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Física Ambiental

Código: 100185 Créditos ECTS: 6
2025/2026
Titulación Tipo Curso
Física OT 4

Contacto

Nombre:
Francesc Xavier Alvarez Calafell
Correo electrónico:
xavier.alvarez@uab.cat

Idiomas de los grupos

Puede consultar esta información al final del documento.


Prerrequisitos

Se recomienda haber cursado asignaturas básicas de física y matemáticas: física estadística, termodinámica, física de las radiacions, cáculo diferencial e integral y, opcionalmente, es aconsejable (aunque no imprescindible) tener una base de física de fluidos.


Objetivos y contextualización

Proporcinar los elemento necesarios para una comprensión de los procesos básicos que intervienen, desde la perspectiva de la física, en algumos de los principales problemas ambientales actuales. La asignatura, esencialmente, es una presentación de lo que constituye la física de fluidos geofísicos, sin menoscabo de que se realicen presentaciones breves y puntuales de otras áreas de la física que sean relevantes en la problemática medioambiental, pero que son abordadas en otras asignaturas: turbulencia,eficiencia energétioca,...

 


Competencias

  • Actuar con responsabilidad ética y con respeto por los derechos y deberes fundamentales, la diversidad y los valores democráticos.
  • Actuar en el ámbito de conocimiento propio valorando el impacto social, económico y medioambiental.
  • Aplicar los principios fundamentales al estudio cualitativo y cuantitativo de las diferentes áreas particulares de la física.
  • Comunicar eficazmente información compleja de forma clara y concisa, ya sea oralmente, por escrito o mediante TIC, y en presencia de público, tanto a audiencias especializadas como generales.
  • Conocer las bases de algunos temas avanzados, incluyendo desarrollos actuales en la frontera de la Física, sobre los que poder formarse posteriormente con mayor profundidad.
  • Formular y abordar problemas físicos identificando los principios más relevantes y usando aproximaciones, si fuera necesario, para llegar a una solución que debe ser presentada explicitando hipótesis y aproximaciones.
  • Introducir cambios en los métodos y los procesos del ámbito de conocimiento para dar respuestas innovadoras a las necesidades y demandas de la sociedad.
  • Planear y realizar, usando los métodos apropiados, un estudio, medida o investigación experimental e interpretar y presentar los resultados.
  • Planear y realizar, usando los métodos apropiados, un estudio o investigación teórico e interpretar y presentar los resultados.
  • Razonar críticamente, poseer capacidad analítica, usar correctamente el lenguaje técnico, y elaborar argumentos lógicos.
  • Realizar trabajos académicos de forma independiente usando bibliografía, especialmente en inglés, bases de datos y colaborando con otros profesionales.
  • Trabajar autónomamente, usar la propia iniciativa, ser capaz de organizarse para alcanzar unos resultados, planear y ejecutar un proyecto.
  • Trabajar en grupo, asumiendo responsabilidades compartidas e interaccionando profesional y constructivamente con otros con absoluto respeto a sus derechos.
  • Usar las matemáticas para describir el mundo físico, seleccionando las herramientas apropiadas, construyendo modelos adecuados, interpretando resultados y comparando críticamente con la experimentación y la observación.

Resultados de aprendizaje

  1. Analizar críticamente las diferentes escalas espaciales y temporales que intervienen en un problema y efectuar las correspondientes simplificaciones de las ecuaciones diferenciales que gobiernan el proceso.
  2. Analizar de la evolución en las emisiones reales de CO2 (u otros gases invernadero) en relación a las medidas o políticas de contención aprobadas en los últimos decenios y, en caso de desajuste, proponer medidas alternativas y viables.
  3. Aplicar la física de fluidos en sistemas en rotación al estudio de la dinámica de los fluidos geofísicos.
  4. Aplicar técnicas de convolución para obtener el espectro de los campos neutrónicos detectados a partir de las medidas efectuadas en los espectrómetros.
  5. Comparar la importancia relativa de cada uno de los términos que intervienen en las ecuaciones de Navier-Stokes y evaluar su importancia según el proceso o sistema a estudiar.
  6. Comunicar eficazmente información compleja de forma clara y concisa, ya sea oralmente, por escrito o mediante TIC, y en presencia de público, tanto a audiencias especializadas como generales.
  7. Efectuar modelos de balance energético del sistema climático con el objetivo de efectuar predicciones de la evolución de la temperatura y comparar los resultados con las medidas obtenidas en las últimas décadas.
  8. Evaluar críticamente las implicaciones que los avances recientes en paleoclimatología tienen sobre nuestro conocimiento sobre la evolución futura a medio plazo del sistema climático.
  9. Evaluar las distintas variables que intervienen en la situación analizada, así como su magnitud relativa, y obtener una estimación aproximada de los resultados que puedan obtenerse a posteriori tras un análisis más detallado y riguroso.
  10. Evaluar los impactos ambientales de las distintas fuentes de energía utilizadas, su coste económico y los riegos asociados a su utilización. Evaluar críticamente su uso en función de las circunstancias y condicionantes que actúen en cada situación.
  11. Explicar el codi deontològic, explícit o implícit, de l`àmbit de coneixement propi.
  12. Identificar las implicaciones sociales, económicas y medioambientales de las actividades académico- profesionales del ámbito de conocimiento propio.
  13. Identificar situaciones que necesitan un cambio o mejora.
  14. Partiendo del conjunto más general de las ecuaciones que gobierna la física de los fluidos, obtener su concreción en el ámbito de los fluidos geofísicos.
  15. Razonar críticamente, poseer capacidad analítica, usar correctamente el lenguaje técnico, y elaborar argumentos lógicos.
  16. Realizar trabajos académicos de forma independiente usando bibliografía, especialmente en inglés, bases de datos y colaborando con otros profesionales.
  17. Relacionar la estructura molecular de determinados compuestos atmosféricos con la respuesta que el sistema climático realiza ante acciones antropogénicas o naturales.
  18. Resolver las ecuaciones diferenciales asociadas a las cadenas de desintegración.
  19. Trabajar autónomamente, usar la propia iniciativa, ser capaz de organizarse para alcanzar unos resultados, planear y ejecutar un proyecto.
  20. Trabajar en grupo, asumiendo responsabilidades compartidas e interaccionando profesional y constructivamente con otros con absoluto respeto a sus derechos.
  21. Utilizar los principios básicos de la termodinámica en el análisis de la eficiencia energética de determinados procesos de generación de energía, así como en el estudio del balance energético global terrestre.

