EL CAMBIO CLIMÁTICO
LA ATMÓSFERA
   

Ejercicio 1 Ejercicio 2 Ejercicio 3 Ejercicio 4 Ejercicio 5 Ejercicio 6 Ejercicio 7 Ejercicio 8

ORIGEN

Junto con la hidrosfera, constituyen las masas fluidas. Ambas están estrechamente ligadas mediante el ciclo del agua. Constituyen un sistema caótico, cuyas variables presentan complejas interacciones de carácter no lineal, por lo que prácticamente es imposible construir modelos fiables y predecir resultados en función de los parámetros iniciales, ya que cualquier pequeña variación en ellos puede suponer enormes cambios en los resultados, que son así imprevisibles. De ahí la imposibilidad de establecer un control sobre el clima.

La atmósfera es la envoltura de aire que rodea la Tierra.

Se formó a partir de la geosfera. La Tierra no fue capaz de retener parte de los gases de la nebulosa inicial (H2 y He).
Fundamentalmente estuvo formada por agua, CO2, NH3, N2, H2, CH4. Pudo ser más propicia para la formación de las primeras moléculas orgánicas (aminoácidos, proteínas, lípidos) y la aparición de la vida.

  • H2O: se fotodisociaba, formando O2 y H2. El hidrógeno es escapaba y el oxígeno se mezclaba con el metano y oxidaba la superficie.
  • CO2: junto con el agua daba lugar a ácido carbónico, que formaría carbonatos.
  • NH3: se fotodisociaba.
  • CH4: se unía al O2, dando agua y CO2.

Al final se acumularon N2 y O2 (procedente de la fotodisociación del agua y por acción de la fotosíntesis). La acumulación de O2 y O3 permitió el desarrollo de formas de vida cada vez más complejas. La nueva atmósfera oxidante dio lugar a nuevas reacciones en los procesos de meteorización, transporte y sedimentación.

COMPOSICIÓN

  • Componentes mayoritarios:
    • N2:  78,1%
    • O220,9%
    • Ar: 0,93%    (por la desintegración radiactiva del K40)
    • CO20,03%
    • H2O: variable, entre un 4% y menos del 1%. Ausente por encima de los 10 – 12 km.
  • Componentes minoritarios (en ppm)
    • CO, CH4, hidrocarburos, NO, NO2, NH3, SO2, O3, He, Ne, Kr, Xe, H2,

Esta composición varía poco con la altura.

  • El O3 presenta un máximo valor de concentración en la estratosfera.
  • La proporción de vapor de agua, que mengua hasta la tropopausa, crece de forma paralela al incremento de O3 de la estratosfera, para luego proseguir su decremento.
  • H2 y He se encuentran en mucha menor proporción que en el Sol o en el universo en conjunto.
  • Existen partículas en suspensión en la parte baja de la atmósfera. Las de un tamaño mayor de 25 micras tienen una velocidad de sedimentación alta.

Humedad:

  • Absoluta (HA): masa vapor de agua / m3
  • Relativa (HR): humedad absoluta / masa de vapor de agua que saturaría dicho volumen

Punto de rocío: temperatura a la que ha de enfriarse un volumen determinado de aire para que el vapor de agua que contiene lo sature.

  • La masa de aire está a 10°C de temperatura y contiene 10 g de agua por m3 de aire. Tiene toda la humedad que es capaz de retener, por lo que su humedad relativa es del 100%. Está en su punto de rocío.
  • La masa de aire tiene mucha más humedad de la que puede mantener en forma de vapor (HR ≈ 275%), por lo que se condensará formando una nube.
  • Tiene menos humedad de la que puede mantener en forma de vapor (HR ≈ 70%), por lo que el agua que contiene estará en forma de vapor

Rocío: se forma sobre superficies que, por un intenso enfriamiento, alcanzan el punto de rocío.

  • Si es inferior a 0°C da lugar a escarcha
  • Si el enfriamiento afecta a una considerable capa de aire: se originan las nieblas.

Nubes: por condensación y sublimación del vapor de agua. Se realiza sobre núcleos higroscópicos de condensación.

ESTRUCTURA DE LA ATMÓSFERA

  • Homosfera (homopausa)
    • Troposfera (tropopausa)                       0 – 15 Km
    • Estratosfera (estratopausa)               15 – 50 Km
    • Mesosfera (mesopausa)                     50 – 80 Km            
  • Heterosfera
    • Ionosfera o termosfera (ionopausa o termopausa)   80 – 600 Km
    • Exosfera

La homosfera tiene una composición menos variable que la heterosfera.

  • Troposfera:

Presión a nivel del mar y en condiciones normales 1013 mb. Disminuye con la altura, primero deprisa y luego despacio. Gradiente térmico vertical (descenso de 0,65°C por cada 100m de ascenso). Los primeros 3 ó 4 km sufren la influencia del terreno. En los polos es unos 5 km menos potente.
La altura varía estacionalmente, siendo la troposfera más alta en verano que en invierno. Se alcanzan temperaturas de – 70°C. Polos: 8 km; ecuador: 16 km.
Los primeros 500 m forman la capa sucia, por la presencia de polvo en suspensión de volcanes, desiertos, actividades industriales,... Contribuye a la coloración rojiza del cielo al amanecer y atardecer. Sirven de núcleo de condensación, facilitando el paso de vapor de agua a líquido.
El aire se calienta por el calor transmitido desde la superficie terrestre y se originan las corrientes de convección. Si el fluido está más caliente en la parte superior que en la inferior, no se produce la convección y se dice que el fluido está estratificado.
Aquí se producen la mayor parte de los fenómenos atmosféricos y meteorológicos.
Tiene prácticamente todo el vapor de agua.
Debido a la compresibilidad de los gases, la mayor parte de la atmósfera se encuentra cerca de la superficie. En los primeros 6 Km se encuentra el 50% del total, y en los primeros 15 Km el 95%.
Existen fuertes flujos tanto horizontales como verticales.
El albedo o reflectancia de una superficie es la proporción de radiación que refleja.

    • Albedo de la nieve:      0,90 (refleja el 90% de la luz incidente)
    • Albedo del agua:          0,50 (refleja el 50% de la luz incidente)
    • Albedo de la hierba:    0,25 (refleja el 25% de la luz incidente)
  • Estratosfera

Densidad baja. A unos 25 km se encuentra la ozonosfera, ocupando la mitad superior de la estratosfera. El ozono se descompone de manera exotérmica, calentando la estratosfera (hasta unos 15°C). El aumento es mayor al final de la capa. Casi no hay movimientos verticales; son horizontales. Al igual que en la mesosfera, pueden aparecer nubes nuctilucientes (cristales de hielo). Aquí es donde los meteoritos se vuelven incandescentes.
                                                     O2 + UV  = O + O
                                                     O + O2  = O3  + calor
                                                     O3 + UV = O2+ O
                                                     O + O3 = O2 + O2
El ozono retiene el 90% de los rayos UV

  • Mesosfera

Densidad baja. Alcanza unos –80°C. Los fragmentos de rocas procedentes del espacio se vuelven incandescentes: estrella fugaces. Si llegan a la superficie se denominan meteoritos.

