Estructura i dinàmica de l'atmosfera i la hidrosfera

Ordena les capes de l'atmòsfera des de la superfície terrestre i assenyala en quina té lloc el temps meteorològic i en quina es concentra la capa d'ozó.

Quina diferència hi ha entre temps atmosfèric i clima? Posa un exemple de dada meteorològica i un altre de dada climàtica.

Per què l'atmòsfera és imprescindible per a la vida? Cita almenys tres funcions que desenvolupa.

Cita els tres gasos majoritaris de l'aire sec i la seva proporció aproximada, i anomena dos gasos traça de gran importància climàtica.

Què és la pressió atmosfèrica i com varia amb l'altitud? Per què costa més respirar al cim d'un quatre-mil?

Què mesura un pluviòmetre i què mesura un anemòmetre? En quines unitats s'expressa cada mesura?

Què és la humitat relativa de l'aire i què passa quan arriba al $100\ \%$? Com es diu la temperatura a la qual això passa?

El gradient tèrmic vertical mitjà de la troposfera és d'uns $6,5\ \text{°C}$ per cada $1\,000\ \text{m}$. Si a la costa, a nivell del mar, la temperatura és de $24\ \text{°C}$, estima la temperatura a $2\,500\ \text{m}$ d'altitud i explica quin procés físic ho causa.

Què són les brises marines i les brises terrestres? Explica en quin moment del dia bufa cadascuna i per què.

L'esquema mostra la circulació atmosfèrica d'un hemisferi amb tres cèl·lules (1–3) i quatre posicions de superfície marcades amb «?». Assigna a cada posició la seva latitud (0°, 30°, 60°, 90°), anomena les tres cèl·lules i explica per què al voltant dels 30° se situen els cinturons anticiclònics.

L'efecte de Coriolis desvia els vents cap a la dreta a l'hemisferi nord. Explica'n la causa, relacionada amb la rotació terrestre, i com condiciona la direcció dels alisis i dels vents de l'oest.

Compara un front fred i un front càlid: quina massa d'aire avança en cadascun, quins núvols genera i quin tipus de precipitació (intensa i breu enfront de suau i persistent) hi associa.

A l'hemisferi nord, les borrasques giren en sentit antihorari i els anticiclons, horari. Explica la circulació de cada sistema i el tipus de temps que porten a la península Ibèrica.

La costa de Galícia és humida i la del Marroc, molt més seca. Relaciona aquestes diferències amb la latitud, els corrents marins, els vents dominants i l'orientació de cada costa.

Un equip d'astrobiologia modelitza l'atmosfera de dos exoplanetes terrestres idèntics a la Terra en massa, radi, inclinació de l'eix i composició de l'aire, però amb diferent rotació:

• Planeta A: Període de rotació de 120 hores (rotació extremadament lenta).

• Planeta B: Període de rotació de 6 hores (rotació extremadament ràpida).

1. a) Per al Planeta A, prediu la quantitat de cèl·lules convectives per hemisferi, la localització dels cinturons d'altes i baixes pressions superficials i el patró de vents predominants.
2. b) Per al Planeta B, justifica per què el nombre de cèl·lules convectives meridianes per hemisferi ha de ser significativament superior a les tres de la Terra (Hadley, Ferrel i Polar), basant-te en la força de Coriolis i la conservació del moment angular.
3. c) A la Terra, la cèl·lula de Ferrel es qualifica com a «tèrmicament indirecta». Explica per què el seu moviment vertical contradiu la convecció tèrmica simple i dedueix com aconsegueix transferir calor cap a latituds polars malgrat això.

L'altiplà del Tibet actua a l'estiu com un gegantí escalfador atmosfèric a més de 4.000 m d'altitud, impulsant el monsó asiàtic.