Contenido

1. Introducción a la Física de la Atmósfera

1.1 Composición y estructura de la atmósfera
1.2 Formación y evolución de la atmósfera terrestre
1.3 Escalas espaciales y temporales en meteorología y climatología
1.4 Medición de variables atmosféricas: sensores y estaciones meteorológicas


2. Termodinámica de la Atmósfera

2.1 Ley de los gases ideales aplicada a la atmósfera
2.2 Temperatura, presión y densidad: gradientes verticales
2.3 Humedad: absoluta, relativa, razón de mezcla, punto de rocío
2.4 Temperatura virtual y densidad del aire húmedo
2.5 Ascenso adiabático seco y húmedo. Nivel de condensación e inestabilidad
2.6 Equilibrio de la parcela de aire: condiciones estables, inestables y neutras
2.7 Aplicaciones en predicción meteorológica y formación de nubes


3. Física de los Aerosoles

3.1 Definición y clasificación de los aerosoles
3.2 Presión de vapor de saturación y ecuación de Clausius-Clapeyron
3.3 Tensión superficial y nucleación de gotas
3.4 Curva de Köhler y activación de núcleos de condensación
3.5 Dinámica de los aerosoles: difusión browniana, sedimentación, deposición
3.6 Procesos de agregación y coalescencia de partículas
3.7 Impactos climáticos y en la salud de los aerosoles


4. Radiación Atmosférica

4.1 Intensidad monocromática y espectral
4.2 Ley de Planck, ley de Wien y ley de Stefan-Boltzmann
4.3 Ley de Beer-Lambert y absorción en la atmósfera
4.4 Absorción, emisión y dispersión (Rayleigh, Mie)
4.5 Equilibrio radiativo de la Tierra y efecto invernadero
4.6 Transferencia radiativa: ecuación y aproximaciones
4.7 Aplicaciones en teledetección y balance energético planetario


5. Dinámica de la Atmósfera

5.1 Fuerzas fundamentales: presión, Coriolis y fricción
5.2 Viento geostrófico y viento del gradiente
5.3 Viento térmico y corrientes en chorro (jet streams)
5.4 Turbulencia atmosférica y capa límite
5.5 Capa de Ekman y transporte de Ekman
5.6 Ciclones y anticiclones. Sistemas frontales
5.7 Ondas atmosféricas: ondas de gravedad y de Rossby


6. Fenómenos Planetarios y Variabilidad Climática

6.1 Circulación general de la atmósfera (celdas de Hadley, Ferrel y Polar)
6.2 Ondas de Rossby: formación, propagación y efectos
6.3 Oscilaciones climáticas: El Niño – Oscilación del Sur (ENSO), Oscilación del Atlántico Norte (NAO), Oscilación Madden-Julian (MJO)
6.4 Variabilidad y cambio climático: forzamientos naturales y antropogénicos
6.5 Impacto de estos fenómenos en la meteorología regional y global


7. Aplicaciones en Física Ambiental

7.1 Modelización meteorológica y climática
7.2 Calidad del aire: dispersión de contaminantes
7.3 Radiación solar y recursos energéticos
7.4 Efectos de los aerosoles y nubes en el clima
7.5 Riesgos meteorológicos y predicción de fenómenos extremos


Actividades formativas y Metodología

Título Horas ECTS Resultados de aprendizaje
Tipo: Dirigidas      
Clases teóricas 33 1,32
Sesiones de problemas 16 0,64
Tipo: Autónomas      
Trabajo personal del alumno 93 3,72

Clases teóricas para introducir los conceptos básicos

Clases prácticas de resolución de problemas

Exposición oral por parte de los alumnos de temas propuesots por el profesor o el mismo alumno, basados en publicaciones científicas.

