Download GF515 Modelación atmosférica orientada a la - DIM

GF 515
Modelación atmosférica
orientada a…
GF515 LGK Mar 2004
M Tiempo de recambio y
=
variabilidad
S
GF515 LGK Mar 2004
Charlson, 1992
GF515 LGK Mar 2004
Rodhe, 1992
Eppur si muove!
Rossby, 1956
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En la atmósfera rige la segunda ley de
Newton


 f  ma
Pero siendo un sistema en rotación, se
corrige por Coriolis y por centrífuga:

 

2
 f  m( a  2xv -  r )
Y además se conservan la masa y la energía
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Conservación del momentum
du uvtan  uw
1 p
x̂ :



 2vsin   2wcos  Fx
dt
a
a
 x
dv u 2 tan vw
1 p
ŷ :



 2usin  x  Fy
dt
a
a
 y
dw u 2  v 2
1 p
ẑ :


 g  2u cos   Fz
dt
a
 z
Conservación de la energía
dT
d
dQ
1
Cv
p

, 
dt
dt
dt

Conservación de la masa


d
{u, v, w, T, p, }  {r , t}
  .v
dt
Ecuación de estado para gas ideal
p  ρRT
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Atmósfera como gas ideal
m *
pV = n R T  R T
M
*
p= RT
 J 
R  287 
; M  29

 kg K 
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 g 
 mol 
Condiciones sinópticas
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A escala sinóptica son buenas
aproximaciones:
Grad. Presión
Balance hidrostático
p
  g
z
Balance geostrófico
1 p
x̂ : -fv  , f  2sin 
 x
1 p
ŷ : fu  GF515 LGK Mar 2004
 y
Peso (g)
A
C
G-P
B
f<0, HS
Balance hidrostático
“La atmósfera no se cae...”
La fuerza de gravedad (hacia abajo) es
compensada por el gradiente vertical
de presión (hacia arriba)
z
p
=  g
z
g

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p=RT
p
=  g
z
p
g
=
z
p
RT
Esto da una excelente aproximación de la variación vertical de la
presión. Excepto en situaciones con movimientos verticales
intensos, por ejemplo, nubes convectivas (cúmulonimbus, Cb).
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Aproximación geostrófica
1 p
x̂ : -fv  , f  2sin 
 x
A
1 p
ŷ : fu  C
 y

1
G-P
vg 
zˆxp
f
Vale en ausencia de fricción y
curvatura con un 10-15% de
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error
B f<0, HS
A
B
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Alta (HS)
Baja (HS)
http://rainbow.ldeo.columbia.edu/ees/climate/lectures/gen_circ/Zonally_averaged_rad.html
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Viento en
superficie
Enero
Julio
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http://rainbow.ldeo.columbia.edu/ees/climate/slides/i_gen_circ.html
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Circulaciones de mesoescala
Brisa marina y terral
Valle-Montaña
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En un fluído estratificado, una parcela de aire que no
intercambia calor con su entorno cambiará su
temperatura por expansión o compresión adiabática:
z
dh  c p dT  gdz  0
expansión
T
g
1º K

   
z
cp
100 m
compresión
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T
Temperatura potencial
Temperatura corregida por efectos de compresión y expansión
adiabáticas
R
 cp
 ps

  T 
 p 
 p 

 T 

p
 s
 ( 1)

, 
cp
cv
En procesos adiabáticos la temperatura potencial se conserva.
Las superficies de igual temperatura potencial se llaman
isentropas.
R
c p  cv 
M aire
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Estabilidad atmosférica
Estable
Inestable
Cálido
Frío
Frío
Cálido
Si el aire frío y (más denso) está por debajo del aire
cálido (menos denso) se tiene una condición estable.
De lo contrario, la condición es inestable.
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z
Estable
Mov. verticales inhibidos
Neutro/Perfil adiabático
Inestable
Mov. verticales reforzados
T
Si al ascender (descender) la parcela de aire está más
cálida (fría) que su entorno podrá, por empuje térmico,
seguir ascendiendo (descendiendo). De lo contrario
tenderá a descender (ascender).
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La Platina 16/10-2000
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Dependiendo de las condiciones atmosféricas...
Estabilidad extrema
(inversión de superficie)
Fumigación/Captura
(inversión superior)
Condiciones Neutras
Condiciones Inestables
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Circulación atmosférica en la
cuenca de Santiago
Comportamiento del monóxido de
carbono (CO)
Condiciones del 24 de Marzo de 2004
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Monitoreo
Meteorológico
Sinópticas
DMC-OMM
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Mesoscala
CENMA/CONAMA
Forzamiento orográfico
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Forzamiento
sinóptico
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Condición nocturna: vientos leves en superficie y con
componente este
acabello@cenma.cl
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Condición diurna: vientos medios en superficie y con
componente oeste
acabello@cenma.cl
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Monitoreo de calidad del aire en Santiago
CO en Santiago (1997-2000)
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Miércoles 24 de
Marzo
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Ejercicio: Hacer un pronóstico y verificarlo
http://www.sesma.cl/sitio/pag/aire/indexjs3aireindgasesdemo.asp
http://www.conama.cl/rm/568/channel.html
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