FUNDAMENTOS DE METEOROLOGIA APLICADOS A LA CONTAMINACION DEL AIRE

FUNDAMENTOS DE METEOROLOGIA APLICADOS A LA
         CONTAMINACION DEL AIRE

Atmósfera
 La atmósfera consiste en una capa delgada de gases mezclados
    que cubren la superficie de la tierra, más del 99% de la masa
    total de la atmósfera se encuentra dentro aproximadamente de
    30 km de la superficie de la tierra.

 La masa total de la atmósfera es de aproximadamente 5.14 x 1015
    toneladas métricas.

 Absorbe la mayoría de la radiación electromagnética del sol,
    permitiendo la transmisión de cantidades significantes de
    radiación solo en las regiones de 300-2500 nm (radiación del
    ultravioleta cercano, del visible y del infrarrojo cercano) y de
    0.01-40 m (ondas de radio ).


Atmósfera
TROPOSFERA
              -Capa mas baja de la atmósfera que se
              extiende desde el nivel del mar hasta una
              latitud de 10-16 km
              -Caracterizada por una composición
              generalmente homogénea de los gases
              permanentes y donde la temperatura
              decrece con la altitud.
              -La magnitud de la disminución de la
              temperatura para el aire seco con altitud
              creciente se conoce como la velocidad de
              lapso adiabático que tiene un valor de
              9.8 K km-1.
              -En el límite superior de la troposfera
              (tropopausa) ocurre una temperatura
              mínima de aproximadamente -56°C, esta
              pudiendo variar en altitud hasta en un km
              o mas

Atmósfera
ESTRATOSFERA
Capa que esta directamente encima de la
troposfera.

Aquí la temperatura crece con la latitud
hasta un máximo de aproximadamente
2°C, lo que produce poco mezclado
vertical debido a la presencia del ozono,
que puede alcanzar un nivel de alrededor
de 10 ppm en volumen en la zona media
de la estratosfera.

 El efecto de calentamiento es causado
por la absorción de energía de la
radiación ultravioleta por el ozono.

Atmósfera
MESOSFERA
 En esta capa el comportamiento de la
temperatura es inverso, principalmente
debido a la     ausencia de especies
absorbentes de radiación.

La temperatura más baja puede alcanzar
valores promedio de hasta -92°C a una
latitud de alrededor de 85 km.

Las regiones más altas de la mesosfera,
definen una región llamada exosfera
donde predominantemente dominan
iones y moléculas que fácilmente pueden
escapar de la atmósfera.

Atmósfera
TERMÓSFERA
 Se extiende hasta los límites exteriores
lejanos de la atmosfera,
aproximadamente 500 km.
La temperatura en este nivel se
incrementa con la altitud hasta llegar a los
1200 °C. Este incremento se debe a que
la absorción de las intensas radiaciones
solares se encuentra limitada por unas
pequeñas cantidades de oxígeno, siendo
los principales componentes atmosféricos
el nitrógeno y el oxígeno.
A estas altitudes extremas las moléculas
de gas se encuentran ampliamente
separadas, haciendo la densidad del aire
muy baja.

Balance Térmico de la Atmósfera
 La energía consumida en casi todos los procesos atmosféricos proviene del sol.
  Esta energía se transfiere a través de la radiación del calor en forma de ondas
  electromagnéticas.

 La radiación del sol tiene su pico de transmisión en el rango visible de
  longitudes de onda [entre 0,38 y 0,78 micrómetros (µm)] del espectro
  electromagnético. Sin embargo, el sol también descarga una cantidad
  considerable de energía en las regiones ultravioletas e infrarrojas.

 Noventa y nueve por ciento de la energía solar se emite en longitudes de onda
  que oscilan entre 0,5 y 40 µm.

 Además, las longitudes de onda más largas que 2,5 µm son fuertemente
  absorbidas por el vapor de agua y el dióxido de carbono de la atmósfera.

 La radiación en longitudes de onda menores que 0,29 µm es altamente
  absorbida en la atmósfera por el nitrógeno y el oxígeno. Por consiguiente, la
  radiación solar que cae sobre la Tierra generalmente tiene una longitud de onda
  que oscila entre 0,29 y 2,5 µm.

Balance Térmico de la Atmósfera
  La cantidad de radiación solar recibida en una hora y un lugar
  específicos del sistema Tierra-atmósfera se llama insolación.

