1. Tema 11
Dinámica de las masas fluidas

2. 1.- Introducción
Llamamos capas fluidas a la atmósfera y a la hidrosfera que
juntas son las que constituyen la máquina climática , sistema
dinámico que funciona con energía solar y determina el clima
La interacción más
importante entre
estas dos capas
dentro de la
máquina climática es
lo que conocemos
como ciclo del agua
movido por la
energía solar y la
gravedad

3. Evaporación ( calor del sol) y la transpiración  atmósfera
Se enfría y se condensa formando las nubes
El agua cae en forma de precipitaciones a la Tierra y ahí
puede seguir distintos caminos:
Escorrentía superficial( desplazamiento sobre la superficie
terrestre hacia zonas más bajas),
Retenida ( en el que influye el suelo , clima y seres vivos) por
infiltración atravesando las capas del terreno y se incorpora
a las aguas subterráneas (escorrentía subterránea) y ahí
circula hasta el mar donde comienza de nuevo el ciclo

4. 2.- Funcionamiento de la máquina climática
Se basa en los movimientos generados debido a la
existencia de gradientes entre dos puntos , es decir la
diferencia de temperatura humedad o presión existente
entre dos puntos
Esa diferencia tiende a equilibrarse y se produce un
movimiento de los fluidos ( vientos o corrientes oceánicas)
El comportamiento de la atmósfera y de la hidrosfera es
distinto debido a las diferencia en cuanto a la densidad,
compresibilidad, movilidad, capacidad para almacenar el
calor y capacidad para conducir el calor

5. a) Movimientos verticales : dependen de la temperatura a
la que se encuentren estos fluidos que afecta no solo a
los gradientes de temperatura sino también a la
densidad
El aire , mal conductor de calor se calienta no por la
radiación solar sino por el calor irradiado de la Tierra:
El aire de la superficie más caliente y menos denso
tenderá a subir, enfriándose a medida que asciende
El agua mejor conductora del calor se calentará en
superficie , permaneciendo más fría en profundidad,
por ello sólo habrá movimientos verticales en aquellas
zonas en las que debido al clima el agua de la superficie
está más fría que la del fondo

6. b) Movimientos horizontales
El desplazamiento de los vientos o de las corrientes se
debe al contraste térmico generado por la desigual
insolación de la superficie terrestre entre los polos y
el ecuador. Gracias a este transporte de calor se
amortiguan las diferencias térmicas entre el ecuador y
los polos

7. 3.- Composición y estructura de la atmósfera
Clasificamos a los componentes atmosféricos en:
1. Mayoritarios: N2(78%), O2(21%), Ar(0,93%),
CO2(0,03%)
2. Minoritarios que pueden ser reactivos (CO, metano.
Hidrocarburos, NO, amoniaco, dióxidos de azufre y
nitrógeno, ozono) y no reactivos (He, Ne, Kr, Xe,
hidrógeno)
3. Variables.( vapor de agua y contaminantes)
La atmósfera se divide en capas con diferentes
comportamientos con respecto a la temperatura y
distintas funciones:

8. 1. La troposfera, que abarca hasta
un límite superior llamado
tropopausa que se encuentra a los
9 Km en los polos y los 16 km en el
ecuador. En ella se producen
importantes movimientos
verticales y horizontales de las
masas de aire (vientos) y hay
relativa abundancia de agua, por
su cercanía a la hidrosfera. Por
todo esto es la zona de las nubes
y los fenómenos climáticos:
lluvias, vientos, cambios de
temperatura, etc. Es la capa de más interés para la ecología. En
la troposfera la temperatura va disminuyendo conforme se
va subiendo, hasta llegar a -70ºC en su límite superior. Esta
disminución tiene un valor medio de 0,65ºC/100m y se
denomina gradiente vertical de temperatura

9. También se observa una disminución de la presión . En
ella se concentran el 80% de los gases que posibilitan la
vida.
Aquí tiene lugar el efecto invernadero originado por la
presencia de ciertos gases que absorben prácticamente
toda la radiación infrarroja procedente del Sol y el 80
% de la emitida por la superficie terrestre
A los primeros 500m de esta
capa se le llama capa sucia ya
que se acumulan los distintos
contaminantes