Nota: se reservarán 15 minutos de una clase dentro del calendario establecido por el centro o por la titulación para que el alumnado rellene las encuestas de evaluación de la actuación del profesorado y de evaluación de la asignatura o módulo.


Evaluación

Actividades de evaluación continuada

Título Peso Horas ECTS Resultados de aprendizaje
Examen final de recuperacion 70 % 2,5 0,1
Examen primer parcial 30 % 2,5 0,1 1, 2, 4, 8, 10, 7, 13, 17, 18
Examen segundo parcial 40 % 2,5 0,1 1, 3, 9, 5, 14, 21
Exposición oral 30 % 0,5 0,02 6, 12, 16, 11, 15, 19, 20

Evaluación continua

  • Primer parcial sobre los contenidos estudiados hasta ese momento: 30% de la nota.

  • Exposición oral en clase de temas propuestos en relación con la materia de la asignatura: 30% de la nota.

  • Segundo examen parcial, que abarcará todos los contenidos de la asignatura relacionados con los temas de la segunda mitad del curso: 40% de la nota.

Para poder hacer media y computar todas las actividades, el estudiante debe obtener una nota mínima de 3,0 en cada una de las partes evaluables.

Además, para superar la asignatura, la media ponderada de las tres actividades debe ser como mínimo de 5,0.

El examen de recuperación constará de dos partes, correspondientes a cada uno de los parciales realizados. El alumno solo tendrá que realizar aquella parte en la que haya obtenido menos de un 3,0. La exposición oral no es recuperable.

Aquellos alumnos que no hayan participado en ninguno de los parciales, ni en las recuperaciones, ni en la presentación del trabajo, obtendrán como calificación final un “No evaluable”.

No habrá examen para subir nota para aquellos que ya hayan aprobado la asignatura.


Evaluación única

El alumnado que se haya acogido a la modalidad de evaluación única deberá realizar una prueba final que consistirá en:

  • Primer parcial sobre los contenidos estudiados hasta ese momento: 30% de la nota.

  • Segundo examen parcial, que abarcará todos los contenidos de la asignatura relacionados con los temas de la segunda mitad del curso: 40% de la nota.

  • Entrega del informe del trabajo escogido y realizado durante el curso (30% de la nota). No habrá presentación oral.

Estas pruebas se realizarán el mismo día, hora y lugar que las pruebas del segundo parcial de la modalidad de evaluación continua.

Para poder hacer media, es necesario obtener como mínimo un 3,0 en cada una de las partes, y para superar la asignatura, la media ponderada de las tres actividades deberá ser como mínimo de 5,0 sobre 10.

Si la nota final no alcanza un 5, el estudiante tendrá otra oportunidad de superar la asignatura mediante el examen de recuperación, que se celebrará en la fecha fijada por la coordinación del grado. En esta prueba se podrá recuperar el 70% de la nota correspondiente a los exámenes parciales. La parte correspondiente al trabajo no es recuperable.


Bibliografía

Llibres del curs

J.M.Wallace i P.V. Hobbs, Atmospheric Science, Academic Press, New York, 1977

B. Cushman-Roisin,  Introduction to Geophysical Fluid Dynamics, Prentice Hall, 1994

Altres referències básiques

S.Pond, G.L.Pickard, Introductory Dynamical Oceanography, Butterworth, 1997

John Houghton, The Physics of Atmospheres, 3rd ed. Cambridge University Press, 2002

C.D. Ahrens, Meteorology today (7th ed.), Brooks/ColePacific Grove, 2003

Raymond T. Pierrehumbert, Principles of planetary climate, Cambridge UniverssityPress, 2010

IPCC, 2022

 Referencies Avançades

S. P. Arya, Introduction to micrometeorology, Academic Press, 1988

S. P. Arya, Air pollution. Meteorology and dispersion, Oxford University Press, New York, 1999

E. Boeker, R. van Grondelle, Environmental Physics, Wiley, London 1999

E. Boeker, R. van Grondelle, Environmental Science, Wiley, Chichester 2001

G.S. Campbell, J. M. Norman, An introduction to Environmental Biophysics, Springer, 1998.

W. Cotton, R. A. Pielke, Human Impacts on Weather and Climate, Cambridge, 1995.

S. Eskinazi, Fluid Mechanics and Thermodynamics of our Environment, Academic Press, 1975.

K. N. Liou, An introduction to atmospheric radiation, Academic Press, 2002


Software

No se usará ningún software específico.


Grupos e idiomas de la asignatura

La información proporcionada es provisional hasta el 30 de noviembre de 2025. A partir de esta fecha, podrá consultar el idioma de cada grupo a través de este enlace. Para acceder a la información, será necesario introducir el CÓDIGO de la asignatura

Nombre Grupo Idioma Semestre Turno
(PAUL) Prácticas de aula 1 Catalán segundo cuatrimestre tarde
(TE) Teoría 1 Catalán segundo cuatrimestre tarde