Guía docente de la asignatura

Física de la Atmósfera

Curso 2021 / 2022
Fecha última actualización: 21/06/2021
Fecha de aprobación: 21/06/2021

Grado

Grado en Física

Rama

Ciencias

Módulo

Física de la Atmósfera y del Medio Ambiente

Materia

Física de la Atmósfera

Curso

2

Semestre

2

Créditos

6

Tipo

Optativa

Profesorado

Teoría

  • Lucas Alados Arboledas. Grupos: C
  • Sonia Raquel Gámiz Fortís. Grupos: A
  • Yolanda Castro Díez. Grupos: A

Prácticas

  • Lucas Alados Arboledas. Grupos: 2
  • Sonia Raquel Gámiz Fortís. Grupos: 1
  • Yolanda Castro Díez. Grupos: 1

Tutorías

Lucas Alados Arboledas

alados@ugr.es
  • Jueves de 10:00 a 11:30 (Despacho 31)
  • Lunes de 10:00 a 11:30 (Despacho 31)
  • Martes de 10:00 a 11:30 (Despacho 31)
  • Miércoles de 10:00 a 11:30 (Despacho 31)

Sonia Raquel Gámiz Fortís

srgamiz@ugr.es
    Primer semestre
    • Jueves de 9:00 a 11:00 (Despacho 12)
    • Martes de 9:00 a 11:00 (Despacho 12)
    • Martes de 18:00 a 20:00 (Despacho 12)
    Segundo semestre
    • Martes de 9:00 a 12:00 (Despacho 12)
    • de 9:00 a 12:00 (Despacho 12)

Yolanda Castro Díez

ycastro@ugr.es
    Segundo semestre
    • Jueves de 9:00 a 11:00 (Despacho 30)
    • Martes de 9:00 a 11:00 (Despacho 30)
    • de 9:00 a 11:00 (Despacho 30)
    Primer semestre
    • Jueves de 12:00 a 14:00 (Despacho 30)
    • Martes de 12:00 a 14:00 (Despacho 30)
    • de 9:00 a 11:00 (Despacho 30)

Prerrequisitos y/o Recomendaciones

  • Tener cursadas las asignaturas: Física General I, Física General II y Técnicas Experimentales Básicas, del módulo de Formación Básica del Grado en Física.
  • Estar cursando Mecánica y Ondas y Termodinámica de 2º curso del Grado de Físicas.

Breve descripción de contenidos (Según memoria de verificación del Grado)

  1. Composición y estructura de la atmósfera terrestre.
  2. Radiación atmosférica. Balance de radiación.
  3. Termodinámica atmosférica.
  4. Estabilidad atmosférica. Procesos de condensación. Nubes y precipitación.
  5. Dinámica de la atmósfera.
  6. Leyes de conservación. Aproximación geostrófica. Viento térmico.
  7. Desarrollo de los sistemas de presión. Oscilaciones atmosféricas. Ondas de Rossby.
  8. El problema de la predicción. Circulación general.

Competencias asociadas a materia/asignatura

Competencias generales

  • CG01 - Capacidad de análisis y síntesis
  • CG02 - Capacidad de organización y planificación
  • CG03 - Comunicación oral y/o escrita
  • CG05 - Capacidad de gestión de la información
  • CG06 - Resolución de problemas
  • CG07 - Trabajo en equipo
  • CG08 - Razonamiento crítico
  • CG09 - Aprendizaje autónomo
  • CG12 - Sensibilidad hacia temas medioambientales

Competencias específicas

  • CE01 - Conocer y comprender los fenómenos y las teorías físicas más importantes.
  • CE02 - Estimar órdenes de magnitud para interpretar fenómenos diversos.
  • CE03 - Comprender y conocer los métodos matemáticos para describir los fenómenos físicos.
  • CE04 - Medir, interpretar y diseñar experiencias en el laboratorio o en el entorno

Resultados de aprendizaje (Objetivos)

  • Aplicación de los principios de la Física al análisis del comportamiento del aire atmosférico.
  • Comprensión de los procesos asociados a la formación de nubes y precipitación.
  • Iniciación en aspectos relativos a la transferencia radiativa en la atmósfera y al balance de radiación del sistema Tierra-Atmósfera.
  • Comprensión de los procesos relativos a la dinámica atmosférica.
  • Realización de medidas de variables meteorológicas. Manejo del instrumental meteorológico básico.
  • Manejo de diagramas meteorológicos para el análisis de situaciones atmosféricas.
  • Elaboración de informes relativos a la evaluación de observaciones meteorológicas. Análisis e interpretación de los resultados obtenidos.