10. 2.- La estratosfera comienza a partir de la tropopausa y
llega hasta un límite superior llamado estratopausa que se
sitúa a los 50 kilómetros de altitud.
En esta capa la temperatura cambia su tendencia y va
aumentando hasta llegar a ser de alrededor de 0ºC en la
estratopausa. Casi no hay movimiento en dirección vertical
del aire, pero los vientos horizontales llegan a alcanzar
frecuentemente los 200 km/hora, lo que facilita el que
cualquier sustancia que llega a la estratosfera se difunda
por todo el globo con rapidez, que es lo que sucede con los
CFC que destruyen el ozono.
En esta parte de la atmósfera, entre los 30 y los 50
kilómetros, se encuentra la capa de ozono que tan
importante papel cumple en la absorción de las dañinas
radiaciones de onda corta.

11. 3.- mesosfera
Se extiende hasta la mesopausa (Km 80)
La temperatura disminuye de nuevo hasta los -80ºC
Cualquier partícula que llega se inflama produciendo lo que
se conoce como estrellas fugaces

12. 4.- Ionosfera o termosfera: se prolonga hasta el
kilómetro 600 aproximadamente. Aquí la temperatura
aumenta hasta los 1000ºC debido a la absorción de las
rayos X y gamma del Sol, que convierten al nitrógeno y al
oxígeno en iones de carga positiva. Esto da lugar a un
campo magnético entre la ionosfera( positiva) y la
superficie terrestre ( negativa)
El aire está tan enrarecido
que la densidad es muy
baja. Son los lugares en
donde se producen las
auroras boreales y en
donde se reflejan las ondas
de radio, pero su
funcionamiento afecta muy
poco a los seres vivos

13. 5.- Exosfera. Se extiende hasta el kilómetro 800 y su
límite viene marcado por una bajísima densidad similar a la
del espacio exterior
4.-FUNCIÓN REGULADORA DE LA ATMÓSFERA
La cantidad de radiación incidente sobre la Tierra
depende además de la propia radiación de la estructura y
composición química de la atmósfera que da lugar a las
condiciones térmicas adecuadas a la existencia de vida
Así de la radiación solar incidente el 25 %
es reflejada por la atmósfera, otro 25% es
absorbida por la atmósfera ; el 5% es
reflejado por la tierra y solo se absorbe un
45% Además gran parte del calor emitido
por la Tierra es devuelto por la
atmósfera ; fenómeno conocido como
efecto invernadero .

14. 5.- DINAMICA ATMOSFÉRICA
Los movimientos verticales que tienen lugar en la troposfera se
denominan de convección y se deben a variaciones de
temperatura , presión y humedad
A) Convección térmica. Son
movimientos originados por
el contraste de la
temperatura del aire entre
la parte superficial( más
caliente y menos denso) que
tiende a elevarse y la parte
superior más fría y densa
que tiende a descender

15. B) Convección por humedad
Se originan por la presencia de vapor de agua en el aire que lo hace
menos denso ya que al contener más agua desplaza a otros
componentes de mayores masas
La cantidad de vapor de agua se puede medir de dos maneras:
1.- humedad absoluta: cantidad de vapor de agua que hay en un
volumen determinado de aire
No da mucha información porque el valor
depende de la temperatura.
Cuando el aire no puede contener más
humedad se dice que se ha alcanzado la
saturación. A la temperatura se le denomina
punto de rocío

16. 2.- Humedad relativa: es la cantidad en tanto por ciento de
vapor de agua que hay en 1 m3 de aire en relación con la
máxima que podría tener a esa temperatura
Cuando una masa de aire se eleva se va enfriando a medida que
asciende hasta que la temperatura llega al punto de rocío .
Entonces el vapor de agua comienza a condensarse. A la altura
donde esto sucede se le llama nivel de condensación. Si además
existe partículas de polvo, humo, NaCl, NOx H2S ( núcleos de
condensación) se formará una nube

17. C) Convección por presión
La presión en un punto geográfico determinado no es siempre
la misma, sino que varía en función de la humedad y la
temperatura. En los mapas del tiempo se trazan una serie de
isobaras que unen los puntos de igual presión
Cuando exista una masa de aire poco denso ( cálido y/o
húmedo) en contacto con la superficie terrestre se elevara
empujada por corrientes de convección térmica ascendente.
Como consecuencia el lugar que previamente ocupaba esa
masa quedará vacío ( bajará la presión) . Se formará entonces
una borrasca, en la que el viento sopla desde el exterior hasta
el centro

