Dinámicas de la estratosfera

Comparado con la troposfera, los procesos en la estratosfera ocurren de forma muy lenta. Las capas son muy estables y solo hay un pequeño intercambio con la troposfera. Pero un  pequeño intercambio es más que ningún intercambio...

Intercambio Estratosfera-Troposfera (STE)

El transporte global de aire está dirigido por el sol. La radiación solar calienta la tierra, la superficie del mar y el aire en los trópicos se calienta más que en las latitudes medias o altas. Por eso en los trópicos la convección es fuerte y se dirige hacia latitudes mayores. Encima de la tropopausa, la luz del sol produce un calentamiento de la estratosfera por la absorción del ozono, la cual es más baja en las regiones polares haciéndose cero en el invierno polar. La consecuencia de ésto es que se producen movimientos lentos de aire que se eleva en los trópicos y va hasta los polos (1).

1. La dirección de la circulación global y el intercambio estratosfera-troposfera (STE).
esquema: Elmar Uherek

El intercambio estratosfera-troposfera puede darse, si las capas de temperatura (potencial) constante cruzan la tropopausa (2) o si hay perturbaciones y transporte por convección en las latitudes medias (3). En cualquier caso, el intercambio vertical de la troposfera lleva horas o días y la mezcla de la estratosfera meses o años.
Por esto, después de fuertes erupciones volcánicas (por ejemplo la del Monte Pinatubo en 1991) las alteraciones del equilibrio estratosférico pueden durar entre 1 y 2 años. Mira la ilustración de debajo para ver el impacto de la erupción.

Este pequeño intercambio entre capas, también llamado intercambio estratosfera-troposfera (STE), es importante para el ozono troposférico el cual es aportado en su mayor parte por la estratosfera.. El ozono estratosférico inicia la formación de OH y los ciclos de formación y destrucción fotoquímicas del ozono en la troposfera.

Balance del ozono troposférico
La formación y destrucción del ozono troposférico constituye una circulación en la que la mayor fuente es el ozono estratosférico.

Eruption of Mt. Pintubo

2. a) Erupción del Mt. Pinatubo en Junio de 1991

Aersol Extinktion

2. b) Absorción de aerosoles: La absorción de partículas medida en la atmósfera después de la erupción del MT. Pinatubo en Junio de 1991, se elevó inmediatamente con la erupción y disminuyó lentamente sólo en los 2-3 años siguientes. La alteración en la concentración de las partículas (violeta) alcanza a la estratosfera.
Datos de SAGE I + II

Circulación  Brewer Dobson

La sección de cruce de corrientes de aire, indicada en la figura 1 para un hemisferio, se muestra a la izquierda para ambos hemisferios, como promedio anual. La distribución media muestra que el ozono se está acumulando cerca de los polos. El transporte de masas de aire se llama Circulación de Brewer Dobson. Las causas de este movimiento del aire sólo pueden entenderse teniendo en cuenta los complicados procesos en el equilibrio de la radiación de la Tierra, ondas planetarias y procesos subsidiarios al vórtex polar. Cada hemisferio tiene su propia circulación, y el intercambio entre los hemisferios es muy pobre.

Brewer Dobson Circulation

3. El flujo básico de la circulación Brewer Dobson va desde los trópicos (en el centro) a los polos. Una distribución media del ozono por año aparece debajo. El polo norte está a la derecha.
Fuente de datos: Nimbus 7 website

Sin embargo, hay algunas diferencias entre el hemisferio norte y el sur. En el norte la distribución de agua y Tierra es menos homogénea y el vortex polar más débil. También las estaciones tienen que tenerse en cuenta. La figura 3 muestra la distribución media a través del año. Pero con las estaciones y zenit del Sol también el aire central de los trópicos es enviado tanto al norte como al sur. La figura 4 muestra que las distribuciones de  temperatura y  viento no son homogéneas en Enero. Paralelamente la circulación Brewer Dobson es enviada de la misma manera.

temperature and wind distribution

4. Distribución de temperatura y viento en una sección de cruce atmosférica para enero ( = invierno en el hemisferio norte, a la derecha de la imagen). Hay que destacar la tropopausa fría sobre los trópicos y la formación del vortex polar sobre la región ártica.
Fuente: © NASA Goddard Space Flight Centre 2002

Vorticidad Polar

El vortex polar es un viento circumpolar que se forma básicamente sobre ambos polos pero preferentemente sobre la Antártida. El vortex ártico es menos estable ya que la estructura del paisaje y la alternancia en la superficie de continentes y océanos altera la formación del vortex. Sin embargo, dentro del vortex antártico, se alcanzan temperaturas muy bajas y forman remolinos de viento de las regiones altas ( por ejemplo, que contiene compuestos importantes para la destrucción del agujero de la capa de ozono)  que son conducidos hacia regiones más bajas.

Polar vortex and temperature

5. a) Ilustración tridimensional de la velocidad del viento en el vortex polar y la temperatura.
Datos de: NASA / Goddard Space Flight Centre - simulación por IBM

Polar vortex and ozone hole

5. b) Ilustración tridimensional de la velocidad del viento en el vortex polar y la destrucción de ozono en octubre de 1987.
Datos de: NASA / Goddard Space Flight Centre - simulación por IBM

Sobre esta página:
autor: Dr. Elmar Uherek - MPI Mainz
corrección pedagógica: Michael Seesing - Uni Duisburg - 07-08-2003
última publicación: 20-04-2004

Last modified: Wednesday, 24 June 2020, 1:29 PM