Las variaciones del tiempo atmosférico

Las variaciones del tiempo atmosférico 

Hay que  cuidar nuestro hogar 

Tienen lugar casi exclusivamente en la parte baja de la atmósfera, y actúa de sistema convectivo para redistribuir el calor. Las corrientes oceánicas son otro factor importante para determinar el clima, especialmente la circulación termohalina submarina, que distribuye la energía calorífica de los océanos ecuatoriales a las regiones polares. Estas corrientes ayudan a moderar las diferencias de temperatura entre el invierno y el verano en las zonas templadas. Es más, sin las redistribuciones de energía calorífica que realizan las corrientes oceánicas y atmosféricas, los trópicos serían mucho más cálidos y las regiones polares mucho más frías.

El tiempo puede tener a la vez efectos beneficiosos y perjudiciales. Los fenómenos meteorológicos extremos, como los tornados o los huracanes, pueden emplear grandes cantidades de energía en su trayectoria y arrasar con todo lo que encuentren a su paso. La vegetación superficial ha desarrollado una dependencia de la variación estacional del tiempo, y los cambios repentinos, aunque sólo duren algunos años, pueden tener un efecto devastador, tanto en la vegetación como en los animales que dependen de ella para alimentarse.

Variables naturales

Muchas veces nos confundimos cuando hablamos de tiempo y clima, sin saber cuál es la diferencia real entre estos dos términos. Sin embargo, ambos son dos formas de considerar los cambios y variaciones que se producen en la temperatura.

El tiempo atmosférico es el conjunto de cambios que ocurren diariamente en un lugar determinado; el clima, en cambio, es el tiempo habitual que existe en alguna zona pero que puede durar muchos años; es la generalización del estado del tiempo.

La Tierra es el ambiente perfecto para el desarrollo de variadas formas de vida. Sin embargo, todo organismo, incluido el ser humano, debe adaptarse al ambiente en el que está inmerso. Una de las grandes variables naturales que determina no sólo la presencia de animales y vegetales, sino que también condiciona el desarrollo de toda forma de vida, el asentamiento humano y la realización de actividades productivas es el clima.

Este suele confundirse con el tiempo meteorológico, ya que ambos analizan las mismas variables (entre ellas, temperatura, presión y humedad atmosférica), pero con diferencias considerables de tiempo cronológico. Cuando hablamos de tiempo solo nos restringimos a las condiciones diarias existentes en una zona; en cambio, el clima corresponde al conjunto de fenómenos meteorológicos recurrentes (patrón promedio) de un determinado lugar (ya sea local, regional o global), tomando en cuenta un mayor lapso de tiempo (por lo general, años).

La insolación

Casi la totalidad de la energía que genera todos los cambios atmosféricos procede de la radiación solar, es decir, de la insolación. Pero los rayos solares no calientan directamente al aire atmosférico por la propiedad del aire en su conjunto de la diatermancia que explica que la atmósfera se deja atravesar por los rayos solares sin prácticamente calentarse. Así el calentamiento de la atmósfera por la radiación solar es indirecto: los rayos solares calientan primero la litósfera (de manera rápida) y la hidrósfera (más lentamente). Cuando tanto la litósfera como la hidrósfera se han calentado, van cediendo ese calor a la atmósfera, la primera rápidamente y la segunda más lentamente, todo ello de acuerdo a lo explicado en el artículo sobre la diatermancia.

Otras fuentes de energía atmosférica

 Erupción del Volcán Mayón en la isla de Luzón, Filipinas, en 1984. Puede verse a la izquierda una nube formada por vapor de agua muy caliente de la erupción al enfriarse con la temperatura ambiente.

Además de la radiación solar existen tres fuentes menores de energía térmica que pueden calentar la atmósfera:

 Fuente hidrotermal submarina, cuya energía produce el ambiente que posibilita la existencia de fauna abisal en sus alrededores a pesar de la enorme presión que existe por la gran profundidad del fondo oceánico

La energía geotérmica de los puntos calientes en el fondo oceánico. Esta energía pasa al agua oceánica que se calienta o llega incluso a hervir, evaporándose con lo que absorbe calor que, al condensarse pasa al aire atmosférico.

Las erupciones volcánicas también pueden llegar a calentar la atmósfera de manera directa, sin que la radiación solar intervenga.

La transpiración de plantas y animales así como la respiración de los seres vivos.

Estas tres fuentes de calor resultan insignificantes cuando las comparamos con la energía solar recibida en la superficie terrestre. Si aquí se señalan es para aclarar la idea inicial de este tema de que la casi totalidad de la energía que se almacena en la atmósfera procede de la radiación solar.