18. En los mapas del tiempo la borrasca se representa con una B
rodeada de isobaras cuyos valores van aumentando desde el centro
hacia el exterior
Cuando una masa de aire frío
se halla a cierta altura tiende
a descender hasta contactar
con el suelo. En la zona de
contacto aumenta la presión y
se forma un anticiclón donde
los vientos tienden a salir
desde el centro hacia el
exterior
En el mapa del tiempo se
representa con una A rodeada
de isobaras cuyos valores van
disminuyendo

19. 6.- GRADIENTES VERTICALES
Se define como la diferencia de temperatura entre dos puntos
situados a una distancia de 100 metros
Tres tipos
a) Gradiente vertical de temperatura (GVT) : Representa la
variación vertical de temperatura del aire en condiciones
estáticas Suele ser de 0,65ºC/100m aunque este valor puede
variar con la altitud, latitud estación del año…
Se define inversión térmica al espacio aéreo en el que la
temperatura aumenta con la altura ( GVT negativo). Puede
presentarse a cualquier altura de la troposfera e impide los
movimientos verticales del aire. Existen también inversiones
térmicas ocasionales

20. b) Gradiente adiabático seco (GAS)
Se denomina seco porque el aire lleva vapor de agua y adiabático
porque se trata de una masa de aire que no intercambia calor con el
aire circundante ( aire es un mal conductor)
Es un gradiente dinámico ya que la masa de aire realiza un
movimiento por estar en desequilibrio ( diferente humedad o
temperatura) con el aire que lo rodea. El valor del gradiente es de
1ºC/100m
c) Gradiente adiabático saturado (GAH)
La masa de aire seco alcanza el punto de rocío se condensa y forma
una nube. En la condensación libera calor por lo que el gradiente es
más reducido ( entre 0,3-0,6ºC). La masa proseguirá su ascenso y el
gradiente aumentará progresivamente a medida que el aire pierde
humedad hasta que todo el vapor se haya condensado

21. 6.1 Condiciones de estabilidad o inestabilidad
Inestabilidad: se da cuando existen movimientos ascendentes de aire
(GVT > GAS), es decir el aire exterior se enfría más deprisa que el
interior. Se forma una borrasca en superficie lo que dará lugar a un
viento convergente desde el exterior hacia el interior. Puede llover si
la masa de aire contiene suficiente vapor y se puede condensar
Estabilidad: Descenso hacia la superficie de una masa fría y densa que
se encuentra en altura y que se va calentando . Genera un aumento de
presión es decir un anticiclón con vientos divergentes desde el centro
hacia fuera impidiendo la entrada de precipitaciones ( tiempo seco)
Dos tipo de situaciones
a) Que el GVT< GAS: no se producen movimientos verticales porque
el aire ascendente se enfría más rápidamente que el exterior

22. b) GVT negativo o inversión térmica: se forman nubes a ras del suelo
( niebla) que atrapa a las masas de aire contra el suelo. Atrapa a al
contaminación impidiendo su dispersión

23. 7.-CIRCULACIÓN GENERAL DE LA ATMÓSFERA
En las zonas ecuatoriales el calentamiento es intenso debido a la
incidencia vertical de los rayos solares; debido a ello el aire
calienta de la superficie tenderá a ascender , dando lugar a
borrascas ecuatoriales
En los polos ocurre al contrario formándose anticiclones polares
Teóricamente el viento que sopla en
superficie tenderá a recorrer la Tierra
desde los anticiclones polares a las
borrascas ecuatoriales y el de las capas
altas al contrario (un único ciclo o
célula)
Sin embargo, la fuerza de Coriolis
provoca su desviación a la derecha
provocando que el transporte se lleve a
cabo mediante tres células

24. Célula polar: : el viento de superficie (levante polar) parte de los
anticiclones polares hasta alcanzar los 60º de latitud dónde se elevará
de nuevo formando las borrascas subpolares (afectan a España en
invierno)
Célula de Hadley: En las
borrascas ecuatoriales el aire
asciende y se dirige a los
polos hasta llegar a los 30º
de latitud donde desciende
formándose los anticiclones
subtropicales que cuando se
asientan sobre un continente
originan los mayores
desiertos del planeta

