares més o menys concèntriques amb valors màxims al centre, mentre que en les depressions les isòbares es componen amb valors mínims al centre.
El vent bufa amb més intensitat allà on les isòbares són més juntes.

Els ciclons tropicals i els tornados.

Foto per satèl·lit de l'huracà Sandy en la costa d'EUA (novembre 2012). 

Efectes de Sandy a la costa de Nova York.

Els ciclons tropicals s’anomenen huracans al Carib i la resta de l’Atlàntic, tifons a Xina, ciclons a l’Índic, etc. Són enormes ciclons en latituds tropicals i es formen per l’evaporació de l’aigua sobre els oceans escalfats Tenen un nucli o ull, al voltant del qual es disposen anells concèntrics de niguls que giren en remoló ascendent amb vents molt forts i grans precipitacions.

Un tornado a EUA.
Esquema d'un tornado.

Els tornados són remolins d’aire a la terra i al mar (trombes marines), en forma de embuts molt estrets, que descendeixen des de la base d’un nigul de tempesta, amb un nucli o ull envoltat de vents molt intensos que giren en espiral. El seu origen és dubtós, però se sap que han de confluir tres elements: una massa d'aire càlid i humit, una altra massa d'aire fred i sec, i un corrent ascendent . Els seus efectes poden ser catastròfics perquè els vents poden succionar i destruir qualsevol objecte que trobin. Són més freqüents al centre i oest d’Estats Units d’Amèrica, en els mesos d’abril i maig.

Fonts.
Vikipèdia.
AA.VV. 1r Ciències SocialsCruïlla. 2007. pp. 42-47.
AA.VV. Geografia I Història 1r ESO. Santillana. 2002. pp. 34-39.
Albert Mas, A.; Benejam Arguimbau, P.; García Sebastián, M.; Gatell Arimont, C. Ciències Socials, Geografia i Història. Cives 1. Vicens Vives. 2011: pp. 60-71. La font principal.
Burgos, M.; Muñoz-Delgado, M. C. 1r Ciències Socials. Geografia i Història. Anaya. 2007. pp. 74-81.