METEOROLOGIA FÍSICA

Tipus d'assignatura: optativa
Crèdits: 6 (teòrics: 4; pràctics: 2)
Departament responsable: Astronomia i Meteorologia
Semestre: 5è

OBJECTIUS DOCENTS

D'una banda, es farà una introducció a l'estudi de les ciències atmosfèriques: metodologia i eines. D'altra banda, s'estudiaran els fenòmens i processos englobats en la meteorologia física, és a dir, les fonts d'energia del sistema Terra-atmosfera, els intercanvis radiatius i el balanç energètic global, els processos termodinàmics, la formació de núvols i precipitació, i també els fenòmens elèctrics, tant en bon temps com en tempestes. 

CONTINGUTS

1. ESTRUCTURA GENERAL DE L'ATMOSFERA TERRESTRE

Origen i composició. Generalitats sobre altres atmosferes planetàries. Variables meteorològiques: trets generals de la distribució horitzontal i vertical. Divisió vertical de l'atmosfera. Estructura i propietats generals de la troposfera, de l'estratosfera, de la mesosfera i de la termosfera.

2. L'AEROSOL ATMOSFÈRIC

Distribució de grandàries de les partícules en suspensió. Distribució de Junge. Dinàmica de l'aerosol atmosfèric. Composició dels aerosols. L'aerosol estratosfèric. Influència de les partícules aerosols en els processos atmosfèrics.

3. INTERCANVIS RADIATIUS I BALANÇ D'ENERGIA DEL SISTEMA TERRA-ATMOSFERA

Equacions de l'intercanvi radiatiu. Aplicació de les lleis fonamentals de la radiació al sistema Terra-atmosfera. Absorció de radiació: llei de Beer. Radiació solar i atenuació per l'atmosfera. Hipòtesi d'atmosfera de capes planes i paral·leles: massa d'aire relativa. Repercussió en la irradiància solar ultraviolada dels canvis en la columna total d’ozó. Radiació terrestre: efecte hivernacle. Alteració de l'efecte hivernacle: l'escalfament global. Balanç global d'energia.

4. TERMODINÀMICA ATMOSFÈRICA

Equació d'estat de l'aire sec i humit. Temperatura virtual. Índex d'humitat. L'equació hidrostàtica: validesa de la seva aplicació. Fórmules baromètriques i hipsomètriques. Evolució adiabàtica de l'aire sec. Estabilitat d'estratificació. Saturació i condensació del vapor d'aigua a l'atmosfera: casos isobàrics, per mescla i per ascens adiabàtic. Evolucions pseudoadiabàtiques. Inestabilitat condicional.

5. FÍSICA DE NÚVOLS

Processos fonamentals de la formació de núvols. Estructura i classificació. Microfísica dels canvis de fase a l'atmosfera. Nucleació homogènia i heterogènia. Nuclis de condensació. Estructura de l'aerosol nuvolós. Creixement de gotes de núvol per difusió i per xoc. Nucleació en fase de gel. Modes d'actuació i estructura dels nuclis de gel. Creixement de cristalls. El fenomen de la destil·lació en núvols amb aigua en subfusió.

6. PROCESSOS DE PRECIPITACIÓ

Iniciació de la precipitació en núvols freds: procés Bergeron. Precipitació en núvols calents. Els hidrometeors. Estructura de la precipitació líquida. Distribució de grandàries de les gotes. Intensitat de pluja i reflectivitat. Organització i distribució espacial de la precipitació. Precipitació generalitzada i convectiva. Evolució de les cèl·lules convectives. Tempestes: estructura meteorològica.

7. ELECTRICITAT ATMOSFÈRICA

El camp elèctric atmosfèric. Diferents processos de formació dels ions atmosfèrics. Corrents elèctrics en bon temps. Fenòmens elèctrics en tempestes. Mecanismes de separació de càrregues als núvols. Corrents de descàrrega. Descàrrega per llamps. El circuit global elèctric a l'atmosfera.

8. ÒPTICA ATMOSFÈRICA

Fenòmens de refracció i difracció a l'atmosfera. Meteors lluminosos: halos, corones, arc de Sant Martí i glòries. Dispersió de Rayleigh i de Mie: visibilitat. Índexs de terbolesa atmosfèrica.

BIBLIOGRAFIA RECOMANADA

Llibres de teoria i problemes

1. SALBY, M. L. Fundamentals of atmospheric physics. Nova York: Academic Press, 1996.

2. MORÁN, F. Apuntes de termodinámica de la atmósfera. Madrid: Ministerio de Transportes, Turismo y Comunicaciones; Instituto Nacional de Meteorología, 1984.

3. HOUGHTON, H. G. Physical meteorology. Cambridge: MIT Press, 1985.

4. ALARCÓN, M.; CASAS, M. C. Meteorologia i clima. Barcelona: Edicions de la Universitat Politècnica de Catalunya, 1999.

Llibres de consulta

1. LIOU, K. N. An introduction to atmospheric radiation. Nova York: Academic Press, 1980.

2. WALLACE, J. M.; HOBBS, P. V. Atmospheric science: an introductory survey. Nova York: Academic Press, 1977.

3. ROGERS, R. R. La física de las nubes. Barcelona: Reverté, 1976.

4. PRUPPACHER, H. R.; KLETT, J. D. Microphysics of clouds and precipitation. 2a ed. rev. Dordrecht: Kluwer Academic, 1997.

CRITERIS I FORMA D'AVALUACIÓ

L'avaluació es farà tenint en compte la part teòrica, els problemes i les pràctiques. S'haurà de demostrar la suficiència de totes tres parts. En la qualificació final, el pes de la teoria representarà el 60 % de la nota; el dels problemes, el 20 %, i el de les pràctiques, l'altre 20 % restant.