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DINÁMICA DE LAS MASAS FLUIDAS Las capas fluidas son: la atmósfera y la hidrosfera, que se relacionan entre ellas por el ciclo del agua. La atmósfera y la hidrosfera son los dos subsistemas terrestres más relevantes para el funcionamiento del sistema climático. Ambas constituyen la máquina climática, sistema dinámico que funciona con energía solar y determina el clima en gran medida. Podríamos afirmar que el ciclo del agua constituye la interacción más importante dentro de la máquina climática. El ciclo del agua participa del clima (mantiene la temperatura) de dos formas: El vapor de agua es un gas con efecto invernadero (aumenta la temperatura). Condiciona la cantidad del hielo y de nieve, responsables del albedo (reduce la temperatura).
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DINÁMICA DE LAS MASAS FLUIDAS
Las capas fluidas son: la atmósfera y la hidrosfera, que se relacionan entre ellas por el ciclo
del agua. La atmósfera y la hidrosfera son los dos subsistemas terrestres más relevantes
para el funcionamiento del sistema climático. Ambas constituyen la máquina climática, sistema
dinámico que funciona con energía solar y determina el clima en gran medida. Podríamos
afirmar que el ciclo del agua constituye la interacción más importante dentro de la máquina
climática.
El ciclo del agua participa del clima (mantiene la temperatura) de dos formas:
El vapor de agua es un gas con efecto invernadero (aumenta la temperatura).
Condiciona la cantidad del hielo y de nieve, responsables del albedo (reduce la
temperatura).
MASAS FLUIDAS Y GRADIENTES
El efecto mariposa:
Los sistemas caóticos tienen un comportamiento determinista (no es al azar). Sus variables
son muy cambiantes en breves períodos de tiempo. Esto explica la dificultad en las
predicciones meteorológicas.
Las capas fluidas se estudian con modelos. Funcionan gracias a la existencia de un gradiente o
diferencia entre los valores pare cierto parámetro (temperatura, presión o humedad) en dos
puntos diferentes. Este gradiente hace circular el agua o el aire transportando calor y
tendiendo a igualar dichos valores. Cuanto mayor sea el gradiente entre dos puntos, más
vigorosa será la circulación del viento o de las corrientes oceánicas. El flujo cesa cuando los
parámetros se igualan.
El gradiente térmico hace circular los fluidos, transportando calor y tendiendo a igualar
temperaturas.
La atmósfera y la hidrosfera se comportan de forma diferente debido a sus diferencias con
respecto a: su densidad, su compresibilidad, su movilidad, su capacidad de almacenar calor y
su capacidad para conducir el calor.
AGUA AIRE
Densidad Mayor (aire x 773) Menor
Compresibilidad Poca Mucha
Movilidad Menor facilidad Mayor facilidad
Capacidad de almacenar calor Mayor Menor
Capacidad para conducir calor Mucha Poca
MOVIMIENTOS VERTICALES
Atmósfera: El aire se mueve desde abajo hacia arriba: el aire superficial es más cálido y
menos denso, por lo que sube y se enfría. El aire de altura es más frío y denso, por lo que
baja y se calienta.
Esto ocurre porque el aire es mal conductor del calor: la atmósfera se calienta gracias a la
irradiación terrestre (no por el Sol) y por la condensación del vapor de agua.
Hidrosfera: El agua se mueve desde arriba hacia abajo: sólo desciende agua superficial
cuando está más fría que en el fondo, y hace que el agua profunda se eleve.
El agua es buena conductora de calor: se calienta por el sol la capa superficial y el fondo
sigue frío.
MOVIMIENTOS HORIZONTALES
Son debidos a la desigual insolación terrestre: hay circulación horizontal del viento y de
corrientes oceánicas que transportan calor y amortiguan las diferencias térmicas.
LA ATMÓSFERA, ORIGEN Y COMPOSICIÓN
La atmósfera primitiva se formó por la desgasificación de los volátiles del Manto sufrida
durante su proceso de enfriamiento. Su origen coincide con la temprana edad en la que la
Tierra se diferenció hace 4400 millones de años. Parece demostrado que su génesis fue muy
rápida pues en sólo un millón de años se expulsaron entre el 80 % y el 85 % de los gases que la
formaban. A esto hay que añadir las aportaciones de la geosfera de ingentes cantidades de
polvo y gases a través de los volcanes; las de los seres vivos, que cambiaron drásticamente su
composición, aportando O2 y N2 y rebajando el CO2, y las de la hidrosfera que aporta vapor de
agua, sal marina y compuestos de azufre. Una característica importante de la protoatmósfera
terrestre es su marcado carácter reductor, por lo que puede entenderse el origen de la vida
en la Tierra hace al menos 3.500 millones de años y la existencia de sedimentos con minerales
donde el Hierro aparece en su forma reducida. Al generarse los primeros seres fotosintéticos
(Cianobacterias), el Oxígeno emanado comenzó a acumularse en la atmósfera, tornándola
oxidante. Gracias al Oxígeno se posibilitó la formación de la Capa de Ozono en la
Estratosfera.
La humanidad altera gravemente su composición y sus propiedades con acciones como la quema
de combustibles fósiles o la deforestación.
Contaminantes: dependen de la cercanía a ciudades o
industrias, o de corrientes atmosféricas que los
transporten.
LA ATMÓSFERA, FUNCIÓN
La atmósfera sirve como filtro
protector de radiación solar y regula la
temperatura planetaria.
