Abans de començar…
- L'atmosfera es la capa gasosa que envolta la Terra. La formen diverses capes.
- L'atmosfera protegeix els éssers vius de les radiacions solars i regula la temperatura de la superfície terrestre.
- Sense l'atmosfera, la Terra s'escalfaria en excés durant el dia i es refredaria molt a les nits.
- L'aire de l'atmosfera aporta oxigen, necessari per a la respiració dels éssers vius, i diòxid de carboni, indispensable, juntament amb la llum i l'aigua, per fer la fotosíntesi.
1. La composició de l'atmosfera
L'atmosfera és la capa gasosa que envolta la Terra. Està formada d'una mescla de gasos que s'anomena aire i per partícules en suspensió (com poden ser els grans de pol·len, les espores, les cendres provinents d'incenis i d'erupcions volcàniques, les partícules provinents dels tubs d'escapament dels cotxes, etc.)
Els gasos més importants que constitueixen l'aire són:
 |
| Diagrama de sector amb les dades de la composició de gasos de l'aire. |
2. L'estructura de l'atmosfera
L'atmosfera té un gruix d'uns 10.000 quilòmetres i no és homogènia: la major part de la massa es concentra els primers 20 quilòmetre. Tal i com podeu observar en la següent gràfica, s'hi distingeixen cinc capes:
 |
| Esquema gràfic de les capes de l'atmosfera amb els fenòmens més caracteristics que es produeixen en cadascuna d'aquestes. |
1a capa: la trosposfera
(entre 0km i 12km)
Conté la major part de l'aire de l'atmosfera.
Aquí es produeixen els fenòmens meteorològics (vent, pluja, etc.).
Aquí es desenvolupa la major part de la vida.
La temperatura disminueix a mesura que augmenta l'altura.
 |
| Globus tripulats, sobrevolant la Capadoccia, Turquia. |
2a capa: l'estratosfera
(entre 12km i 50km)
Aquí es localitza l'ozonosfera, que és la zona on es troba la capa d'ozó.
La temperatura augmenta a mesura que ascendim.
 |
| Detall del forat de la capa d'ozó. |
3a capa: la mesosfera
(entre 50km i 80km)
En aquesta zona s'originen els estels fugaços en desintegrar-se els meteorits que cauen a la Terra.
La temperatura és més baixa.
(entre 50km i 80km)
En aquesta zona s'originen els estels fugaços en desintegrar-se els meteorits que cauen a la Terra.
La temperatura és més baixa.
 |
| Pluja d'estrelles de les Gemínides observada des de l'Observatori del Teide (Institut d'Astrofisica de Canàries). |
4a capa: la termosfera
(entre 80km i 500km)
En aquesta capa s'absorbeixen algues radiacions solars perjudicials: les radiacions ultraviolades.
Augmenta molt la temperatura.
Molts gasos estan ionitzats.
Aquí s'originen les aurores boreals.
 |
| Imatge d'aurora boreal en Finlàndia. |
 |
| Imatge d'aurora boreal captada des de l'espai. |
5a capa: l'exosfera
(entre 500km i 750km)
El contingut de gasos va disminuint poc a poc fins a desaparèixer completament.
Capa més exterior: la magnetosfera
(entre 750km i 3.000 - 15.000km)
(entre 750km i 3.000 - 15.000km)
Composada per electrons i protons atrapats pel camp magnètic terrestre, amb presència en el seu interior de dos regions de fortes radiacions i forma quasi toroidal, conegudes com cinturons de Van Allen.
 |
| Imatge artística de la magnetosfera terrestre i la seva interacció amb el vent solar. |
El gradient tèrmic vertical
En general, la temperatura disminueix amb l'altura. Aquestes varacions decreixents de la temperatura en funció de l'altura s'anomenen: gradient tèrmic vertical.
En general, la temperatura disminueix amb l'altura. Aquestes varacions decreixents de la temperatura en funció de l'altura s'anomenen: gradient tèrmic vertical.
 |
| Variació de la temperatura amb l'altitud: representació del gradient tèrmic vertical. |
A la troposfera, el gradient tèrmic vertical té un valor aproximat de sis graus per quilòmetre. Això vol dir que si, per exemple, la temperatura al nivell del mar és de 15 graus, a l'altitud de cinc quilòmetres, aproximadament, arribarà al valor de -15 graus (una disminució de 30 graus).
En les capes més baixes de l'estratosfera la temperatura no varia, pràcticament, amb l'altura. Per tant, el gradient tèrmic vertical és nul. Llavors es diu que aquesta part de l'atmosfera és isoterma (que significa "d'igual temperatura").
