Locos por la Geología

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En los últimos tiempos, se habla mucho de «medir la huella de carbono», pese a que no todos sepan de qué se trata. Como es un tema relativo a la calidad ambiental, y por otro lado con muchas derivaciones, éste será sólo el primero de muchos posts que iré subiendo a lo largo del tiempo, en el blog.

Y precisamente por ser el primero, hoy trataré de dar las definiciones imprescindibles para poder profundizar más en lo sucesivo.

¿Qué se entiende por huella de carbono?

Si bien no hay una única definición con acuerdo absoluto, puede decirse que la huella de carbono representa la cantidad de emisiones de gases de efecto invernadero que se arrojan a la atmósfera como resultado de alguna actividad humana, ya sea por empresas, industrias o personas individuales. En definitiva es una valiosa herramienta de medición del impacto de nuestras actividades, al menos en lo que hace a los GEI, es decir gases de efecto invernadero.

Es común que haya cierta confusión entre las expresiones «huella de carbono» y «huella ecológica», pero esta última es bastante más amplia, ya que implica una cuantificación de la presión humana sobre los recursos naturales y la calidad del ambiente, lo que significa más que solamente medir la emisión de GEI. En otras palabras se establece si la velocidad de extracción de recursos es tal como para permitir o no su regeneración, según un ritmo que evite su agotamiento, y muchos otros aspectos, de los que hablaremos en otro post.

La combinación de ambas mediciones da una idea aproximada de la eficiencia de la gestión ambiental y la salud resultante del ecosistema en análisis.

¿Qué implicancias ambientales tiene la emisión de GEI?

Los GEI, fueron definidos en el protocolo de Kioto del año 1997, incluyéndose en ellos principalmente al dióxido de carbono (CO₂), el metano (CH4), el óxido nitroso (N₂O), y gases fluorados como hidrofluorocarburos (HFC), perfluorocarburos (PFC) y hexafluoruro de azufre (SF6).

Todos ellos tienden a permanecer en la parte media de la atmósfera y dificultan selectivamente que algunas partes de la radiación solar entrante (constituida por las ondas de menor frecuencia) pueda salir a un ritmo eficiente, porque es parcialmente absorbida por esos gases, lo cual incide sobre la temperatura planetaria. A eso se llama efecto invernadero.

¿Por qué es importante medir la huella de carbono?

Simplemente porque ninguna patología puede curarse si no es a partir de su diagnóstico. En este caso, la HdC (huella de Carbono) es precisamente ese diagnóstico imprescindible para luego implementar medidas que permitan reducir el impacto.

Esa medición puede hacerse no solamente a escala industrial sino también a escala individual, pero las metodologías de medición en cada caso serán motivos de otros posts.

¿Qué términos relativos a la huella de carbono conviene tener en claro al emprender su conocimiento?

Veamos algunos de los términos que en los próximos posts sobre el tema, vamos a usar de manera recurrente.

• CO₂ equivalente (CO₂e): Es una unidad de medida que sirve para establecer comparaciones entre los efectos de los diversos GEI, contrastando su potencial de retención de energía con la del dióxido de carbono.
• Mitigación: Es el conjunto de estrategias enfocadas a reducir el impacto, en este caso, a través del control de la HdC.
• Adaptación: Hay impactos que son inherentes a la actividad humana, y en tal caso se entiende como adaptación, al conjunto de medidas para enfrentar esos cambios con medidas preventivas adecuadas.
• Ciclo de vida: Es todo el proceso de generación de un producto o servicio, desde la obtención de la materia prima hasta la disposición final de sus residuos o efluentes.
• Emisiones: Se denominan así a los gases liberados en la atmósfera, en cualquier momento del ciclo de vida.

Tengan presentes estos términos para cuando regresemos sobre el tema en muchos posts futuros.

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Un abrazo y hasta el miércoles. Graciela.

P.S.: La imagen que ilustra el post es de este sitio.