  La insolación esta determinada por cuatro factores:
 La constante solar
 La transparencia de la atmósfera La duración de la luz del día

 El ángulo con el que los rayos solares caen sobre la Tierra.
Constante solar
 La constante solar es la cantidad promedio de radiación recibida
  en un punto perpendicular a los rayos solares, localizado fuera de
  la atmósfera en la distancia media entre la Tierra y el sol.

Balance Térmico de la Atmósfera
 La cantidad real de radiación solar recibida en el borde exterior de
  la atmósfera varía ligeramente según la producción de energía del
  sol y la distancia de la Tierra en relación con este.

 La transparencia de la atmósfera, la duración de la luz del día y el
  ángulo con que los rayos solares caen sobre la Tierra son mucho
  más importantes para determinar la cantidad de insolación que
  realmente se recibe, la que también influye en el clima.
Transparencia
 La transparencia de la atmósfera tiene una relación importante con
  la cantidad de insolación que llega a la superficie terrestre. La
  radiación emitida se agota a medida que pasa a través de la
  atmósfera.

Balance Térmico de la Atmósfera
 La transparencia de la atmósfera se refiere al monto en que la
  radiación penetra en la atmósfera y llega a la superficie terrestre
  sin agotarse.
 La capacidad general de las diferentes superficies de la Tierra de
  reflejar energía solar a la atmósfera se conoce como albedo.

 El albedo se define como la fracción (o porcentaje) de la energía
  solar incidente que refleja una superficie al espacio.

Balance Térmico de la Atmósfera
 Para la Tierra y la atmósfera como un todo, el albedo promedio es
  30% cuando hay condiciones generales de nubosidad sobre la
  Tierra. Este índice es mayor en el rango visible de las longitudes
  de onda.
 Algunos de los gases de la atmósfera (vapor de agua) absorben la
  radiación solar. A pesar de componer sólo aproximadamente 3%
  de la atmósfera, el vapor de agua absorbe en promedio seis veces
  más radiación solar que los demás gases combinados
 La transparencia es una función no sólo de nubosidad sino también
  de latitud.
 Los rayos solares deben atravesar una capa de atmósfera reflectora
  de dispersión más espesa en las latitudes intermedias y altas que
  en las tropicales.

Balance Térmico de la Atmósfera
 Este efecto varía según las estaciones: en invierno es mayor (en el
  hemisferio norte) cuando el eje terrestre se aleja del sol y hace que
  los rayos solares sean menos intensos en el horizonte.

Balance Térmico de la Atmósfera

Balance Térmico de la Atmósfera
Duración de la luz del día

 La duración de la luz de día también afecta la cantidad de
  insolación recibida: mientras más largo sea el período de luz solar,
  mayor será la posible insolación total.

 La duración de la luz del día varía con la latitud y las estaciones.
  En el ecuador, el día y la noche son siempre iguales.

 En las regiones polares, el período de luz del día alcanza un
  máximo de 24 horas en verano y un mínimo de cero horas en
  invierno.
Duración de la luz del día

Balance Térmico de la Atmósfera

Ángulo de los rayos

Balance Térmico de la Atmósfera
 El ángulo con que los rayos solares caen sobre la Tierra varía
  considerablemente a medida que el sol "se mueve" de un lado
  a otro del ecuador.
 Una superficie relativamente plana y perpendicular a un rayo
  solar vertical recibe la mayor cantidad de insolación. Por
  consiguiente, las áreas donde los rayos solares son oblicuos
  reciben menos insolación.
 Este mismo principio se aplica al desplazamiento diario de los
  rayos solares. Al mediodía, se produce la mayor intensidad de
  insolación. Durante la mañana y la tarde, cuando el sol se
  encuentra en un ángulo bajo, la intensidad de la insolación es
  menor.

Balance Térmico de la Atmósfera

Balance Térmico de la Atmósfera
 Dado que la energía del sol siempre ingresa en la atmósfera, si
  toda la energía se almacenara en el sistema Tierraatmósfera,
  la Tierra se podría recalentar.
 Así, la energía se debe liberar de nuevo en el espacio. Por lo
  general, esto es lo que sucede. La radiación recibida regresa

Balance Térmico de la Atmósfera
  como radiación terrestre y da lugar a un balance térmico,
  Distribución del calor

 La Tierra, en su totalidad, experimenta grandes contrastes
  entre el calor y el frío en cualquier época.

  llamado balance de radiación.