Si en certes regions de l'atmosfera, la temperatura augmenta amb l'altitud, es diu, llavors, que el gradient de temperatura vertical és negatiu. Per exemple: si la temperatura augmenta 21 graus per a un desnivell d'1 km, es diu que el gradient tèrmic vertical és igual a -2ºC per km.
Normalment a la troposfera, la temperatura decreix amb l'altura. El gradient tèrmic és, de mitjana, positiu i igual a 6ºC per quilòmetre, aproximadament. No obstant això, pot succeir que, en certes capes de la troposfera, la temperatura augmenti amb l'altitud. En aquest cas es diu que hi ha una inversió de temperatura atès que la variació normal de la temperatura a la troposfera està llavors invertida.
També es produeixen inversions de temperatura a la part superior de l'estratosfera. En canvi, a la mesosfera la temperatura disminueix de mitjana quan es puja, és a dir: el gradient tèrmic vertical és positiu.
A la termosfera, la temperatura creix amb l'altitud i, per tant, el gradient tèrmic vertical torna a ser negatiu en aquesta regió de l'atmosfera.
En les capes més baixes de l'estratosfera la temperatura no varia, pràcticament, amb l'altura. Per tant, el gradient tèrmic vertical és nul. Llavors es diu que aquesta part de l'atmosfera és isoterma (que significa "d'igual temperatura").
Si en certes regions de l'atmosfera, la temperatura augmenta amb l'altitud, es diu, llavors, que el gradient de temperatura vertical és negatiu. Per exemple: si la temperatura augmenta 21 graus per a un desnivell d'1 km, es diu que el gradient tèrmic vertical és igual a -2ºC per km.
Normalment a la troposfera, la temperatura decreix amb l'altura. El gradient tèrmic és, de mitjana, positiu i igual a 6ºC per quilòmetre, aproximadament. No obstant això, pot succeir que, en certes capes de la troposfera, la temperatura augmenti amb l'altitud. En aquest cas es diu que hi ha una inversió de temperatura atès que la variació normal de la temperatura a la troposfera està llavors invertida.
També es produeixen inversions de temperatura a la part superior de l'estratosfera. En canvi, a la mesosfera la temperatura disminueix de mitjana quan es puja, és a dir: el gradient tèrmic vertical és positiu.
A la termosfera, la temperatura creix amb l'altitud i, per tant, el gradient tèrmic vertical torna a ser negatiu en aquesta regió de l'atmosfera.
3. Funcions de l'atmosfera
Gràcies a la seva composició i estructura, l'atmosfera terrestre duu a terme diverses funcions que han permès que a la Terra hi hagi condicions per a la vida:
Fa una funció protectora
- Filtra les radiacions solars: el Sol emet diverses radiacions que arriben fins a la Terra: la llum visible, els raigs X, la radiació ultraviolada, etc. Aquestes últimes són perjudicials i poden produir danys als éssers vius. L'atmosfera actua de filtre absobint la majoria de les radiacios perjudicials i impedeix que arribin a la Terra.
- Atura l'impacte dels meteorits: l'impacte dels meteorits en la superfície terestre pot tenir conseqüències greus. No obstant això, la majoria, quan entren en contacte amb l'atmosfera, es desintegren abans d'arribar a la Terra.
- L'oxigen: el necessitem els essers vius per respirar, acció que ens permet obtenir l'energia imprescindible per fer les activitats vitals.
- El diòxid de carboni: és necessari perquè, juntament amb l'aigua i la llum, les plantes facin la fotosíntesi.
L'atmosfera terrestre reté i regula la quantitat de radiació solar que rep la Terra. La radiació arriba a la superfície del planeta i l'escalfa. Aquesta calor és retornada a l'atmosfera en forma de radiació infraroja. Alguns gasos atmosfèrics, com el diòxid de carboni i el vapor d'aigua, impedeixen que la radiació infraroja s'escapi a l'espai. Així s'aconsegueix mantenir una temperatura suau en la superfície terrestre. Aquest fenomen s'anomena efecte d'hivernacle.
 |
| L'Efecte Hivernacle. |
Per tant, l'efecte d'hivernacle de l'atmosfera és un procés natural. Gràcies a això, la temperatura mitjana de la superfície terrestre és de 15ºC, fet que permet que hi hagi aigua en estat líquid, necessària per a l'existència de vida.
