Date post: | 02-Feb-2016 |
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LGK Mar 17 2004 GF515
GF 515Modelación atmosférica
orientada a…
LGK Mar 17 2004 GF515
Contenidos• Clasificación y
caracterización de problemas de dispersión
• Procesos de emisión, dispersión y remoción
• Ecuación de continuidad
• Modelos– Gaussianos
– Urbanos y regionales
– Globales
• Validación
...”Le tenimos”...
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¿De qué se trata la modelación atmosférica?
LGK Mar 17 2004 GF515
Envoltorio mayoritariamente gaseoso muy tenue
Un fluído donde prevalecen casi siempre los movimientos horizontales
LGK Mar 17 2004 GF515
La atmósfera un fluído cambiante...caótico y complejo...perturbable
LGK Mar 17 2004 GF515
Composición química del fluído
térmicamente estratificado en los primeros 100 km
5x1021 g76% N2
23% O2
y trazas...Ar, CO2, H2O....
LGK Mar 17 2004 GF515Rossby, 1956
Et pursimuove....
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xFwcos2vsin2x
p1
a
uw
a
uvtan
dt
du :x
yFy
p
x
2
2usin1
a
vw
a
tanu
dt
dv :y
zFugz
p
cos21
a
vu
dt
dw :z
22
1
,dt
dQ
dt
dp
dt
dTCv
Conservación del momentum
Conservación de la energía
v
. dt
dConservación de la masa
},r{},p,T,wv,u,{ t
ρRTp Ecuación de estado para gas ideal
LGK Mar 17 2004 GF515
Pero el fluído NO es inerte químicamente ni transparente
radiativamente
LGK Mar 17 2004 GF515
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Escalas de tiempo y espacio características
Problema Escalahorizontal
Escalavertical
Escala detiempo
Locales <decenas dekm
<cientos dem
< 1 hr
Mesoescálicos decenas acientos de
km
< 1 km <10 hr
Regionales cientos amiles de km
<5 km 1-5 días
Globales >miles dekm
toda laatmósfera
> 1 año
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Recipiente de masa M
Fuentes (Q) Sumideros (S)
Tiempo de Recambio
S
M=
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Tiempo de recambio y variabilidad
Charlson, 1992
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Desde interacciones moleculares hasta sistemas de tiempo de miles de kilómetros...¡todo a la vez!
LGK Mar 17 2004 GF515Rodhe, 1992
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Graedel&Crutzen, 1993
(Denver, Co)
LGK Mar 17 2004 GF515
LGK Mar 17 2004 GF515
http://jwocky.gsfc.nasa.gov/ozone/today.html
LGK Mar 17 2004 GF515
http://visibleearth.nasa.gov/cgi-bin/viewrecord?8086
LGK Mar 17 2004 GF515
SQcct
c
)'vc'.(-v..v
Dispersión y transformaciones
Emisiones Remoción
+CI & CB
Lavoisier, 1789
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Variación Localde la concentración
Variación por advección por el flujo promedio
Variación por convergenciao divergencia del aire
Variación por flujos turbulentos
Fuentes y Sumideros
SQcct
c
)'vc'.(-v..v
+CB +CI
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Usos de los modelos...
Como: Herramientas
diagnósticas• Herramientas
pronósticasHerramientas de
análisis y síntesisEtc.
Ejemplos: Contribución de buses
vs. industrias• ¿Habrá episodio
mañana?¿Cuáles son los
procesos relevantes?
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40’ 50’ 60’ 70’ 80’ 90’ 00’
HISTORIA
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Binär Elektronisk SekvensKalkylator
LGK Mar 17 2004 GF515Rossby, 1956
Eppur si muove!
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En la atmósfera rige la segunda ley de Newton
Pero siendo un sistema en rotación, se corrige por Coriolis y por centrífuga:
amf
)-vx2am(f 2r
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Las fuerzas reales son:
• Gradiente de presión
• Gravitacional
• Roce, fricción o cizalle
p1
-m
F p
rgrr
G ˆˆGM
-m
F2Tierra
rrr
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Coordenadas Meteorológicas
Ecuador
zy
xa
N
S
WE
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Coordenadas Meteorológicas
x oeste a este (zonal)
y
z
sur a norte (meridional)
abajo hacia arriba (vertical)
dt
dz
dt
da
dt
da ,,cosw)v,(u,v
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El efecto centrífugo
g*2R
g
Rgrrr
g 22
2Tierra *ˆ
GM-
R
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El efecto de CoriolisDesvío a la derecha HN
Desvío a la izquierda HS
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Ecuaciones de MovimientoxFwcos2vsin2
x
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a
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x
2
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p
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a
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dt
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22
Sistema de ecuaciones a derivadas parciales, acoplado y no lineal
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Y claro, la energía se conserva...
1
,dt
dQ
dt
dp
dt
dTCv
En un volumen de aire, la energía interna cambia si hay transformación entre energía térmica y mecánica y/o por efectos de radiación, conducción o transf. de calor latente.
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Y la masa se conserva...
vv
..
tdt
d
Lavoisier, 1789
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xFwcos2vsin2x
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dTCv
Conservación del momentum
Conservación de la energía
v
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dConservación de la masa
},r{},p,T,wv,u,{ t
ρRTp Ecuación de estado para gas ideal
LGK Mar 17 2004 GF515
LGK Mar 17 2004 GF515
Condiciones sinópticas
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Circulaciones de mesoescala
Brisa marina y terral
Valle-Montaña