  • Ionosfera o termosfera

Sobre todo N2. Los electrones desprendidos originan campos magnéticos. Casi vacío: atmósfera vestigial. Los átomos se encuentran ionizados. Frenan las longitudes de onda más cortas (gamma, X y UV más cortos). Se alcanzan temperaturas superiores a los 1.000° C. La temperatura alta no implica mucho calor. Los termómetros habituales no los registran debido a su baja densidad. A esta altura se producen las auroras polares (boreal y austral).

  • Exosfera

Tiene la misma densidad que el espacio interestelar. Viento solar.

BALANCE Y DISTRIBUCIÓN GEOGRÁFICA DE LA RADIACIÓN SOLAR

La energía solar es la principal fuente de energía que actúa sobre el planeta. La energía media recibida por la Tierra se denomina constante solar y es del orden de 2 cal / cm2 x min, buena parte de la cual se refleja. Sin embargo no llega la misma cantidad de energía a todos los puntos de la Tierra.
La radiación solar está formada básicamente por un 41% de luz visible, un 50% de infrarrojos y un 9% de rayos gamma, X y UV. La atmósfera absorbe, de manera selectiva, las diferentes longitudes de onda de las radiaciones.
La superficie se calienta, no solo mediante la radiación directa, sino también por la contrarradiación. A este efecto se le llama efecto invernadero. Cambios sustanciales en la proporción de vapor de agua o de CO2 pueden tener enormes consecuencias en la temperatura. La contaminación aumenta el efecto invernadero.
El albedo (energía reflejada y devuelta al espacio) oscila entre el 30 y el 35%.
En líneas generales se produce un equilibrio radiante, de modo que se emite aproximadamente la misma cantidad de energía que se recibe. Así, la superficie ni se calienta ni se enfría ostensiblemente. Las desviaciones transitorias se traducen en cambios climáticos.

La cantidad de energía que llega a la superficie no lo hace en la misma cantidad en todos los puntos de la Tierra ni a lo largo del tiempo. Existen variaciones por:

  • Mayor o menor proximidad al Sol a lo largo del año.
  • Variaciones diurnas (noche-día)
  • Modificaciones estacionales.

En las latitudes altas, la radiación saliente es mayor que la entrante, y en las latitudes bajas se produce lo contrario.

PRESIÓN ATMOSFÉRICA

Disminuye rápidamente con la altura. A nivel del mar, tiene un valor (en condiciones estándar) de 1 atmósfera = 1033,6 g/cm2 = 1033,6 mb. Isobaras.

GRADIENTES VERTICALES

Curvas de estado: representaciones de la variación de temperatura con la altura

  1. Gradiente vertical de temperatura (GTV): -0,65°C / 100 m. No es uniforme. Se produce en condiciones estáticas o de reposo. Inversión térmica: la Tª aumenta en vez de disminuir. Impide el movimiento vertical del aire. Se puede presentar en cualquier altura de la troposfera (la tropopausa representa una inversión térmica permanente). También existen ocasionales, como las de invierno, en las que el suelo enfría la atmósfera circulante, resultando ésta más fría que las capas superiores.
  2. Gradiente adiabático seco (GAS): 1°C / 100 m (seco porque tiene agua en forma de vapor). Es dinámico. Afecta a una masa de aire que se encuentra en desequilibrio térmico o bárico con relación al medio, por lo que tiende a ascender hasta encontrar el equilibrio. El aire es un mal conductor del calor. La masa ascendente puede considerarse como un sistema aislado o adiabático, ya que no intercambia calor con el aire circulante.
  3. Gradiente adiabático húmedo o saturado (GAH): si la masa de aire ascendente del GAS alcanza el punto de rocío, se producirá la condensación del vapor de agua y la formación de una nube. A partir de aquí podrá seguir el ascenso, pero con un gradiente 0,3 – 0,6°C / 100 m. Esto se debe  a la liberación del calor latente por condensación, formándose el GAH. El gradiente aumentará proporcionalmente a medida que el aire pierda humedad, hasta que todo el vapor haya sido condensado, alcanzando de nuevo los valores del GAS.

En las zonas tropicales se valor será  el mínimo (O,3) debido a la intensa evaporación, y las nubes alcanzarán alturas próximas a la troposfera; por el contrario, en las latitudes alta  el gradiente será mayor y las nubes se formarán a menor altura, sobre todo en invierno.

NUBOSIDAD Y PRECIPITACIÓN

Nubosidad.
Formación de las nubes.
Tipos de nubes
Precipitaciones:

  • Frontal

Frente frío

Frente cálido

  • Orogénica
  • Convectiva

CIRCULACIÓN ATMOSFÉRICA

  • Corrientes de convección
  • Fuerza de Coriolis
  • Células de Hadley
  • Levantes polares
  • Vientos del oeste
  • Frente polar
  • Alisios
  • Zona de convergencia intertropical (ZCIT)

En las zonas templadas interviene de forma determinante el vórtice circumpolar. Es un cinturón de vientos dominantes del oeste que circundan al planeta sobre los polos a gran altura. En la tropopausa el viento circula a gran velocidad: corriente en chorro (jet – stream).
En verano sopla con fuerza, paralelo alrededor de las zonas polares, con pocas ondulaciones (vórtice comprimido).
Cuando es débil, normalmente en invierno, el vórtice se ondula más y su influencia se extiende hacia latitudes más bajas, empujando las zonas templadas hacia el ecuador. Esta situación corresponde a un vórtice dilatado. Las ondulaciones que forma el vórtice se denominan ondas de Rossby. Produce borrascas en las ondulaciones negativas (sentido antihorario) y anticiclones en las curvaturas positivas (sentido horario). Ambos se desplazan de oeste a este.
Si la dilatación del vórtice continua, las ondulaciones se hacen más acusadas llegando a romperse, con lo que las borrascas se dirigen hacia el sur, provocando precipitaciones de lluvia o de nieve, y los anticiclones se dirigen hacia el norte. A veces, por rezones desconocidas, el vórtice no se rompe y los anticiclones se estabilizan, permaneciendo inmóviles y forzando a las borrascas a rodearlos. Estos anticiclones se denominan anticiclones de bloqueo. Provocas tiempo seco y caluroso en verano y frío y seco en invierno, con intensas heladas nocturnas. Si estos anticiclones persisten en el tiempo se originan periodos de sequía
 

CLIMATOLOGÍA

Es la ciencia que estudia el clima (conjunto de fenómenos de tipo meteorológico que caracteriza la situación y el tiempo atmosférico en un lugar determinado de la Tierra). Es diferente al tiempo meteorológico de un momento determinado. El clima se calcula a partir de valores medios del tiempo meteorológico, recogidos a lo largo de 20 o 30 años.
El clima surge como resultado de una serie de interacciones entre latitud, altitud, continentalidad y orientación con respecto a los vientos.
Los climogramas son gráficos que representan los climas de diferentes zonas de la Tierra. Se representa temperatura y precipitaciones. En el eje horizontal se ponen los meses del año, en el eje vertical izquierdo la temperatura y en el eje vertical derecho las precipitaciones. El eje de las precipitaciones es de valor doble que el de la temperatura (10°C – 20 mm de agua).