Sense la presència de l'atmosfera gran part de la calor retornaria a l'espai i la Terra es refredaria fins a arribar a una temperatura mitjana de -18ºC.
 |
| Esquema conceptual de com s'escalfa l'atmosfera. Càtedra UNESCO de Sostenibilitat UPC. |
4. Els fenòmens meteorològics
Recorda que a la troposfera (la part més inferior de l'atmosfera de la Terra) s'originen els diversos fenòmens metorològics. Els més comuns ja els coneixem perquè estem molt familiaritzats amb ells, en el nostre dia a dia: el vent, els núvols o les precipitacions. D'altres, no tan comuns, els podem veure a les notícies: les tempestes de pluja gelant o de pols, els tornados, els huracans, etc.
De manera detallada, tots aquests fenòmens els poden classificar en tres grans grups, segons sigui el seu origen:
Recorda que a la troposfera (la part més inferior de l'atmosfera de la Terra) s'originen els diversos fenòmens metorològics. Els més comuns ja els coneixem perquè estem molt familiaritzats amb ells, en el nostre dia a dia: el vent, els núvols o les precipitacions. D'altres, no tan comuns, els podem veure a les notícies: les tempestes de pluja gelant o de pols, els tornados, els huracans, etc.
De manera detallada, tots aquests fenòmens els poden classificar en tres grans grups, segons sigui el seu origen:
El vent
El vent són les masses d'aire que es desplacen per la troposfera.
Com s'origina el vent?
Les corrents d'aire es generen perquè el Sol escalfa la superfície terrestre i per contacte, també escalfa l'aire que se situa a prop de la superfície. Com que l'aire calent és més lleuger, un cop s'escalfa, puja, i l'espai que ha quedat buit s'omple amb aire fred que prové d'altres indrets.
A l'atmosfera hi ha diferents moviments de masses d'aire:
El vent són les masses d'aire que es desplacen per la troposfera.
Com s'origina el vent?
Les corrents d'aire es generen perquè el Sol escalfa la superfície terrestre i per contacte, també escalfa l'aire que se situa a prop de la superfície. Com que l'aire calent és més lleuger, un cop s'escalfa, puja, i l'espai que ha quedat buit s'omple amb aire fred que prové d'altres indrets.
 |
| Esquema que representa la circulació de l'aire per l'atmosfera. AP (zona d'altes pressions) i BP (zona de baixes pressions). |
A l'atmosfera hi ha diferents moviments de masses d'aire:
- Brisa marina: moviment de masses d'aire de mar cap a terra, que es produeix a les zones properes del litoral, durant el dia.
- Brina terrenal o de muntanya: moviment de masses d'aire de terra cap a mar, que es produeix a les zones properes del litoral durant la nit.
- Tempestes: moviment de grans masses d'aire que es produeix quan dues masses d'aire de temperatures diferents xoquen. El límit de contacte entre aquestes es diu front. Poden arribar als 117 km/h (tempestes tropicals).
- Ciclons (tifons, huracans): moviment de grans masses d'aire que poden arribar als 300 km/h. Tenen una gran força destructiva i acostumen a sorgir a les àrees tropicals dels oceans, on l'aigua és molt calenta.
- Tromba: moviment de grans masses d'aire que es produeix quan el vent és fort i arremolinat. Llavors es forma un núvol de forma cònica que penja d'una altra massa nuvolosa i que pot arribar a tocar a terra i a provocar molts desperfectes a causa del moviment rotatori del vent.
- Mànega: és quan la tromba s'origina sobre una massa di'aigua
- Tornado: és quan la tromba es molt forta.
Els núvols
Els núvols són la condensació i sublimació del vapor d'aigua sobre petites partícules sòlides o aerosols presents a l'atmosfera.
Com s'originen els núvols?
Quan les masses d'aire calent ascendeixen i es refreden, part del vapor d'aigua que contenen es condensa en forma de gotetes d'aigua. Aquestes gotetes, quan es troben a l'aire partícules en suspensió s'hi adhereixen, de manera que es fan més grans i originen els núvols.
A l'atmosfera es poden produir diferents fenòmens meteorològics que es deriven de la formació dels núvols:
Com s'originen els núvols?
Quan les masses d'aire calent ascendeixen i es refreden, part del vapor d'aigua que contenen es condensa en forma de gotetes d'aigua. Aquestes gotetes, quan es troben a l'aire partícules en suspensió s'hi adhereixen, de manera que es fan més grans i originen els núvols.
 |
| Tipus de núvols que podem observar, relacionant la forma amb l'altitud. |
A l'atmosfera es poden produir diferents fenòmens meteorològics que es deriven de la formació dels núvols:
- Boira: es produeix quan el núvol es forma arran de terra.