Hoy vamos a comenzar a analizar la acción de otro de los agentes erosivos que modelan el paisaje: el viento.

Por cierto éste es sólo el primero de los muchísimos posts que vamos a dedicarle porque la riqueza del tema es casi infinita. Empecemos, pues, desde el comienzo.

¿Qué se entiende por dinámica eólica y de dónde procede el término?

La dinámica eólica forma parte de la geodinámica externa, que como ya les expliqué en otro post reconoce su origen en el calor solar, y hoy lo van a comprender mejor que nunca.

Específicamente la dinámica eólica se refiere al conjunto de fenómenos en los cuales el agente activo es el viento. En cuanto al origen del término «eólico», debemos recordar que procede del latín Aeolĭcus,, que a su vez deriva del griego Αἰολικός (Aiolikós, en nuestro alfabeto) y significa relativo a Αἴολος (Aíolos), que traducimos como «Eolo», es decir el nombre del dios de los vientos según la mitología griega.

Eolo es también considerado el padre del pueblo eólico, que según la mitología clásica habría habitado las islas Eolias, situadas en un lugar entre Italia y Sicilia, y que según relata Homero en su Odisea, fue el sitio en que se detuvo Ulises (también llamado Odiseo) mientras iba de regreso a Itaca.

¿Qué es el viento y cómo se produce?

El viento no es otra cosa que una masa de aire en movimiento, y se produce en respuesta a diferencias espaciales de la presión atmosférica. Como es lógico el aire se mueve desde las zonas de alta presión a las de baja presión, según un patrón que expliqué ya en otro post cuyo link encontrarán en la respuesta a la última pregunta.

Localmente, el desplazamiento del aire es esencialmente horizontal, con las deformaciones que le impone la topografía sobre la cual se mueve. Pero lo más importante es que cuando decimos que se mueve desde las zonas de alta presión a las de baja presión, es casi como decir que se mueve desde las zonas más más frías a las más cálidas.

En efecto cuando el aire está frío, la masa toda tiende a contraerse, con lo que su densidad aumenta y con ella la presión. A la inversa, si el aire es cálido, se dilata y se hace menos descenso con lo que la presión local desciende. En resumen, las altas presiones se relacionan con bajas temperaturas y viceversa, por lo que el aire normalmente se mueve hacia las zonas más cálidas generando brisas, vientos y hasta huracanes según su velocidad.

Ya sabemos entonces que la producción del viento depende de las diferencias térmicas, lo que nos conduce a otra pregunta.

¿Por qué hay diferencias de temperatura entre zonas a veces muy próximas?

Algunos de los siguientes factores ya los he explicado con mucho detalle en otros posts cuyos links les incluyo en cada caso, pero enumeremos las causas principales de esas variaciones de la temperatura del aire dentro de un área acotada, es decir en distancias relativamente cortas.

• Diferencias en las pendientes, o en general en la topografía, que distribuyen la misma energía solar entrante, en espacios de distinta extensión.
• Diferencias en la litología y la vegetación, que tienen diferentes albedos.
• Diferencias en la urbanización y uso de la tierra.
• Situación respecto a masas de agua.

¿De qué depende la velocidad del viento?

Esto ya lo he explicado también en el post que he linkeado más arriba, pero permítanme recordarles que la velocidad depende del gradiente horizontal de presión, que se define como la distancia en metros que debe recorrerse horizontalmente para que la presión aumente en 1 mm de mercurio, según la antigua forma de medición. En otras palabras si el gradiente es alto los cambios de presión son menos abruptos, y la velocidad del viento es menor.

Si pensamos además que las isobaras son las líneas imaginarias que unen puntos de igual presión atmosférica, podemos agregar que cuanto más próximas estén esas curvas entre sí, menor es el gradiente y mayor la velocidad del viento resultante.

Una escala de velocidades de viento ya fue presentada en ese post que todo el tiempo les estoy recomendando ir a leer.

¿Existe un patrón planetario o global para los movimientos de las masas de aire?

