Guía docente de Meteorología Física Avanzada (M40/56/1/12)

Curso 2022/2023
Fecha de aprobación por la Comisión Académica 18/07/2022

Máster

Máster Universitario en Geofísica y Meteorología

Módulo

Módulo de Meteorología

Rama

Ciencias

Centro Responsable del título

Escuela Internacional de Posgrado

Semestre

Primero

Créditos

5

Tipo

Optativa

Tipo de enseñanza

Presencial

Profesorado

  • Yolanda Castro Díez
  • Sonia Raquel Gámiz Fortís

Horario de Tutorías

Yolanda Castro Díez

Email
  • Primer semestre
    • Martes 9:00 a 11:00 (Despacho 30)
    • Miércoles 9:00 a 11:00 (Despacho 30)
    • Viernes 9:00 a 11:00 (Despacho 30)
  • Segundo semestre
    • Martes 9:00 a 11:00 (Despacho 30)
    • Jueves 9:00 a 11:00 (Despacho 30)
    • Viernes 9:00 a 11:00 (Despacho 30)

Sonia Raquel Gámiz Fortís

Email
  • Primer semestre
    • Lunes 9:00 a 10:00 (Despacho 12)
    • Martes 9:00 a 10:00 (Despacho 12)
    • Miércoles 9:00 a 10:00 (Despacho 12)
    • Viernes 9:00 a 12:00 (Despacho 12)
  • Segundo semestre
    • Martes 9:00 a 12:00 (Despacho 12)
    • Jueves 9:00 a 12:00 (Despacho 12)

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

  • Atmósfera terrestre.
  • Balance de radiación.
  • Efecto invernadero.
  • Saturación del aire.
  • Condensación del vapor de agua.
  • Estabilidad atmosférica.
  • Aerosoles atmosféricos.
  • Nubes.

Prerrequisitos y/o Recomendaciones

  • Comprensión de textos en inglés científico.
  • Conocimientos fundamentales de Fluidos, Termodinámica, Óptica y Electromagnetismo.

Competencias

Competencias Básicas

  • CB6. Poseer y comprender conocimientos que aporten una base u oportunidad de ser originales en desarrollo y/o aplicación de ideas, a menudo en un contexto de investigación.
  • CB7. Que los estudiantes sepan aplicar los conocimientos adquiridos y su capacidad de resolución de problemas en entornos nuevos o poco conocidos dentro de contextos más amplios (o multidisciplinares) relacionados con su área de estudio.
  • CB8. Que los estudiantes sean capaces de integrar conocimientos y enfrentarse a la complejidad de formular juicios a partir de una información que, siendo incompleta o limitada, incluya reflexiones sobre las responsabilidades sociales y éticas vinculadas a la aplicación de sus conocimientos y juicios.
  • CB9. Que los estudiantes sepan comunicar sus conclusiones y los conocimientos y razones últimas que las sustentan a públicos especializados y no especializados de un modo claro y sin ambigüedades.
  • CB10. Que los estudiantes posean las habilidades de aprendizaje que les permitan continuar estudiando de un modo que habrá de ser en gran medida autodirigido o autónomo.

Competencias Generales

  • CG01. Realizar experimentos de forma independiente y describir, analizar y evaluar críticamente los datos obtenidos. 
  • CG02. Identificar los elementos esenciales de un proceso o una situación compleja, y a partir de ellos construir un modelo simplificado y realizar estimaciones sobre su evolución futura. 
  • CG03. Idear la forma de comprobar la validez de un modelo e introducir las modificaciones necesarias cuando se observen discrepancias entre las predicciones del modelo y las observaciones. 
  • CG06. Elaborar adecuadamente y con cierta originalidad composiciones escritas o argumentos motivados, de redactar planes, proyectos de trabajo o artículos científicos o de formular hipótesis razonables. 

Competencias Específicas

  • CE08. Identificar y caracterizar las propiedades de los diferentes subsistemas meteorológicos y climáticos. 
  • CE09. Conocer y valorar las aportaciones de los diferentes métodos meteorológicos y climáticos al conocimiento de la Atmósfera. 
  • CE10. Analizar los distintos procesos meteorológicos o climáticos y sus diferentes escalas espacio-temporales, junto con las teorías y leyes que los rigen y los modelos que tratan de explicar o predecir las observaciones. 
  • CE11. Comprender los procesos medioambientales actuales y los posibles riesgos asociados con los procesos meteorológicos y aplicar los métodos y técnicas para su estudio y evaluación. 
  • CE12. Conocer técnicas exploratorias de recursos energéticos como la energía solar o la eólica. 

