Ejercicios: La dinámica de la atmósfera y la hidrosfera

El viento y las corrientes marinas obtienen su energía del Sol. Explica, con un ejemplo cotidiano (el aire que se mueve al encender un radiador o el agua de una olla al fuego), qué le ocurre al aire o al agua cuando se calientan y cómo ese movimiento origina vientos o corrientes.

Ordena los siguientes pasos en la formación de una brisa marina durante el día: el aire frío que está sobre el mar se desplaza hacia la costa y forma la brisa; el Sol calienta la tierra más rápido que el mar; el aire situado sobre la tierra se calienta y asciende; en la parte alta, el aire se desplaza hacia el mar y desciende sobre él.

Explica con tus palabras qué es el viento y de dónde procede la energía que lo pone en marcha.

Define qué es una corriente marina y cita un ejemplo conocido, indicando si es cálida o fría.

Relaciona cada concepto con su definición: viento, brisa marina y corriente marina, con movimiento de grandes masas de agua en el océano; movimiento del aire a escala local entre el mar y la costa; movimiento del aire causado por el calentamiento desigual de la superficie.

Un día de verano, la arena de la playa quema, pero el agua del mar está mucho más fresca. Relaciona ese hecho con la formación de la brisa marina.

Indica si estas afirmaciones son verdaderas o falsas y corrige las falsas: las corrientes marinas mueven enormes masas de agua; el agua del mar se calienta más rápido que la tierra; por la noche la brisa sopla desde la tierra hacia el mar.

El ciclo del agua y los vientos están conectados. Explica de dónde sale la energía que evapora el agua del mar y qué papel desempeñan los vientos al transportar el vapor de agua desde el océano hasta el interior de los continentes.

Dos localidades situadas a la misma latitud, una en la costa y otra en el interior, tienen climas distintos: la costera tiene inviernos más suaves y veranos menos calurosos. Explica por qué, teniendo en cuenta que el agua del mar se calienta y se enfría más despacio que el suelo.

Durante la noche, la brisa en la costa sopla desde la tierra hacia el mar, al revés que durante el día. Explica por qué se invierte el sentido de la brisa.

Los antiguos barcos de vela aprovechaban los vientos alisios para cruzar el océano. Explica qué son los vientos alisios y de dónde obtienen su energía.

Se dice que las corrientes marinas son como cintas que transportan calor. Explica qué efecto tiene una corriente fría sobre el clima de la costa que bordea y compáralo con el de una corriente cálida.

Las olas se forman por el roce del viento sobre la superficie del agua. Explica esa conexión entre la atmósfera y la hidrosfera y cita otro fenómeno en el que ambas capas interactúen.

Las tardes de verano muy calurosas suelen acabar con tormentas. Relaciona ese hecho con el ascenso del aire caliente y húmedo y con su enfriamiento en altura.

Londres (Reino Unido) y Calgary (Canadá) se ubican prácticamente a la misma latitud (unos 51° N). Sin embargo, la temperatura media de enero en Londres es de 5.5 °C (con nevadas muy poco frecuentes), mientras que en Calgary es de -7.5 °C (con nieve continua durante meses).

1. a) Justifica esta marcada diferencia climática analizando cómo interactúan la circulación general atmosférica y las corrientes marinas superficiales en el Atlántico norte.
2. b) Un modelo prevé que el calentamiento global provocará un deshielo acelerado en Groenlandia, vertiendo enormes volúmenes de agua dulce al océano. Predice y justifica qué efecto tendría este aporte sobre la densidad marina, la circulación termohalina del Atlántico Norte (AMOC) y las temperaturas invernales del noroeste de Europa.

En un tramo de costa con acantilados de roca caliza, una ciudad proyecta levantar un gran dique de hormigón en la base del acantilado para frenar el oleaje, asegurando que con esa única obra el retroceso del relieve quedará completamente detenido.

1. a) Evalúa críticamente esta afirmación: justifica por qué es insuficiente analizando los procesos de meteorización y erosión que la atmósfera (precipitaciones, viento y cambios térmicos) y la hidrosfera continental (escorrentía e infiltración) continuarán ejerciendo sobre la parte alta y media del acantilado.
2. b) Predice qué consecuencias tendrá a medio plazo la instalación del dique sobre la playa adyacente, relacionando la dinámica de transporte y sedimentación costera.