La principal radiación que atraviesa la
atmósfera es la visible, pues:
Las radiaciones de onda corta
(muy energéticas y de alto poder de
penetración) son filtradas en las
capas altas.
Las radiaciones de onda larga
(poco energéticas) son ahogadas por
la radiación emitida por la Tierra.
El balance de radiación solar depende de la radiación incidente y de la estructura y
composición de la atmósfera.
LA ATMÓSFERA, ESTRUCTURA
1. Troposfera.
2. Estratosfera.
3. Mesosfera.
4. Termosfera.
5. Exosfera.
1. TROPOSFERA
Tiene el 80% de los gases atmosféricos. Por eso la presión atmosférica desciende
bruscamente con la altura.
También desciende la temperatura con la altura, es el llamado gradiente vertical de
temperatura:
GVT = 0,65 ºC / 100 m (hasta los -70 ºC).
La tropopausa está a 9 km en los polos y a 16 km en el ecuador (el aire cálido es menos
denso).
En ella ocurren: el efecto invernadero y los fenómenos meteorológicos (capa del clima).
Hay movimientos verticales que dispersan el polvo y los contaminantes, que se acumulan en los
primeros 500 m (la llamada “capa sucia”).
La mayor concentración de estos gases junto a la superficie hace que la presión atmosférica
(peso ejercido por la atmósfera sobre la superficie terrestre) descienda bruscamente en esta
capa, desde unos 1013 mb (milibares) en la superficie hasta unos 200 mb en la tropopausa.
2. ESTRATOSFERA
La estratopausa está a 50-60 km.
No presenta movimientos verticales de aire: está dispuesta en capas.
No hay nubes (excepto las noctilucientes de hielo).
La temperatura aumenta con la altura (hasta los 4ºC).
Contiene la capa de ozono a unos 15-30 km desde la tropopausa. Su espesor es variable (es
mínimo en los polos).
El ozono se forma y se destruye de manera natural:
• Fotólisis por los rayos UV: O2 + UV O + O
• Formación del ozono:
O + O2 O3 + calor
• Destrucción del ozono:
Por fotólisis:
O3 + UV O2 + O
Por reacción con O:
O + O3 O2 + O2
Estas reacciones están en equilibrio dinámico a más de 30
km de altura, porque ahí llegan más rayos UV.
3. MESOSFERA
La mesopausa está a 80 km.
La temperatura disminuye con la altura, hasta ser -80 ºC.
El aire tiene muy poca densidad, pero es suficiente como para inflamar meteoritos (estrellas
fugaces).
4. TERMOSFERA O IONOSFERA
La termopausa está a 600 km.
La temperatura aumenta hasta 1000 ºC (por la absorción de la radiación).
El N2 y el O2 están ionizados positivamente: crean un campo magnético, pues la superficie
terrestre tiene carga negativa. Hay un trasiego de cargas (se recarga durante las tormentas).
En la ionosfera rebotan las ondas de radio.
En las zonas polares se producen auroras boreales al rozar electrones que llegan desde el sol
con la ionosfera.
5. EXOSFERA
Se extiende hasta unos 800 km, y se acaba cuando la densidad atmosférica es tan baja como
el exterior.
El aire es tan tenue que no puede captar la luz solar.
El color del cielo es azul porque las longitudes de onda del azul (pequeñas) difunden más al
chocar contra el polvo atmosférico.
Al atardecer, la mayor inclinación de los rayos solares hace que se difunda el rojo.
El porcentaje de la radiación solar que es reflejada se denomina albedo. El albedo de algunas
superficies es el siguiente:
Superficie Albedo
(porcentaje de la radiación
incidente de onda corta)
Suelo negro, seco
Suelo negro, húmedo
Terreno arado, húmedo
Arena, brillante, fina
14
8
14
37
Nieve densa, seca y limpia
Hielo de mar ligeramente poroso azulado lechoso
Capa de hielo cubierta con una capa de agua de 15-20 cm
Bosque cubierto por nieve
86-95
36
26
33-40
Bosque de árboles con hojas caducas
Copos de robles
Bosques de pinos
Zonas de arbustos desiertas
17
18
14
20-29
Pantanos
Praderas
Trigo de invierno
Brezo
10-14
12-13
16-23
10
Yuma, Arizona
Washington, D.C. (setiembre)
Winnipeg, Manitoba (julio)
Great Salt Lake, Utah
20
12-13
13-16
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MOVIMIENTOS DE CONVECCIÓN (verticales del aire)
A) CONVECCIÓN TÉRMICA
El aire cerca de la superficie terrestre (más caliente y menos
denso) asciende, mientras que el aire superior desciende.
B) CONVECCIÓN POR HUMEDAD
La presencia de vapor de agua en el aire lo hace menos denso
(pues la masa molecular del agua es 18, mientras que la del N2
es 28, la del O2 es 32 y la del CO2 es 44).
Hay dos formas de medir la cantidad de vapor de agua:
Humedad absoluta
(g/m3). Es la cantidad de vapor de agua que hay en un
volumen de aire. La cantidad de vapor de agua que cabe
en el aire depende de la temperatura: al aire frío le cabe
poca humedad, mientras que al aire caliente le cabe
mucha humedad. Se dice que el aire está saturado cuando
no le cabe más humedad. La curva de saturación nos
indica el punto de rocío (o temperatura de saturación) y
la cantidad de humedad.
Humedad relativa (%). Es el % de vapor de agua que hay
en 1 m3 de aire en relación con
la máxima que podría tener a
esa temperatura. Al subir una
masa de aire, se enfría hasta
llegar al punto de rocío. El
vapor de agua se condensa y
forma nubes si hay núcleos de
condensación (polvo, humo,
H2S, NOx, NaCl). A la altura
donde ocurre esto, se le llama nivel de condensación.