- Rosada: són les gotetes que cobreixen el sòl i les plantes i que es formen a partir de la condensació del vapor d'aigua a causa d'una baixada de les temperatures ambientals (per exemple, durant la nit).
- Gebra: és la rosada gelada, quan fa molt de fred.
Les precipitacions
Com s'originen les precipitacions?
En els núvols es formen gotes d'aigua que tendeixen a ajuntar-se entre elles. Quan es fan massa grosses i no s'aguanten a l'aire, precipiten en forma d'aigua, gel o neu, segons la temperatura de l'atmosfera.
Com s'originen les precipitacions?
En els núvols es formen gotes d'aigua que tendeixen a ajuntar-se entre elles. Quan es fan massa grosses i no s'aguanten a l'aire, precipiten en forma d'aigua, gel o neu, segons la temperatura de l'atmosfera.
- Pluja: és la precipitació de gotes d'aigua líquida.
- Plugim: és com una pluja, però amb les gotes més petites i poc abundoses.
- Neu: és la precipitació d'aigua sòlida. Les porcions de neu s'anomenen flocs i es formen per congelació de les gotes de pluja.
- Calamarsa: és la precipitació de grans de gel (pedres) originats per la unió de diverses partícules de gel.
La pressió atmosfèrica indica el pes de l'aire sobre d'un punt determinat de la superfície terrestre.
La pressió atmosfèrica és una magnitud i la unitat que s'acostuma a utilitzar per mesurar-la és l'atmosfera (atm). Altres unitats de pressió molt comunes són l'hectopascal (hPa) i el milibar (mb). L'equivalència entre les tres unitats és la següent:
El valor de la pressió atmosfèrica varia amb l'altitud i la temperatura:
1 atm = 1 013 mb = 1 013 hPa
El valor de la pressió atmosfèrica varia amb l'altitud i la temperatura:
La pressió atmosfèrica i l'altitud
L'atmosfera està composada per gasos que són compressibles. Per tant, les capes inferiors de l'atmosfera han de soportar tot el pes de les capes superiors i per tant, estan més comprimides i són més denses (hi ha més partícules per unitat de volum).
S'estableix com a pressió normal l'existent al nivell del mar, on el valor de la pressió atmosfèrica és d'uns 1 013 hectopascals (1atm).
L'atmosfera està composada per gasos que són compressibles. Per tant, les capes inferiors de l'atmosfera han de soportar tot el pes de les capes superiors i per tant, estan més comprimides i són més denses (hi ha més partícules per unitat de volum).
S'estableix com a pressió normal l'existent al nivell del mar, on el valor de la pressió atmosfèrica és d'uns 1 013 hectopascals (1atm).
Pressió normal = Pressió atmosfèrica (nivell del mar) = 1 013 hPa = 1atm
 |
Com més altitud, menys pressió (menor quantitat de partícules d'aire i menys pes) |
Altres pressions (ANTICLICÓ):
Pressió atmosfèrica > Pressió normal
Pressió atmosfèrica > Pressió normal
Baixes pressions (CICLÓ):
Pressió atmosfèrica < Pressió normal
Quan l'aire s'escalfa, les particules que el composen es separen disminuint la densitat de l'aire. L'aire calent com és menys dens, pesa menys i ascendeix, deixant per sota una zona de baixa pressió.
Les zones de la superfície terrestre en què la pressió disminueix cap a al centre, s'anomenen depressions o borrasques.
 |
| Zona de baixes pressions, depressió o borrasca. |
L'aire fred és més dens i més pesat de manera que descendeix causant la compressió de les masses d'aire situades per sota d'ell.
Les zones de la superfície terrestre en què la pressió aumenta cap al centre s'anomenen altes pressions o anticiclons.
 |
| Zona d'altes pressions o anticicló. |
Al matí, només aixecar-nos, molts de nosaltres ens fem la següent pregunta: "quin temps farà avui? I llavors, busquem una manera ràpida d'endevinar-ho: a la ràdio, a la TV, a internet, obrint la finestra i treient el cap...Volem saber si fa fred o calor, si està plovent o si bufa molt el vent, etc.
En realitat, podem remuntar aquesta inquietud al llarg de tota la nostra història: l'home sempre ha tingut una gran curiositat per aquest tipus de coneixement: el temps atmosfèric. I no només per una qüestió individual sino també necessària per la gestió d'activitats humanes com l'agricultura i la indústria.
El temps atmosfèric indica l'estat en què es troba l'atmosfera en un lloc determinat i en un moment concret.
El temps atmosfèric és determinat per la temperatura, la velocitat i direcció del vent, la humitat i la nuvolositat, entre d'altres factor.