25. Una anticiclón subtropical es el anticiclón de las azores
que es el que mayor influencia ejerce en el clima de
nuestro país
En superficie el viento ( alisios que soplan del NE))) ira
desde el anticiclón a la borrasca encontrándose los de
ambos hemisferios en la ZCIT ( zona de convergencia
intertropical )

26. Célula de Ferrel : Se forma por la acción de los vientos
superficiales ( vientos del oeste soplan del SO) que soplan
desde los anticiclones subtropicales hacia las zonas de
borrascas polares.
En altura al contrario

27. En definitiva, desde el ecuador a los polos encontramos las
siguientes bandas:
· Zona de convergencia intertropical (ZCIT), zona de calma
con ascenso de aire húmedo que da lugar a nubes y
precipitaciones. En la ZCIT convergen los alisios del nordeste y
del sureste. La posición de la ZCIT varía a lo largo del año,
dependiendo de las estaciones; también se ve influida por la
disposición de continentes y océanos.
· Entre la ZCIT y los 30º de latitud N y S, aproximadamente,
se encuentra una banda en la que circulan los vientos alisios
(del nordeste en el hemisferio N, del sureste en el S). A mayor
altura circulan los contraalisios, en sentido contrario,
cerrándose las células convectivas más próximas al ecuador.

28. · Las zonas de anticiclones tropicales se sitúan alrededor de
los 30º de latitud (N y S). Hay altas presiones y
precipitaciones escasas (desiertos). El aire que desciende en
los anticiclones fluye cerca de la superficie terrestre, dando
lugar a los alisios y a los vientos del oeste.
· Entre los 30º y los 60º, aproximadamente, de latitud N y S
se encuentran unas bandas caracterizadas porque a baja
altura fluyen vientos del oeste (a mayor altura lo hacen en
sentido contrario). Estos vientos de las zonas templadas
llegan a desplazarse sobre las masas de aire frío polar, más
denso.
· Alrededor de los 60º de latitud, aunque la posición es
variable, se sitúan las bandas de borrascas o bajas presiones
subpolares (subártica y subantártica). El ascenso de aire
caliente provoca la formación de nubes y precipitaciones.

29. La banda de convergencia entre los vientos occidentales y los
polares cambia de posición, desplazándose
al norte o al sur.
· Entre los 60º de latitud y los polos se producen vientos del
este (levantes polares) que se dirigen a la zona de borrascas
subpolares. A mayor altura, los vientos circularán en sentido
contrario cerrándose así las células convectivas polares.
· En los polos, las condiciones son casi siempre anticiclónicas.
Pero si queremos comprender la circulación atmosférica y su
influencia en los climas, debemos tener en cuenta además otros
factores · Distribución de continentes y océanos. · Distribución
de cordilleras (efecto Foehn). Corriente en chorro (Jet
Stream, chorro polar). · Océanos y circulación oceánica.

30. 8.-DINÁMICA DE LA HIDROSFERA
La hidrosfera actúa como regulador térmico porque gracias a
su elevado calor específico, es capaz de absorber y almacenar
por más tiempo una gran cantidad de calor. Así los océanos se
calientan y enfrían más lentamente que los continentes
Por ello los lugares situados junto al mar tienen una menor
amplitud térmica que los situados en el interior de los
continentes debido a la acción de las brisas marinas que
durante el día soplan del mar a la tierra y durante la noche se
invierten.

31. La lejanía de los océanos provoca que el interior de los
continentes presenten una elevada amplitud térmica día –
noche, verano-invierno En invierno se originan anticiclones
continentales que impiden la entrada de lluvias
El agua oceánica debido a su abundancia, a su gran poder
calorífico y a las corrientes oceánicas constituyen un
mecanismo de transporte de calor más eficaz que el
atmosférico