C) MOVIMIENTOS DEBIDOS A LA PRESIÓN ATMOSFÉRICA
La presión ejercida por la columna de aire atmosférico, a nivel del mar es de 1 atm = 760 mm
Hg = 1013,3 mb. Varía según la
humedad y la temperatura del
aire.
Un mapa de isobaras nos
muestra la posición de:
• Borrascas (bajas presiones)
El aire caliente bajo sube,
creando un vacío. Entra
viento. Dibujo a)
• Anticiclones (altas presiones)
el aire frío alto baja. Sale
viento. Dibujo b)
GRADIENTES VERTICALES
Llamamos gradiente vertical a la diferencia de la temperatura entre dos puntos situados a
una diferencia de altitud de 100 m. Los diferentes tipos de gradiente son:
GRADIENTE VERTICAL DE TEMPERATURA (GVT) 0,65ºC /100 m
En condiciones de reposo. Varía con la altura, la latitud, la
estación…
La inversión térmica es un espacio aéreo en el que el GVT es
negativo. Impide movimientos verticales. Por ejemplo, la
tropopausa es una inversión térmica permanente. También pueden
ocurrir en invierno, por enfriamiento del suelo.
GRADIENTE ADIABÁTICO SECO (GAS) 1ºC/100 m
Se llama “seco” porque el agua es vapor. Es dinámico: afecta a una
masa de aire en movimiento vertical, que asciende hasta estar en
equilibrio con el aire que la rodea.
“Adiabático” significa aislado, porque no intercambia calor con el
aire alrededor. Se debe solamente a expansión o compresión (pero no a intercambios de calor).
Cuando una masa de aire asciende, pierde presión y el aire se expande. Esto hace que haya
menos choques entre moléculas y se produce un enfriamiento.
Cuando una masa de aire desciende, aumenta la presión y el aire se comprime. Esto provoca
más choques entre moléculas y se produce calor.
GRADIENTE ADIABÁTICO HÚMEDO O SATURADO (GAH) 0,3–0,6ºC /100 m
Cuando la masa de aire ascendente alcanza su punto de rocío, el vapor se condensa y libera su
calor latente, lo que disminuye su enfriamiento.
Cuanto mayor sea la cantidad de vapor de agua (más liberación de calor) menor será el
GAH. Por eso, en las zonas tropicales el GAH es mínimo (hay mucha evaporación) y en las
latitudes medias el GAH es mayor.
Al ir perdiendo humedad, el GAH aumenta, hasta perder todo el vapor de agua y convertirse
en el GAS (1ºC/100m).
Diferentes tipos de gradiente vertical
(*inversión térmica)
CONDICIONES ATMOSFÉRICAS
Cuando una masa de aire se ve forzada a moverse (por convección de temperatura, humedad o
presión; por empuje frontal; por empuje orográfico; por convergencia horizontal…), para saber
si el movimiento continuará o si será bloqueado hay que comparar el GVT (cómo varía la
temperatura con la altura alrededor de la masa en movimiento) con el GAS (cómo varía la
temperatura con la altura dentro de la propia masa de aire en movimiento):
Si GVT > GAS inestabilidad Si GVT < GAS estabilidad o subsidencia
INESTABILIDAD ATMOSFÉRICA
Hay una masa de aire ascendente (por convección), cuya temperatura interior sigue el GAS,
rodeada de aire estático cuyo GVT>GAS; es decir, que se
enfría más deprisa con la altura que el aire en movimiento.
En el gráfico, el GVT queda a la izquierda del GAS.
La situación es de inestabilidad porque una vez iniciado el
movimiento ascendente, la masa de aire se alejará cada vez
más de su nivel original. Al ascender se va enfriando, lo que
propicia la formación de nubes (si alcanza el punto de
rocío), y podrá llover.
El aire ascendente formará una borrasca en superficie
(que recibe vientos).
La inestabilidad atmosférica favorece la eliminación de la
contaminación: se eleva con el aire y se dispersa.
ESTABILIDAD ATMOSFÉRICA Esta situación se origina por el descenso de una masa de
aire frío y denso. En esta situación, cualquier burbuja o
masa de aire que sea forzada a ascender, volverá a su nivel
inicial. Todo movimiento vertical del aire es bloqueado.
Se pueden diferenciar 2 situaciones de estabilidad
atmosférica:
a) 0 < GVT < 1 Situación típica de estabilidad, donde
no hay movimientos verticales.
En el gráfico, el GVT (en rojo) queda a la derecha del
GAS (en líneas discontinuas azules).
b) GVT < 0 Inversión térmica, que puede provocar peligrosas situaciones de
contaminación, pues los contaminantes no se elevan y se acumulan cerca de la superficie.
Inversión térmica en superficie Aire inestable en superficie, que se puede mover hasta
el punto en que se cortan el GAS y el GVT (altura de mezcla)
Se generan anticiclones en superficie de los que salen vientos, con lo que impiden la entrada
de precipitaciones: el tiempo será seco.
Las situaciones de estabilidad atmosférica atrapan la contaminación, porque impiden que el
aire se eleve y se disperse.
