Exercicis: La dinàmica de l'atmosfera i la hidrosfera

L'esquema representa el que passa un matí d'estiu a la costa, amb quatre passos numerats. Explica què passa en cadascun dels passos assenyalats amb els nombres de l'1 al 4 i raona per què l'aire calent ascendeix sobre la terra i es forma una brisa marina que bufa del mar cap a la costa.

El vent i els corrents marins obtenen la seva energia del Sol. Explica, amb un exemple quotidià (l'aire que es mou en encendre un radiador o l'aigua d'una olla al foc), què li passa a l'aire o a l'aigua quan s'escalfen i com aquest moviment origina vents o corrents.

Ordena els passos següents en la formació d'una brisa marina durant el dia: l'aire fred que està sobre el mar es desplaça cap a la costa i forma la brisa; el Sol escalfa la terra més de pressa que el mar; l'aire situat sobre la terra s'escalfa i ascendeix; a la part alta, l'aire es desplaça cap al mar i descendeix sobre aquest.

Explica amb les teves paraules què és el vent i d'on procedeix l'energia que el posa en marxa.

Defineix què és un corrent marí i cita un exemple conegut, indicant si és càlid o fred.

Relaciona cada concepte amb la seva definició: vent, brisa marina i corrent marí, amb moviment de grans masses d'aigua a l'oceà; moviment de l'aire a escala local entre el mar i la costa; moviment de l'aire causat per l'escalfament desigual de la superfície.

Un dia d'estiu, la sorra de la platja crema, però l'aigua del mar és molt més fresca. Relaciona aquest fet amb la formació de la brisa marina.

Indica si aquestes afirmacions són vertaderes o falses i corregeix les falses: els corrents marins mouen enormes masses d'aigua; l'aigua del mar s'escalfa més de pressa que la terra; a la nit la brisa bufa des de la terra cap al mar.

El mapa simplificat mostra dos corrents marins que voregen dues costes situades a la mateixa latitud.

1. a) Indica d'on procedeix i cap a on es dirigeix cada corrent.
2. b) Raona quina de les dues localitats, A o B, tindrà un clima més suau i humit i explica per què.

El cicle de l'aigua i els vents estan connectats. Explica d'on surt l'energia que evapora l'aigua del mar i quin paper fan els vents en transportar el vapor d'aigua des de l'oceà fins a l'interior dels continents.

Dues localitats situades a la mateixa latitud, una a la costa i l'altra a l'interior, tenen climes diferents: la costanera té hiverns més suaus i estius menys calorosos. Explica per què, tenint en compte que l'aigua del mar s'escalfa i es refreda més a poc a poc que el sòl.

Durant la nit, la brisa a la costa bufa des de la terra cap al mar, a l'inrevés que durant el dia. Explica per què s'inverteix el sentit de la brisa.

Els vaixells de vela antics aprofitaven els vents alisis per travessar l'oceà. Explica què són els vents alisis i d'on obtenen la seva energia.

Es diu que els corrents marins són com cintes que transporten calor. Explica quin efecte té un corrent fred sobre el clima de la costa que voreja i compara'l amb el d'un corrent càlid.

Les ones es formen pel frec del vent sobre la superfície de l'aigua. Explica aquesta connexió entre l'atmosfera i la hidrosfera i cita un altre fenomen en què ambdues capes interactuïn.

Les tardes d'estiu molt caloroses solen acabar amb tempestes. Relaciona aquest fet amb l'ascens de l'aire calent i humit i amb el seu refredament en altitud.

Londres (Regne Unit) i Calgary (Canadà) se situen pràcticament a la mateixa latitud (uns 51° N). Tanmateix, la temperatura mitjana de gener a Londres és de 5,5 °C (amb nevades molt poc freqüents), mentre que a Calgary és de -7,5 °C (amb neu contínua durant mesos).

1. a) Justifica aquesta marcada diferència climàtica analitzant com interactuen la circulació general atmosfèrica i els corrents marins superficials a l'Atlàntic nord.
2. b) Un model preveu que l'escalfament global provocarà un desglaç accelerat a Grenlàndia, abocant enormes volums d'aigua dolça a l'oceà. Prediu i justifica quin efecte tindria aquesta aportació sobre la densitat marina, la circulació termohalina de l'Atlàntic nord (AMOC) i les temperatures hivernals del nord-oest d'Europa.

En un tram de costa amb penya-segats de roca calcària, un ajuntament projecta aixecar un gran dic de formigó a la base del penya-segat per frenar l'onatge, assegurant que amb aquesta única obra el retrocés del relleu quedarà completament aturat.

1. a) Avalua críticament aquesta afirmació: justifica per què és insuficient analitzant els processos de meteorització i erosió que l'atmosfera (precipitacions, vent i canvis tèrmics) i la hidrosfera continental (escorriment i infiltració) continuaran exercint sobre la part alta i mitjana del penya-segat.
2. b) Prediu quines conseqüències tindrà a mitjà termini la instal·lació del dic sobre la platja adjacent, relacionant la dinàmica de transport i sedimentació costanera.

Observa les dades tèrmiques de tres localitats situades a la mateixa latitud (43° N) i a una altitud similar:

• Localitat 1: T. mitjana al gener: 9,2 °C; T. mitjana a l'agost: 21,1 °C.

• Localitat 2: T. mitjana al gener: 2,5 °C; T. mitjana a l'agost: 28,0 °C.

• Localitat 3: T. mitjana al gener: 12,0 °C; T. mitjana a l'agost: 17,5 °C.