Sí lo hay, por supuesto, y ya lo he explicado en detalle en otros posts que les recomiendo recordar, pero teniendo en cuenta que los paisajes en cada lugar responden al comportamiento de los vientos locales.

Un abrazo y hasta el próximo miércoles, con un post informativo. Graciela.

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La imagen que ilustra el post es de este sitio.

Este post es continuación de los dos de las semanas inmediatamente pasadas, de modo que deberían empezar por leerlos antes de internarse en el de hoy. En el primero de ellos respondí las siguientes preguntas:

¿Qué es la atmósfera y qué espacio ocupa?

¿Qué funciones cumple?

En la parte 2, respondí a las preguntas:

¿Cuál es su composición actual?

¿Fue esa composición diferente en el pasado?

Desde allí retomamos hoy nuestra conversación, respondiendo a las preguntas faltantes:

¿Cómo se divide la atmósfera?

En principio, una apretada síntesis se observa claramente en el cuadro que ilustra el post, pero de cada una de esas capas hay bastante para decir, y límites para agregar, y ahora vamos a ello.

Desde abajo hacia arriba componen la atmósfera las siguientes capas:

• Tropósfera: se extiende desde la superficie de la Tierra hasta una altura máxima de 18 km en el ecuador, pero con un límite a los 9 sobre los polos. Su composición es la ya mencionada en la primera parte de este tema, pero por su proximidad con la hidrósfera y con la corteza, hay hasta los 500 m de altura, un contenido aumentado de vapor de agua y de polvo en suspensión. Presenta una activa circulación del aire tanto en sentido vertical como horizontal, y un descenso paulatino de la temperatura con la altura, según un gradiente de aproximadamente un grado cada 150 m. Pasa hacia la capa siguiente a través de la zona transicional conocida como tropopausa, en la cual la temperatura llega a descender hasta -70° C,
• Estratósfera: notablemente, aquí vuelve a aumentar la temperatura progresivamente hasta unos 15° C en la zona transicional que la separa de la mesósfera, conocida como estratopausa, y que se extiende en las proximidades de los 50 a 60 km. En la estratósfera la circulación horizontal es prácticamente la única que tiene lugar, con vientos que pueden alcanzar los 200 km/h. De gran importancia en ella es la presencia de la capa de ozono, (ozonósfera) resultante de la disociación del oxígeno, y que actúa como pantalla protectora de las radiaciones peligrosas para la vida terrestre.
• Mesósfera: ocupa el espacio entre los 50 o 60 (según dónde se mida) y los 80 km de altura. Vuelve a disminuir la temperatura, hasta alcanzar en su zona de límite superior transicional, la mesopausa, los -124°C.
• Termósfera: entre los 80 y los 450 km de altura, se conoce también como ionósfera, ya que allí las radiaciones solares de alta energía liberan electrones de los constituyentes atmosféricos, que resultan por ende ionizados, y elevan la temperatura de esta capa hasta cerca de los 1.000° C. Es aquí donde tienen lugar las auroras boreales (de las que ahora que lo pienso debo hacer un post en algún momento).
• Exósfera: que como señalé al responder la pregunta respecto al espesor de la atmósfera, para algunos autores ya es parte del espacio exterior, y de allí le viene el nombre. No obstante, ocupando el espacio entre los 450 y los 900 Km, muchos preferimos incluirla en la atmósfera por su importante función como filtro de radiaciones cósmicas y por ser allí donde son interceptados y destruidos (al menos en parte) por fricción, los meteoritos entrantes.
• Magnetósfera: que se extiende desde los 900 km hasta prácticamente su desaparición por enrarecimiento del aire. Allí se encuentran las bandas de radiación llamadas cinturones de Van Allen.

¿Qué puede agregarse?