Balance Térmico de la Atmósfera
 En el ecuador, soplan brisas tropicales cálidas mientras que
  en las regiones polares se forman capas de hielo.
 Diversas áreas de la Tierra que reciben diferentes
  intensidades de insolación representan una gran parte de este
  desequilibrio del calor. La latitud, las estaciones y la duración
  de la luz del día hacen que la intensidad de insolación recibida
  varíe según el lugar.
Calentamiento diferencial:

 La superficie terrestre no sólo recibe diferentes magnitudes de
  radiación solar sino que las diversas superficies terrestres
  absorben energía térmica en magnitudes distintas.

Balance Térmico de la Atmósfera
 Por lo general, las superficies secas se calientan y enfrían más
  rápidamente que las húmedas. Las áreas aradas, las playas
  arenosas y los caminos pavimentados se calientan más que las
  praderas y las áreas boscosas.

 La propiedad que hace que las diferentes superficies se
  calienten y se enfríen en velocidades distintas se denomina
  calentamiento diferencial.
 La absorción de la energía térmica del sol se confina en una
  capa poco profunda de la superficie terrestre. Por
  consiguiente, las superficies terrestres se calientan
  rápidamente durante el día y se enfrían rápidamente durante
  la noche. En cambio, las superficies acuáticas se calientan y

Balance Térmico de la Atmósfera
    enfrían más lentamente que las terrestres por las siguientes
    razones:
   El movimiento del agua produce calor
   Los rayos solares pueden penetrar la superficie acuática
   Se requiere más calor para cambiar la temperatura del agua
    debido a su mayor calor específico (se requiere más energía
    para aumentar la temperatura del agua que para cambiar la
    temperatura de la misma cantidad de suelo)
   La conducción es el proceso por el cual se transmite el calor a
    través de la materia sin que esta en sí se transfiera. El calor es
    conducido de un objeto más caliente a uno más frío.

 La convección se produce cuando la materia está en
    movimiento. El aire que se calienta a través de una superficie

Balance Térmico de la Atmósfera
  terrestre calentada (por conducción) se elevará porque es más
  liviano que el del ambiente.

 Los meteorólogos también emplean el término advección para
  denotar la transferencia de calor que se produce
  principalmente por el movimiento horizontal antes que por el
  movimiento vertical del aire (convección).

La insolación total anual es mayor en el
                                          ecuador y disminuye hacia los polos.
                                          La cantidad de insolación recibida
                                          anualmente en el ecuador es cuatro veces
                                          mayor que la recibida en cualquiera de los
                                          polos.

                                          Para la Tierra como un todo, las ganancias
                                          de energía solar equivalen a las pérdidas
                                          de energía que regresan al espacio
                                          (balance térmico). Sin embargo, como la
                                          región ecuatorial obtiene más calor que el
                                          que pierde y como los polos pierden más
calor que el que obtienen algo debe suceder para que el calor se distribuya de manera
más uniforme alrededor de la
                                             Tierra.

Dinámica de la Atmósfera
 El aire se mueve a fin de equilibrar los desbalances de presión
  causados por el calentamiento diferencial de la superficie
  terrestre.

 A medida que se traslada de áreas de alta presión a áreas de baja
  presión, el viento es influido significativamente por la presencia
  o ausencia de la fricción.

 Por consiguiente, los vientos superficiales se comportan de
  manera diferente que los vientos en altura debido a las fuerzas
  de fricción que actúan cerca de la superficie terrestre.

 La rotación de la Tierra modifica la circulación atmosférica pero
  no la produce, ya que, esencialmente, la atmósfera rota con la
  Tierra.

Presión Atmosférica
 Cualquier gas como el aire contiene moléculas que se mueven en todas las
  direcciones y a grandes velocidades. La velocidad depende de la temperatura
  del gas.
 La presión atmosférica es causada por moléculas de aire (por ejemplo,
  oxígeno o nitrógeno) que chocan tanto entre sí como con otros objetos y
  rebotan. Es función del número de moléculas atmosféricas en un determinado
  volumen y la velocidad a la que se desplazan.
 Cuando el aire está confinado dentro de ciertos límites, el calentamiento
  aumenta su presión y el enfriamiento la disminuye. Cuando se confina en un
  espacio más pequeño, su presión aumenta pero disminuye cuando se expande
  en un espacio mayor.

