FÍSICA DE LA ATMÓSFERA Y METEOROLOGíA

Origen y evolución. Características generales: composición, distribución de masa, estructura vertical según temperatura. Modelo de atmósfera estándar. Escalas de los fenómenos atmosféricos. Breve reseña histórica de la meteorología.

Conceptos de radiación térmica: mecanismos de transferencia de energía térmica (conducción, convección y radiación), espectro electromagnético, radiación de cuerpo negro (leyes de Planck, Wien y Stefan-Boltzman), interacción de la radiación con la materia (reflexión, absorción, transmisión). Características de la radiación solar (onda corta) y de la terrestre (onda larga). Absorción selectiva de gases: efecto invernadero y capa de ozono. Fenómenos ópticos en la atmósfera (dispersión de Rayleigh y de Mie, y óptica geométrica). Distribución de la energía térmica en la atmósfera: modelos simples de balance de radiación, balance de energía a nivel global y por latitud.

Breve repaso de termodinámica: leyes de gases ideales, de Dalton y primera de la termodinámica, transformaciones adiabáticas (ecuación de Poisson). El agua y sus transformaciones (diagrama de Claussius-Clapeyron). Variables que caracterizan al aire húmedo. Atmósfera hidrostática: ecuación hipsométrica. Atmósfera adiabática: temperatura potencial y gradientes adiabáticos. Procesos de saturación en la atmósfera: enfriamientos isobárico e isoentálpico, mezcla de masas y ascenso. Estabilidad vertical en la atmósfera: método de la parcela. Nieblas y nubes. Ejemplo de diagramas aerológicos (skewT-logP): determinación de variables, niveles característicos y energía para la convección.

Descripción cinemática del campo de vientos: denominaciones del viento, trayectoria y línea de corriente, coordenadas naturales, propiedades cinemáticas (divergencia, vorticidad y deformación), cambios temporales de una variable continua (perspectivas lagrangiana y euleriana, advección). Fuerzas involucradas en el movimiento del aire (absolutas y aparentes). Ecuaciones de conservación (momento, masa y energía) en coordenadas cartesianas e isobáricas. Análisis de escala: balances hidrostático y geostrófico. Viento geostrófico y ageostrófico. Relación de viento térmico. Flujos balanceados (vientos inercial, ciclostrófico y gradiente). Conservación de la vorticidad: vorticidad potencial y ecuación de la vorticidad.

Concepto de clima. El sistema climático. Circulación general de la atmósfera: transporte de energía a diferentes latitudes, mecanismos de circulación (cuplas de presión, celdas térmicas, geostrofismo), modelos de una y tres celdas, variación estacional. Campos globales de presión y precipitación en superficie. Viento en altura: corriente en chorro (jet polar y subtropical) y ondas de Rossby. El clima presente: factores que dominan la climatología de un lugar, clasificación de Köppen. Oscilaciones naturales: El Niño-Oscilación del Sur y otros ejemplos. Causas naturales de la variación del clima: órbita terrestre, actividad solar, tectónica. Mecanismos de retroalimentación (feedback). Estudio del Cambio Climático Global. El clima en el pasado: métodos de la paleoclimatología.

Fenómenos de las escalas intermedias y su relación con el tiempo meteorológico. Masas de aire y frentes: características y clasificaciones. Ciclones extratropicales: estructura horizontal y vertical, formación (ciclogénesis) y evolución, relación con fenómenos de mayor escala. Ciclones tropicales (huracanes): condiciones para su formación, características y clasificación. Tormentas: formación y evolución, tipos (unicelular, multicelular, sistemas convectivos de mesoescala, superceldas). Tornados: características y clasificación. Ejemplos de vientos locales: brisa mar-tierra y brisa de valle-montaña. Vientos regionales en Argentina: sudestada, pampero y zonda. Elaboración de un pronóstico: características de la predicción numérica del tiempo y diferentes tipos de pronósticos. Productos elaborados por el Servicio Meteorológico Nacional de Argentina.

Estudios de la micrometeorología. Capa límite planetaria (CLP): características e interacción con la atmósfera libre. Balance de energía en superficie: evolución de la temperatura del aire en superficie (temperatura mínima y máxima), caracterización de los flujos no radiativos. Turbulencia atmosférica: la energía turbulenta, caracterización y mecanismos de generación. Evolución diaria de la CLP, perfil vertical de temperatura y de viento. Modelos de viento en la capa de superficie y en la capa de Ekman. Ejemplos de efectos de la superficie en el comportamiento de la CLP. Dispersión de contaminantes: naturaleza y factores que la afectan, modelado (modelo Gaussiano).

La Organización Meteorológica Mundial y sus componentes. El sistema de observación global: información meteorológica en superficie y en el espacio. Comunicación de la información: niveles y codificación. Instrumentos en una estación de superficie (analógicos y digitales). Sensoramiento remoto activo (RADAR) y pasivo (satélites geoestacionarios y de baja órbita), aplicaciones.