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Agua en La Atmosfera
Agua en La Atmosfera
Agua en La Atmosfera
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CAPITULO I ........................................................................................................................................ 2
1.1. INTRODUCCIÓN ...................................................................................................................... 2
1.2. OBJETIVOS .............................................................................................................................. 2
CAPITULO II ....................................................................................................................................... 3
2.1. Marco Teórico......................................................................................................................... 3
CAPITULO III .................................................................................................................................... 12
3.1. CONCLUSIONES..................................................................................................................... 12
CAPITULO IV .................................................................................................................................... 13
4.1. BIBLIOGRAFIA ....................................................................................................................... 13
1. CAPITULO I
1.1. INTRODUCCIÓN
Como se sabe el agua es una recurso primordial para la vida de los seres vivos, y es el
resultado de un proceso hidrológico. Proceso en el cual mucho tiene que ver el clima,
formación de nubes, producción de lluvias, la variación de los niveles de los ríos y de como
el hombre es participe y testigo del desarrollo de la naturaleza.
1.2. OBJETIVOS
General.-
Específicos.-
Empecemos señalando que esa proporción tan pequeña de agua está en el centro de los
procesos que determinan el clima, el ciclo hidrológico, la química atmosférica y el desarrollo
de la vida.
La forma principal del agua atmosférica es el vapor de agua; cuando nos referimos a la
cantidad de este contenido en el aire lo llamamos “humedad”. Aunque no sea tan visible
como las formas líquidas o sólidas (nubes, neblinas, lluvia, nieve, granizo), el vapor de agua
está siempre presente en la atmósfera, incluso en los desiertos.
Para analizar el papel que juega la presencia de agua en la atmósfera y cómo lo juega− es
conveniente considerar brevemente el flujo de la energía en el sistema. Tierra, así como
darle un repaso a las características de la atmósfera y del ciclo hidrológico global.
El Sol es la principal fuente de energía de nuestro planeta. La Tierra absorbe energía solar y
emite energía propia; si absorbe más energía de la que irradia, se calienta, y si es al
contrario se enfría.
El Sol emite radiación electromagnética que va desde las longitudes de onda muy cortas,
como los rayos X, la luz ultravioleta y la radiación visible, hasta la infrarroja y longitudes de
onda más largas, como las ondas de radio. La cantidad de radiación solar que llega a la
superficie exterior de nuestro planeta está básicamente determinada por nuestra distancia al
Sol y es relativamente constante.
El papel en la atmosfera
La capacidad que tienen las diferentes superficies para reflejar una determinada fracción de
la energía solar que reciben se conoce como albedo. Del total de radiación solar que llega a
la Tierra anualmente, una tercera parte es reflejada inmediatamente al espacio por la
superficie del planeta, las nubes, la nieve y los hielos, por lo que se puede decir que la
Tierra tiene un albedo promedio de 30 por ciento (o 0.3). Las regiones polares son las áreas
con más reflexión en la superficie terrestre.
En la atmósfera, que es la capa de gases que recubre la superficie de nuestro planeta, las
moléculas de ozono (forma de oxí-geno formada por tres átomos), de vapor de agua, una
parte de las nubes y en menor medida algunos otros gases y partículas tienen la propiedad
de absorber una fracción de la radiación solar que incide (19 por ciento), evitando que
llegue a la superficie terrestre. Esta absorción se da principalmente en longitudes de onda
corta (ultravioleta) o muy larga. Sin embargo, hay otras longitudes de onda, como las
correspondientes a la luz visible y parte de la infrarroja, a las que la atmósfera es
prácticamente transparente, por lo que constituyen la mayor parte del restante 51 por ciento
de radiación solar que finalmente llega a continentes y océanos. La energía solar no llega
uniformemente a toda la superficie del planeta, y es mayor la energía recibida en las
regiones tropicales y subtropicales.
Composición atmosférica
Estos conceptos son útiles para entender por qué los movimientos verticales (convección) y
horizontales (advección) del aire ocasionan procesos de evaporación o condensación,
según sea el cambio de temperatura no sólo de la superficie hacia la atmósfera, sino en la
atmósfera misma.
En el mar la evaporación es mayor que la precipitación, mientras que en los continentes
llueve más de lo que se evapora.
Esto quiere decir que hay una transferencia neta de agua del mar a los continentes, lo cual
se compensa parcialmente con el aporte que ríos, escorrentías y aguas subterráneas
hacen, tarde
o temprano, al mar. En algunas nubes las pequeñas gotas entran en un proceso de colisión
e incrementan su volumen miles de veces, hasta que son demasiado pesadas para seguir
en el aire. La parte atmosférica del ciclo concluye con su precipitación en forma de lluvia,
nieve o granizo.
