12.1: Una visión integrada de la atmósfera

La atmósfera es uno de los integradores más eficientes de la Tierra. La atmósfera se conecta a casi todas las partes del sistema terrestre: la litosfera (es decir, la tierra sólida), la hidrosfera (es decir, los océanos), la criosfera (es decir, el hielo) y la biosfera (es decir, la vida de microbios a plantas y animales). Los componentes de la atmósfera son esenciales para la vida. La atmósfera transporta la energía y los constituyentes atmosféricos —en días mezcla aire a través de la troposfera; en semanas circunnavega el globo terráqueo; en meses transporta aire del ecuador a los polos; en un año desplaza el aire de un hemisferio a otro. La atmósfera y el agua que contiene dan forma a la tierra con viento y erosión hídrica, mueven las corrientes oceánicas y determinan dónde y cuándo la vida puede prosperar o morir. La atmósfera ha dado forma a la historia humana. Por todas estas razones y más, la atmósfera, sus principios rectores, y su comportamiento deben entenderse a fondo de una manera que permita predecir con precisión su comportamiento futuro.

METEO 300 está diseñado para darle una comprensión sólida de los principios físicos y químicos de la atmósfera y las habilidades para cuantificar su comportamiento y propiedades. En la siguiente tabla, los objetivos de aprendizaje acumulados se presentan de extremo a extremo en una impresionante matriz. Si has trabajado duro y completado todos los ejercicios, puedes conocer y puedes hacer lo que hay en esta tabla.

Objetivos de aprendizaje METEO 300

Lección	Objetivos de aprendizaje
1	utilizar correctamente cifras, dimensiones y unidades significativas resolver problemas simples usando cálculos integrales y diferenciales preparar y utilizar un libro de Excel del curso para los cálculos del curso
2	utilizar las leyes fundamentales del gas, la Ley de Gas Ideal y la Ley de Dalton, para determinar las densidades relativas de diferentes masas de aire derivar la ecuación de equilibrio hidrostático del balance de fuerzas para mostrar por qué la presión atmosférica disminuye con la altura utilizar la 1ª Ley de Termodinámica y conservación de la energía (es decir, procesos adiabáticos) para explicar los cambios de temperatura de las parcelas de aire determinar la estabilidad para diferentes perfiles de temperatura ambiental seca calcular la flotabilidad y la velocidad vertical con el tiempo
3	diferenciar entre las diferentes formas en que se puede expresar la humedad y elegir la correcta para encontrar una respuesta a un problema dado explicar el significado de las líneas y espacios en un diagrama de fase de vapor de agua calcular la humedad relativa usando la Ecuación Clausius—Clapeyron resolver problemas energéticos relacionados con los cambios de temperatura y fase demostrar competencia con el uso del diagrama Skew-T para encontrar el nivel de condensación de elevación (LCL), la temperatura potencial, la humedad relativa, la temperatura de bulbo húmedo, los adiabatos secos y húmedos y la temperatura potencial equivalente
4	explicar el papel que cada constituyente atmosférico juega en la estructura atmosférica y el clima identificar cambios en cantidades menores y trazas de gas y los impactos que estos cambios tienen en la atmósfera explicar cómo la atmósfera se limpia a sí misma, usando el metano como ejemplo usar ecuaciones químicas para mostrar cómo se forma el ozono en la estratosfera y la troposfera y en qué se diferencian Diagrama del ciclo de vida de las partículas de aerosol con énfasis en su papel en el clima
5	identificar tipos de nube describir los elementos esenciales para la formación de nubes en una curva de Koehler, explicar el comportamiento de una partícula en diferentes entornos de sobresaturación explicar el ciclo de vida de la formación de nubes mediante la precipitación
6	identificar las causas del cambio de radiación solar en la Tierra calcular las propiedades del espectro de radiación solar y terrestre en términos de la función Planck calcular la absorción entre usted y una fuente de luz explicar por qué el cielo se ve azul y nebuloso en el verano
7	identificar las causas del cambio de radiación solar en la Tierra calcular las propiedades del espectro de radiación solar y terrestre en términos de la función Planck calcular la absorción entre usted y una fuente de luz explicar por qué el cielo se ve azul y nebuloso en el verano
8	calcular derivados parciales implementar notación vectorial, el producto punto, el producto cruzado y el operador del explicar los diferentes sistemas de coordenadas y cómo se utilizan convertir entre las direcciones matemáticas y meteorológicas del viento calcular la advección de temperatura en cualquier punto en un mapa de isotermas (líneas de temperatura constante) y vectores de viento
9	identificar regiones de convergencia, divergencia, vorticidad positiva y vorticidad negativa en un mapa meteorológico calcular la fuerza de los diferentes tipos de flujo a partir de observaciones relacionar el movimiento vertical con la convergencia horizontal y la divergencia
10	explicar físicamente la conservación masiva, reconocer la ecuación de conservación de masas y memorizar su forma cuando la densidad es constante establecen las tres principales leyes de conservación en la ciencia atmosférica: la conservación de la masa, la conservación del impulso y la conservación de la energía nombrar y explicar las tres fuerzas fundamentales (reales) en la atmósfera (gravedad, gradiente de presión y fricción) nombrar y explicar las dos nuevas fuerzas (aparentes) que surgen cuando la conservación del impulso se escribe en el marco de referencia giratorio dibujar el equilibrio de fuerzas para flujo geostrófico, flujo gradiente, flujo geotrófico con fricción y flujo ciclostrófico explicar por qué los vientos de latitud media son del oeste
11	dibujar el PBL y su variación diurna realizar un promedio de Rayleigh en una ecuación y derivar una ecuación para las partes turbulentas explicar los flujos cinemáticos mostrar movimiento vertical usando flujos de Feddy explicar la energía cinética turbulenta (TKE) y su comportamiento esbozar el presupuesto de energía superficial para diferentes condiciones
12	explicar los fenómenos físicos y químicos que son responsables de una observación de la atmósfera demostrar tu dominio de los objetivos de aprendizaje del curso

Aquí se enumeran cincuenta y un objetivos de aprendizaje. Lee esta lista y piensa en lo cómodo que estás con tus conocimientos y tus habilidades en cada área. Si no recuerdas algunas de ellas, revisarlas ahora.