La ciència que estudia el temps atmosfèric s'anomena meteorologia.
 |
| Esquema gràfic de com es descriuen els diferents fenòmens meteorològics. |
El temps atmosfèric és molt variable perquè depèn de les condicions atmosfèriques que hi ha en un indret en un moment donat. Per tant, el temps atmosfèric pot variar radicalment d'un dia a l'altre.
Aquesta variabilitat és deguda a les diferències d'energia rebuda del Sol. A causa dels angles en què la llum del Sol incideix sobre la terra, les diferents zones del planeta s'escalfen de manera diferent. Això causa la diferència de temperatures que produeixen la circulació global de l'atmosfera així com, indirectament, tots els altres fenòmens de temps.
7. La predicció meteorològicaAquesta variabilitat és deguda a les diferències d'energia rebuda del Sol. A causa dels angles en què la llum del Sol incideix sobre la terra, les diferents zones del planeta s'escalfen de manera diferent. Això causa la diferència de temperatures que produeixen la circulació global de l'atmosfera així com, indirectament, tots els altres fenòmens de temps.
La predicció del temps o pronòstic meteorològic és l'aplicació de la ciència i de la tecnologia per a predir l'estat futur de l'atmosfera terrestre en un moment i en un lloc determinat.
Les estacions meteorològiques mesuren les distintes variables locals del temps com la temperatura, la humitat, la pressió atmosfèrica, la capa de núvols, la velocitat del vent, i la pluja.
 |
| Estació meteorològica de l'Institut de Sant Andreu. |
Per al registre de cada variable meteorològica, utilitzem els següents aparells:
- Penell: determina la direcció del vent.
- Anemòmetre: mesura la velocitat del vent.
- Termòmetre: mesura la temperatura.
- Pluviòmetre: mesura la quantitat de precipitació.
- Higròmetre: mesura la humitat de l'aire.
- Baròmetre: mesura la pressió atmosfèrica.
 |
| Mesurant el vent: penell (dalt) i anemòmetre (sota). |
 |
| Pluviòmetre. |
 |
| Higròmetre. |
8. Els mapes del temps
Anem a veure alguns models:
Representació amb línies isòbares
Les línies isòbares són les que uneixen punts de la mateixa pressió atmosfèrica.
Representació amb símbols
Per poder interpretar aquest tipus de mapes, ens fa falta una llegenda que ens expliqui que volen dir.
Imatges de satèl·lit
Avui dia es fan servir els satèl·lits meteorològics (com el METEOSAT) per poder fer els mapes de previsions amb més fiabilitats.
Imatges de radar meteorològic
Aquestes imatges ens donen informació actualitzada dels fenòmens meteorològics que estan esdevenint en temps real al territori que ens interessa.
Els mapes del temps són una de les maneres que tenen els meteoròlegs de representar el temps que fa o que farà: són Ies guies per a Ia predicció meteorològica i es fan per un període de temps determinat (3, 6, 12 i 24 hores).
Els mapes del temps que estem acostumats a veure a la televisió o als diaris són els mapes de superfície.
Actualment, s'elaboren a partir de les imatges enviades pels satèl·lits meteorològics, el que avui dóna Ia informació per a la zona d'Europa és el satèl·lit Meteosat.
Actualment, s'elaboren a partir de les imatges enviades pels satèl·lits meteorològics, el que avui dóna Ia informació per a la zona d'Europa és el satèl·lit Meteosat.
EI Meteosat és un satèl·lit geostacionari, o sigui, que està fix amb relació a la Terra, ja que gira a la mateixa velocitat angular que ella. Està situat a una altitud de 35.900 km i el seu camp d'observació sempre és el mateix. Les imatges tenen un radi de 5.000 km i cada mitja hora capta una imatge. Després, en aquesta imatge s'incorporen els contorns geogràfics, els paral·lels i els meridians, les característiques meteorològiques i s'obté el mapa.
 |
| Xarxa mundial de satèl·lits meteorològics. |
Representació amb línies isòbares
Les línies isòbares són les que uneixen punts de la mateixa pressió atmosfèrica.
Representació amb símbols
Per poder interpretar aquest tipus de mapes, ens fa falta una llegenda que ens expliqui que volen dir.
Imatges de satèl·lit
Avui dia es fan servir els satèl·lits meteorològics (com el METEOSAT) per poder fer els mapes de previsions amb més fiabilitats.
Aquestes imatges ens donen informació actualitzada dels fenòmens meteorològics que estan esdevenint en temps real al territori que ens interessa.