Viento
 El viento es el elemento básico en la circulación general de la atmósfera. Todos
  los movimientos del viento, desde ráfagas pequeñas hasta grandes masas de aire,
  contribuyen al transporte del calor y de otras condiciones de la atmósfera
  alrededor de la Tierra.

 La denominación de los vientos depende de la dirección de donde provienen.
  Cuando los vientos soplan con mayor frecuencia desde una dirección que desde
  otra, esta recibe el nombre de viento prevalente.

 La velocidad del viento aumenta rápidamente con la altura sobre el nivel del
  suelo mientras que la carga de fricción disminuye.

 Por lo general, el viento no es una corriente constante sino conformada por
  ráfagas con una dirección ligeramente variable, separada por intervalos. Las
  ráfagas de viento que se producen cerca de la Tierra se deben a las
  irregularidades de la superficie, lo cual crea remolinos..

 Estas y otras formas de turbulencia contribuyen al movimiento del calor, de la
  humedad y del polvo en el aire en altura.

                  Fuerza de Coriolis
  Si la Tierra no rotara, el aire se movería directamente de una
   presión alta a una presión baja.
  La fuerza de Coriolis causa una desviación del aire a la derecha en
   el hemisferio norte y a la izquierda en el hemisferio sur. Se trata de
   una fuerza aparente causada por la rotación de la Tierra bajo la
   acción del movimiento del aire.

 Esta fuerza aparente en el viento:
-Aumenta a medida que se incrementa la velocidad del viento
-Permanece en ángulos rectos en relación con la dirección del viento
- Crece cuando la latitud aumenta (es decir, la fuerza es mayor en
   los polos y cero en el ecuador)

Fuerza del gradiente de Presión
 El viento se produce por la tendencia de la naturaleza a corregir
  las diferencias en la presión atmosférica. Así, el viento soplará
  de las áreas de presión alta a las de presión baja.

 La presión que equilibra la fuerza que tiende a mover el aire de
  la presión alta a la baja se denomina fuerza del gradiente de
  presión. El gradiente de presión es la tasa y la dirección del
  cambio de presión.

 Cuando las isobaras se encuentran cerca, los gradientes son
  inclinados. El viento se moverá más rápidamente a través de
  isobaras inclinadas. Los vientos son más suaves cuando las
  isobaras están más alejadas porque la pendiente entre estas no es
  tan inclinada; por consiguiente, el viento no ejerce tanta fuerza.

Fricción
 La fricción, la tercera fuerza principal que afecta al viento,
  empieza a actuar cerca de la superficie terrestre hasta que llega
  a altitudes aproximadas de 500 a 1.000 m.

 Esta sección de la atmósfera se denomina capa límite
  planetaria o atmosférica. Por encima de esta capa, la fricción
  deja de influir en el viento. La fuerza de Coriolis y la del
  gradiente de presión se encuentran balanceadas por encima de la
  capa límite planetaria.

 Las fuerzas balanceadas que se producen por encima de la capa
  donde la fricción influye en el viento crean un viento que sopla
  paralelamente con las isobaras. Este viento se denomina viento
  geostrófico.

Fricción

Dentro de la capa de fricción, la fuerza de Coriolis, la fuerza del gradiente de presión y
                                          la fricción ejercen una influencia sobre el
                                          viento.

                                          El efecto de la fricción sobre el viento aumenta
                                          a medida que este se acerca a la superficie
                                          terrestre.

                                           Mientras más accidentada sea la superficie
                                           terrestre, mayor será la
                                             influencia friccional
El efecto de la fricción sobre la dirección del viento se debe a la relación existente entre
la velocidad del viento y la fuerza de Coriolis. Se debe recordar que esta fuerza es
proporcional a la velocidad del viento.

A medida que este experimenta mayor fricción
                                         en altitudes progresivamente bajas dentro de
                                         la capa de fricción, su velocidad y la fuerza de
                                         fricción disminuyen.
                                         La dirección del viento se dirige hacia la
                                         presión baja hasta que el vector resultante de
                                         la fuerza friccional y la fuerza de Coriolis
                                         equilibran de manera exacta la fuerza del
                                         gradiente de presión. A medida que las
                                         fuerzas friccionales aumentan, las direcciones
                                         del viento giran más bruscamente hacia la
                                         presión baja. Este cambio en la dirección del
                                         viento según las diferentes altitudes dentro de
                                         la capa de fricción se denomina espiral de
Ekman.