Más allá de las funciones que fueron mencionadas en la primera parte de este post, publicada el lunes pasado, tienen lugar en la atmósfera, ocasionalmente, eventos con consecuencias de gran importancia, a veces fatales, como por ejemplo la inversion térmica de 1952, y otras situaciones que serán motivo de posts individuales en un futuro cercano. Les aseguro que son muy interesantes,

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Un abrazo y hasta el miércoles. Graciela.

Este post es continuación del de la semana pasada, de modo que deberían empezar por leerlo antes de internarse en el de hoy. En él respondí las siguientes preguntas:

¿Qué es la atmósfera y qué espacio ocupa?

¿Qué funciones cumple?

Desde allí retomamos hoy nuestra conversación, respondiendo a las preguntas faltantes:

¿Cuál es su composición actual?

Lo primero a tener en cuenta es que el aire es una simple mezcla mecánica que no implica reacción química entre sus componentes individuales, de allí que puedan separarse y volverse a mezclar en función de condiciones físicas.

Por otra parte, la relación cuantitativa entre los diversos componentes del aire no es constante a lo largo de todo el espesor atmosférico, y varía también a lo largo del tiempo, por lo cual, lo que anotaremos a continuación no será sino un promedio bastante representativo para cada zona de la atmósfera.

En las zonas inferiores, en contacto con la superficie terrestre, el aire está compuesto esencialmente por dos elementos: un 78,09% de nitrógeno y 20,94% de oxígeno.

Eso deja menos de 1% para componentes menores, como vapor de agua, polvo, carga biológica, CO2 y gases raros. Por supuesto, localmente puede haber cambios sustanciales en las proporciones por la presencia de contaminantes a veces en cantidades alarmantes, sobre todo si el contenido es rico en CO, altamente tóxico.

A medida que se asciende en la atmósfera la cantidad de oxígeno- a partir de los 10 km- comienza a disminuir hasta desaparecer hacia los 100 km. Su espacio es ocupado por un aumento de nitrógeno, pero luego desaparece rápidamente más o menos a los 40 km de altura. Es a partir de los 60 km que se registra un aumento notable de hidrógeno que llega a ser predominante a los 120 km, con helio como acompañante.

Algunos autores denominan homósfera a la porción atmosférica por debajo de los 80 km, por ostentar una composición relativamente constante. Debido a que los cambios se aceleran desde allí hacia arriba, llaman en cambio a esa parte, heterósfera. Y asumen también una zona transicional llamada homopausa, entre los 60 y 80 km.

La composición mencionada por supuesto es muy dinámica, ya que hay intercambios permanentes, que no alcanzan a modificar las relaciones salvo en ocasiones particulares, que menciono más abajo.

Puede considerarse como el intercambio más constante el que se produce en la respiración de los seres vivos, que toman oxígeno y devuelven CO2, siendo la fotosíntesis de las plantas verdes la que repone a través del intercambio inverso, el equilibrio composicional del aire.

Entre las condiciones que temporal y localmente generan cambios muy notables en la composición atmosférica, debemos considerar las emisiones volcánicas y postvolcánicas, las concentraciones fabriles y urbanas con liberación de gases de combustión, los incendios, y las eventuales explosiones artificiales entre otras circunstancias de menor impacto

¿Fue esa composición diferente en el pasado?

Sin duda alguna, la composición original de la atmósfera distaba mucho de la actual, y sólo su evolución hacia el estado presente permitió la eclosión de la vida terrestre.

Según las especulaciones (abundantes) y algunas pruebas (más escasas) la historia de la atmósfera habría comenzado con el nacimiento mismo de la Tierra, hace (según las últimas aproximaciones) alrededor de 4.600 millones de años.

Se asume que durante los primeros 500 millones de su historia, la atmósfera contenía vapor y gases expelidos durante la agitada formación del planeta en ciernes. Dichos gases podrían haber sido hidrógeno (H2) vapor de agua, metano (CH4), helio (He) y óxidos de carbono. A esa mezcla se la llama «atmósfera primigenia o primordial».