CLASIFICACIÓN DE LAS ZONAS CLIMÁTICAS


Existen varias clasificaciones:

  • Basada únicamente en la temperatura:
    • Zonas de latitudes bajas y sin invierno (temperatura media nunca menor de 18° C)
    • Zonas de latitudes medias que tienen una estación estival y otra invernal.
    • Zonas de latitudes altas y sin verano (temperatura media nunca supera los 10° C)
  • Basada únicamente en la precipitación
    • Zonas áridas:                                  0 –    250 mm / año
    • Zonas semiáridas:                         250 –    500 mm / año
    • Zonas subhúmedas:                     500 –  1000 mm / año
    • Zonas húmedas:                            1000 –  2000 mm / año
    • Zonas muy húmedas                    >   2000 mm / año

Actualmente una de las clasificaciones más usadas delimita las zonas climáticas combinando la precipitación, la temperatura y la distribución de la vegetación.

CLIMAS CÁLIDOS

  • Clima ecuatorial

En latitudes bajas y con dominio del bosque denso. Sin estaciones.
Temperatura sensiblemente constante (entre 25 y 28°C). Amplitud térmica anual de unos 3°C.
Sin estación seca. Gran nubosidad. Precipitación de más de 1.500 mm anuales. Desde 5° latitud sur a los 10° latitud norte.
El bosque ecuatorial siempre está verde, sin reposo estacional. Es un bosque heterogéneo (gran nº de especies diferentes en poco espacio). Son raros los bosques homogéneos. La heterogeneidad constituye un serio obstáculo para la explotación forestal, ya que los árboles de especies explotables aparecen muy dispersos.
Tifones, huracanes y ciclones
Distintas denominaciones para el mismo hecho. Son lluvias torrenciales a finales de verano. Nacen de una depresión del ZCIT, por una rotura momentánea de ésta si sopla con más fuerza los alisios del hemisferio contrario. Dicha depresión queda rodeada de aire especialmente caliente.

  • Clima tropical con estación seca

Se produce una alternancia de una estación húmeda con otra seca. La llegada del ZCIT en verano provoca lluvias. El retorno de los anticiclones en invierno, la sequía. Con el aumento de la latitud, la cantidad de precipitaciones desciende de 1500 a 500 mm y la duración de la estación seca pasa de 3 a 9 meses. La amplitud térmica varía de 3 a 10°C. El clima de monzón tiene el mismo ritmo estacional, pero las lluvias son mucho más importantes.


La vegetación tiene que adaptarse a largos periodos de aridez. El bosque abierto sucede al bosque denso.
La sabana africana (extensión herbácea) está en las mismas latitudes que el bosque claro, pero en zonas con suelos más permeables. A medida que desaparece la pluviosidad y se acorta el periodo húmedo, la sabana, al principio muy poblada de árboles, los pierde progresivamente y ya no está salpicada más que por arbustos raquíticos y muy separados unos de otros.
Monzones
Son una especie de brisa marina a gran escala en la que la alternancia de movimientos tierra-mar es semestral.
En invierno: cuando el ZCIT está en su punto más bajo, se instala en Asia un anticiclón continental que provoca vientos fríos y secos del nordeste.
En verano: al deshacerse dicho anticiclón, el ZCIT asciende, situándose también sobre Asia. Entonces comienza el periodo de los monzones. El anticiclón situado en el océano Índico hace que los vientos soplen del sudoeste hacia el continente, arrastrando lluvias hacia la India y el sudeste asiático.
La enormidad del continente asiático es lo que hace que no exista en Asia sudoriental ninguna franja de clima desértico.

  • Clima desértico

Dominio del calor y de la aridez. La atmósfera seca facilita la fuerte radiación solar diurna y la irradiación nocturna. La oscilación en un mismo día puede pasar de 30°C. Las precipitaciones están siempre por debajo de 250 mm al año, son extremadamente irregulares y pueden pasar varios años sin llover.
En los márgenes del desierto, los climas semiáridos (200 – 500 mm de precipitación anual) marca la transición a los climas tropicales y templados.
La sequedad del aire es extrema.


Se debe a la existencia de las altas presiones. Sobre los bordes orientales de los continentes las altas presiones se borran en estación cálida, con régimen de lluvias (de ahí que los desiertos se interrumpan al este). La continentalidad agrava la sequedad Las barreras montañosas se oponen a la penetración de los vientos lluviosos.
Constituyen aproximadamente el 15% del total de las tierras emergidas.
La falta de agua dificulta la formación de los suelos. La cubierta vegetal es muy pobre, y distribuida de manera irregular.

CLIMAS TEMPLADOS

Con estaciones muy definidas, con gran variedad de tiempos atmosféricos. Provocados por el frente polar. Gran variedad de climas.

  • Clima mediterráneo

Es el clima subtropical de la fachada occidental de los continentes.
Verano seco y cálido e invierno suave y lluvioso.
Presenta rasgos de dureza: olas de frío (procedentes del interior del continente por los anticiclones fríos), aires abrasadores (procedentes del Sahara), precipitaciones violentas, etc.
La violencia de las lluvias lleva consigo una fuerte erosión del suelo. Vegetación arbustiva que se adapta a la larga sequedad del verano.

  • Clima chino

Sobre las fachadas orientales de los continentes. Verano cálido y húmedo de tipo tropical. Invierno suave y lluvioso de tipo mediterráneo. Están asociadas especies vegetales tropicales y templadas.

  • Clima oceánico

Se halla dulcificado por la proximidad de los océanos. El dominio, relativamente reducido, se sitúa sobre las fachadas occidentales de los continentes (Norte de Europa). Oscilación térmica pequeña. Invierno suave y verano fresco. Las lluvias se reparten a lo largo de todo el año (con ligero predominio en la estación fría). Bosque caducifolio (bosques y hayas).

  • Clima continental

Reina sobre la mayor parte de la zona templada, lejos de la influencia oceánica. Invierno frío y seco y verano cálido y lluvioso. Precipitación anual poco importante. La temperatura puede descender a –40°C. Se corresponde con bosques de coníferas, praderas y estepas.

CLIMAS FRÍOS

  • Clima polar

Invierno muy largo (8 – 9 meses). Sin verdadero verano. El frío se debe a la oblicuidad en la incidencia de los rayos. Precipitaciones sobre todo en forma de nieve. Las temperaturas mínimas pueden llegar a – 90°C. Anticiclones fríos permanentes. Clima seco.
El subsuelo está permanentemente helado. El hielo de la superficie se puede fundir durante el verano.

