Estudio del tiempo atmosférico
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Hay muchas clases de tiempo: cálido o frío, húmedo o seco, despejado o tormentoso, las cuales resultan de diferentes combinaciones de las variables atmosféricas de temperatura, presión, viento, humedad y precipitación. El tiempo siempre ejerció poderosa influencia sobre las actividades humanas, y durante siglos el hombre ha estudiado la atmósfera, tratando de comprender su comportamiento.
La meteorología es la rama de la ciencia que estudia esta envoltura de aire en torno de nuestro planeta.
Las variaciones a corto plazo de la atmósfera (que llamamos tiempo meteorológico), se relacionan con nuestra vida cotidiana. La lluvia que riega nuestras cosechas y llena nuestros embalses es parte del tiempo, lo mismo que los huracanes y tornados que dañan nuestras ciudades y el rayo que puede fulminarnos en un segundo.
En un principio, los hombres simplemente observaban el tiempo; luego trataron de emplear sus observaciones como base para la predicción y anticipación de las condiciones meteorológicas; finalmente aprendieron que no podían pronosticarlas con mucho éxito sin comprender su funcionamiento. Y cuando finalmente se consiguió cierto conocimiento de los procesos atmosféricos, se comenzó a pensar en el intento de alterarlos. Estos son los tópicos que consideramos aquí: los esfuerzos humanos para observar, predecir, entender y aminorar los efectos negativos del tiempo atmosférico.
Elementos del clima
Los elementos constituyentes del clima son: temperatura, presión, viento, humedad y precipitación. Tener un registro durante muchos años de los valores correspondientes a dichos elementos en un lugar determinado, nos sirve para poder definir cómo es el clima de ese lugar. De estos cinco elementos, los más importantes son la temperatura y la precipitación, porque en gran parte, los otros tres elementos o rasgos del clima están estrechamente relacionados con los dos que se han citado. Ello significa que una mayor o menor temperatura da origen a una menor o mayor presión atmosférica, respectivamente, ya que el aire caliente tiene menor densidad y por ello se eleva (ciclón o zona de baja presión), mientras que el aire frío tiene mayor densidad y tiene tendencia a descender (zona de alta presión o anticiclón). A su vez, estas diferencias de presión dan origen a los vientos (de los anticiclones a los ciclones), los cuales transportan la humedad y las nubes y, por lo tanto, dan origen a la repartición de las lluvias sobre la superficie terrestre.
Se refiere al grado de calor específico del aire en un lugar y momento determinados. El clima depende de la manera en que la energía de la radiación solar se reparte entre la atmósfera y la superficie terrestre. El clima es más cálido donde llega más energía a la superficie, y más frío donde menos.
Esta insolación depende de dos tipos de factores:.
• - Factores planetarios: el movimiento de rotación terrestre (que origina el día y la noche, con las diferencias térmicas que ello conlleva) y el movimiento de traslación de la Tierra alrededor del Sol, que da origen a las estaciones (épocas de mayor o menor exposición de la radiación solar debido a la inclinación del eje terrestre con respecto a la eclíptica u órbita terrestre).
Efecto del ángulo solar sobre el clima.
• - Factores geográficos. Son aquellos que dependen de las condiciones específicas del lugar con respecto a las características térmicas del aire en dicho lugar. Son: la latitud (que explica la mayor o menor radiación solar en función de la inclinación del eje terrestre a lo largo del año); la altitud, que da origen a la diferenciación térmica de la atmósfera dando origen a lo que se conoce como pisos térmicos, aspecto fundamental en el estudio del clima; la mayor o menor distancia al mar que afecta la mayor o menor oscilación o amplitud térmica del aire, respectivamente; la orientación del relieve de acuerdo a la insolación (vertientes o laderas de solana, más cálidas, y de umbría "Umbría (geografía)"), más frías, ambas consideradas a una altitud y latitud equivalentes) y las corrientes marinas, que proporcionan una forma muy importante de trasladar calor de la zona intertropical a las zonas templadas y polares, haciendo más suave el clima en estas últimas zonas geoastronómicas.
