Perfil de temperatura atmosférica de la Tierra y diagramas termodinámicos

Perfil de temperatura atmosférica de la Tierra

Cuando escuche la palabra ‘perfil’, probablemente visualice un sitio de redes sociales con una foto de perfil junto con una biografía sobre sus gustos y disgustos. Así como tienes un perfil, también lo tiene la tierra. No, la Tierra no está iniciando sesión en los sitios de redes sociales, tomando selfies y escribiendo sobre sus gustos y disgustos, pero, al igual que su perfil y biografía, el Perfil de temperatura atmosférica de la Tierra todavía le dice mucho sobre la Tierra. Y, aunque su perfil puede verse así, el perfil de temperatura atmosférica de la tierra se ve así (vea el video).

Específicamente, este perfil le dice las temperaturas para diferentes capas de la atmósfera. Estas capas se dividen según las diferencias de temperatura, composición química, densidades y movimiento. Dediquemos un momento a identificar las diferentes capas atmosféricas en función de la temperatura.

Capas atmosféricas

Podría pensar que las capas de la atmósfera se enfrían cuanto más se aleja de la superficie de la tierra. Y estarías parcialmente en lo cierto. Pero, la verdad es que la temperatura disminuye y aumenta a medida que asciende en la atmósfera. Comencemos observando las capas según la altitud o qué tan lejos están de la superficie de la tierra.

Empecemos por la troposfera , que es la capa más cercana a la tierra. Aquí, la temperatura disminuye a medida que gana altura porque el aire se calienta desde el suelo. En promedio, la temperatura al nivel del mar es de unos 15 grados Celsius y desciende unos 6,5 grados Celsius por cada kilómetro que asciendes. Para cuando llegas a la cima de la troposfera, la temperatura desciende a unos -57 grados Celsius en la mayoría de los lugares. Ahora, todo esto se basa en algunos criterios específicos, ¡pero esa es otra lección!

Si seguías ascendiendo llegarías a la estratosfera . La estratosfera se encuentra a unos 11 a 48 kilómetros de la superficie terrestre, y la temperatura aumenta desde las frías capas superiores de la troposfera hasta unos 0 grados Celsius. Mira, te dije que la temperatura no siempre baja a medida que asciendes. Puede ver que esta temperatura aumenta en el perfil de temperatura atmosférica.

Después de la estratosfera está la mesosfera , donde la temperatura vuelve a bajar. De hecho, en esta capa de la atmósfera, la temperatura sigue disminuyendo a medida que asciendes finalmente alcanzando los -90 grados Celsius. Brrrr ….

Por último, tenemos la termosfera , que se encuentra a unos 55 kilómetros sobre la superficie de la tierra y va hasta los 500 a 1.000 kilómetros. Nuevamente, la temperatura aumenta en esta capa, lo que puede ver en el perfil de temperatura. Dependiendo de la hora del día o de la noche, ¡la temperatura fluctúa de 500 a 2000 grados Celsius! ¡Guauu! ¡Hace calor allá arriba!

Diagramas termodinámicos

Ahora que tiene una idea de cómo cambia la temperatura a medida que asciende en la atmósfera, echemos un vistazo a los diagramas termodinámicos o diagramas que examinan la temperatura, la presión, la humedad y el viento en la atmósfera. Los diagramas termodinámicos se ven realmente confusos con líneas que se extienden por todas partes, y se necesita algo de práctica para comprender cómo leerlos. Hay varios tipos diferentes de diagramas termodinámicos, incluidos el diagrama de Stuve, el emagrama, el Skew-T y el tefigrama.

El Skew-T es el gráfico que más se utiliza en meteorología, por lo que será el enfoque de esta lección. Los datos se obtienen para el gráfico liberando globos meteorológicos en la atmósfera. Estos globos transmiten datos a las estaciones meteorológicas y ayudan a los meteorólogos a predecir el tiempo, como tormentas eléctricas.

Primero, tómate un momento para notar los ejes (ver video). Tiene presión en milibares, temperatura en grados Celsius y altitud en kilómetros. Los diferentes gráficos Skew-T muestran una gran cantidad de información, pero el gráfico en el que nos centraremos en esta lección muestra isotermas, temperatura potencial, temperatura potencial equivalente, proporción de mezcla saturada e isobaras. Trazaremos la temperatura y la temperatura del punto de rocío en este gráfico en breve, ¡después de repasar lo que significan estos nuevos términos!

Para comprender completamente el gráfico, permítanme brindarles algunos antecedentes sobre el proceso adiabático , que establece que a medida que el aire asciende, se enfría debido a la menor presión. Obviamente, según lo que aprendiste sobre el perfil atmosférico, esto solo ocurre hasta cierto punto. Para ilustrar esta idea, piense en un globo que asciende en la atmósfera. En la superficie de la tierra, la presión ejercida sobre el globo mantiene el globo de un cierto tamaño. A medida que el globo asciende, se ejerce menos presión, por lo que el aire dentro del globo comienza a expandirse, expandiendo el globo. Eventualmente, el globo explotará porque las moléculas dentro del globo se extenderán tanto que la goma del globo no las podrá contener.

Bien, de vuelta a nuestro paquete de aire. La energía térmica se intercambia cuando las moléculas chocan entre sí. Cuando las moléculas están más juntas, como se ve en la superficie de la tierra, chocan con más frecuencia. Cuando se elevan en la atmósfera, se dispersan para chocar menos. Con menos colisiones, hay menos energía térmica, por lo tanto, el paquete se enfría.