Puesto que la atmósfera es un reservorio de agua pequeño en comparación con océanos y
continentes, la transferencia a otros reservorios debe ser rápida. Se calcula que el tiempo
de renovación de toda el agua atmosférica es de alrededor de nueve días. Si esto se
compara con los 10 años de vida atmosférica del metano y los más de 50 años del dióxido
de carbono, se entiende que el corto tiempo de residencia del agua no conduzca a un
mezclado más homogéneo, lo que hace aún más desigual su distribución global.
Los tiempos de residencia del agua en océanos, glaciares, aguas subterráneas, ríos, lagos,
rocas, suelos y organismos van de semanas a cientos y miles de años. Este
almacenamiento temporal modula la velocidad del ciclo hidrológico global. La relevancia de
cada proceso varía regionalmente. Por ejemplo, casi 70 por ciento de la evaporación
terrestre tiene lugar en las latitudes tropicales. En selvas tropicales húmedas la mitad del
total de la precipitación anual retorna al aire por transpiración de la vegetación, una cuarta
parte por evaporación de cuerpos de agua y el resto se regresa al mar.
El vapor de agua en la atmosfera
Las nubes se forman al enfriarse el aire con vapor de agua hasta el punto de condensación
(o punto de rocío). Para formar nubes no sólo se requieren gotas de agua, sino que éstas
cuenten con un sustrato o superficie donde condensarse. A las pequeñas partículas en el
aire que cumplen esta función se les llama núcleos de condensación de nubes. Las nubes
que se forman en temperaturas del aire bajo cero grados centígrados forman cristales de
hielo de diferentes formas, que van creciendo también sobre núcleos de condensación. Las
gotas de agua en las nubes tienen diámetros que van desde unos cuantos micrómetros
(milésimas de milímetro) a más de 100 micrómetros (o sea, una décima de milímetro). Aquí
también hay una cierta diferenciación espacial: las nubes continentales están hechas de
muchas gotas pequeñas, mientras las marinas tienen menos gotas, pero más grandes. Un
litro de aire puede tener entre 25 mil y un millón de gotas, más para que caigan como lluvia
las gotas necesitan alcanzar un tamaño de alrededor de un milímetro. Algunas nubes
generan lluvia, otras no. Las nubes bajas o estratos sólo producen llovizna o niebla,
mientras que sólo las nubes tropicales verticales generan granizo. Las nubes altas
difícilmente forman precipitación. De hecho, la mayoría de las nubes no se precipita, sino
que pasa por varios ciclos de evaporación- condensación. Las nubes alcanzan mayor altura
cerca del Ecuador, y se desarrollan a menor altura cerca de los polos. De acuerdo con la
altura a la que se encuentra su base, las nubes se pueden clasificar como altas, medias y
bajas. Constituyen una categoría aparte las gigantescas nubes desarrolladas verticalmente
desde la superficie de los mares cálidos, que llegan a tener 15 kilómetros de altura, millones
de toneladas de agua y se pueden formar en menos de una hora.
El proceso de destilación natural que se logra con la evaporación (el agua se evapora
dejando atrás sales y otros compuestos acompañantes) se enturbia debido a la
contaminación del agua atmosférica. Esta contaminación no sólo afecta los sitios en donde
se emite, sino que tiene la potencialidad de ser transportada, mezclarse con otros
contaminantes y alterar el agua de lluvia en varias “generaciones” de nubes, hasta
finalmente ser precipitada a la superficie. En el interior de una nube, gotas de agua (o
cristales de hielo), gases y partículas (núcleos de condensación de nubes) llevan a cabo de
manera continua numerosas reacciones químicas. La parte soluble de las partículas entra a
las gotas y participa en sus reacciones. La composición de los núcleos de condensación
depende de si su origen es natural (proveniente de desiertos, erupciones volcánicas, el mar,
organismos vivos) o producto de actividades humanas. Las partículas menos solubles,
como polvo y polen, pueden quedarse en el aire sin reaccionar hasta que son arrastradas
por lluvia o transportadas a otros sitios. Algunos gases también logran penetrar a las gotas,
cambiando las características del agua de lluvia. Es el caso de la
lluvia ácida, que impacta negativamente los sitios en que se precipita, contaminando lagos y
otros ecosistemas y dañando construcciones. Los gases que participan en estas reacciones
son producto de la actividad humana, comúnmente ácido sulfúrico y ácido nítrico.