                    Sistemas de Presión
 El movimiento horizontal del aire está determinado por muchas fuerzas. Los vientos
  superficiales se desplazan en dirección contraria a las agujas del reloj alrededor de
  los sistemas de presión baja (ciclones) en el hemisferio norte.

 Este mismo balance de fuerzas conduce el aire en la dirección de las agujas del reloj
  alrededor de sistemas de presión alta (anticiclones) en el hemisferio norte, lo
  contrario sucede en el hemisferio sur.

Circulación General
 Si la Tierra no rotara y estuviera compuesta
   por una superficie sólida uniforme, se podría
   observar un modelo de circulación muy
   predecible del ecuador a los polos.

 El aire del ecuador, que recibe más radiación
   solar, sería más cálido y ligero, y se elevaría
   debido a la convección. A medida que el aire
   ecuatorial cálido se eleva, se producen
   tormentas eléctricas que liberan más calor y
   hacen que el aire continúe elevándose hasta
   que llega a la capa superior de la atmósfera.

 En este punto, el aire empezaría a moverse
   hacia las regiones polares y se enfriaría a
   medida que se traslade.

 En los polos, el aire frío denso descendería a la
  superficie y volvería a fluir hacia el ecuador.
 En el ecuador, el aire cálido se eleva y muchas
  veces se condensa en grandes nubarrones y
  tormentas.

Circulación General
 De este modo, se desarrolla una banda de presión
   baja alrededor del ecuador. Estas tormentas
   eléctricas liberan calor, que conduce el aire hacia
   partes más altas de la atmósfera.

 Allí, el aire empieza a trasladarse lateralmente
   hacia los polos y se enfría a medida que se mueve.
   El aire empieza a convergir o "reunirse" a una
   altura aproximada de 30° de latitud. La
   convergencia del aire hace que este se hunda o
   asiente en esta latitud.

 Esto determina la divergencia del aire en la
   superficie terrestre. A medida que el aire se hunde
   en esta región, el cielo se muestra despejado y los
   vientos superficiales son suaves y variables. Las
   latitudes de 30° se conocen como zonas de
   calmas subtropicales
 En lugar de desplazarse hacia el ecuador, en
  las latitudes de 30° C, una parte del aire
  superficial lo hace hacia los polos.

Circulación General
  La fuerza de Coriolis desvía estos vientos
   hacia el este en ambos hemisferios. Estos
   vientos superficiales soplan del oeste al este
   y se denominan vientos prevalentes del
   oeste o vientos del oeste en ambos
   hemisferios.

 Entre las latitudes de 30° a 60°, los sistemas
  móviles de presión y las masas de aire
  asociadas (que se abordarán posteriormente)
  ayudan a transportar la energía. La mayor
  parte del aire húmedo de las regiones del sur
  se desplaza hacia el norte. Esta humedad se
  condensa y libera la energía que ayuda a
  calentar el aire en las latitudes del norte
 En las áreas que se encuentran entre las latitudes
   de 60° y los polos, prevalecen los vientos polares
   del este. Estos forman una zona de aire frío que
   sopla hacia el sudeste (hemisferio del norte) y
   hacia el nordeste (hemisferio del sur) hasta que se
   encuentran con los del oeste, más cálidos.

Circulación General
 La interfaz entre los vientos polares del este y los
  del oeste es el frente polar, que se traslada a
  medida que ambas masas de aire se presionan
  entre sí de un lado al otro.

 El frente polar viaja del oeste al este y ayuda al
  aire frío a desplazarse hacia el sur y al aire
  húmedo y cálido, hacia el norte (hemisferio del
  norte) y, de ese modo, transporta energía
  calorífica a las regiones polares. A medida que el
  aire húmedo y cálido, característico de los vientos
  del oeste, ejerce una presión sobre los del este,
  fríos y más secos, se desarrolla un clima
  tempestuoso. Por consiguiente, el frente polar
  generalmente está acompañado por nubes y
  precipitaciones.