1. a) Prediu raonadament com afectaria el monsó estival de l'Índia una primavera amb nevades excepcionalment tardanes i abundants sobre el Tibet, analitzant el paper de l'albedo superficial i la calor latent de fusió de la neu.
2. b) En els darrers decennis, l'escalfament anòmal de les aigües superficials de l'oceà Índic equatorial està reduint el gradient tèrmic estival entre el continent asiàtic i el mar. Dedueix la conseqüència d'aquesta tendència sobre la intensitat del vent monsònic en superfície i sobre la penetració de les masses d'aire humit cap a l'interior continental.
3. c) Malgrat la possible atenuació del vent mitjà deduïda en l'apartat anterior, els meteoròlegs preveuen un augment en la destructivitat de les inundacions monsòniques locals a causa de la relació de Clausius-Clapeyron (un aire més càlid reté aprox. un 7 % més de vapor per cada grau centígrad d'augment). Justifica la coherència termodinàmica d'aquesta aparent contradicció.

Un mapa meteorològic de 500 hPa mostra a finals de setembre una bossa d'aire fred aïllada (-25 °C) sobre el golf de Cadis, desglaçada de la circulació general de l'oest (DANA). Paral·lelament, a la conca del Mediterrani occidental la temperatura superficial del mar ronda els 26,0 °C.

1. a) Un predictor novell emet una alerta vermella per pluges torrencials generalitzades a tota la península Ibèrica basant-se exclusivament en el mapa d'alçada. Justifica per què la presència d'una DANA és condició necessària però no suficient per generar un esdeveniment de precipitació extrema, especificant quins factors de superfície i capes baixes són imprescindibles perquè s'activi la convecció severa.
2. b) Analitza el paper de l'orografia costanera llevantina (serralades bètiques i ibèriques) quan s'estableix un marcat flux de vents humits de llevant en capes baixes, relacionant-lo amb el tret orogràfic i l'energia potencial convectiva disponible (CAPE).
3. c) A partir dels principis de la termodinàmica atmosfèrica, dedueix com influeix un escalfament anòmal persistent del mar Mediterrani (+2,0 °C a +3,0 °C sobre la mitjana històrica) en la capacitat d'absorció d'humitat de l'aire, en la taxa d'evaporació i en la virulència i capacitat destructiva de les descàrregues torrencials resultants.

Els corrents superficials de l'Atlàntic nord formen un gir en sentit horari. Explica quins factors el generen (vents dominants, efecte de Coriolis, disposició dels continents) i quin efecte té el corrent del Golf sobre el clima d'Europa occidental.

Què és la circulació termohalina i què la impulsa (diferències de temperatura i salinitat)? Explica el paper dels corrents profunds en el clima global.

Imagina una franja costanera a 22° S a la façana occidental d'un continent. Una empresa minera projecta abocar a alta mar efluents tèrmics que elevarien de manera permanent la temperatura superficial del mar en +4,5 °C al llarg de 300 km de costa.

1. a) Prediu raonadament com afectarà aquest escalfament localitzat a la inversió tèrmica marina de subsidència, a l'estabilitat de la capa límit atmosfèrica i a la pluviometria del desert litoral adjacent.
2. b) Un informe ambiental afirma: «Com que l'aigua estarà més calenta, augmentarà l'evaporació i plourà més als cims muntanyosos de l'interior, però la costa immediata continuarà sent igual d'hiperàrida perquè la latitud subtropical determina completament el clima». Rebat o matisa amb arguments termodinàmics aquesta afirmació comparant el mecanisme d'un corrent fred amb el d'un corrent càlid.

A l'estació meteorològica de Darwin (nord d'Austràlia) es registra durant diversos mesos una anomalia baromètrica de +3,5 hPa respecte a la mitjana, mentre que a Tahití les pressions són inusualment baixes. Al mateix temps, al litoral peruà les captures pesqueres d'anxoveta col·lapsen i els sensors satel·litaris registren vents alisis anòmalament febles o invertits.

1. a) Interpreta aquests registres en el marc del fenomen ENSO: dedueix en quina fase es troba la cèl·lula de Walker i descriu la reorganització espacial de les seves branques ascendent i descendent respecte al patró neutral.
2. b) Justifica l'aparent paradoxa que aquesta alteració atmosfèrica provoqui simultàniament pluges i inundacions torrencials al litoral desèrtic del Perú i greus sequeres amb incendis als boscos d'Indonèsia.
3. c) Prediu què passarà amb la profunditat de la termoclina equatorial i amb la inclinació del nivell del mar entre les costes est i oest del Pacífic durant aquest esdeveniment.