Programa de contenidos teóricos y prácticos

Teórico

  • Tema 1. Composición y estructura de la atmósfera terrestre.
    • Componentes del sistema climático. Composición de la atmósfera. Presión y densidad del aire. Perfil térmico. Capas de la atmósfera.
  • Tema 2. Radiación atmosférica. Balance de radiación.
    • 2.1 Principios del transporte radiativo.
      • Radiación electromagnética. Magnitudes radiométricas. Absorción. Ley de Beer-Bouguer-Lambert. Emisión. Ley de Planck. Ley de Stefan-Boltzmann. Ley de Wien. Ley de Kirchhoff. Scattering o dispersión. Ecuación de transporte radiativo. Espesor óptico, profundidad óptica y masa óptica.
    • 2.2 Radiación solar extraterrestre.
      • El Sol. Actividad solar. Órbita de la Tierra alrededor del Sol. Determinación de la posición solar. Duración del día. Distribución espectral de la radiación solar. Constante solar. Irradiación extraterrestre horaria y diaria.
    • 2.3 Radiación solar y su atenuación por la atmósfera.
      • Radiación solar directa difusa y absorbida. Atenuación de la radiación solar directa: transmitancia espectral por absorción molecular; transmitancia espectral por dispersión de Rayleigh; transmitancia espectral por aerosoles. Componentes de la radiación solar en la superficie terrestre. Balance de radiación solar: efecto de las nubes. Balance de radiación solar en el tope de la atmósfera: distribución estacional y latitudinal.
    • 2.4 Radiación térmica. Balance radiativo.
      • Radiación terrestre. Efecto invernadero. Balance de energía global medio. Balance de energía: distribución latitudinal. Variación de la temperatura media global.
  • Tema 3. Termodiinámica atmosférica.
    • Ecuación de estado del aire seco. Aire húmedo. Índices de humedad. Teoremas de las expansiones relativas. Líneas equisaturadas. Emagramas. Diagrama oblicuo. Ecuación de estado del aire húmedo. Temperatura virtual. Evolución adiabática del aire seco. Temperatura potencial.
  • Tema 4. Estabilidad atmosférica. Procesos de condensación. Nubes y precipitación.
    • Condensación por enfriamiento isobárico. Punto del rocío. Humedad equivalente. Temperatura del termómetro húmedo. Temperatura equivalente. Condensación por mezcla. Saturación y condensación por elevación adiabática. Nivel de condensación por elevación. Gradiente adiabático del aire saturado. Evolución pseudoadibática del aire saturado. Efecto Foehn.
    • Estabilidad de estratificación del aire seco. Estabilidad de estratificación del aire húmedo. Compresión de estratos: inversión de subsidencia. Estabilidad para el aire saturado. Criterios finitos de estabilidad. Inestabilidad latente. Inestabilidad convectiva: nivel de condensación por convección. Inestabilidad potencial.
    • Aerosoles atmosféricos y su clasificación según tamaño y origen. Microfísica de nubes cálidas. Procesos de crecimiento de gotas. Núcleos de condensación. Microfísica de nubes frías. Núcleos de hielo. Procesos de crecimiento de cristales de hielo. Nubes y nieblas, su clasificación y los mecanismos de formación. Diferentes formas de precipitación. Procesos de modificación artificial de las nubes. Papel de los aerosoles y las nubes en el clima.
  • Tema 5. Dinámica de la atmósfera. Leyes de conservación. Aproximación geostrófica. Viento térmico.
    • 5.1 Ecuación de movimiento.
      • Segunda ley de Newton: Fuerzas. Fuerza gravitatoria. Fuerza del gradiente de presión. Fuerzas de viscosidad. Sistemas de referencia no inerciales: fuerzas centrífuga y de coriolis. Ecuación de movimiento en el sistema de coordenadas local. Análisis de escala. Escala de los movimientos atmosféricos. Ecuación de movimiento en el sistema de coordenadas esféricas. Ecuación de movimiento en el sistema de coordenadas intrínsecas. Trayectorias y líneas de corriente. Fórmula de Blaton.
    • 5.2 Tipos de flujo horizontal sin rozamiento. Modelos de diagnóstico.
      • Clasificación de flujos. Flujo geostrófico. Flujo inercial. Flujo euleriano. Viento ciclostrófico. Ciclones y anticiclones circulares sin rozamiento. Viento real y viento ageostrófico. Contribuciones al viento ageostrófico.
    • 5.3 Viento térmico. Leyes de conservación.
      • Sistemas mixtos de coordenadas. La presión como coordenada vertical. Viento térmico. Ecuación de continuidad. Ecuación de la energía.
  • Tema 6. Circulación, vorticidad y divergencia.
    • Teorema de la circulación de Kelvin. Teorema de Bjerkness de la circulación. Vorticidad en coordenadas naturales. Vorticidad en mapas sinópticos. Vorticidad potencial. Ecuación de la vorticidad. Ecuación de la vorticidad en coordenadas de presión. Análisis de escala a la ecuación de la vorticidad. Relación entre vorticidad y divergencia. La aproximación cuasi-geostrófica.
  • Tema 7. Movimientos a escala sinóptica. Borrascas frontales en latitudes medias.
    • Meteorología sinóptica. Sistemas báricos. Anticiclones. Masas de aire. Superficies frontales. Frentes. Estructura vertical de los sistemas profundos de presión. Nubosidad en frentes. Corrientes en chorro. Ondas de Rossby. Ondas cortas en altura. Advección generada por ondas cortas.