DINÁMICA ATMOSFÉRICA A ESCALA GLOBAL
MODELO SI LA TIERRA ESTUVIERA QUIETA Y FUERA LISA: El calentamiento en el
ecuador produce una borrasca permanente; mientras
que las bajas temperaturas en los polos producen un
anticiclón permanente. Por lo tanto, teóricamente, el
aire iría desde los polos hasta el ecuador en
superficie, allí ascendería, y volvería a los polos en
altitud, donde descendería de nuevo. Habría una
célula convectiva en cada hemisferio
PERO LA TIERRA NO ESTÁ QUIETA:
o Célula de Hadley. Muy energética por los rayos
solares, al llegar a los 30º desciende formando
anticiclones y desiertos.
o Célula Polar. El aire procedente de los polos se
calienta y eleva a latitud 60º creando borrascas
que afectan a nuestro país en invierno.
o Célula de Ferrel: Es por la acción indirecta de los
vientos que soplan desde los anticiclones tropicales
hasta las borrascas polares.
Debido al giro de la Tierra, al rozamiento con la superficie y a la distribución de tierra y
continentes el flujo es mucho más complejo, surgiendo así la fuerza de Coriolis, una
consecuencia del movimiento de rotación terrestre y de su giro en sentido antihorario (de
oeste a este).
El resultado de esta acción es que los vientos se desvían (al salir de los anticiclones):
• En el hemisferio N hacia la derecha.
• En el hemisferio S hacia la izquierda.
Esto quiere decir que:
- en el hemisferio N los vientos giran a la derecha
(como las agujas del reloj) en los A y a la izquierda
en las B
- en el hemisferio S los vientos giran a la izquierda
en los A y a la derecha en las B.
Así pues, los FACTORES CONDICIONANTES DE LA CIRCULACIÓN ATMOSFÉRICA son:
El giro de la Tierra (efecto coriolis)
El rozamiento con la superficie
La distribución de tierra y continentes
DINÁMICA ATMOSFÉRICA A ESCALA GLOBAL
- EFECTO CORIOLIS -
La irradiación solar es mayor en el ecuador que en los polos. La atmósfera está en movimiento,
llevando calor (con los vientos) desde las zonas de superávit a las de déficit. El viento en la
superficie terrestre sale de los anticiclones (A) y llega a las borrascas (B). Ahí sube en
altura, donde se desplaza desde B hasta A, lugar en el que baja de nuevo a la superficie
terrestre. Esta trayectoria (en superficie), que debería ser en línea recta desde A hasta B,
se ve alterada por la topografía y la rotación terrestre (el llamado efecto Coriolis).
La fuerza de Coriolis desvía este viento que sale del polo hacia la derecha en el hemisferio N
(y a la izquierda en el S), hasta que en la zona subpolar (60º de latitud, el círculo polar) este
viento es paralelo al ecuador: aparece un cinturón de bajas presiones. Estos vientos polares
son del este, se llaman “vientos levantes polares” y forman la célula polar.
Al cinturón de los 60º también llegan vientos del
oeste (los llamados “westerlies”) desde otro cinturón
de altas presiones situado en los 30º (los trópicos),
que forman la célula de Ferrel.
Al ecuador le llegan vientos del este (los llamados
“alisios”), que forman la célula de Hadley.
El cinturón ecuatorial de bajas presiones se le llama
ZCIT (zona de convergencia inter-tropical).
VIENTOS LOCALES
DINÁMICA DE LA HIDROSFERA
Los movimientos horizontales de las masas fluidas (atmósfera y corrientes marinas) son
debidos a la desigual insolación terrestre: hay circulación horizontal del viento (como ya
hemos visto) y de corrientes oceánicas que transportan calor y amortiguan las diferencias térmicas.
La hidrosfera actúa como regulador térmico porque tiene un calor específico muy elevado
(absorbe mucha energía para calentarse y libera mucha energía al enfriarse), lo que suaviza el
clima de las regiones cercanas al mar.
Esta regulación es mayor en las zonas costeras, donde:
La brisa marina diurna refresca la tierra (cuyo aire se ha calentado más por
el contacto con el suelo). Imágenes A
La brisa terrestre nocturna envía aire frío hacia el mar (cuyo aire está más
caliente por contacto con el agua todavía caliente). Imágenes B
La presencia de masas continentales tiene gran efecto,
pues frenan tanto los vientos como las corrientes
oceánicas. Los continentes se calientan y enfrían más
rápido que los océanos.
El enfriamiento invernal genera un anticiclón
permanente en el centro del continente, que impide
entrada de lluvias y favorece las heladas y las nieblas.
El agua de los océanos transporta calor de unas partes
del planeta a otras mediante las corrientes oceánicas,
que pueden ser superficiales (producidas por los vientos) o profundas (debidas a las
diferencias de densidad).
CORRIENTES MARINAS SUPERFICIALES
Su dirección depende de los vientos dominantes, aunque las masas continentales las
interrumpen.
Las corrientes cálidas (anticiclónicas) se inician en latitudes ecuatoriales con los alisios (que
van de este a oeste), que arrastran hacia el oeste las nubes y dejan costas áridas en las zonas
que abandonan (por ejemplo Sáhara occidental; desierto de Namibia; costas de Perú).
Cuando los alisios llegan a las costas occidentales vuelven hacia su lugar de origen (ahora ya
son vientos del oeste) y se dividen hacia los polos (llevando calor; por ejemplo la Corriente del
Golfo) y hacia el ecuador (enfriando; por ejemplo la corriente de Canarias).
También hay corrientes frías polares que se inician con los vientos levantes polares. En el
hemisferio norte están las corrientes de Groenlandia (que empieza en el océano Ártico), la del
Labrador (en Terranova) y las de Kamchatka y Alaska (que llegan a través del estrecho de
Bering).