Influencias Topográficas
        La turbulencia térmica en un terreno con montañas
        y valles también guarda relación con el tamaño, la
        forma y la orientación de los rasgos.
        Las montañas y los valles se calientan de manera
        desigual debido al movimiento del sol en el cielo.
        Por la mañana, el sol calienta e ilumina un lado de
        una montaña o valle. El otro lado todavía esta
        oscuro y frío. El aire se eleva sobre el lado
        iluminado y desciende sobre el oscuro.
        Al mediodía, "cae" sobre ambos lados y los
        calienta. Al final de la tarde, la situación es similar
        a la de la mañana. Después de la oscuridad, a
        medida que el aire se enfría debido al enfriamiento
        radial, el aire desciende al valle desde las colinas
        más altas

Influencias Topográficas

En el caso de un valle, los vientos descendentes se pueden producir en las
pendientes opuestas del valle, lo que determina que el aire frío y denso se
acumule o deposite en el suelo.
 Este aire frío se puede descender hacia el valle y causar el movimiento del aire
debido al drenaje de aire frío. Además, como el aire frío desciende al suelo del
valle, el aire en altura se vuelve más cálido.
Esto da lugar a una inversión de temperatura que restringe el transporte vertical
de los contaminantes del aire

Influencias Topográficas
Tierra/agua

El tercer tipo de terreno es una interfaz de Tierra/agua. La tierra y el agua no sólo
presentan superficies con accidentes de diferentes características, sino también
distintas propiedades de calentamiento.

La tierra y los objetos que se encuentran sobre ella se calentarán y enfriarán
rápidamente; el agua lo hace lentamente. Las temperaturas del agua no varían
mucho de un día a otro o de una semana a otra.

Las superficies de la Tierra se calientan rápidamente, lo que hace que el aire
adyacente se caliente, se haga menos denso y se eleve. El aire frío sobre el agua
es atraído Tierra adentro. Es lo que se conoce como "brisa marina“

Por la noche, el aire que está sobre la Tierra se enfría rápidamente debido al
enfriamiento radial, que hace que la temperatura de la Tierra disminuya más
rápidamente que la del cuerpo adyacente de agua. Esto crea un flujo de retorno
llamado "brisa terrestre"

Influencias Topográficas
Áreas Urbanas

Las áreas urbanas presentan accidentes adicionales y características térmicas
diferentes debido a la presencia de elementos hechos por el hombre. La influencia
térmica domina la de los componentes friccionales.

Materiales de construcción como el ladrillo y el concreto absorben y retienen el
calor de manera más eficiente que el suelo y la vegetación de las áreas rurales.

Cuando el sol se pone, el área urbana continúa irradiando calor desde los
edificios, las superficies pavimentadas, etc. El aire que este complejo urbano
calienta, asciende y crea un domo sobre la ciudad. Este fenómeno se llama efecto
de la isla calórica.

La ciudad emite calor durante toda la noche. Recién cuando el área urbana
empieza a enfriarse, sale el sol y empieza a calentar el complejo urbano
nuevamente. Por lo general, debido al continuo calentamiento, las áreas urbanas
nunca recobran condiciones estables.
    Factores de flotabilidad
    -La temperatura y la presión atmosférica influyen en la flotabilidad de las
    porciones de aire. Mientras otras condiciones permanecen constantes, la
    temperatura del aire (un fluido) se eleva a medida que la presión atmosférica
    aumenta y decrece a medida que esta disminuye

Circulación Vertical
-El grado en el que una porción de aire se eleva o desciende depende de la
relación existente entre su temperatura y la del aire circundante. Mientras
más alta sea la temperatura de la porción de aire, esta se elevará, mientras
más fría, descenderá. Cuando la temperatura de la porción de aire y la del
aire circundante son iguales, la porción no se elevará ni descenderá a menos
que sea bajo la influencia del flujo del viento.

Circulación Vertical
 Gradiente vertical de temperatura
  -El gradiente vertical de temperatura se define como el gradiente en el que
  la temperatura del aire cambia con la altura.

  -El verdadero gradiente vertical de temperatura de la atmósfera es
  aproximadamente de 6 a 7 °C por km (en la troposfera) pero varía
  mucho según el lugar y la hora del día.

  -Una disminución de temperatura con la altura se define como un
  gradiente vertical negativo y un aumento de temperatura con la altura
  como uno positivo.

  -El comportamiento de la atmósfera cuando el aire se desplaza
  verticalmente depende de la estabilidad atmosférica. Una atmósfera
  estable resiste la circulación vertical; el aire que se desplaza
  verticalmente en ella tiende a regresar a su posición inicial. Esta
  característica de la atmósfera le confiere la capacidad de dispersar los
  contaminantes emitidos al aire.