S'analitzen les dades termopluviomètriques de dues estacions meteorològiques de la península ibèrica situades pràcticament a la mateixa latitud (aprox. 42,2° N):

• Estació 1: T. mitjana de gener = 8,8 °C; T. mitjana de juliol = 19,5 °C; oscil·lació tèrmica anual = 10,7 °C. Precipitant anual = 1.250 mm.

• Estació 2: T. mitjana de gener = 3,2 °C; T. mitjana de juliol = 22,4 °C; oscil·lació tèrmica anual = 19,2 °C. Precipitant anual = 410 mm.

1. a) Assigna raonadament cada estació a la costa atlàntica gallega o a l'altiplà nord castellà, fonamentant la teva resposta en la calor específica de l'aigua enfront de la de la litosfera i en la circulació general de l'oest.
2. b) Justifica per què la presència de relleus muntanyosos intermedis aguditza el contrast higromètric i pluviomètric mitjançant l'efecte Föhn.
3. c) Prediu com canviarien l'oscil·lació tèrmica i les temperatures hivernals de l'Estació 1 si la Terra rotés en sentit oposat (d'est a oest), mantenint la mateixa distribució de terres i mars.

Bordeus (França, 44,8° N) i Halifax (Canadà, 44,6° N) comparteixen latitud a banda i banda de l'Atlàntic nord. Al gener, la temperatura mitjana de Bordeus és de +6,8 °C (poques vegades neva), mentre que la d'Halifax és de -5,5 °C (amb banquises i neu constant).

1. a) Un estudiant afirma: «Aquesta diferència de més de 12 °C es deu única i exclusivament al fet que el corrent del Golf escalfa Europa i no arriba a Amèrica». Avalua críticament aquesta afirmació: demostra per què és incompleta integrant en la teva resposta la direcció dels vents de l'oest i el caràcter continental o marítim de les masses d'aire que incideixen en cada costa.
2. b) Explica el paper complementari que exerceix el corrent fred de Labrador al litoral nord-americà i prediu què passaria amb les temperatures hivernals de Bordeus si una aportació massiva d'aigua dolça de desglaç col·lapsés la branca nord-atlàntica de la cinta transportadora oceànica.
3. c) Si la massa continental euroasiàtica no existís i l'Atlàntic s'estengués sense barreres cap a l'est, com afectaria això el clima hivernal de la façana atlàntica europea? Justifica-ho.

Durant un trimestre hivernal es registren de manera persistent els següents valors anòmals de pressió atmosfèrica al nivell del mar:

• Reykjavík (Islàndia): anomalia de -18 hPa (pressió molt més baixa de l'habitual, al voltant de 985 hPa).

• Ponta Delgada (Açores): anomalia de +12 hPa (anticicló molt reforçat, al voltant de 1.036 hPa).

1. a) Diagnostica en quina fase de l'Oscil·lació de l'Atlàntic Nord (NAO) es troba el sistema i descriu com es troba posicionat i organitzat el corrent en doll polar (jet stream) sobre l'Atlàntic.
2. b) Prediu de manera justificada les conseqüències d'aquesta configuració sobre:

1) Les precipitacions i la recàrrega d'aqüífers al quadrant sud-oest de la península Ibèrica.

2) El règim de tempestes, precipitacions i producció d'energia eòlica i hidroelèctrica a les illes britàniques i a l'oest d'Escandinàvia.

1. c) Un portaveu de regants del sud peninsular atribueix la sequera d'aquell hivern al fet que «el corrent d'El Niño ha bloquejat el pas dels núvols a Espanya». Corregeix els seus errors conceptuals distingint la NAO i l'ENSO quant a conca oceànica, mecanismes directes de teleconnexió i escales espacials.