Estos cinco factores no afectan solamente a la temperatura atmosférica, sino también al resto de los elementos del clima: la presión atmosférica, los vientos, la humedad y la precipitación.
Es la presión que ejerce el peso de las masas de aire en todas direcciones, y varía inversamente con la altitud y directamente con la temperatura, es decir, en condiciones normales, a mayor altitud, menor temperatura, menor presión.
Es el movimiento de masas de aire de acuerdo con las diferencias de presión atmosférica. En sentido general, el viento es el vehículo por el medio del cual se realiza el transporte de energía en el seno de la atmósfera y, por lo tanto, ayuda a distribuir más equitativamente esa energía. El viento constituye un elemento fundamental en el ciclo hidrológico que, a su vez, resulta imprescindible para sustentar la vida en la Tierra.
Se denomina humedad al agua que impregna un cuerpo o al vapor presente en la atmósfera. El agua está presente en todos los cuerpos vivos, ya sean animales o vegetales, y esa presencia es de gran importancia para la vida.
Es cualquier forma de hidrometeoro procedente del agua atmosférica en forma de nubes que cae a la superficie terrestre por medio de las diferentes formas de precipitación (lluvia, nieve, granizo, etc.).
Factores que determinan el clima
• - Latitud.
• - Altitud.
• - Distancia al mar.
• - Corrientes oceánicas.
• - Orientación del relieve.
• - Dirección de los vientos planetarios y estacionales.
Latitud geográfica
• - Efectos sobre la temperatura atmosférica:.
La latitud determina la inclinación con la que caen los rayos del Sol y la diferencia de la duración del día y la noche. Cuanto más directamente incide la radiación solar, más calor aporta a la Tierra.
Las variaciones de la insolación que recibe la superficie terrestre se deben a los movimientos de rotación (variaciones diarias) y de traslación (variaciones estacionales).
Las variaciones en latitud son causadas, de hecho, por la inclinación del eje de rotación de la Tierra. El ángulo de incidencia de los rayos del Sol no es el mismo en verano que en invierno siendo la causa principal de las diferencias estacionales. Cuando los rayos solares inciden con mayor inclinación calientan mucho menos porque el calor atmosférico tiene que repartirse en un espesor mucho mayor de atmósfera, con lo que se filtra y dispersa parte de ese calor. Fácilmente se puede comprobar este hecho cuando comparamos la insolación producida en horas de la mañana y de la tarde (radiación con mayor inclinación) con la que recibimos en horas próximas al mediodía (insolación más efectiva por tener menor inclinación). Es decir, una mayor inclinación en los rayos solares provoca que estos tengan que atravesar mayor cantidad de atmósfera, atenuándose más que si incidieran más perpendicularmente. Por otra parte, a mayor inclinación, mayor será la componente horizontal de la intensidad de radiación. Mediante sencillos cálculos trigonométricos puede verse que: I (incidente) = I (total) • cosθ. Es así que los rayos solares inciden con mayor inclinación durante el invierno por lo que calientan menos en esta estación. También podemos referirnos a la variación diaria de la inclinación de los rayos solares: las temperaturas atmosféricas más frías se dan al amanecer y las más elevadas, en horas de la tarde.
• - Efectos sobre las precipitaciones:.
La latitud determina la localización de los centros de acción que dan origen a los vientos: anticiclones (centros de altas presiones) y ciclones (áreas de baja presión o depresiones). Los anticiclones son áreas de alta presión, donde el aire desciende de cierta altura por ser frío y seco (el aire frío y seco es más pesado que el cálido y húmedo), mientras que los ciclones son áreas de baja presión donde el aire se eleva por su menor densidad. La ubicación de los mayores centros de acción determina la dirección y mecánica de los vientos planetarios o constantes y por consiguiente, las zonas de mayor o menor cantidad de precipitación. Los cuatro paralelos notables (Trópicos y círculos polares) generan la existencia de grandes zonas anticiclónicas y depresiones de origen dinámico, es decir, originadas por el movimiento de rotación terrestre y de origen térmico (originadas por la desigual repartición del calentamiento de la atmósfera).