Circulación Vertical
Gradiente Adiabático Seco
 Una porción de aire en su mayor parte no intercambia calor traspasando
  sus fronteras. Por consiguiente, una porción de aire más cálida que el
  aire circundante no transfiere calor a la atmósfera.

 Cualquier cambio de temperatura producido en la porción de aire se
  debe a aumentos o disminuciones de la actividad molecular interna.

 Un proceso adiabático es aquel en el que no se produce transferencia de
  calor ni de masa a través de las fronteras de la porción de aire.

 El gradiente vertical adiabático seco es fijo, totalmente independiente de
  la temperatura del aire ambiental. Siempre que una porción de aire seco
  ascienda en la atmósfera, se enfriará en el gradiente de 9,8 °C/1.000 m,
  independientemente de cuál haya sido su temperatura inicial o la del aire
  circundante. Como se verá más adelante, el gradiente vertical adiabático
  seco es fundamental en la definición de la estabilidad atmosférica
Gradiente Adiabático Húmedo

Circulación Vertical
 Al elevarse, una porción de aire seco que contiene vapor de
  agua seguirá enfriándose en el gradiente vertical adiabático
  seco hasta que alcance su temperatura de condensación o
  punto de rocío.
 En este punto, la presión del vapor de agua iguala a la del
  vapor de saturación del aire y una parte del vapor de agua
  se comienza a condensar.
 La condensación libera calor latente en la porción de aire y,
  por consiguiente, el gradiente de enfriamiento de la porción
  disminuye.
 A diferencia del gradiente vertical adiabático seco, no es
  constante pero depende de la temperatura y la presión. Sin
  embargo, en la mitad de la troposfera, se estima un gradiente
  aproximado de 6 a 7 °C/1.000 m.

Circulación Vertical
Gradiente ambiental
 El verdadero perfil de la temperatura del aire ambiental muestra el
  gradiente vertical del ambiente.

 Este, algunas veces denominado gradiente vertical prevalente o
  atmosférico, es el resultado de complejas interacciones producidas por
  factores meteorológicos y generalmente se considera que consiste en una
  disminución en la temperatura con la altura.

 Es particularmente importante para la circulación vertical, ya que la
  temperatura del aire circundante determina el grado en el que una
  porción de aire se eleva o desciende.

 El perfil de la temperatura puede variar considerablemente con la
  altitud; algunas veces puede alcanzar gradientes mayores que el
  adiabático seco y en otras ocasiones, menores. El fenómeno producido
  cuando la temperatura aumenta con la altitud se conoce como inversión
  de la temperatura.

Circulación Vertical

Altura de Mezcla

Altura de Mezcla

                                             El punto en el que la porción de aire que
                                             se enfría en el gradiente vertical adiabático
                                             seco intersecta la "línea" perfil de la
                                             temperatura ambiental se conoce como
                                             altura de mezcla.

                                              Este es el nivel máximo al que la porción
                                             de aire puede ascender.

                                                Cuando no se produce ninguna
                                               intersección (cuando el gradiente vertical
                                               ambiental es mucho mayor que el
gradiente vertical adiabático), la altura de mezcla se puede extender a mayores alturas
en la atmósfera.

Estabilidad Atmosférica
 El grado de estabilidad atmosférica se determina a partir de la diferencia de
  temperatura entre una porción de aire y el aire circundante.

 Este contraste puede causar el movimiento vertical de la porción (esto es, su
  elevación o caída). Este movimiento se caracteriza por cuatro condiciones
  básicas que describen la estabilidad general de la atmósfera.

 En condiciones estables, el movimiento vertical se inhibe, mientras que en
  condiciones inestables la porción de aire tiende a moverse continuamente
  hacia arriba o hacia abajo.

 Las condiciones neutrales no propician ni inhiben el movimiento del aire
  después del gradiente de calentamiento o enfriamiento adiabático.

 Cuando las condiciones son extremadamente estables, el aire frío cercano a
  la superficie es "entrampado" por una capa de aire cálido sobre este. Esta
  condición, denominada inversión, prácticamente impide la circulación

vertical del aire. Estas condiciones están directamente relacionadas con las
     concentraciones de contaminantes en el aire ambiental.

         Condiciones Inestables
 Recuerde que una porción de aire que empieza a elevarse se enfriará en el
  gradiente adiabático seco hasta que alcance su punto de rocío, en el que se
                               enfriará en el gradiente adiabático húmedo.