  • Clima de alta montaña

La altitud necesaria depende de la latitud. La disminución en densidad del aire explica que la temperatura baje con la altura (absorbe menos calor). La amplitud térmica es pequeña en las cumbres y elevada en los valles. Del desigual calentamiento en valles y cumbres resulta vientos locales. Precipitaciones orogénicas. Vegetación escalonada por pisos.

EL CAMBIO CLIMÁTICO

Actualmente la temperatura media del planeta es de 15°C. Pero no siempre ha sido así. El clima ha variado, a veces de manera extrema.
Globalmente, el clima medio ha sido mucho más cálido que ahora, con regiones polares libres de hielo y zonas templadas con vegetación exuberante.
A lo largo de los 4.500 m.a., la Tierra ha conocido períodos fríos denominados épocas glaciares. Cada época glaciar puede durar millones de años, y dentro se da una sucesión rítmica de glaciaciones propiamente dichas separadas por períodos interglaciares. Durante los últimos 800.000 años las glaciaciones han tenido una duración de alrededor de 100.000 años. En cada período interglaciar se producen oscilaciones climáticas más cortas, que se suelen denominar óptimos climáticos y crisis climáticas.
Ahora estamos en un período interglaciar, el último, de la actual época glaciar que comenzó hace más de 3 millones de años.
Por lo tanto, el hombre surge sobre el planeta en una época glaciar, si bien aparece en África, cerca del ecuador, donde las condiciones no eran tan duras.
Los factores que han podido influir en los cambios climáticos son:

  • Factores solares
    • Variación de la constante solar

    La constante solar es la cantidad de energía procedente del Sol que llega a la Tierra por unidad de superficie y tiempo. El Sol pasa por épocas de máxima actividad (aumento de tamaño y número de las manchas solares) y de mínima cada 11 años. La variación en la cantidad de energía oscila alrededor del 0,1 – 0,2 %. Es poca variación para explicar los grandes cambios climáticos.
    El Sol en su inicio tenía que ser más frío y emitir una radiación mucho menor que en la actualidad, como ocurre en todas las estrellas. En consecuencia toda la hidrosfera y toda la superficie terrestre debería de haber estado helada hasta hace 2.000 m.a. y, sin embargo, no fue así. Este problema se conoce como la paradoja del Sol joven frío. ¿Por qué no hay indicios de glaciaciones muy antiguas? La mejor explicación es que la Tierra primitiva tenía en su atmósfera una cantidad de CO2  mucho mayor que la actual, que retenía el poco calor que el Sol enviaba gracias a un intenso efecto invernadero.

    • Variación de la naturaleza de la radiación

    Otra posibilidad es que la naturaleza de la radiación solar varíe de una época a otra. Si la radiación emitida por el Sol se incrementara en la zona del ultravioleta y disminuyera en la zona de la radiación visible, como ésta es la que llega al suelo, la Tierra se calentaría menos. Parece que este factor tampoco es el responsable de los grandes cambios climáticos.

  • Factores geológicos
    • La deriva continental

    La distribución de océanos y continentes afecta al clima global en un doble aspecto:

    • Determina la cantidad de radiación solar que puede ser absorbida por la superficie terrestre, ya que el albedo de los océanos varía notablemente en función del ángulo con que inciden los rayos solares.

    Con los océanos en latitudes altas (ángulo de incidencia alto) su albedo provoca que el 25% de la radiación incidente se refleje, absorbiéndose el 75% restante. Contrariamente, con la mayor parte de la hidrosfera en latitudes bajas se refleja sólo un 5%.

    • La presencia de masas continentales sobre los polos o en latitudes altas impide la llegada de las aguas cálidas ecuatoriales a los polos, provocando la acumulación de nieve durante los inviernos que no se fundirá con la llegada de los veranos. Esta acumulación provocará un aumento del albedo que favorecerá la acumulación de más nieve, y así sucesivamente. En poco tiempo se puede formar gruesas y extensas capas de hielo sobre los polos, lo que podría ser el inicio de una glaciación

    La conjunción continental (Pangea) de finales del Paleozoico produjo una crisis climática por dos motivos:

    • Este continente suponía un freno para las corrientes marinas, impidiendo que alcanzaran latitudes altas y medias, que permanecerían muy frías.
    • Los continentes tienen una mayor amplitud térmica, por lo que en los inviernos el aire frío y seco del interior origina un anticiclón permanente, impidiendo la entrada de lluvias. Originó la desertización del Pérmico por la presencia de un anticiclón de gran tamaño sobre la Pangea y la crisis del Permotrías.
    • Actividad volcánica
    En una erupción volcánica, especialmente se es explosiva, se emiten a la atmósfera importantes cantidades de gases y polvo que ascienden hasta la estratosfera, donde las fuertes corrientes horizontales los dispersan por todo el planeta y los mantienen en suspensión durante un largo tiempo, aumentando el albedo y reduciendo la radiación que llega al suelo.
    En 1883, el volcán Krakatoa lanzó a la atmósfera 54 km3 de gases y polvo que provocaron una disminución de un 10% en la radiación que llegaba al suelo durante tres años.
    Sin embargo hay que tener en cuenta el efecto contrario de estos productos emitidos a la atmósfera: el calentamiento del propio polvo por absorción de la radiación solar y el incremento del efecto invernadero provocado por el aumento del CO2 y de otros gases con efecto invernadero.
    Por tanto parece que las erupciones volcánicas pueden producir un enfriamiento transitorio, pero no es probable que lleguen a provocar una prolongada crisis climática y, menos aún, un periodo glaciar.
     
  • Factores astronómicos
    • Impacto de cuerpos extraterrestres

    El impacto de un objeto celeste que tenga entre 0,5 y 5 km de diámetro puede provocar un cambio drástico y global en las condiciones climáticas del planeta que podría acabar, incluso, con la humanidad. Hay tres tipos de cuerpos extraterrestres:

    • Cometas
    • Asteroides
    • Meteoritos. Cuando penetran en la atmósfera: meteoros. Si se desintegran: estrellas fugaces.

    Un meteorito provocó la crisis de final del Cretácico hace 65 ma. Ocultó la luz solar y provocó un ligero descenso de las temperaturas medias.

    • Variación de las constantes astronómicas de la Tierra
Aparte de la energía que emite el Sol, la Tierra no siempre la recibe de la misma forma. Los movimientos orbitales de nuestro planeta ocasionan cambios periódicos en la distancia entre ambos cuerpos celestes, así como en la forma en que los rayos solares inciden sobre cada zona de la superficie terrestre.
Órbita elíptica (Johannes Kepler), con el Sol, en uno de sus focos. Máxima velocidad en el perihelio y mínima en el afelio. El eje de giro inclinado 23° 27´ sobre el plano de la eclíptica.
Solsticio de invierno: mínima llegada de radiación al hemisferio norte (21 diciembre). Noche más larga del año.
Solsticio de verano: máxima radiación en el hemisferio norte (21 junio). Día más largo del año.
Equinoccios de primavera y de otoño: día y noche con la misma duración.
Afelio: punto más alejado de la órbita (4 de julio)
Perihelio: mínima distancia al sol (3 de Enero).
 