Entonces, con esa información, examinemos el gráfico más de cerca (ver video).

Comencemos con isotermas o áreas de igual temperatura. En este gráfico en particular, están representados por líneas rojas. Notará que estas líneas de temperatura están en ángulo o ‘sesgadas’ (de ahí el nombre de gráfico Skew-T).

Hay líneas verdes continuas en el gráfico, que representan la temperatura potencial . Esta es la temperatura a la que estaría el aire si se sometiera al proceso adiabático a una presión determinada. Por ejemplo, qué pasaría con el paquete de aire si ascendiera o descendiera a una cierta presión.

A continuación, observe las líneas verdes discontinuas, que representan la temperatura potencial equivalente , que es la temperatura de la parcela de aire asumiendo dos estipulaciones. La primera es la temperatura si todo el vapor de agua se ha condensado. La segunda es que la parcela de aire está a cierta presión, específicamente las presiones al nivel del mar.

Las líneas punteadas de color púrpura representan la proporción de mezcla saturada . Eso solo significa cuánto vapor de agua puede contener el aire a cierta temperatura. Normalmente, cuanto más cálido está el aire, más vapor de agua puede contener.

Las líneas azules son las isobaras . Observa que están corriendo de izquierda a derecha y que son áreas iguales de presión.

Sé que fue una explicación rápida sobre el Skew-T, pero espero que te haya dado suficiente información para que podamos hablar brevemente sobre cómo trazas los datos. Vamos a graficar la temperatura y el punto de rocío , que es el punto donde el vapor de agua se condensa y se evapora a la misma velocidad.

Trazar datos

Hasta ahora ha visto un Skew-T en blanco, pero agreguemos algunos datos. Puede obtener datos de Internet en varios sitios. Aquí hay algunos datos obtenidos del Departamento de Ciencias Atmosféricas de la Universidad de Wyoming para Barrow, Alaska, el 11 de junio de 2015.

En su Skew-T, encuentre 1005 milibares.

A continuación, la temperatura correspondiente es -1,7 grados Celsius, así que encuentra ese punto. Notará que la temperatura está sesgada, lo que significa que las líneas rojas se desvían hacia la derecha. Por lo tanto, deberá seguir esa línea roja para obtener el punto correcto.

Ahora coloque un punto donde se unen esas dos líneas. Notarás que estamos usando rojo. La temperatura generalmente se representa en rojo.

Practiquemos trazando un par de puntos más para Barrow, para que se haga una idea.

Entonces, al igual que para el primer conjunto de datos, encuentre 1000 milibares y -2.1 grados Celsius, y coloque un punto donde se unen esos dos.

A continuación, haga lo mismo para 968,8 milibares y -4,2 grados Celsius.

Si continuara esto para todos los puntos de datos, tendría la temperatura graficada en su Skew-T para Barrow. La temperatura generalmente se representa en rojo. Por el bien del tiempo, no lo graficaremos todo.

La otra cosa que a menudo se representa en el Skew-T es el punto de rocío, que generalmente se representa en azul. Al igual que la temperatura, existen numerosos sitios web que proporcionan puntos de rocío para diferentes estaciones meteorológicas. Sigamos con Barrow. Aquí están los datos:

Al igual que antes, encuentre 1000,5 milibares y -3,3 grados Celsius y coloque un punto en estos puntos.

Luego, encuentre 1000 milibares y -3.5 grados Celsius, y coloque un punto.

Finalmente, ubique 968.8 milibares y -4.8 grados Celsius y coloque un punto.

Conecta estos puntos con una línea azul. Por supuesto, hay muchos, muchos más puntos, pero entiendes la idea.

Resumen de la lección

Esa fue mucha información, ¿no? Se necesita tiempo para comprender los gráficos Skew-T, pero es de esperar que esto le ponga el pie en la puerta. En esta lección, exploramos el perfil de temperatura atmosférica de la Tierra , que significa las temperaturas de las diferentes capas de la atmósfera. La atmósfera terrestre está formada por diferentes capas, cada una con propiedades únicas. La mayoría de la gente asume que la temperatura disminuye lentamente a medida que asciende en la atmósfera, pero no siempre es así.

La troposfera es la capa más cercana a la tierra y la temperatura disminuye a medida que asciende en esta capa. La siguiente es la estratosfera , y la temperatura en realidad aumenta en esta capa. Luego está la mesosfera , donde la temperatura desciende, y finalmente la termosfera , donde la temperatura vuelve a subir.

Los diagramas termodinámicos permiten a los meteorólogos observar muchas propiedades de la atmósfera, incluida la temperatura, la presión, la humedad y el viento. El diagrama termodinámico más común utilizado es el Skew-T, que parece un montón de confusas líneas entrecruzadas. Pero cada línea tiene un significado específico. Por ejemplo, un gráfico Skew-T muestra isotermas, temperatura potencial, temperatura potencial equivalente, proporción de mezcla saturada e isobaras. Puede utilizar sitios web para obtener datos sin procesar que puede trazar en un gráfico Skew-T. Los tipos de datos que puede trazar incluyen la temperatura y el punto de rocío.

Rodrigo Ricardo Editor y fundador