Inversión térmica

La temperatura del aire disminuye con la altitud debido a que hay mayor distancia desde la fuente de calor que representa la superficie terrestre, la cual, obviamente desprende más calor en verano que en invierno, En los meses estivales el aire cercano a la superficie terrestre se calienta más que en invierno, por lo que se expande con más facilidad desplazándose hacia arriba, el aire frío desciende porque es más pesado originándose una corriente de aire (desplazamiento vertical) que dispersa los contaminantes generados en una ciudad, este patrón constituye un patrón térmico normal.

Por el contrario, en los meses de invierno es frecuente que por la noche y en las mañanas, el aire cercano a la superficie terrestre se enfrié mas que el aire ubicado en un estrato superior, situación que conlleva a una inversión térmica. La circulación vertical de aire se ve inhibida o disminuida, produciendo un estancamiento de la masa de aire que está en contacto con la superficie terrestre (que está muy fría) con la consiguiente acumulación de los contaminantes emitidos en una ciudad.

En otras palabras, El aire caliente sube, el aire frío baja. En la inversión térmica, la capa de aire que esté en contacto con la superficie terrestre fría, es más pesado, está enfriado por la superficie terrestre y no ascenderá, el aire que está por encima de esta capa fría se encuentra menos frío (o más caliente) no descenderá e impedirá la ascensión de la capa de aire ubicada en la parte de abajo. Esto ocasiona una inversión térmica en la que no hay dispersión de contaminantes al no haber el desplazamiento vertical de masa de aire.

Las inversiones térmicas se presentan, entre otras ciudades, en La zona metropolitana del valle de México, en México y Santiago en Chile.

Características de la atmosfera

La atmósfera es una masa gaseosa que rodea el planeta Tierra que permite la vida en la Tierra, es el medio a través del cual se transporta agua de los océanos a los continentes, constituye un escudo protector del planeta al absorber radiaciones solares peligrosas (rayos cósmicos y radiación ultravioleta – rayos UV) y además regula la temperatura del planeta.

La atmósfera terrestre está constituida por los siguientes gases

Nitrógeno (N₂)= 78.08%

Oxigeno (O₂)= 20.95%

Argón (Ar)=0.93%

Otros=0.04%

Como se observa, la composición química de la atmosfera es principalmente N₂ y O₂, en menor proporción por Ar y en cantidades muy pequeñas muchos otros gases como vapor de agua, CO₂, NH₃, SO₂, O₃, CH₄, H₂, He, Kr, N₂O,NO₂...

Con respecto a su composición física, la atmósfera se puede dividir en 4 capas de acuerdo a la variación de temperatura, ya que la temperatura en la atmósfera varía de manera compleja según la altitud.

TROPOSFERA.- Se localiza desde la superficie terrestre hasta una altitud promedio de 12 Km, donde la temperatura va desde 15ºC en la superficie terrestre hasta 50ºC bajo cero (a la altitud de 12 km). En esta región se manifiesta la vida, se generan vientos y precipitaciones (secas o húmedas). Dado el gradiente de temperatura hace que masas de aire se caliente y enfríen generando un movimiento tanto vertical como horizontal que produce los fenómenos meteorológicos. El límite superior de la troposfera se conoce como tropopausa.

ESTRATOSFERA.- Encima de la tropopausa se encuentra la estratosfera con un gradiente positivo de temperatura que va desde 56ºC bajo cero a 2ºC bajo cero a una altitud promedio de 50 Km, este gradiente de temperatura con las masas de aire "más calientes" en la parte superior impide el movimiento vertical de las masas de aire frío en la parte de abajo y por lo tanto solo se da el movimiento horizontal. El límite entre la estratosfera y la capa siguiente mesosfera se conoce como estratopausa.

MESOSFERA.- Ésta se extiende sobre la estratopausa en una capa que va desde los 50 hasta los 85 Km de altitud, la temperatura varía de 2 ºC bajo cero a 92ºC bajo cero. La densidad de esta zona es muy baja y por lo tanto no hay movimiento de masas gaseosas.

TERMOSFERA.- Se encuentra en una altitud de 85 hasta 500 km, en ella la temperatura se incrementa de 92ºC bajo cero hasta 1200ºC debido a la absorción de alta energía (menores de 200 nm) por los escasos gases presentes.

Existe una capa más, conocida como exosfera, que es la capa mas externa que cubre la Tierra, donde las moléculas de gas escapan de la atracción gravitacional del planeta.

Por otro lado, La presión de la atmósfera, ocasionada por las masas de aire que la conforman, disminuye con la altitud, implicando que la densidad de la atmósfera también disminuye. Así, prácticamente toda la masa atmosférica se concentra en la troposfera y la estratosfera, entre las dos constituyen el 99.9% de la masa total de la atmósfera.

Fuente:

Seinfield & Pandis, Atmospheric chemistry and physics, 2nd ed.