    Las estaciones frías son más cortas (en 7 días) que las cálidas en el hemisferio norte. Lo contrario en el hemisferio sur.
    Pero no siempre ha sido así, ni lo será en el futuro, ya que las constantes astronómicas cambian de manera cíclica:

    • Precesión de los equinoccios: el eje de rotación de la Tierra tiene un movimiento semejante al de una peonza denominado precesión axial. El ciclo dura 22.000 años y recibe el nombre de precesión de los equinoccios.
    • Excentricidad de la órbita terrestre: la órbita cambia de manera continua oscilando entre una órbita bastante circular a una bastante elíptica, con un período de unos 100.000 años. Cuando es muy elíptica, la diferencia de radiación recibida entre el afelio y el perihelio puede llegar a ser muy grande, intensificándose las estaciones. Cuando la órbita es casi circular, las estaciones se suavizan. Actualmente la órbita es poco excéntrica y está disminuyendo.
    • Oblicuidad del eje de rotación: oscila entre 21,6° y 24,6°, con una periodicidad de 41.000 años. Actualmente es de 23° 27´. Una mayor inclinación afecta más a las latitudes altas, recibiendo los polos más radiación en sus veranos.

La combinación de los tres factores anteriores controla la cantidad de radiación solar recibida en periodos de tiempo de miles de años.

TEORÍA ASTRONÓMICA DE LAS GLACIACIONES O  TEORÍA DE MILANKOVITCH. 

Trata de relacionar las glaciaciones  con los ciclos de las tres constantes orbitales (precesión, excentricidad y oblicuidad)
En cierto sentido, el ritmo cíclico de las glaciaciones y periodos interglaciares es semejante al ritmo periódico de las estaciones.
Una glaciación es una reducción de la insolación en verano y no una sucesión de inviernos rigurosos. La causa de que se extienda la cobertura de hielo sobre el planeta es la reducción de la fusión estival y, de esta forma, en el invierno siguiente el crecimiento de los hielos compensa y supera las pérdidas estivales.

El verano es la estación clave: cuando se produce la máxima insolación estival se funde el hielo de los polos y comienza un periodo interglaciar; es decir, cuando el verano coincide con el perihelio y la inclinación del eje de rotación de la Tierra es superior a 23,8°.
Sin el perihelio en verano (junio), el efecto de la inclinación del eje por sí solo no basta  para producir una retirada importante de hielo; de la misma manera, sin el efecto de la inclinación del eje, aún con el perihelio en junio, el calor estival tampoco es suficiente.
Sin embargo, cuando la inclinación es pronunciada, de modo que la diferencia entre estaciones es grande, y el perihelio tiene lugar en junio, produciéndose veranos muy cálidos e inviernos muy fríos, ambos efectos juntos son capaces de fundir suficiente hielo como para suavizar de manera temporal las condiciones de una glaciación.
La teoría de Milankovitch es hoy aceptada mayoritariamente.
Estos mecanismos deben comprender procesos de retroalimentación positiva que amplifiquen la respuesta del sistema climático global.
 

Nos aproximamos a una configuración orbital propicia para desencadenar una intensa glaciación:

  • El ángulo de inclinación del eje de rotación de la Tierra ha llegado a 23° 27´ y sigue disminuyendo.
  • La diferencia entre las estaciones se está reduciendo
  • El afelio actual se da en julio.

Los veranos en el hemisferio norte son ya lo bastante frescos como para que las capas de hielo permanezcan. En términos de geometría orbital, el período interglaciar ha terminado ya.

 

CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA

El aire es un recurso limitado. La contaminación del aire es un problema anterior a la Revolución Industrial (siglo XIX). En Londres (1306) había problemas por el uso de carbón de piedra, llegando a prohibir su uso. En Talavera de la Reina (1600) había problemas con el humo de los hornos de cerámica.
Actualmente, debido a la actividad industrial y urbana, se está convirtiendo en un problema muy grave.
Contaminación el aire es la presencia en el aire de materias o formas de energía que impliquen riesgo, daño o molestia grave para las personas y bienes de cualquier naturaleza.
Para la OMS existe contaminación del aire cuando en su composición aparecen una o varias sustancias extrañas, en tales cantidades y durante tales periodos de tiempo, que pueden resultar nocivas para el hombre, los animales, las plantas o las tierras, así como perturbar el bienestar o el uso de los bienes.
La contaminación atmosférica se puede prevenir pero no se puede corregir.

FUENTES DE CONTAMINACIÓN

  • Naturales

Actividad geológica de la Tierra y otros procesos naturales: volcanes (que aportan polvo, SO2, H2S), incendios forestales (CO, CO2), respiración (CO2), procesos anaerobios (CH4), etc.

  • Artificiales o antopogénicas

Debido a la actividad humana, fundamentalmente por el uso de combustibles fósiles (originan 20 millones de toneladas de partículas sólidas por año).

  • En el hogar: calefacciones y aparatos que usen combustibles. El carbón es más contaminante que el gas.
  • En el transporte: sobre todo automóviles (depende de tipo de motor, catalizadores, densidad del tráfico,...) y aviación.
  • En la industria: centrales térmicas, cementeras, siderometalúrgicas, papeleras, químicas.
  • Eliminación de residuos sólidos: incineración
  • Agricultura y ganadería: CH4 (ganado vacuno)

TIPOS DE CONTAMINANTES

Se denomina tiempo de residencia o vida media de un contaminante al periodo de tiempo que pude permanecer en la atmósfera como tal o participando en variadas y a veces complejas reacciones químicas. El tiempo de residencia varía dependiendo de la naturaleza de cada contaminante.

  • Sustancias químicas
  • Contaminantes primarios

Sustancias variadas emitidas directamente a la atmósfera desde fuentes perfectamente identificables.