Esa atmósfera original, no obstante, se perdía casi tan rápidamente como se iba generando, porque tanto la temperatura como la gravedad de esa Tierra diferían de las que caracterizan actualmente al planeta. La suma de una temperatura mayor y una aceleración de la gravedad menor facilitaban el desprendimiento de los gases livianos como el hidrógeno y el helio, que escapaban al espacio barridos por el viento solar. Ni siquiera en las condiciones actuales del planeta, pueden conservarse en torno a ella cantidades importantes de gases como el helio y el hidrógeno,

Reconocida esta situación, los gases que se iban liberando en los procesos de formación de la propia corteza, fueron cambiando la composición de la envoltura gaseosa, que hace unos 4 mil millones de años, estaba mayormente constituida por dióxido de carbono (CO 2 ), monóxido de carbono (CO), moléculas de agua (H 2 O), nitrógeno (N 2 ) e hidrógeno
(H).

Con esa composición, y la temperatura de la Tierra ya por debajo de los 100°C, tuvo lugar la formación de la hidrósfera, de resultas de la condensación de vapor de agua, presente en grandes masas de agua, en las cuales, a su vez, comenzaron a disolverse el dióxido de carbono y otros gases, dando lugar a una atmósfera de carácter reductor, sin oxígeno libre y con abundancia de metano y amoníaco. Les recuerdo que sobre esta composición es que se realizó el experimento de Miller del que ya les hablé, y es la que habría dado lugar a las formas orgánicas más primitivas.

No obstante, faltaba aún para que hubiera en la atmósfera el oxígeno libre que hoy nos es indispensable. Sólo alrededor de 2.500 Ma atrás, habrían aparecido en el mar los primeros organismos unicelulares anaeróbicos, y todavía más tarde, hace unos mil millones de años, algunos de esos organismos, llamados algas azules empezaron a usar energía del Sol para dividir moléculas de agua (H 2 O) y dióxido de carbono (CO 2 ), desde las cuales obtuvieron compuestos orgánicos por un lado y oxígeno libre por el otro.

Ya la composición de la atmósfera se va aproximando a la actual, y va creando las condiciones para la eclosión de la vida que se produciría hace unos 600 millones de años, cuando la vida marina, a través de otros intercambios había llegado a formar niveles de ozono suficientes para absorber en parte la luz ultravioleta. Eso fue lo que habilitó la aparición de organismos sobre los continentes. Los intercambios vitales de esos organismos terminaron de modelar la composición actual de la atmósfera.

Hasta aquí llegamos hoy. el próximo lunes veremos:

¿Cómo se divide la atmósfera?

¿Qué puede agregarse?

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Un abrazo y hasta el miércoles. Graciela.

En posts anteriores les mencioné de pasadita el efecto Coriolis, y les prometí explicarlo de modo bien sencillito en algún otro momento. Éste es pues, el momento.

Les aclaro que pretendo hacer del tema algo muy digerible y de verdad accesible a todos, porque ya hay en wikipedia páginas que tienen toda la formulación física y matemática, que acá no les voy a repetir.

Mi objetivo es que capturen el concepto, para entender después otros muchos temas, relacionados sobre todo con el clima.

¿Qué es el efecto de Coriolis?

Se denomina efecto Coriolis o de Coriolis a la fuerza ficticia que afecta a un cuerpo que se mueve, con respecto a un sistema que a su vez está en rotación.

Sin embargo no debe confundirse con la fuerza centrífuga, ya que el vector que representa a la fuerza de Coriolis es tanto perpendicular al eje de rotación del sistema, como al vector que representa el movimiento del cuerpo.

El efecto resultante cuando el sistema involucrado es la Tierra en rotación, se manifiesta a través de la desviación de toda masa de aire o de agua en desplazamiento sobre la superficie planetaria.

El efecto Coriolis hace que una masa fluida que se desplaza en el hemisferio norte se desvíe hacia la derecha respecto a su trayectoria original, mientras que en el hemisferio sur se desvía hacia la izquierda.