Altitud del relieve
La altura del relieve modifica sustancialmente el clima, en especial en la zona intertropical, donde se convierte en el factor modificador del clima de mayor importancia. Este hecho ha determinado un criterio para la conceptualización de los pisos térmicos, que son fajas climáticas delimitadas por curvas de nivel que generan también curvas de temperatura (isotermas) que se han establecido tomando en cuenta tipos de vegetación, temperaturas y orientación del relieve. Se considera la existencia de cuatro o cinco pisos térmicos en la zona intertropical:.
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- Macrotérmico (menos de 1 km de altura), con una temperatura que varía entre los 27 °C al nivel del mar y los 20°.
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- Mesotérmico (1 a 3 km): presenta una temperatura entre los 10 y 20 °C, su clima es templado de montaña.
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- Microtérmico (3 a 4,7 km): su temperatura varía entre los 0 y 10 °C. Presenta un tipo de clima de páramo o frío.
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- Gélido (más de 4,7 km): su temperatura es menor de 0 °C y le corresponde un clima de nieves perpetuas.
Algunos autores subdividen el piso mesotérmico en dos para lograr una mayor precisión debido a que la diferencia de altitud y temperatura entre 1 y 3 km es demasiado grande como para incluir un solo piso climático. Quedaría así un piso intermedio entre 1000 y 1500 m que se le ha denominado piso subtropical, aunque se trata de un nombre poco apropiado ya que este término se refiere a una latitud determinada y no a un piso térmico determinado por la temperatura. Y el piso ubicado entre los 1500 y 3000 m constituiría el piso templado, al que le seguiría el piso de páramo hasta los .
El cálculo aproximado que se realiza, es que al elevarse 160 m, la temperatura baja 1 °C. Como se puede ver en el artículo principal sobre los pisos térmicos, la disminución de la temperatura con la altitud varía según las zonas geoastronómica en la que nos encontremos. Si es en la zona intertropical, en la que el espesor de la atmósfera es bastante mayor, la temperatura desciende 1 °C, no a los 160 m de ascenso, sino a los 180 m aproximadamente.
Orientación del relieve
La disposición de las cordilleras con respecto a la incidencia de los rayos solares determina dos tipos de vertientes o laderas montañosas: de solana y de umbría "Umbría (geografía)").
Al norte del trópico de Cáncer, las vertientes de solana son las que se encuentran orientadas hacia el sur, mientras que al sur del trópico de Capricornio las vertientes de solana son, obviamente, las que están orientadas hacia el norte. En la zona intertropical, las consecuencias de la orientación del relieve con respecto a la incidencia de los rayos solares no resultan tan marcadas, ya que una parte del año el sol se encuentra incidiendo de norte a sur y el resto del año en sentido inverso.
La orientación del relieve con respecto a la incidencia de los vientos dominantes (los vientos planetarios) también determina la existencia de dos tipos de vertientes: de barlovento y de sotavento. Llueve mucho más en las vertientes de barlovento porque el relieve da origen a las lluvias orográficas, al forzar el ascenso de las masas de aire húmedo.
Continentalidad
La proximidad del mar modera las temperaturas extremas y suele proporcionar más humedad en los casos en que los vientos procedan del mar hacia el continente. Las brisas marinas atenúan el calor durante el día y las terrestres limitan la irradiación nocturna. En la zona intertropical, este mecanismo de las brisas atempera el calor en las zonas costeras ya que son más fuertes y refrescantes, precisamente, cuanto más calor hace (en las primeras horas de la tarde).