En el hemisferio sur está la corriente circumpolar Antártica, que gira en sentido horario.
CORRIENTES PROFUNDAS
La densidad del agua aumenta cuando está más fría o más salada. El agua densa se hunde,
dando lugar a la circulación vertical o termohalina (por diferencias de temperatura y/o
salinidad).
Podemos encontrar diversas situaciones:
Cuando se enfría el agua
superficial se hundirá, haciendo
que aflore agua profunda para
ocupar su lugar. Este proceso se
favorece si se aumenta la
densidad del agua: por
enfriamiento superficial o porque
hay mucha salinidad (si la
evaporación supera a las
precipitaciones o por la formación
de hielos). El proceso se dificulta
si la densidad del agua disminuye:
porque hay aportes de agua dulce
(desembocadura de ríos o fusión
de icebergs) o porque las
precipitaciones superan a la
evaporación.
Cuando los vientos se llevan el agua superficial crean un vacío en esa zona, lo que
propicia el afloramiento de aguas profundas (en este caso, más frías).
OCÉANO GLOBAL
Recibe el nombre de océano global el conjunto formado por todos los mares y océanos del
planeta. Transporta calor y nubosidad entre diferentes regiones del planeta.
Se denomina cinta transportadora oceánica así a una especie de río de agua que recorre
la mayoría de los océanos del planeta: en la primera mitad su trayectoria, lo hace como
corriente profunda, condicionada por la densidad, y en la segunda, en forma de corriente
superficial, supeditada a la acción de los vientos dominantes. El inicio de esta circulación, se
halla en las proximidades de Groenlandia, cerca del límite de los hielos, donde el agua tiende a
hundirse por ser salada, fría y, por consiguiente, densa.
Esta corriente recorre el fondo del Atlántico de norte a sur hasta que entra en contacto con
las gélidas aguas del océano Antártico y asciende, retornando parte de ella a su lugar de
origen.
La cinta transportadora oceánica cumple dos funciones:
Compensa el desequilibrio de salinidad y de temperatura existente entre el Atlántico el
Pacífico. (El Pacífico es menos salado y más cálido, al estar más aislado de los polos).
También regula la concentración de CO2 atmosférico: al hundirse el agua fría arrastra CO2
que liberará 1000 años después en las zonas de afloramiento.
FENÓMENOS EL NIÑO Y LA NIÑA
La situación normal en la costa peruana es que los alisios se llevan al oeste el agua superficial,
produciendo afloramiento y fertilización pesquera, así como un clima habitualmente seco. Al
otro lado del océano Pacífico, en el sudeste asiático, son frecuentes las lluvias y los tifones.
El Niño: Se debe a un excesivo calentamiento superficial de las aguas del Pacífico oriental
junto a las costas del Perú. Ocurre cada 3-5años alcanzando los valores máximos en Navidad.
Se produce cuando los vientos alisios amainan y no arrastran el agua de la superficie. Esta se
caldea y se forma una borrasca quedándose las nubes sobre la zona central del océano
Pacífico. LaS lluvias del sureste asiático se desplazan hacia el Pacífico y las costas americanas
provocando sequías en Asia. No se produce afloramientos porque persiste la termoclina y la
riqueza pesquera decae. Se ignora la causa se relaciona con aumento de la actividad volcánica
en las dorsales oceánicas.
No se sabe la causa, pero hay varias hipótesis:
El calentamiento climático reduce el contraste térmico entre las costas este y oeste
del pacífico, lo que reduce la intensidad de los alisios (y por tanto también se reducen
las corrientes).
Un aumento en la actividad volcánica de las dorsales próximas, que aumenta la
temperatura del agua. Esto impide el afloramiento y favorece la formación de la
borrasca. Se ha comprobado que los años de El Niño, la temperatura del agua es más
alta.
La Niña: Los alisios soplan con más intensidad que lo habitual, por lo que se produce un
descenso de la temperatura. Se produce también cada 3-5 años. Origina lluvias torrenciales y
aumento de los tifones en Indonesia y Australia
Actualmente se pueden predecir con antelación las situaciones de El Niño y La Niña,
comparando datos de presiones atmosféricas, variaciones de temperatura superficial marina,
corrientes oceánicas y vientos en el Pacífico.
Debido al efecto mariposa, la situación en el Pacífico Sur afecta al clima global, teniendo
repercusiones sobre zonas muy alejadas.
CLIMA: CONCEPTO Y PARÁMETROS
La climatología es la ciencia que se ocupa del estudio del clima. Denominamos clima al conjunto de
fenómenos de tipo meteorológico que caracterizan la situación y tiempo atmosférico en un lugar
determinado de la Tierra. No debemos confundir clima con el tiempo atmosférico (temperatura,
humedad, nubosidad, precipitación y viento) de un momento determinado. El clima de una zona se
calcula a partir de los valores medios del tiempo atmosférico, recogidos durante 20 o 30 años. El
clima surge como resultado de una serie de interacciones entre la latitud, la altitud, la
continentalidad y la orientación respecto a la acción de los vientos. Su estudio es de suma
importancia para la humanidad, pues su cambio drástico podría provocar, por ejemplo, malas cose-
chas, y habría que adoptar nuevas prácticas agrarias.
Para comprender el clima debemos saber elaborar e interpretar
climogramas, gráficas que representan los climas de diferentes
zonas de la Tierra; además, hemos de conocer conceptos tales como
precipitación y frente.