1. a) Calcula l'amplitud tèrmica de cadascuna i dedueix raonadament quina correspon a una petita illa oceànica, quina a una ciutat costanera continental i quina a l'interior d'una gran massa continental.
2. b) Un company afirma que l'aigua del mar escalfa la costa a l'estiu i la refreda a l'hivern. Refuta la seva afirmació explicant la propietat tèrmica de l'aigua (calor específica) que converteix la hidrosfera en un regulador tèrmic per a l'atmosfera.

En una platja s'anota la direcció del vent a les 12 h i a les 24 h durant tres dies: el dia 1 bufa de mar al migdia i de terra a mitjanit; el dia 2, igual; el dia 3, ennuvolat, hi ha calma al migdia i brisa de terra a mitjanit. Interpreta les dades, explica el patró general i raona per què el tercer dia no es va formar brisa marina.

Durant un episodi intens d'El Niño, els vents alisis que bufen cap a l'oest al Pacífic equatorial es debiliten o fins i tot inverteixen la seva direcció.

1. a) Prediu quines conseqüències immediates té aquest debilitament sobre l'aflorament d'aigües profundes (upwelling) davant de les costes del Perú i justifica l'impacte en les xarxes tròfiques marines de la zona.
2. b) Un estudiant afirma que, en ser un fenomen purament oceànic al Pacífic, no pot alterar les pluges a terra ferma. Refuta la seva afirmació explicant com el desplaçament de la massa d'aigua càlida modifica les zones de baixes pressions i els corrents convectius de l'aire, provocant inundacions a la costa àrida sud-americana i sequeres severes a Indonèsia.

Durant les tasques d'extinció d'un gran incendi forestal en una vall, els bombers observen dos fenòmens:

1. A la base del foc es generen vents locals intensos que bufen directament cap a les flames, revifant-les, malgrat que el comunicat meteorològic general indicava calma.

2. A gran altitud sobre l'incendi es forma un núvol dens de desenvolupament vertical (pirocúmul) que arriba a generar llamps.

1. a) Justifica físicament l'aparició d'aquests vents locals connectant la temperatura de l'aire amb la pressió atmosfèrica i els corrents de convecció.
2. b) Explica el mecanisme dinàmic pel qual la columna ascendent d'aire calent i fum acaba condensant en un núvol de tempesta a més altitud.

Imagina un planeta hipotètic idèntic a la Terra en grandària, composició atmosfèrica i radiació solar, però que no gira sobre el seu eix (rotació nul·la).

1. a) Prediu com seria la circulació atmosfèrica global en aquest planeta: determina quantes cèl·lules convectives existirien a cada hemisferi i en quina direcció bufarien els vents en superfície.
2. b) Compara aquesta predicció amb la Terra real: justifica per què al nostre planeta hi ha tres cèl·lules convectives per hemisferi (Hadley, Ferrel i Polar) i explica com la subsidència (descens d'aire sec) a les altes pressions subtropicals determina la presència dels grans deserts càlids al voltant dels 30° de latitud.

Un huracà de categoria 4 es desplaça sobre l'oceà Atlàntic amb vents de més de 210 km/h. Es registren dos esdeveniments en la seva trajectòria:

1. En tocar terra en una plana continental càlida, els seus vents es redueixen a la meitat en menys de 24 hores.

2. En desviar-se mar endins sobre un corrent oceànic fred (20 °C), l'huracà s'acaba dissipant del tot en lloc de reactivar-se.

1. a) Un aficionat afirma que l'huracà es va debilitar a terra exclusivament pel xoc contra els arbres i edificis, i que al mar fred es va frenar perquè l'aigua freda ofereix més resistència a l'aire. Refuta totes dues idees explicant el veritable mecanisme termodinàmic (evaporació i calor latent de condensació) que connecta la hidrosfera amb l'atmosfera en un cicló tropical.
2. b) Prediu i justifica què passaria amb la freqüència i intensitat dels huracans si la temperatura mitjana superficial de l'oceà tropical augmentés 2,0 °C.

Repte del tema. Imagina que treballes com a assessor ambiental del teu municipi. La teva missió és analitzar la resposta del teu entorn davant del temps recent integrant l'atmosfera i la hidrosfera.

1. Recollida de dades: Entra al web d'AEMET i descarrega els registres diaris de temperatura mitjana ($^\circ\text{C}$), precipitació ($mm$) i pressió atmosfèrica ($hPa$) de la teva estació més propera durant els últims $7$ dies (anotant si hi va haver registres superiors a $0,5\text{ mm}$). Identifica també el tipus de massa d'aire o front associat.

2. Anàlisi de la dinàmica: Elabora una taula i una gràfica combinada (temperatura en línia i precipitació en barres). Explica la relació causa-efecte observada: com influeix la pressió (borrasca o anticicló) i el vent en l'evaporació, la nuvolositat i l'escorrentia superficial de la teva conca hidrogràfica local.

3. Proposta raonada: Redacta un informe d'$1$ pàgina amb les teves conclusions i planteja dues mesures sostenibles per al teu barri o poble (com ara paviments permeables, renaturalització de riberes o dipòsits de pluvials) que mitiguin riscos d'inundació o escassetat.

Es valorarà:

• Rigor en l'obtenció i representació gràfica de les dades oficials d'AEMET.

• Comprensió de la dinàmica acoblada entre atmosfera (pressió, vent) i hidrosfera (precipitació, escorrentia).

• Viabilitat i justificació científica de les solucions de gestió hídrica proposades.