  • Partículas: sólidas o líquidas, entre 0,1 y 25 micras. Variados en forma y composición. De origen natural (incendios y volcanes) y humano (minerías, fábricas de cemento, etc.)
  • Compuestos de azufre: SO2 y SO3 (combustibles fósiles), y H2S (refinerías, volcanes, metabolismo anaerobio). El más importante es el SO2. Es estable, incoloro, pesado, olor picante, con alto poder de corrosión. Puede fotooxidarse (pasando a SO3 y luego a H2SO4). El SH2 aparece en bajas concentraciones; mal olor.
  • Compuestos orgánicos:
    • Hidrocarburos: aparecen los que tienen entre 1 y 4 carbonos. De manera natural en pantanos y zonas petrolíferas. De forma artificial en las industrias petrolíferas.
    • Compuestos orgánicos volátiles (COV): evaporación de sustancias orgánicas. Dioxinas y furanos (por el tratamiento e incineración de productos clorados).
  • Óxidos de nitrógeno: NO y NO2. Por procesos naturales (relámpagos, volcanes, bacterias) y por actividades humanas (combustibles fósiles). Son tóxicos a temperatura ambiente. Se forman por oxidación del N atmosférico (Tª > 1000C)
    • NO: incoloro e inodoro. Por oxidación incompleta del N en motores de combustión interna.
    • NO2: olor asfixiante. Pardo-rojizo. Oxidación del NO natural.
  • Óxidos de carbono:
    • CO es el contaminante más abundante en la atmósfera de las ciudades. Por combustión incompleta de elementos con C. Incoloro, inodoro, insípido, inflamable y tóxico. Procede fundamentalmente de reacciones atmosféricas (oxidación de CH4 en el metabolismo anaerobio, disociación del CO2, emisiones del océano, etc.). En las zonas urbanas se debe a los automóviles.
    • CO2: inodoro, incoloro, no tóxico, regulador de la Tª y del clima. No se considera contaminante al ser un compuesto natural, pero está aumentando por los combustibles fósiles. Efecto invernadero.
  • Compuestos halogenados y derivados: sustancias con cloro y flúor en su molécula. Destacan: Cl2, HF y HCl. Entre los derivados: CFC
    • Flúor: está en bajas concentraciones. Origen marino y por las industrias fertilizantes.
    • Cloro: como gas o en forma de partículas. Por los vehículos a motor. Es tóxico y provoca irritación en las mucosas respiratorias.
    • Los CFC son gases estables, no tóxicos ni inflamables. En refrigeradores y aerosoles.
  • Metales pesados: Pb, Cd, Hg. Como partículas. Muy peligrosos. No se degradan. Se acumulan en las cadenas alimenticias.
  • Olores: se considera contaminante cuando produce malestar físico en la población.
  • Contaminantes secundarios

Por reacciones en la atmósfera de los contaminantes primarios. Los más importantes son: SO3, NO3, H2SO4, HNO3, O3.
SO3: a partir del SO2. Responsable del smog. Reacciona con el agua dando H2SO4 (lluvia ácida, junto con el HNO3).
NO3: por oxidación del NO2. Responsable del smog.

  • Formas de energía
  • Radiaciones ionizantes

Partículas u ondas electromagnéticas que pueden ionizar átomos o moléculas, alterando el equilibrio químico de su estructura. Existen radiaciones alfa, beta, gamma y rayos X. Se diferencian en el poder de penetración en la materia (alfa y beta son los menos penetrantes). Pueden afectar a procesos biológicos y provocar malformaciones genéticas, cáncer, etc.

  • Radiaciones no ionizantes

No modifican la estructura de la materia. Son:

  • Ultravioleta: Sol, lámparas bronceadoras, tubos fluorescentes,…
  • Infrarrojos: cuerpos incandescentes
  • Microondas: televisión, telefonía, radiodifusión, etc.
Provocan cefaleas, ansiedad, insomnio, etc.
  • Ruido (en contaminación sonora)

DISPERSIÓN DE LOS CONTAMINANTES

Nivel de emisión: cantidad de cada contaminante que vierte un foco emisor a la atmósfera en un periodo de tiempo determinado.
Nivel de inmisión de un contaminante: es la cantidad de contaminantes presentes en una atmósfera determinada, una vez que han sido transportados, difundidos, mezclados en ella y a los que están expuestos los seres vivos y los materiales que se encuentran bajo su influencia.

  • Características de las emisiones
    • La naturaleza del contaminante (gas o partícula, esta última se deposita más fácilmente)
    • Concentración
    • Características fisicoquímicas (temperatura y velocidad de salida). Cuando la temperatura de emisión de un gas es mayor que la del medio, el gas asciende y se facilita su dispersión.
    • Altura del foco emisor (a mayor altura, mayor posibilidad de superar las capas de inversión térmica y mayor facilidad para la dispersión del contaminante.
  • Las condiciones atmosféricas

Las condiciones anticiclónicas dificultan la dispersión de los contaminantes y aumentan los niveles de inmisión de los mismos. Las condiciones ciclónicas actúan opuestamente. Los factores que actúan son:

  • temperatura del aire y sus variaciones con la altura (gradientes verticales). Las inversiones térmicas dificultan la dispersión.
  • Vientos relacionados con la dinámica horizontal atmosférica: de gran importancia. En función de dirección, velocidad y turbulencia.
  • Precipitaciones: efecto de lavado.
  • Insolación: favorece las reacciones entre los precursores de los oxidantes fotoquímicos.
  • Características geográficas y topográficas

Influyen en el origen de las brisas, que arrastran o acumulan los contaminantes.

    • Zonas costeras: de día hacia el interior del continente y de noche hacia el mar. El movimiento se repite diariamente.
    • Zonas de valles y laderas: de día las laderas se calientan, generando una corriente ascendente de aire caliente (brisa anabática), mientras que en el fondo del valle se acumula el aire frío. De noche, al revés (brisa catabática).
    • Presencia de masas vegetales: disminuyen la contaminación al frenar la velocidad del viento, facilitando la deposición de partículas. Absorben CO2
    • Presencia de núcleos urbanos: Los edificios frenan la velocidad del viento. Se origina el efecto  “isla de calor”: masas de aire caliente ascendente en el centro de la ciudad y masas de aire frío descendentes hacia la periferia. Se forma una cúpula de contaminantes.
       

EFECTOS DE LA CONTAMINACIÓN DEL AIRE
A corto y a largo plazo.
Efectos locales, regionales y globales.
Factores: clase de contaminante, concentración, tiempo de exposición, sensibilidad de los receptores, posibles reacciones de combinación entre los contaminantes.

 Efecto contaminante A  +  Efecto contaminante B  <  Efecto contaminante A + B.
  • EFECTOS LOCALES
    • Efectos provocados por la presencia de cada uno de los contaminantes.
    • Formación de nieblas contaminantes o smog.
      • Smog clásico o “puré de guisantes” (Londres)
      También se denomina sulfuroso, húmedo o invernal.
      Típico de ciudades con alto contenido en SO2, partículas, situación anticiclónica y elevada humedad. Produce alteraciones bronquiales y toses.
       
      • Smog fotoquímico (Los Ángeles)
      También se denomina estival. Presencia en la atmósfera de oxidantes fotoquímicos (O3, PAN (nitrato de peroxiacetileno)) que emanan de las reacciones de óxidos de N, hidrocarburos y oxígeno con la energía procedente de los UV. Se favorece por la situación anticiclónica, fuerte insolación y vientos débiles. Da lugar a bruma, formación de O3, irritación ocular y daños en la vegetación.  

      Reacciones atmosféricas:

      • Formación de O3 a partir del ciclo fotolítico del NO2.

Si no existen hidrocarburos en la atmósfera:

        • Formación de radicales libres activos a partir de radicales de hidrocarburos, que producen la oxidación del NO a NO2

    Si existen hidrocarburos, se acumula el O3 al eliminarse el NO.