Práctico

  • Práctica 1. Medida y análisis de variables meteorológicas. Radiación.
  • Práctica 2. Medida y análisis de variables meteorológicas. Temperatura, humedad.
  • Práctica 3. Análisis de un sondeo aerológico.
  • Práctica 4. Análisis de situaciones sinópticas.

Bibliografía

Bibliografía fundamental

  • Haltiner, G.J. and Martin, F.L., Meteorología Dinámica y Física, I. N. Meteorología, Madrid, 1990.
  • Holton, J.R. An introduction to Dynamical Meteorology. Academic Press Inc., 4ª edición, U.S.A., 2004.
  • Martin, J.E., Mid-Latitude Atmospheric Dynamics, Wiley, U.K., 2006.
  • Retallack, B.J., Compendio de Meteorología, Vol.I, Parte 2 – Meteorología Física, Organización Meteorológica Mundial, Nº 364, Suiza, 1974.
  • Wallace, J.M. and Hobbs, P.V. Atmospheric Science. An Introductory Survey, 2ª edición, Academic Press, Canadá, 2006.

Bibliografía complementaria

  • Ahrens, C.D., Meteorology Today: an introduction to weather, climate and the environment, 5ª edición, West, Minnesota, 1994.
  • Coulson, K.L., Solar and Terrestrial Radiation. Methods and Measurements, Academic Press, New York, 1975.
  • Feagle, R.G. and Businger, J.A., Atmosferic Physics, Academis Press, New York, 1980.
  • Houghton, J.T., The Physics of Atmospheres, 3ª edición, Cambridge University Press, 2002.
  • Iqbal, M., An Introduction to Solar Radiation, Academic Press, Canada,1983.
  • Iribarne, J.V. and Godson, W.L., Termodinámica de la Atmósfera, 1996, INM, 1996.
  • Liou, K.-N., An Introduction to Atmospheric Radiation, Academis Press, New York, 1980.
  • Lutgens, F.K. and Tarbuck, E.J., The Atmosphere, 7ª edición, Prentice Hall, New Jersey, 1998.
  • Lynch, A.H. and Cassano, J.J., Applied Atmospheric Dynamics, Wiley, U.K., 2006.
  • McIlven, R., Fundamentals of Weather and Climate, Chapman and Hall, London, 1986.
  • McIntosh, D.H. and Thom, A.S., Meteorología básica, Alhambra, Madrid, 1983.
  • Petty, G.W., A first course in Atmospheric Thermodynamics, Sundog Publishing, Madison, 2009.
  • Retallack, B.J., Compendio de Meteorología, Vol.I, Parte 2 – Meteorología Física, Organización Meteorológica Mundial, Nº 364, Suiza, 1974.
  • Rogers, R.R., Física de las nubes, Reverté, Barcelona, 1977.
  • Salby, M., Fundamentals of Atmospheric Physics, Academic Press, San Diego, 1996.