Una alta continentalidad, en cambio, acentúa la amplitud térmica. Provocará inviernos fríos y veranos calurosos. El ejemplo más notable de la continentalidad climática lo tenemos en Rusia, especialmente, en la parte central y oriental de Siberia: Verjoyansk y Oimyakon rivalizan entre sí como los polos del frío durante los largos inviernos boreales (menos de 70 °C bajo cero). Ambas poblaciones se encuentran relativamente cerca del océano Glacial Ártico y del océano Pacífico en su parte más septentrional (al norte del círculo polar ártico), pero muy lejos de las zonas occidentales del ecuador térmico tanto del Atlántico como del océano Pacífico, que es de donde proceden los vientos dominantes cargados de humedad (vientos del Oeste).
La continentalidad es el resultado del alto calor específico del agua, que le permite mantenerse a temperaturas más frías en verano y más cálidas en invierno. Es lo mismo que decir que el agua no es diatérmana ya que se calienta directamente con los rayos solares aunque posee una gran inercia térmica: tarda mucho en calentarse, pero también tarda más en enfriarse por irradiación, en comparación con las áreas terrestres o continentales. Las masas de agua son, pues, el más importante agente moderador del clima.
Corrientes oceánicas
Las corrientes marinas o, con mayor propiedad, las corrientes oceánicas, se encargan de trasladar una enorme cantidad de agua y, por consiguiente, de energía térmica (calor). La influencia muy poderosa de la corriente del Golfo, que trae aguas cálidas desde las latitudes intertropicales hace más templada la costa atlántica de Europa que lo que le correspondería según su latitud. En cambio, otras zonas de la costa este de América del Norte, situadas a la misma latitud que las de Europa presentan unas temperaturas mucho más bajas, especialmente en invierno. El caso de Washington D. C., por ejemplo, puede compararse con Sevilla, que está a la misma latitud, pero que tiene unos inviernos mucho más cálidos. Y esta diferencia se acentúa más hacia el norte, porque al alejamiento de la corriente del Golfo hay que sumar la influencia de las aguas frías de la corriente del Labrador: Oslo, Estocolmo, Helsinki y San Petersburgo, capitales de países europeos, se encuentran a la misma latitud que la península del Labrador y la bahía de Hudson, territorios prácticamente deshabitados por el clima extremadamente frío. Otro interesante ejemplo de que las temperaturas no guardan una correspondencia estricta con la latitud, cuando se tratan de corrientes oceánicas frías o cálidas se encuentra en el hecho de que las aguas oceánicas en España y Portugal son más cálidas que en las costas de Canarias y Mauritania, a pesar de la menor latitud de las costas africanas, por el hecho de que en ambos casos están incidiendo los efectos de dos corrientes distintas: la corriente del Golfo en las costas europeas y la de las Canarias en las costas africanas.
Las corrientes frías también ejercen una poderosa influencia sobre el clima. En la zona intertropical producen un clima muy árido en las costas occidentales de África y de América, tanto del norte como del sur. Estas corrientes frías no se deben a un origen polar de las aguas (algo que se señala en algunos textos desde hace mucho tiempo), que no se explicaría en el caso de las corrientes frías de California y de Canarias ya que ambas están ubicadas entre corrientes cálidas a mayor y a menor latitud. La frialdad de las corrientes se debe al ascenso de aguas profundas en dichas costas occidentales de la Zona Intertropical. Ese ascenso de las aguas, lento pero constante, es muy evidente en el caso de la Corriente de Humboldt o del Perú, una zona muy rica en plancton y en pesca, precisamente, por el ascenso de aguas profundas, que traen a la superficie una gran cantidad de materia orgánica. Como las aguas frías producen alta presión atmosférica, como se explica en los artículos sobre la Guayana Venezolana y sobre la diatermancia, la humedad relativa en las áreas de aguas frías es muy baja y las lluvias son muy escasas o nulas: el desierto de Atacama es el más árido del mundo.
Los motivos de la surgencia de las aguas frías se deben a dos razones relacionadas con el movimiento de rotación de la Tierra:.