Competencias Transversales

  • CT01. Mostrar interés por la calidad y la excelencia en la realización de diferentes tareas. 
  • CT03. Tener un compromiso ético y social en la aplicación de los conocimientos adquiridos. 
  • CT04. Ser capaz de trabajar en equipos interdisciplinarios para alcanzar objetivos comunes desde campos expertos diferenciados. 

Resultados de aprendizaje (Objetivos)

  • El alumno sabrá/comprenderá:
    • La composición de la atmósfera y su estructura.
    • Los procesos de absorción, emisión y dispersión.
    • Las leyes del transporte radiativo.
    • La radiación solar y la radiación térmica.
    • El balance de radiación.
    • El efecto invernadero.
    • Las características del aire seco y su ecuación de estado.
    • Los diagramas termodinámicos y su uso en Meteorología.
    • El proceso de expansión adiabática para el aire.
    • Los índices de humedad.
    • Los métodos de medida de la humedad.
    • El aire húmedo y su ecuación de estado.
    • El concepto de temperatura virtual, su utilidad y cálculo.
    • Los diferentes mecanismos de saturación en la atmósfera.
    • El concepto de temperatura del punto de rocío, su utilidad y cálculo.
    • El concepto de temperatura del termómetro húmedo, su utilidad y cálculo.
    • El concepto de temperatura equivalente, su utilidad y cálculo.
    • El proceso de expansión adiabática del aire saturado.
    • El proceso de evolución pseudoadiabática.
    • Los procesos de mezcla en la atmósfera.
    • El equilibrio estático y el balance hidrostático.
    • La estabilidad e inestabilidad vertical.
    • El análisis de la estabilidad aplicando los criterios finitos de estabilidad.
    • La inestabilidad potencial.
    • La inestabilidad latente, distinguiendo entre efectiva y falsa.
    • La inestabilidad convectiva y la determinación del nivel de condensación por convección.
    • Los aerosoles atmosféricos y su clasificación según tamaño y origen.
    • La microfísica de nubes cálidas.
    • Los procesos de crecimiento de gotas.
    • Los núcleos de condensación.
    • La microfísica de nubes frías.
    • Los núcleos de hielo.
    • Los procesos de crecimiento de cristales de hielo.
    • Las nubes y nieblas, su clasificación y los mecanismos de formación.
    • Las diferentes formas de precipitación.
    • Los procesos de modificación artificial de las nubes.
    • El papel de los aerosoles y las nubes en el clima.
    • El campo eléctrico de la Tierra y los efectos eléctricos atmosféricos.
    • Los fenómenos ópticos: arco iris, halo, corona, espejismo, irisaciones.
    • La propagación del sonido en la atmósfera.
  • Tras cursar esta materia los estudiantes han de ser capaces de:
    • Calcular los parámetros orbitales de la tierra y del sol.
    • Calcular los valores de insolación en la superficie de la tierra para un instante o periodo de tiempo dado.
    • Realizar cálculos de transferencia radiativa en la atmósfera terrestre.
    • Representar un sondeo aerológico real en el diagrama oblicuo.
    • Caracterizar el estado del aire en un nivel determinado.
    • Estudiar la estabilidad vertical del aire mediante el uso del diagrama oblicuo.
    • Realizar cálculos sobre la formación y el crecimiento de gotas y cristales de hielo.
    • Calcular parámetros temporales y espaciales en procesos de lluvia y nieve.
    • Elaborar informes de las actividades prácticas desarrolladas.