En un climograma se pueden observar los períodos de sequía y
humedad y las oscilaciones térmicas anuales (la escala de humedad
es doble que la de la temperatura).
El climograma consta de tres ejes, uno horizontal y dos verticales, que conforman una especie
de " caja". Para hacerla debemos seguir los siguientes pasos:
En primer lugar, trazamos el
eje horizontal, que dividimos
en 12 partes iguales, conforme
a los meses del año (cada parte
puede tener, por ejemplo, 1 cm
de ancho). Debajo de cada
segmento escribimos las
iniciales de cada mes.
En segundo lugar, indicamos
en el eje vertical
izquierdo (que se traza
perpendicular al eje
horizontal, desde su extremo
izquierdo) la escala para las precipitaciones, y en el eje vertical derecho, la escala para las
temperaturas, de acuerdo con nuestra serie de datos.
Una vez dibujada la " caja " del climograma, representamos las precipitaciones con barras
(usando la escala de la izquierda) y las temperaturas, con puntos (usando la escala de la
derecha). Luego unimos los puntos de temperaturas con una línea roja, para que el resultado
sea una curva de temperaturas.
CLIMA: PRECIPITACIONES
La precipitación es la caída de agua líquida o sólida sobre la superficie terrestre. Para que
tengan lugar las precipitaciones antes deben generarse nubes, lo que ocurre de tres maneras
diferentes:
1. Nubes de convección térmica. Se forman en los casos de inestabilidad atmosférica que se
producen como consecuencia del ascenso convectivo de aire cálido y húmedo hasta alcanzar
el nivel de condensación, donde se origina una nube pequeña de tipo cúmulo. Si hace el
suficiente calor y hay suficiente humedad se pueden formar varios cúmulos, que se agrupan
formando una gran nube de desarrollo vertical en forma de un torreón, llamado
cumulonimbo. En este tipo de nubes hay mucha diferencia de temperatura entre su base y
su congelada cima. Debido a este contraste de temperatura, se forman unas fuertes
corrientes térmicas ascendentes en su interior, que elevan las minúsculas gotas de agua de
la base de la nube, haciendo que choquen y que se unan con otras durante el ascenso. Así
llegan a formarse gotas de mayores dimensiones (0,5-5 mm de diámetro), cuyo peso las
hace caer en forma de lluvia. Al caer el agua por el interior de la nube, se crea una
corriente descendente que interrumpe el ascenso de aire cálido, y la borrasca se disipa. A
este tipo de borrascas se denominan borrascas de convección y suelen ser intensas pero
poco duraderas.
2. Nubes por ascenso orográfico. Se producen por el choque de una masa de aire húmedo
contra una montaña, lo que provoca su ascenso por ella hasta alcanzar su nivel de
condensación. Habitualmente, el
desarrollo de estas nubes es
horizontal, se llaman estratos, y
originan una precipitación por
contacto de la nube con la ladera,
denominada precipitación horizon-tal. Una vez culminada la cima de
la montaña, la nube ha perdido la
mayor parte del agua que
contenía y lo que le queda se
convierte en vapor al calentarse a
medida que desciende por el lado
opuesto al que ascendió.
Como resultado, esta ladera de la montaña es una zona seca o de sombra de lluvias.
3. Nubes de convección en un frente. Se producen en un frente o zona de contacto entre dos
masas de aire de distinta temperatura y humedad, es decir, con un gran contraste térmico.
CLIMA: PRECIPITACIONES POR FRENTES
Se producen en un frente o zona de contacto entre dos masas de aire de distinta temperatura y
humedad, es decir, con un gran contraste térmico. Las dos masas se comportan como sistemas
aislados, por lo que no se mezclan sino que chocan; en la zona de contacto entre ellas, es decir, en
el frente, se libera la energía originada por la diferencia de temperaturas en forma de lluvias o
de vientos. Los frentes dan lugar a un tipo de borrascas frontales o móviles y generadoras de
lluvias. Existen tres tipos de frentes: fríos, cálidos y ocluidos.
- Fríos. Se forman cuando una masa de aire frío es movida por
el viento hasta que entra en contacto con otra de aire cálido
(Figura 7.25a). La fría, más rápida y densa, se introduce, a modo de cuña, bajo la cálida, obligándola a ascender,
formándose una borrasca o depresión. Durante el ascenso, el
aire cálido y húmedo se condensa, forma nubes de desarrollo
vertical (cumulonimbo) y se provocan intensas
precipitaciones.
- Cálidos. Se forman cuando es la masa de aire cálido la que se
desplaza hasta encontrarse con otra de aire más frío (Fig.
7.25b). Al igual que en el caso anterior, la que asciende por el
frente es la cálida, que es la menos densa. Este ascenso no
es tan vigoroso como el anterior sino que es mucho más
lento y da lugar a nubes de desarrollo horizontal; las infe-
riores se llaman nimbostratos, y las superiores,
altostratos. Cubren todo el cielo de un gris plomizo poco
atractivo y proporcionan lluvias débiles y persistentes y
nevadas, que serán tanto más débiles cuanto más alta se
encuentre la nube. Por encima, en las capas más altas, se for-
man los cirros. Los cirros indican buen tiempo si apenas se
mueven y se encuentran muy dispersos. En cambio, si se
desplazan a gran velocidad y su número va aumentando,
indican que se aproxima un frente.
- Ocluidos. Aparecen por la superposición de dos frentes
diferentes, uno frío y otro cálido. Uno de ellos, generalmente
el cálido, acaba por perder el contacto con el suelo (oclusión),
dejando al otro, generalmente el frío, en contacto con la
superficie (Fig. 7.25c). Como es lógico, la oclusión de frentes
da lugar a precipitaciones de los dos tipos.