    • Formación del PAN (nitrato de peroxiacetileno): los radicales libres reaccionan entre sí, con contaminantes primarios u otros constituyentes del aire, formándose una mezcla compleja de oxidantes (PAN, aldehídos, etc.)
  • EFECTOS REGIONALES
    • Agujero en la capa de ozono
      • Papel de los NOx

      Se producen en grandes cantidades durante las tormentas. Los NOx liberados por el hombre durante las combustiones no pueden alcanzar la estratosfera, ya que se trata de compuestos sumamente reactivos a nivel de la troposfera. Sin embargo, el N2O liberado junto con los NOx en las combustiones y procedentes de la desnitrificación de los suelos agrícolas, es un compuesto poco reactivo que puede ascender hasta la estratosfera, donde se transforma en NOx mediante un proceso de fotólisis.

    • Los NOx estratosféricos actúan como catalizadores (no se consumen).

      • Papel de los compuestos de Cl, como NaCl y HCl (naturales) o los CFC (artificiales).

    El agujero en el polo sur es mayor que en el polo norte. Al ser un continente, el enfriamiento invernal es intensísimo (por el anticiclón). Se producen nubes de hielo en la estratosfera (nubes estratosféricas polares), a Tª inferiores de –83ºC (sólo se dan en la Antártida). Las nubes deben de desarrollarse sobre núcleos de condensación, entre otros NO2, que al reaccionar con el agua se transforma en HNO3, que precipita junto con la nieve. Así, al llegar la primavera austral, el Cl libre comienza a destruir masivamente el ozono, sin que nada se lo impida. Al no haber absorción de luz UV ni calentamiento de la estratosfera, ésta es más fría y forma nubes de hielo más numerosas, que producen más desnitrificación y destrucción del O3.

    • Lluvia ácida

    Da lugar a la contaminación transfronteriza. Se produce por el retorno a la tierra de los óxidos de S y N descargados a la atmósfera en forma de ácidos disueltos en las gotas de lluvia, nevadas, nieblas, rocío, etc. La mayor parte de los SO2 y NOx en la atmósfera sufren un proceso de oxidación en el que se forman ác. sulfúrico y ác. nítrico.
    La intensidad depende de varios factores (velocidad de las reacciones, humedad atmosférica, etc.) Es importante en el norte de Europa. Los contaminantes se trasladan hacia el este (de Francia, Alemania y Gran Bretaña a Noruega, Finlandia, Dinamarca, etc.). La lluvia ácida da lugar a corrosión de metales, descomposición de materiales de construcción, destrucción de ecosistemas naturales, destrucción de masas forestales, etc.
    La deposición puede se:

    • Seca: es más concentrada, más peligrosa y más cerca del foco emisor.
    • Húmeda: se retrasa, se mezcla con agua y origina la lluvia ácida.

    Mal de la piedra: la mayor parte de los monumentos atacados contienen caliza (o cemento calcáreo), produciendo yeso que puede ser disuelto o atacado por el ClNa (en zonas cercanas al mar), formando sulfato sódico, que es muy corrosivo.

  • EFECTOS GLOBALES
    • Efecto invernadero: por H2O y CO2 fundamentalmente. Gracias a esto la Tª en la superficie es 30°C superior a lo que sería a causa de la radiación solar. Cuanto más compleja es la molécula, más eficazmente retiene la radiación infrarroja. Actualmente es posible que estemos ante un calentamiento artificial de la atmósfera (unos 0,3°C por década). Está aumentando la cantidad de CO2 y de CH4.

    El aumento de temperatura implicaría cambios climáticos:

    • Feed-back negativo: más evaporación, más nubosidad, más albedo y menos temperatura.
    • Feed-back positivo: aumenta desertización, menos vegetación, aumento CO2.

    El sur de Europa sería más seco, adquiriendo el centro y el norte un clima mediterráneo. Aumentaría el nivel del mar (fusión de los casquetes). Muchas costas quedarían invadidas, desapareciendo playas. Los acuíferos cercanos al mar se salinizarían.
    Probablemente todo lo anterior no llegue a producirse porque no hay suficiente petróleo o carbón para atestar de CO2 la atmósfera.

LA CALIDAD DEL AIRE

  • Vigilancia de la calidad del aire

Es el conjunto de sustancias y procedimientos utilizados para evaluar la presencia de agentes contaminantes en la atmósfera.

  • Redes de estaciones de vigilancia: se encargan de la toma de muestras y de su análisis.
  • Indicadores biológicos de contaminación: se basan en la sensibilidad que presentan algunas especies de seres vivos a ciertos contaminantes. Entre los más utilizados destacan los líquenes, muy sensibles a SO2, HF y HCl
  • Medidas preventivas
    • Planificación del uso de suelos, localizando lugares idóneos para establecer industrias.
    • Evaluación del impacto ambiental.
    • Empleo de tecnología de baja o nula emisión de residuos.
  • Medidas correctoras
    • Depuración: algunos de los métodos de depuración transfieren la contaminación, a su vez, al suelo o al agua.
    • Estrategias de dispersión: expulsión de contaminantes por medio de chimeneas adecuadas, de forma que el contaminante se diluya lo suficiente, evitando concentraciones a nivel del suelo. Se reduce la contaminación local, pero puede provocar problemas en lugares alejados de las fuentes de emisión.

LA CONTAMINACIÓN SONORA O ACÚSTICA
El ruido es un sonido excesivo o intempestivo que puede producir efectos fisiológicos y psicológicos no deseados sobre una persona o grupo de personas.

  • Origen y fuentes productoras de ruido
    • Industria
    • Medios de transporte (automóviles, aviones, sirenas, bocinas, etc.)
    • Construcción de edificios y obras públicas (cementeras, martillos de perforación, etc.)
    • Interior de edificios.
    • Otras fuentes (discotecas, ferias, etc.)
  • Efectos de la contaminación sonora
    • Alteraciones fisiológicas:
      • Oído: pérdida de audición, alteración del órgano del equilibrio, fatiga auditiva,...
      • Ap. respiratorio: aumento frecuencia respiración.
      • Ap. circulatorio: aumento ritmo cardíaco, aumento presión arterial.
      • Ap. digestivo: disminución secreción salivar, náuseas, vómitos, pérdida apetito, úlceras, etc.
      • Sist. endocrino: aumento secreción endocrina.
    • Alteraciones psíquicas: depende de la intensidad, frecuencia, fuente de emisión, hora de emisión, estado de ánimo, etc. Se producen neurosis, irritabilidad, estrés, etc.
    • Otras alteraciones: dificultad en la comunicación oral, puede ser causa de accidentes, alteración del sueño, problemas de memorización, disminución de concentración, etc.
  • Soluciones frente a la contaminación sonora
    • Acciones correctoras:
      • Reglamentaciones elaboradas por las administraciones públicas.
      • Acciones directas sobre las fuentes de emisión.
    • Acciones preventivas:
      • Planificación del uso del suelo.
      • Planificación urbana.
      • Arquitectura urbana.
      • Estudios de impacto ambiental.
      • Medidas que impliquen el establecimiento de multas, tasas, subvenciones, etc.
      • Utilización de sistemas que supongan una disminución del ruido en las fuentes emisoras.
      • Educación ambiental

FUENTES DE ENERGÍA

ENERGÍA EÓLICA

Energía procedente del Sol que emite gracias a las reacciones de fusión.
La incidencia depende de muchos factores:

  • Hora del día
  • Inclinación de la Tierra respecto al sol
  • Condiciones meteorológicas.
  • Grado de contaminación atmosférica.