Fenómenos meteorológicos

Huracán Luis en 1995.

El tiempo cambia movido por las diferencias de energía solar percibida en cada área diferenciada de acuerdo con una escala de tiempo que va desde menos de un día (diferencias de radiación entre el día y la noche) hasta períodos estacionales a lo largo del año. Las estaciones meteorológicas miden las distintas variables locales del tiempo como la temperatura, la presión atmosférica, la humedad, la nubosidad, el viento y el monto pluviométrico de las lluvias o precipitaciones. Conocidas estas variables directas, se pueden averiguar otras derivadas, como la presión de vapor de condensación, la temperatura de sensación o la temperatura de bochorno.

Mediante redes de estaciones meteorológicas locales, estaciones en barcos y satélites meteorológicos, la meteorología intenta averiguar las variables meteorológicas en los vértices de una malla tridimensional del menor tamaño posible. A partir de estas condiciones iniciales y aplicando las leyes de la física, se intenta predecir la evolución del tiempo a 12 horas, 24, 48, 72 y 96 horas. Para ello hay que usar potentes ordenadores que se encargan de realizar los cálculos usando un modelo predictivo de tipo empírico.

Elementos climáticos

El clima no tiene que ver únicamente con la temperatura existente en un momento dado, ya que está determinado por todos los elementos meteorológicos que se dan en una región: temperatura, presión atmosférica, humedad, vientos, y precipitaciones. Todos estos elementos están condicionados por los llamados factores del clima, es decir, los que hacen que se produzca un clima con determinadas características.

Temperatura

Es la cantidad de calor que posee la atmósfera, dependiendo de la energía que el Sol genere. Por ello, está relacionada directamente con la radiación solar.

Si bien el Sol emite directamente hacia nuestro planeta sus rayos, estos no llegan de forma íntegra a la superficie terrestre.

Una de las principales causas es la acción protectora de la atmósfera (capa de ozono), que impide la llegada de rayos dañinos y retiene, en su parte alta, una buena cantidad de radiación.

La temperatura varía de acuerdo con el lugar del planeta (latitud) donde nos situemos, ya que no todos los puntos del planeta reciben la misma cantidad de radiación solar.

La posición de la Tierra con respecto al Sol y el movimiento de la misma alrededor de él condiciona la llegada más directa de los rayos solares al Ecuador (donde las temperaturas son bastante altas), mientras que en la zona de los polos la radiación pasa escasamente, disminuyendo así la temperatura.

Existen varios instrumentos para medir la temperatura de un lugar. Entre ellos destacan los termómetros de máximas y mínimas, que, como su nombre lo indica, sirven para medir las temperaturas extremas de un determinado momento. Si bien realizan la misma función, su estructura es diferente, ya que el primero contiene en su interior mercurio y el segundo, alcohol. Usualmente, la temperatura atmosférica se mide en grados Celsius (ºC), pero también existen otras escalas de medición térmica, como las de grados Fahrenheit o Kelvin.

Presión atmosférica

Se refiere a la fuerza que ejerce la atmósfera en todas las direcciones, producto del peso de sus capas superiores y de la atracción (fuerza de gravedad) que ejerce la superficie terrestre. La unidad de medida de la presión atmosférica es la atmósfera, definida como la cantidad de peso que ejerce una columna de mercurio de 760 milímetros de altura a una latitud de 45º, al nivel del mar y a una temperatura de 0º centígrados.

En meteorología se usan los milibares o milímetros de mercurio. La relación entre estas medidas es la siguiente: 1 atmósfera son 1.013,2 milibares o 760 milímetros de mercurio.

La presión atmosférica disminuye con la altitud, debido a que cuanto más alto está un punto sobre el nivel del mar menos capa de aire tiene por encima.

Esta disminución no se realiza por igual en toda la atmósfera, el descenso es de 1,33 milibares por cada 11 metros de ascensión; mientras que en las capas atmosféricas más altas, la disminución es más lenta.

De igual manera, si nos movemos horizontalmente, la presión atmosférica no es igual en todas partes, ya que si nos encontramos en un sector donde el aire es frío, este desciende y genera una presión más alta sobre la Tierra, mientras que si el aire se calienta, se eleva y en la superficie existirá una baja presión. A los centros de baja presión se les denomina ciclones, mientras que los de alta presión reciben el nombre de anticiclones.

El principal instrumento utilizado para su análisis es el barómetro de mercurio, instrumento que consta de un tubo de cristal lleno de mercurio, con un extremo abierto que va sumergido en una cubeta. También existe el barómetro aneroide, cuyas variaciones son reflejadas por las agujas de un reloj.

