3.6 Entender el perfil de temperatura de la atmósfera
3.6 Entender el perfil de temperatura de la atmósfera
Ahora podemos empezar a entender las razones del perfil de temperatura típico de la troposfera. La atmósfera es mayoritariamente transparente a la radiación solar visible entrante, por lo que la superficie de la Tierra se calienta y, por tanto, calienta y humedece el aire que hay sobre ella. Este aire cálido y húmedo se eleva inicialmente de forma seca adiabática, y luego se humedece adiabáticamente una vez que se forma una nube. Diferentes masas de aire con diferentes historias y diferentes cantidades de agua se mezclan y el resultado es un perfil típico de temperatura troposférica que tiene una tasa de lapso de (5-8) K km-1.
Si los perfiles de temperatura atmosférica estuvieran determinados sólo por la humedad atmosférica, las masas de aire más secas tendrían tasas de lapso más parecidas a la tasa de lapso adiabática seca, en cuyo caso esperaríamos que los cielos tuvieran menos nubes y más delgadas. Las masas de aire más húmedas tendrían tasas de lapso más cercanas a la tasa de lapso adiabática húmeda, lo que daría como resultado un cielo lleno de nubes a muchas altitudes.
Pero muchos procesos afectan a la temperatura del aire a diferentes altitudes, incluyendo la mezcla de paquetes de aire, a veces incluso de la estratosfera, y la lluvia y la evaporación de la lluvia. El intercambio de radiación infrarroja entre la superficie de la Tierra, las nubes y los gases que absorben la radiación infrarroja (es decir, el vapor de agua y el dióxido de carbono) también desempeña un papel importante en la determinación del perfil de temperatura de la atmósfera, como mostraremos en la lección sobre la radiación atmosférica.Los perfiles atmosféricos resultantes pueden tener tasas de lapso locales que pueden ser desde menos que la tasa de lapso adiabática seca hasta más que la tasa de lapso adiabática húmeda. Observe atentamente el perfil de temperatura que se muestra a continuación. Verá la evidencia de muchos de estos procesos que se combinan para hacer que el perfil de temperatura sea lo que es.
Si promediamos todos estos perfiles a lo largo de todo el año y en todo el globo, podemos llegar a un perfil típico de temperatura troposférica. Según la Organización de la Aviación Civil Internacional (Doc 7488-CD, 1993), la atmósfera estándar tiene una temperatura de 15 oC en la superficie, una tasa de lapso de 6,5 oC km-1 de 0 km a 11 km, una tasa de lapso cero de 11 km a 20 km y una tasa de lapso de -1 oC km-1 de 20 km a 32 km en la estratosfera (es decir, la temperatura aumenta con la altura). Aunque este perfil estándar es una buena representación de un perfil promediado globalmente, es poco probable que se haya visto alguna vez un perfil de temperatura semejante con una radiosonda.
Combinar el conocimiento de la estabilidad junto con el de los procesos húmedos nos permite entender el comportamiento de las nubes en la atmósfera. La siguiente imagen del vapor de agua liberado de una torre de refrigeración en el reactor nuclear de Three-Mile Island, cerca de Harrisburg, PA, muestra el vapor de agua condensándose rápidamente para formar una nube. La nube asciende, pero luego alcanza un nivel en el que su densidad coincide con la del aire circundante. A continuación, la nube deja de ascender y comienza a extenderse.
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