Frente cálido Frente frío
CLIMA: TIPOS DE PRECIPITACIONES
Lluvias (precipitaciones en forma líquida):
Llovizna, precipitación suave
Lluvia persistente, precipitación que abarca un gran superficie
Chubasco, lluvia fuerte y persistente
Lluvia torrencial (>200l/m2)
Nieve
Granizo
El rocío y la escarcha se forman en la superficie del terreno
Para que haya una tormenta tiene que existir una intensa convección
y unas fuertes corrientes térmicas ascendentes que originan
procesos de electrificación mediante los cuales los cristales de
hielo se quedan con carga positiva y las gotitas de agua con carga
negativa. La superficie terrestre que hay justamente debajo de la
nube también se carga positivamente. Estas cargas positivas se
acumulan en los lugares puntiagudos, como árboles, torres, postes o
antenas. Como consecuencia del exceso de cargas, se electriza el
pelo de los animales y de las personas y en los mástiles de los barcos
pueden aparecer resplandores (los llamados fuegos de San Telmo).
La nieve y el granizo. Si los cristalitos de hielo de la cima de un cumulonimbo chocan con
otros cristalitos, se forman los cristales hexagonales que constituyen la nieve. Los cristales
se unen entre sí formando
copos que generalmente se
funden antes de llegar al suelo
y originan lluvia; pero si hace
frío caen en forma de nieve.
La nieve es peligrosa sobre
todo en las zonas de montaña,
ya que su acumulación puede
acarrear riesgo de aludes.
El granizo se forma en las
tormentas cuando los
cristales de hielo de la cima
caen hasta la zona intermedia
de la nube y los envuelve la
humedad. Si las corrientes
térmicas lo elevan de nuevo,
se añade una capa más de hielo, haciendo que aumente su diámetro. Cuando el proceso se
repite varias veces, crece el número de capas de cristal, con lo que aumenta su tamaño y cae.
El granizo de gran tamaño se denomina pedrisco y puede llegar a tener varias capas de hielo.
Este tipo de precipitación supone un riego para la agricultura, porque golpea las cosechas y las
daña. También origina destrozos en los automóviles y cuando alcanza grandes dimensiones,
puede provocar muertes por impacto (por ejemplo, en Bangladesh en 1986 cayeron pedriscos
de un kilogramo y mataron a 92 personas).
a. Formación de la nieve b. Formación del granizo
EL CLIMA EN LAS LATITUDES MEDIAS
El clima en las zonas templadas del hemisferio norte viene determinado por la posición que
ocupe el dúo formado por el frente polar y la corriente del chorro. El frente polar y el
chorro hacen de frontera entre el aire frío polar y el cálido tropical. Para que entiendas
mejor esta figura, imagina una multitud de gigantes de 10 a 12 Km. de altura que tienen los
pies en el suelo y la cabeza en la tropopausa y que juegan al corro en torno a la Tierra, giran-
do de oeste a este y con el polo norte a sus espaldas. El chorro ocuparía la posición de sus
cabezas y sus cuerpos representarían el frente polar. A sus espaldas, el aire polar es frío y
denso, por lo que la troposfera estará aplastada contra el suelo. Frente a ellos, está el aire
cálido tropical con lo que la troposfera será más elevada y cálida. Por detrás recibirán los
fríos vientos levantes polares que soplan del nordeste (desde los anticiclones polares hacia
las bajas presiones subpolares) y,
por delante, los cálidos westerlies que soplan de suroeste (desde los
anticiclones tropicales hasta las
borrascas subpolares).
El chorro polar, denominado
también jet stream, es un
velocísimo río de viento que
rodea la Tierra, como una
serpiente que se muerde la cola, a
altitudes de la tropopausa. Su
sentido es de oeste a este.
El frente polar está formado por una serie de frentes, cálidos, fríos y ocluidos,
que rodean la Tierra como si fueran un frente único y, como cualquier otro frente, es
una zona imaginaria que separa dos masas de aire de distinta temperatura: fría al norte y
cálida al sur. En él también convergen los dos tipos de viento a los que aludimos
anteriormente.
VÓRTICE CIRCUMPOLAR
El vórtice circumpolar es un conjunto de borrascas ondulatorias que en conjunto, constituyen el
frente polar. Hacen de frontera de separación entre el aire frío polar y el cálido subtropical de
las latitudes medias.
HURACANES
Los tifones, huracanes o ciclones se utilizan en distintas partes
del mundo, pero significan lo mismo. Se originan en las
proximidades del ecuador, donde la fuerte insolación calienta
el agua del mar al menos a 27°C, originando una intensa
evaporación y una fuerte convección, que forma nubes de
tormenta de un enorme desarrollo vertical.
LOS MAPAS METEOROLÓGICOS
CLIMAS DEL MUNDO
EL CLIMA EN ESPAÑA
Verano: anticiclón de Azores más al norte. bloquea la entrada de borrascas desviándolas
al N. de Europa.
Invierno. A de Azores más al sur, pero se forma un A continental de bloqueo sobre
nuestro país. Si soplan vientos fuertes desplaza al A y caen lluvias.