El único sitio del planeta donde no ocurre desviación alguna del cuerpo fluido en movimiento, es a lo largo del propio ecuador de rotación. Ahora bien, a nivel atmosférico un desplazamiento de aire paralelo al ecuador y en la latitud 0°, es difícil de concebir, porque no habría un gradiente térmico (al menos en teoría) que creara una corriente que se desplazara a lo largo de ese círculo máximo. De hecho en el patrón global de circulación atmosférica, no hay vientos que recorran el planeta según ese diseño.

¿Quién describió la fuerza de Coriolis por primera vez?

Fue Gaspard-Gustave de Coriolis, quien presentó este efecto en un artículo publicado en 1835, con el título «Sur les équations du mouvement relatif des systèmes de corps» (Sobre las ecuaciones del movimiento relativo de los sistemas de cuerpos).

En ese artículo apareció la descripción matemática de la fuerza, pero sólo hacia el inicio del Siglo XX, comenzó a conocerse con el nombre de su descubridor; pese a que ya desde el final del S XIX el efecto- todavía innominado- había comenzado a aplicarse en los análisis matemáticos de las disciplinas meteorológicas y oceanográficas.

¿A qué se debe el efecto de Coriolis?

Expliquémoslo sencillito. Supongamos una masa de aire que parte desde el ecuador hacia el norte, y que obviamente también deberá moverse hacia el este, porque el planeta entero rota hacia el este.

En el círculo ecuatorial, donde comienza el movimiento de la masa de aire (digamos que también donde nace el vector que lo representa), tanto la Tierra como la corriente de aire se mueven a una misma velocidad, que ronda los 1.670 km por hora. (Y que no les dé vértigo, porque al movernos con ella, y no tener un marco referencial en reposo, no notaremos tal movimiento, así que tranquis).

Ahora piensen en un punto cualquiera del planeta que no esté sobre el ecuador. Tanto al norte como al sur del círculo máximo, todos los puntos terrestres recorren menos distancia a lo largo de una vuelta completa del planeta en el mismo tiempo de aproximadamente 24 h. Por ende, es obvio que al alejarse del ecuador, la velocidad de rotación disminuye.

Volvamos a nuestro vientecito que se mueve desde el ecuador hacia el norte. Debido a lo que acabo de explicarles, esa corriente – que se mueve en el ecuador con la misma velocidad que la superficie terrestre- cuando se desplaza hacia el norte, comienza a retrasarse, desviándose hacia el este, respecto a la superficie terrestre que le queda por debajo.

Para un observador en la Tierra, ese flujo de aire parece entonces desviarse hacia la derecha, y ¡voilá!, ya tenemos explicado el efecto de Coriolis. (Vean la figura que ilustra el post).

Obviamente en el hemisferio Sur, la desviación será hacia la izquierda por el mismo mecanismo.

¿Por qué se lo considera una fuerza ficticia?

Porque si toda esa circulación se observara desde fuera del planeta, al cambiar el marco de referencia, la desviación en realidad no existe, y podríamos ver la trayectoria de la masa de aire como aproximadamente recta y no curvada. Lo podrán ver muy bien en el video que pesqué en la red para ustedes, y que seguramente les va a encantar.

¿Qué importancia tiene a los efectos de la dinámica geológica?

Como en la Tierra todo el sistema de circulación, tanto atmosférica como oceánica, se ve modificado por el Efecto de Coriolis, la transferencia térmica superficial se ve altamente influenciada, y el clima todo es a su vez, un factor relevante para la dinámica exógena.

De allí que los geólogos nos tomemos el trabajo de entender este tema. Y ustedes, mis lectores, lo van a aplicar conmigo, en explicaciones de posts futuros, ya lo verán.

Para quienes comprenden inglés, les incluyo este video donde no puede explicarse mejor y más gráficamente el efecto de Coriolis, y que he tomado de este canal de You Tube

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Un abrazo y hasta el miércoles. Graciela.

P.S.: La imagen que ilustra el post es de esta página.