La contaminación tiene también efectos climáticos, ya que el exceso de aerosoles
antropogénicos (producidos por el hombre), que actúan como núcleos de condensación,
está llevando a un aumento en la cantidad de gotas formadas, lo cual resulta en un
incremento del albedo de la nube, pero también en la formación de gotas más pequeñas, lo
que disminuye la posibilidad de lluvia y aumenta el tiempo de vida de la nube.
Interacción Biológica
Siempre se ha admitido fácilmente la influencia de los factores físicos y químicos del
ambiente sobre los organismos vivos, pero no ha sido fácil lograr que lo contrario sea
también reconocido. Por ello dedicaremos unos renglones a comentar dos aspectos del
papel que juegan los microorganismos y otras partículas biológicas en procesos
relacionados con la formación de nubes, la precipitación y la calidad del agua de lluvia.
El congelamiento del agua en las nubes es un paso crítico en muchas regiones del planeta,
necesario para propiciar la precipitación. Durante años, científicos de la atmósfera y
microbiólogos sospecharon que algunos microorganismos que se encuentran en
abundancia en partes altas de la troposfera participaban como núcleos de condensación de
hielo. Principalmente se consideró a ciertas bacterias que producen una proteína en su
membrana externa, que es un compuesto activo natural que cataliza en forma muy eficiente
el proceso de congelamiento del agua. Muchas de las bacterias son emitidas a la atmósfera
por procesos de aerosolización relacionados con prácticas agrícolas o cambios en el uso
del suelo, pero hace falta mucho trabajo interdisciplinario para entender mejor los
mecanismos involucrados en todo el proceso. Por otra parte, dado que la atmósfera es un
ambiente de transporte para numerosos organismos con un tamaño o flotabilidad
adecuados, es frecuente que algunos de ellos se vean incorporados al transporte vertical de
masas de aire y se incorporen a procesos microfísicos en las nubes. De hecho, la
probabilidad de supervivencia de muchos microorganismos se incrementa en un ambiente
hidratado.
Como hemos visto, el agua en la atmósfera tiene un papel muy activo climáticamente: en la
entrada y salida de energía, la redistribución del calor en la atmósfera y el movimiento del
agua entre regiones distantes. Toda modificación espacial o temporal del contenido de agua
en la atmósfera tiene como consecuencia un cambio en las condiciones de la superficie
terrestre. Sequías e inundaciones, huracanes y tornados tienen relación con la cantidad de
agua en la atmósfera y su comportamiento.
Por ello se sigue con atención cualquier señal que pueda indicar cambios de largo plazo. El
análisis de datos globales de los últimos 30 años muestra un incremento de agua
precipitable en todo el mundo excepto en una porción de Canadá, donde disminuyó. Estos
cambios se asocian a elevación y disminución de temperaturas, respectivamente, durante el
mismo periodo. No es extraño encontrar que aumentos de temperatura resulten en
aumentos de evaporación; sin embargo, no están claras todas las implicaciones que eso
puede tener combinando situaciones como la de una mayor formación de nubes con gotas
más pequeñas que no se precipitan. Los cambios en los patrones de lluvias en diferentes
regiones, evidentemente, tendrían consecuencias para la economía y la vida de muchas
personas. La esperanza de todos los científicos y profesionistas relacionados con el agua
es poder entender todos los procesos del compuesto en la atmósfera e influir en ellos, de
manera que este elemento indispensable para nuestro planeta. Siga siendo aliado y
sustento de la vida y contribuya cada vez más al bienestar de la humanidad.
CAPITULO III
3.1. CONCLUSIONES
4.1. BIBLIOGRAFIA
1. American Geophysical Union Special Report (1995), Water vapor in the climate
system, Washington, DC, AGU, 20 009, 15.
2. Franc, G. D. y P. J. DeMott, (1998) “Cloud activation characteristics of airborne
Erwinia carotovora cells”, en Journal of Applied Meteorology, vol. 37, núm. 10, pp.
1293-1300.
3. Gay, C. (2003), “La atmósfera”, en Biblioteca Juvenil Ilustrada, México, Santillana.
4. Houghton, J. T., Y. Ding, D.J. Griggs, M. Noguer, P. J. van der Linden y D.
Xiaosu (editores) (2001), Climate change 2001: the scientific basis, contribution of
working group I to the third assessment report of the Intergovernmental Panel on
Climate Change (IPCC), Cambridge, Cambridge University Press, p. 944.