Primavera y otoño: Pueden entrar borrascas
LOS
COLORES
DEL CIELO
CAMBIOS CLIMÁTICOS PASADOS
A grandes rasgos, las variaciones de temperatura terrestre más significativas son:
Desde el comienzo del Cuaternario
hasta hoy la distribución de tierras
y mares apenas ha variado, por lo que
las variaciones climáticas acaecidas
durante este periodo, no tienen que
ver con dicha distribución; para su
explicación se ha recurrido a las
variaciones de la radiación solar
incidente debida a los ciclos de
Milankovitch:
Durante los 800.000 últimos años, la Tierra ha pasado por periodos glaciales de unos 100.000
años de duración, separados por periodos interglaciales de unos 10.000 años. La existencia de
dichas glaciaciones se ha estudiado a partir del análisis de las burbujas de aire atrapadas entre
los hielos glaciares. Se ha comprobado que, durante los periodos de enfriamiento, dicho aire
contenía una menor proporción de CO2.
Además, existen numerosos estudios que avalan la existencia de las glaciaciones. Entre ellos
destacamos los basados en el estudio del polen encontrado en algunos sedimentos, que sirven para
indicar el tipo de vegetación y, por tanto, el clima de la época en la que se depositaron.
CAMBIOS CLIMÁTICOS ACTUALES
Desde 1900 hasta la actualidad, la temperatura media del clima terrestre no ha dejado de
ascender. El calentamiento climático actual es un problema de gran envergadura, ya que es global,
es decir, afecta a la totalidad del planeta. Por ello las soluciones adecuadas para hacerle frente se
han de llevar a cabo a escala global, con el consenso de todos los países del mundo. En la siguiente
imagen vemos el cambio sufrido por el glaciar Upsala (Argentina) de 1928 a 2004:
Se sabe que en los últimos miles de años la
concentración de CO2 atmosférico se
mantuvo alrededor de 280 ppm, pero a
partir de la Revolución Industrial, con la
quema de combustibles fósiles comenzó su
vertiginoso ascenso hasta 370 ppm en
2001, como consecuencia de las más de
23000 millones de toneladas anuales de
CO2, emitidas a la atmósfera.
Ciertamente, el CO2 es el principal
responsable (un 60% se debe a él), pero no el único, ya que existen otros gases de efecto
invernadero mucho más potentes que el CO2, aunque su incidencia en el efecto no sea tanta (CH4
es responsable del 40%, el N2O del 6% y los FCs y otros holocarbonos del 14%), dada su menor
concentración en la atmósfera: el metano y el oxido nitroso, cuyas emisiones estudiamos en los
ciclos del carbono y del nitrógeno, respectivamente; los FCs, como los hidrofluorocarbonos (HFC)
y los perfluorcarbonos (PFC); y otros holocarbonos como el hexafluoruro de azufre (SF6) que son
utilizados en las industrias del frío y aire acondicionado.
CAMBIOS CLIMÁTICOS FUTUROS
Según informes del IPCC correspondiente al año 2001, las previsiones que se hacen, si siguen
así las cosas, son las siguientes:
• Subida del nivel del mar (de 15 a 95 cm durante los próximos 100 años), con inundaciones de
las zonas costeras. Esta subida será causada por el deshielo en tierra firme (caso de la
Antártida) ya que el deshielo de los flotantes no aumenta el nivel del mar (por el Principio de
Arquímedes).
• Disminución del albedo, con lo que se elevarían aún más las temperaturas.
• Aumento de los peligrosos icebergs.
• El océano Ártico se descongelaría (hacia el 2080 estaría totalmente deshelado) y el agua
sería menos densa por contener menos sal, lo que originaría problemas en la cinta
transportadora y en las corrientes oceánicas.
• Desplazamiento de las zonas climáticas hacia los polos, a un ritmo de unos 5 km/año, lo que
provocará la destrucción de la tundra ártica, cuyas turberas actúan como sumidero de unos
2400 km3 de gases de efecto invernadero, metano y CO2. La turba se encuentra retenida
bajo el permafrost (suelo helado) que, al deshelarse y secarse, deja que dichos gases salgan
hacia la atmósfera, realimentando positivamente el efecto invernadero.
• Aumento generalizado de las temperaturas de la troposfera, sobre todo en los continentes
del hemisferio norte. Más días de calor y menos días de frío al año. Subida de la
temperatura entre 1,4 y 5,8 °C, respecto a las de 1900, durante los próximos 100 años.
Disminución de las temperaturas en la estratosfera.
• Cambios en la distribución de las precipitaciones, según las regiones: inundaciones, sequías
y huracanes. Avance de los desiertos subtropicales.
• Reducción de la calidad de las aguas.
• Problemas de salud a causa del hambre y las enfermedades derivadas de una disminución de
las cosechas.
• Reactivación de ciertas enfermedades producidas por mosquitos y otros vectores de
transmisión, debido a la expansión de las zonas más calientes (malaria en Europa).
El primer intento de poner un límite a las emisiones de gases de efecto invernadero lo supone el
Protocolo de Kioto, de diciembre de 1997. Su objetivo es reducir en los países desarrollados
una media de un 5,2% hasta el año 2012.
En la Cumbre de La Haya de noviembre de
2000 no se alcanza ningún acuerdo para la
implantación de la Cumbre de Kioto por la
negativa de Estados Unidos para reducir
sus emisiones.
La Cumbre de Bonn (2001) supuso un
avance para e cumplimiento del protocolo
de Kioto, ya que los países europeos se
comprometieron a contribuir al desarrollo
limpio en el sur mediante una subvención
de 460 millones de euros antes del 2005.
En la Cumbre de Johannesburgo (2002)
todos los países ratificaron el protocolo de
Kioto con la única excepción de los EEUU.