                                  Esto supone que la atmósfera circundante
                                 tiene un gradiente vertical mayor que el gradiente
                                 vertical adiabático (con un enfriamiento a más de
                                 9,8 °C/1.000 m), de modo que la porción que se
                                 eleva seguirá siendo más cálida que el aire
                                 circundante.

                                    Este es un gradiente superadiabático, la
                                   diferencia de temperatura entre el verdadero
                                   gradiente vertical de temperatura del ambiente y
                                   el gradiente vertical adiabático seco en realidad
   aumenta con la altura, al igual que la flotabilidad.

Condiciones Neutrales
 Cuando el gradiente vertical de la temperatura del ambiente es el mismo que el
  gradiente vertical adiabático seco, la atmósfera se encuentra en estabilidad
                                neutral.

                                 Estas condiciones no estimulan ni inhiben el
                                movimiento vertical del aire.

                                 La condición neutral es importante porque
                                constituye el límite entre las condiciones estables
                                y las inestables. Se produce durante los días con
                                viento o cuando una capa de nubes impide el
                                calentamiento o enfriamiento fuerte de la
                                superficie terrestre.

Condiciones Estables
        Cuando el gradiente vertical ambiental es
       menor que el gradiente vertical adiabático (se
       enfría a menos de 9,8 °C/1.000 m), el aire es
       estable y resiste la circulación vertical.
        Este es un gradiente vertical subadiabático.
       El aire que se eleva verticalmente permanecerá
       más frío y, por lo tanto, más denso que el aire
       circundante.
        Una vez que se retira la fuerza de elevación,
       el aire que se elevó regresará a su posición
       original. Las condiciones estables se producen
       durante la noche, cuando el viento es escaso o
       nulo

Inversiones
 Una inversión se produce cuando la temperatura del aire
  aumenta con la altura.
 Esta situación es muy común pero generalmente está confinada
  a una capa relativamente superficial.
 Las plumas emitidas a las capas de aire que experimentan una
  inversión (capas invertidas) no se dispersan mucho al ser
  transportadas por el viento. Las plumas emitidas por encima o
  por debajo de una capa invertida no penetran en ella sino que
  quedan entrampadas.
 Por lo general, las altas concentraciones de contaminantes del
  aire están relacionadas con las inversiones ya que estas inhiben
  la dispersión de las plumas.

Inversión por radiación
 La inversión por radiación es el tipo más común de inversión
  superficial y se produce con el enfriamiento acelerado de la
  superficie terrestre.
 A medida que la Tierra se enfría, la capa de aire cercana a la
  superficie también lo hace. Si este aire se enfría a una temperatura
  menor que la del aire de la capa superior, se vuelve muy estable y
  la capa de aire cálido impide cualquier movimiento vertical.
 Las inversiones por radiación generalmente se producen desde las
  horas finales de la tarde hasta las primeras de la mañana, con el
  cielo despejado y vientos calmados, cuando el efecto de
  enfriamiento es mayor.
 Las mismas condiciones que conducen a las inversiones nocturnas
  por radiación, determinan la inestabilidad durante el día. Los ciclos
  de inestabilidad a lo largo del día e inversiones durante la noche
  son relativamente comunes.

Inversión por subsidencia
 La inversión por subsidencia generalmente está asociada con los anticiclones
  (sistemas de alta presión).

 Se debe recordar que el aire de un anticiclón desciende y fluye hacia afuera con
  una rotación que sigue la dirección de las agujas del reloj.

 A medida que el aire desciende, la mayor presión existente en altitudes menores
  lo comprime y calienta en el gradiente vertical adiabático seco.

 Por lo general, este calentamiento se produce en un gradiente más acelerado que
  el gradiente vertical ambiental. Durante el día, la capa de inversión resultante de
  este proceso con frecuencia se eleva a cientos de metros sobre la superficie.
  Durante la noche, la base de una inversión por subsidencia generalmente
  desciende, quizás hasta llegar al suelo, debido al enfriamiento del aire
  superficial.
 En efecto, los días despejados y sin nubes característicos de los anticiclones
  propician las inversiones por radiación, de modo que se puede producir una
  inversión superficial durante la noche y una elevada durante el día. Si bien la

capa de mezcla que se encuentra debajo de la inversión puede variar diariamente,
nunca será muy profunda