Metodología docente

  • MD01 Lección magistral/expositiva
  • MD03 Resolución de problemas
  • MD07 Seminarios y/o exposición de trabajos
  • MD09 Análisis de fuentes y documentos

Evaluación (instrumentos de evaluación, criterios de evaluación y porcentaje sobre la calificación final)

Evaluación ordinaria

  • La evaluación de la materia se llevará a cabo mediante 2 exámenes parciales (1º: Temas 1 a 4;  2º: Temas 5 a 7), que se realizarán al acabar los temas correspondientes, así como mediante la valoración de los informes de las prácticas y problemas propuestos, según el siguiente esquema:
    • Exámenes sobre los contenidos teóricos y de problemas de cada tema (60%).
    • Actividades para el seguimiento de la evaluación continua: entregas de problemas propuestos e informes de prácticas (40%).
  • Los alumnos que no hayan superado la asignatura a lo largo del curso mediante esta evaluación continua, o los que deseen mejorar su nota, deberán presentarse al examen final ordinario:
    • Examen final ordinario de contenido teórico-práctico sobre todos los temas impartidos en clase (100%).

Evaluación extraordinaria

  • Examen de contenido teórico-práctico sobre todos los temas impartidos en clase (100%).

Evaluación única final

  • Cuando el alumno opte por evaluación final única, ésta se realizará mediante una prueba que cubrirá tanto los aspectos teóricos como prácticos del temario de la asignatura:
    • Examen de contenido teórico-práctico sobre todos los temas impartidos en clase (100%).

Información adicional

Siguiendo las recomendaciones de la CRUE y del Secretariado de Inclusión y Diversidad de la UGR, los sistemas de adquisición y de evaluación de competencias recogidos en esta guía docente se aplicarán conforme al principio de diseño para todas las personas, facilitando el aprendizaje y la demostración de conocimientos de acuerdo a las necesidades y la diversidad funcional del alumnado.

ESCENARIO A (ENSEÑANZA-APRENDIZAJE PRESENCIAL Y TELE-PRESENCIAL)

Horario (Según lo establecido en el POD)

http://fisicaaplicada.ugr.es/pages/profesorado

 

Herramientas para la atención tutorial (Indicar medios telemáticos para la atención tutorial)

Salvo excepciones, se atenderán las tutorías por videoconferencia (Google Meet). Las tutorías individuales tendrán lugar previa petición del estudiante al correo electrónico del profesor. El profesor podrá proponer tutorías grupales, obligatorias u optativas, si lo estima oportuno como herramienta de retorno formativo en caso de que hubiera que impartir clases virtuales en modo asíncrono.

Medidas de adaptación de la evaluación (Instrumentos, criterios y porcentajes sobre la calificación)

  • La proporción entre clases virtuales y presenciales dependerá del centro y circunstancias sanitarias. En las clases virtuales se concentrará la enseñanza de índole teórica, en las presenciales se primará la impartición de problemas.
  • Las prácticas se realizan con ordenador, por lo que no requieren presencialidad.
  • Las clases virtuales se impartirán utilizando la plataforma Google Meet o la que dicte la UGR en su momento. Se primará la impartición síncrona, aunque las circunstancias sanitarias (enfermedad del profesor o familiar, conciliación familiar,…) podrían imponer un escenario asíncrono, en cuyo caso se grabarían las clases presenciales, que serían compartidas por Google Drive y se complementarían con actuaciones de seguimiento y retorno formativo específicas para ese fin (tutorías, tareas, entregas,…).
  • Como medida adicional, se prestará especial atención a facilitar material docente a los estudiantes a través de la plataforma Prado, Consigna UGR y/o Google Drive.
  • Las plataformas mencionadas (Prado, Google Meet, Consigna UGR, Google Drive a través de cuenta @go.ugr, correo institucional,…) son las actualmente autorizadas por la UGR. Podrían verse modificadas si las instrucciones de la UGR al respecto cambiasen durante el curso.

Evaluación ordinaria

  • La evaluación de la materia se llevará a cabo mediante 2 exámenes parciales (1º: Temas 1 a 4; 2º: Temas 5 a 7), que se realizarán al acabar los temas correspondientes, así como mediante la valoración de los informes de las prácticas y problemas propuestos, según el siguiente esquema:
    • Exámenes sobre los contenidos teóricos y de problemas de cada tema (60%).
    • Actividades para el seguimiento de la evaluación continua: entregas de problemas propuestos e informes de prácticas (40%).
  • Los alumnos que no hayan superado la asignatura a lo largo del curso mediante esta evaluación continua, o los que deseen mejorar su nota, deberán presentarse al examen final ordinario:
    • Examen final ordinario de contenido teórico-práctico sobre todos los temas impartidos en clase (100%).
  • Las entregas se realizarán mediante la plataforma Prado.
  • Los exámenes tendrán lugar, si la situación lo permite, de forma presencial. Si no fuese posible, se plantearán como entregas secuenciadas de respuestas y soluciones de problemas que se realizarán a través de la plataforma Prado Examen y Google Meet, siempre siguiendo las instrucciones que dictase la UGR en su momento.