Formas de aprovechamiento de la energía solar:

  • Conversión térmica
    Cuando un cuerpo se expone al sol parte de las radiaciones  que inciden sobre él son reflejadas y parte absorbidas (si un cuerpo es negro absorbe prácticamente todas (se calienta) y si es  blanco refleja prácticamente todas y no varía su temperatura).
    La conversión térmica se basa en la absorción de calor. Existen varios tipos:
    • Conversión térmica de baja y media temperatura:

    Se lleva a cabo mediante colectores o captadores. Son dispositivos que absorben el calor del Sol, y lo transmiten a un fluido caloportador, generalmente agua. Pueden ser:

      • Planos

    La caja está cubierta de una placa de vidrio o plástico, transparente a la radiación, excepto la infrarroja, produciéndose un efecto invernadero. Se alcanzan temperaturas entre 60 y 80°C

    • De concentración

    Para temperaturas superiores a los 80°C. Los captadores dejan de ser efectivos y se utilizan los concentradores: las lentes refractan la luz, mientras que los espejos la reflejan. Pueden ser fijos o móviles. Se alcanzan 300°C.  Se utilizan para la desalinización y potabilización del agua del mar.

    • Conversión térmica de alta temperatura
      • Hornos solares: están formados por un espejo parabólico que concentra en su foco los rayos provenientes  de la reflexión de las radiaciones solares de un cierto número de espejos, llamados helióstatos, convenientemente dispuestos. Se alcanzan hasta 6.000°C, que se utilizan con fines experimentales.
  • Conversión fotovoltaica
    La luz del Sol se transforma directamente en energía eléctrica en las llamadas células solares o fotovoltaicas, construidas por un material semiconductor. Al incidir la luz sobre estas células se origina una corriente eléctrica (efecto fotovoltaico), aunque el rendimiento de este proceso es muy pequeño, pues en el mejor de los casos sólo un 25% de la energía luminosa se transforma en eléctrica. Además, este rendimiento disminuye al elevar la temperatura. Para logra una tensión apreciable hace falta conectar varias células en serie, obteniéndose los módulos o paneles fotovoltaicos.
    Las instalaciones han de ir provistas de acumuladores, capaces de almacenar la energía eléctrica no utilizada den forma de energía química, utilizándose baterías.
    Se utilizan principalmente en:
    • Centrales solares fotovoltaicas: aún en fase de experimentación, por ser poco rentables.
    • Pequeñas instalaciones, como faros, alumbrado público, teléfonos de carreteras, etc.
    • Viviendas
    • Satélites.

Ventajas

Inconvenientes

  • Es limpia
  • Es gratuita
  • Es inagotable
  • Gran superficie de terreno ocupada por las instalaciones.
  • Carácter no uniforme de la irradiación solar, que limita la posibilidad de aprovechamiento a zonas y países con un número elevado de horas de Sol.
  • El coste de las instalaciones resulta bastante alto y el rendimiento bajo (5 al 10% aproximadamente)
  • La producción y conservación de los paneles fotovoltaicos resulta contaminante.
  • Se produce un importante impacto medioambiental.
  • No es posible almacenarla. Hay que transformarla en el momento que nos llega

La energía solar en España
Es un país con grandes posibilidades debido a su situación geográfica y por su número de horas de sol. Pero se encuentra poco desarrollada.
La mayor parte de las instalaciones son de pequeño tamaño para el abastecimiento de energía de forma individual.
La zona más propicia es el sur de la Península.
En Tabernas (Almería) existen tres centrales solares.

ENERGÍA EÓLICA

Energía eólica es la energía cinética del viento. Su origen radica en el Sol.
Las máquinas eólicas o aerogeneradores son aquellos dispositivos destinados al aprovechamiento de la energía del viento, transformándola en energía eléctrica o mecánica.

  • Van provistos de hélice
  • Se sitúan en zonas geográficas favorables
  • Se sitúan lo más alto posible, ya que la velocidad del viento aumenta con la altura.
  • Se sitúan en cerros o colinas que dominan un terreno despejado.

Máquinas eólicas

  • Máquinas eólicas de eje horizontal. Son las más desarrolladas. El eje se dispone paralelamente al viento, el cual incide sobre las palas y las hace girar.
    • Molinos de viento clásicos
    • Máquinas eólicas de eje horizontal lentas: generan potencias de 0,5 a 50 kW. Funcionan a plena potencia cuando la velocidad del viento es de 5 m/s. Constan de 12 a 24 palas.
    • Máquinas eólicas de eje horizontal rápidas: producen potencias superiores a 100 kW. Constan de 2 a 3 palas. Se suelen instalar varios en una zona determinada, originando un parque eólico.

Para un máximo rendimiento, se necesita:

    • Orientación: el aerogenerador ha de estar siempre situado de forma que el viento incida perpendicularmente sobre la superficie de sus aspas. Para ello se utilizan veletas máquinas autoorientables o con motores.
    • Velocidad de giro del motor: el generador eléctrico debe girar a gran velocidad y de forma constante. Para evitar sobrecargas en la estructura hay que conseguir que el eje no pase de una velocidad máxima de giro. Si llega este momento hay que parar el rotor.
  • Máquinas eólicas de eje vertical: se adaptan a cualquier dirección del viento, sin necesidad de dispositivos de orientación. También se llaman máquinas panémonas. Producen potencias bajas. Ej anemómetro, formada por esferas o cilindro
Centrales eólicas

Ventajas

Inconvenientes

  • Es limpia
  • Es gratuita
  • Es inagotable
  • Al ser el aire un fluido de pequeña densidad, se necesitan máquinas muy grandes y caras.
  • La producción de energía es discontinua, pues depende de la existencia de viento y de su velocidad.
  • Existen dificultades para su almacenamiento y transporte.
  • Las partículas abrasivas transportadas por el viento pueden dañar las aspas.
  • Aumentan la desecación de la zona.
  • Las aspas son peligrosas para las aves.
  • Producen campos electromagnéticos.

 

La energía eólica en España
En España las zonas óptimas parta el aprovechamiento de la energía eólica son Canarias, Cádiz, Galicia y el valle del Ebro. En estos lugares el viento sopla de forma continua y con bastante intensidad.
En el año 2.000 existían en nuestro país 114 parques eólicos, con una potencia total de 1.695 MW