Observa los datos térmicos de tres localidades situadas a la misma latitud (43° N) y a similar altitud:

• Localidad 1: T.ª media en enero: 9.2 °C; T.ª media en agosto: 21.1 °C.

• Localidad 2: T.ª media en enero: 2.5 °C; T.ª media en agosto: 28.0 °C.

• Localidad 3: T.ª media en enero: 12.0 °C; T.ª media en agosto: 17.5 °C.

1. a) Calcula la amplitud térmica de cada una y deduce razonadamente cuál corresponde a una pequeña isla oceánica, cuál a una ciudad costera continental y cuál al interior de una gran masa continental.
2. b) Un compañero afirma que el agua del mar calienta la costa en verano y la enfría en invierno. Refuta su afirmación explicando la propiedad térmica del agua (calor específico) que convierte a la hidrosfera en un regulador térmico para la atmósfera.

En una playa se anota la dirección del viento a las 12 h y a las 24 h durante tres días: el día 1 sopla del mar al mediodía y de tierra a medianoche; el día 2, igual; el día 3, nublado, hay calma al mediodía y brisa de tierra a medianoche. Interpreta los datos, explica el patrón general y razona por qué el tercer día no se formó brisa marina.

Durante un episodio intenso de El Niño, los vientos alisios que soplan hacia el oeste en el Pacífico ecuatorial se debilitan o incluso invierten su dirección.

1. a) Predice qué consecuencias inmediatas tiene este debilitamiento sobre el afloramiento de aguas profundas (upwelling) frente a las costas de Perú y justifica el impacto en las redes tróficas marinas de la zona.
2. b) Un estudiante afirma que, al ser un fenómeno puramente oceánico en el Pacífico, no puede alterar las lluvias en tierra firme. Refuta su afirmación explicando cómo el desplazamiento de la masa de agua cálida modifica las zonas de bajas presiones y las corrientes convectivas del aire, provocando inundaciones en la costa árida sudamericana y sequías severas en Indonesia.

Durante las labores de extinción de un gran incendio forestal en un valle, los bomberos observan dos fenómenos:

1. En la base del fuego se generan vientos locales intensos que soplan directamente hacia las llamas, avivándolas, a pesar de que el pronóstico del tiempo general indicaba calma.

2. A gran altura sobre el incendio se forma una densa nube de desarrollo vertical (pirocúmulo) que llega a generar relámpagos.

1. a) Justifica físicamente la aparición de esos vientos locales conectando la temperatura del aire con la presión atmosférica y las corrientes de convección.
2. b) Explica el mecanismo dinámico por el cual la columna ascendente de aire caliente y humo acaba condensando en una nube de tormenta a mayor altitud.

Imagina un planeta hipotético idéntico a la Tierra en tamaño, composición atmosférica y radiación solar, pero que no gira sobre su eje (rotación nula).

1. a) Predice cómo sería la circulación atmosférica global en ese planeta: determina cuántas células convectivas existirían en cada hemisferio y en qué dirección soplarían los vientos en superficie.
2. b) Compara esa predicción con la Tierra real: justifica por qué en nuestro planeta existen tres células convectivas por hemisferio (Hadley, Ferrel y Polar) y explica cómo la subsidencia (descenso de aire seco) en las altas presiones subtropicales determina la presencia de los grandes desiertos cálidos en torno a los 30° de latitud.

Un huracán de categoría 4 se desplaza sobre el océano Atlántico con vientos de más de 210 km/h. Se registran dos eventos en su trayectoria:

1. Al tocar tierra en una llanura continental cálida, sus vientos se reducen a la mitad en menos de 24 horas.

2. Al desviarse mar adentro sobre una corriente oceánica fría (20 °C), el huracán termina disipándose por completo en lugar de reactivarse.

1. a) Un aficionado afirma que el huracán se debilitó en tierra exclusivamente por el choque contra los árboles y edificios, y que en el mar frío se frenó porque el agua fría ofrece más resistencia al aire. Refuta ambas ideas explicando el verdadero mecanismo termodinámico (evaporación y calor latente de condensación) que conecta la hidrosfera con la atmósfera en un ciclón tropical.
2. b) Predice y justifica qué ocurriría con la frecuencia e intensidad de los huracanes si la temperatura media superficial del océano tropical aumentase 2.0 °C.