32. Dos tipos de corrientes oceánicas según sea la fuente de
origen:
1.- Superficiales: son debidas a la acción del viento y
están condicionadas por el giro del viento en torno a los
anticiclones
Los vientos alisios las empujan de Este a Oeste y al llegar
a la costa retornan las llamadas corrientes de deriva que
van a sufrir una desviación hacia el norte ( llevan calor y
suavizan su clima) como la corriente del Golfo y hacia las
zonas tropicales y ecuatoriales ( refrescando su clima)
( corriente de canarias)
Otras corrientes importantes en la zona ecuatorial
:contracorriente ecuatorial; las frías del polo norte:
corrientes de labrador y Kamchatka y en el polo sur la
circumpolar antártica

33. 2.- Corrientes profundas
Son originadas por las diferencias de densidad del agua ,
que es mayor cuanto más fría y/o salada esté , tendiendo a
hundirse para dar lugar a un movimiento vertical
( circulación termohalina) ; donde el agua fría o con alta
concentración de Sal en superficie tiende a descender y
provocar el afloramiento del agua más profunda y cálida
Termoclina: superficie que separa, en vertical, aguas de
diferente temperatura y densidad. La termoclina impide
que se mezclen las aguas de distintas características. Solo
cuando la termoclina se rompe se producen afloramientos

34. Océano global
Es el conjunto formado por todos los mares y oceános del
planeta
Es muy importante su estudio ya que es una importante
almacén de CO2 y un medio de transporte muy eficaz de
calor y nubosidad
a) CINTA TRANSPORTADORA OCEANICA
Esta cinta es una especie de río o corriente que recorre la
mayoría de los océanos del planeta, en la primera mitad lo
hace como corriente profunda y en la segunda , en forma
de corriente superficial por acción de los vientos
dominantes

35. En las proximidades de Groenlandia el agua tiende a
hundirse por ser más salada y fría . Recorre el fondo del
Atlántico Norte a sur hasta que entra en contacto con las
gélidas aguas del océano Antártico y asciende , retornando
parte de ella a su lugar de origen
El resto se sumerge de nuevo y discurre por el Índico
donde parte asciende y parte llega al pacífico , lugar en el
que definitivamente asciende y se calienta. Posteriormente
realiza el trayecto inverso en forma de corriente
superficial

36. Esta cinta cumple dos funciones:
• Compensa el desequilibrio de salinidad y temperaturas
existentes entre el Atlántico y el Pacífico
•Regula la cantidad de CO2 atmosférico ya que el agua
fría al hundirse arrastra una gran carga de este gas

37. EL NIÑO Y LA NIÑA
El fenómeno de El Niño llamado también oscilación
meridional ( o ENSO) es una fluctuación acoplada entre la
atmósfera y el océano Pacífico austral
Normalmente los vientos alisios (soplan de E
a O) empujan hacia el oeste al agua
superficial del Pacífico sur creando un vacío
en la zona este , junto a las costas de Perú y
Ecuador. Esto produce un efecto de succión
que da lugar a un afloramiento del agua
profunda rica en nutrientes y por tanto en
fitoplancton y en pesca

38. El Niño debe a un excesivo calentamiento superficial de las
aguas del pacífico oriental en las costas del Perú . Ocurre
cada 3- 5 años y suele durar 9-12 meses a veces unos 18
meses
Se produce cuando los vientos alisios amainan y no
arrastran el agua de la superficie hacia el oeste. El agua
superficial se caldea y se forma una borrasca. No se
produce afloramiento porque persiste la termoclina y la
riqueza pesquera decae.

39. Efectos:
-Sequías en zonas habitualmente húmedas como
Indonesia, filipinas, E de Australia, centro y sur de
África, NE de Brasil y América central
-Reducción de huracanes en el Atlántico
- Aumento de lluvias torrenciales e inundaciones en
Perú, Ecuador, Brasil, Argentina , Uruguay…
Causas: se ignora exactamente , aunque hay dos teorías
a) Calentamiento climático que disminuye la intensidad
de los alisios
b) Aumento de la actividad volcánica en las dorsales
oceánicas que eleva la temperatura del agua del
océano

40. La Niña es una exageración de la situación normal en la
que los vientos alisios soplan con más intensidad de lo
normal: se asocia con descensos en la temperatura
media superficiales del océano Pacífico oriental-central.
Se produce cada 3-5 años y suele durar de 1 a 3 años
Origina lluvias torrenciales y un aumento de tifones en
Indonesia y Australia y con un incremento del número y
de la intensidad de huracanes del Atlántico.