Evaluación extraordinaria

  • Examen de contenido teórico-práctico sobre todos los temas impartidos en clase (100%).
  • El examen tendrá lugar, si la situación lo permite, de forma presencial. Si no fuese posible, se realizará como conjunto de entregas secuenciadas a través de Google Meet y la plataforma Prado, siempre siguiendo las instrucciones que dicte la UGR al respecto.

Evaluación única final

  • Cuando el alumno opte por evaluación final única, ésta se realizará mediante una prueba que cubrirá tanto los aspectos teóricos como prácticos del temario de la asignatura:
    • Examen de contenido teórico-práctico sobre todos los temas impartidos en clase (100%).
  • El examen tendrá lugar, si la situación lo permite, de forma presencial. Si no fuese posible, se realizará como conjunto de entregas secuenciadas a través de Google Meet y la plataforma Prado, siempre siguiendo las instrucciones que dicte la UGR al respecto.

ESCENARIO B (SUSPENSIÓN DE LA ACTIVIDAD PRESENCIAL)

Horario (Según lo establecido en el POD)

http://fisicaaplicada.ugr.es/pages/profesorado

Herramientas para la atención tutorial (Indicar medios telemáticos para la atención tutorial)

Salvo excepciones, se atenderán las tutorías por videoconferencia (Google Meet). Las tutorías individuales tendrán lugar previa petición del estudiante al correo electrónico del profesor. El profesor podrá proponer tutorías grupales, obligatorias u optativas, si lo estima oportuno como herramienta de retorno formativo en caso de que hubiera que impartir clases virtuales en modo asíncrono.

Medidas de adaptación de la evaluación (Instrumentos, criterios y porcentajes sobre la calificación)

  • Todas las clases serán virtuales. Se impartirán utilizando la plataforma Google Meet o la que dicte la UGR en su momento. Se primará la impartición síncrona, aunque las circunstancias sanitarias (enfermedad del profesor o familiar, conciliación familiar,…) podrían imponer un escenario asíncrono, en cuyo caso se grabarían las clases presenciales, que serían compartidas por Google Drive y se complementarían con actuaciones de seguimiento y retorno formativo específicas para ese fin (tutorías, tareas, entregas,…)
  • Como medida adicional, se prestará especial atención a facilitar material docente a los estudiantes a través de la plataforma Prado, Consigna UGR y/o Google Drive.
  • Las plataformas mencionadas (Prado, Prado Examen, Google Meet, Google Drive a través de cuenta @go.ugr, correo institucional,…) son las actualmente autorizadas por la UGR. Podrían verse modificadas si las instrucciones de la UGR al respecto cambiasen durante el curso.

Evaluación ordinaria

La distribución de exámenes y tareas evaluables será la misma que en escenario A, pero dichas pruebas de evaluación continua se llevarán a cabo como entregas secuenciadas de respuestas y soluciones de problemas que se realizarán a través de la plataforma Prado Examen y Google Meet, siempre siguiendo las instrucciones que dictase la UGR en su momento.

Evaluación extraordinaria

  • Examen de contenido teórico-práctico sobre todos los temas impartidos en clase (100%).
  • La prueba se llevará a cabo como entregas secuenciadas de respuestas y soluciones de problemas que se realizarán a través de la plataforma Prado Examen y Google Meet, siempre siguiendo las instrucciones que dictase la UGR en su momento.

Evaluación única final

  • Cuando el alumno opte por evaluación final única, ésta se realizará mediante una prueba que cubrirá tanto los aspectos teóricos como prácticos del temario de la asignatura:
    • Examen de contenido teórico-práctico sobre todos los temas impartidos en clase (100%).
  • La prueba se llevará a cabo como entregas secuenciadas de respuestas y soluciones de problemas que se realizarán a través de la plataforma Prado Examen y Google Meet, siempre siguiendo las instrucciones que dictase la UGR en su momento.