Programa de contenidos Teóricos y Prácticos

Teórico

  • Tema 1. COMPOSICIÓN Y ESTRUCTURA DE LA ATMÓSFERA TERRESTRE.
    • Atmósfera: composición atmosférica. Distribución de la masa atmosférica y de los constituyentes gaseosos. Partículas cargadas. Distribución de temperatura. Observaciones meteorológicas.
  • Tema 2.- RADIACIÓN ATMOSFÉRICA. BALANCE DE RADIACIÓN.
    • Procesos de absorción, emisión y dispersión. Transporte radiativo. Radiación solar. Radiación térmica. Balance de radiación. Efecto invernadero.
  • Tema 3.- AIRE SECO. AIRE HÚMEDO.
    • Aire seco. Ecuación de estado. Diagramas termodinámicos. Expansión adiabática. Índices de humedad. Medida de la humedad. Aire húmedo. Ecuación de estado. Temperatura virtual.
  • Tema 4.- SATURACIÓN Y CONDENSACIÓN DEL AIRE HÚMEDO.
    • Mecanismos de saturación. Temperatura del punto de rocío. Temperatura del termómetro húmedo. Temperatura equivalente. Expansión adiabática del aire saturado. Evolución pseudoadiabática. Procesos de mezcla.
  • Tema 5.- EQUILIBRIO VERTICAL EN LA ATMÓSFERA. ESTABILIDAD
    • Equilibrio estático y balance hidrostático. Estabilidad e inestabilidad vertical. Análisis de la estabilidad. Criterios finitos de estabilidad. Inestabilidad potencial. Inestabilidad latente. Inestabilidad convectiva. Nivel de condensación por convección.
  • Tema 6.- AEROSOLES ATMOSFÉRICOS Y MICROFÍSICA DE NUBES
    • Aerosoles atmosféricos: clasificación según tamaño y origen. Microfísica de nubes cálidas. Procesos de crecimiento de gotas. Núcleos de condensación. Microfísica de nubes frías. Núcleos de hielo. Crecimiento de cristales de hielo.
  • Tema 7.- NIEBLAS, NUBES Y PRECIPITACIÓN
    • Nubes. Nieblas. Clasificación. Mecanismos de formación. Formas de precipitación. Modificación artificial de las nubes y la precipitación. Papel de los aerosoles y las nubes en el clima.

Práctico

  • Práctica 1.- Cálculo de parámetros orbitales y de valores de insolación.
  • Práctica 2.- Cálculos de transferencia radiativa en la atmósfera terrestre.
  • Práctica 3.- Representación de un sondeo aerológico real en el diagrama oblicuo. Caracterización del estado del aire en un nivel determinado.
  • Práctica 4.- Estudio de la estabilidad vertical del aire mediante el uso del diagrama oblicuo.
  • Práctica 5.- Cálculos de formación y crecimiento de gotas y cristales de hielo.
  • Práctica 6.- Cálculos de parámetros temporales y espaciales en procesos de lluvia y nieve.

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.
  • 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, Ninth Edition, Brooks/Cole, Belmont, CA, USA, 2009.
  • Barry, R.G. and Chorley, R.J., Atmósfera, tiempo y clima. Omega S.A., Barcelona, 1999.
  • Hobbs, P.V. and Deepak, A., Clouds, their formation, optical properties and effects. Academic Press, New York, 1981.
  • Houghton, J.T., The Physics of Atmospheres, 3ª edición, Cambridge University Press, 2002.
  • Iribarne, J.V. and Godson, W.L., Termodinámica de la atmósfera, 1996, INM, 1996.
  • Lutgens, F.K. and Tarbuck, E.J., The atmosphere, 12th Edition, Pearson, Boston, USA, 2013.
  • Mason, B.J. The physics of clouds. 2ª edición. Oxford University Press, Oxforf, 1971.
  • 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.
  • 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 
  • MD02 Sesiones de discusión y debate 
  • MD03 Resolución de problemas y estudio de casos prácticos 
  • MD06 Ejercicios de simulación 
  • MD09 Realización de trabajos individuales 

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

Evaluación Ordinaria

  • Valoración de entregas de prácticas y problemas propuestos por el profesor (50%).
  • Prueba escrita con preguntas teóricas y problemas, que se realizará en la fecha que fije la Comisión Académica, en la que el alumno deberá obtener una calificación mínima de 5 puntos (50%).

Evaluación Extraordinaria

  • Examen final único teórico-práctico con preguntas sobre todos los temas impartidos en clase (100%).

Evaluación única final

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

Información adicional

  • Acciones de coordinación: a principio de curso, se llevarán a cabo reuniones de coordinación según establece el Sistema de la Garantía de la Calidad.
  • 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.