Vientos

El aire que contiene nuestra atmósfera está en constante movimiento por medio de las corrientes o vientos. Estos viajan por la atmósfera a partir de una diferencia en la presión, capaz de desplazar el aire desde las zonas de mayor a menor presión.

Cuando la atmósfera se calienta, lo hace primero desde su capa más inferior hasta la más superior, lo que provoca una dilatación del aire. Paulatinamente, el aire comienza a subir, creando un flujo circular constante.

La Tierra gira sobre su eje de oeste a este, provocando una desviación de todos los objetos en movimiento, incluyendo los vientos. A este efecto se le llama fuerza de Coriolis. Esta determina que todos los objetos en movimiento situados en el hemisferio norte, incluyendo las masas de aire, se desvíen en el sentido de las agujas de un reloj, mientras que aquellos situados en el hemisferio sur toman la dirección opuesta.

Es posible identificar dos principales grupos de vientos, los cuales se clasifican de acuerdo con la superficie que cubren en su recorrido y con su regularidad. Hablamos de vientos planetarios cuando se trata de aquellos que cubren y se desplazan por grandes extensiones de la Tierra, mientras que al referirnos a vientos locales indicamos aquellos que se rigen por las condiciones topográficas de un sector determinado y más limitados.

Los vientos planetarios son los alisios, contralisios y circumpolares.

Los vientos alisios circulan entre los trópicos, desde los 30 o 35º de latitud hacia el Ecuador. Se dirigen desde las altas presiones subtropicales hacia las bajas presiones ecuatoriales. Dado que estos vientos proceden de dirección este, son también llamados alisios del este y, gracias a la fuerza de Coriolis, siempre se mueven hacia el oeste.

El aire ecuatorial se eleva, se enfría y se mueve en dirección norte y sur, alejándose de la región ecuatorial. A unos 30º de latitud norte, el aire se enfría cada vez más e inicia el descenso. El aire en descenso va calentándose y fluye por la superficie en dirección norte, hacia el polo, o en dirección sur, hacia el Ecuador. Hablamos, entonces, de vientos contralisios cuando se trata de vientos que se mueven de los trópicos hacia los polos y las corrientes de aire que fluyen hacia el sur se convierten en los alisios del norte de latitudes bajas.

El aire de las capas altas continúa dirigiéndose lentamente hacia el norte y enfriándose, descendiendo finalmente en la región polar. Allí se enfría todavía más a nivel superficial y fluye en dirección sur. Esas masas de aire en movimiento se denominan vientos circumpolares (que circundan los polos). La circulación de las masa de aire en el hemisferio sur se producen de forma similar a las descritas aquí para el hemisferio norte.

En el caso de los vientos locales, existe una enorme variedad, cada uno de ellos con características propias.

Entre los más conocidos podemos nombrar el Chinook, viento seco que sopla desde el norte hacia el este de las Montañas Rocosas, en Estados Unidos; el Foehn o Föhn, flujo de aire cálido y seco que afecta la zona más septentrional de los Alpes; el Doctor, brisa marina que sopla a mediodía en una localidad australiana; el Pampero, un viento frío del sudoeste de los Andes, en Argentina, y el Mistral, masa de aire fría y seca procedente del noroeste que se presenta cuando el cielo está despejado y que influye directamente en la zona norte del Mediterráneo.

Las principales características que podemos analizar con respecto al viento son su velocidad y dirección, utilizando para su análisis el anemómetro y la veleta, respectivamente.

Humedad atmosférica

Corresponde a la cantidad de vapor de agua presente en el aire, originada por la evaporación del vital elemento desde los océanos, lagos y ríos. Se relaciona directamente con la temperatura, ya que las masas de aire cálido contienen mayor humedad que las de aire frío.

Existe una cantidad límite de humedad que puede contener una masa de aire, denominada punto de saturación. Una vez traspasado este umbral, el vapor de agua contenido cambia de estado, se condensa y se convierte en precipitaciones. Estas últimas pueden presentarse como lluvias, granizo o nieve.

La humedad atmosférica se puede expresar de forma absoluta como humedad absoluta, o de forma relativa como humedad relativa o grado de humedad. La primera, se refiere a la masa total de vapor de agua que contiene la atmósfera en un momento dado, y la segunda, es la relación porcentual entre la cantidad de vapor de agua real que existe en la atmósfera y la máxima que podría contener a idéntica temperatura sin precipitarse.

Para medir la humedad atmosférica se utiliza el psicrómetro y el higrómetro.

Nubes

Si bien no constituyen esencialmente un elemento climático, las nubes son uno de los principales indicadores de las condiciones meteorológicas de un determinado sector.

Estas corresponden a masas visibles de vapor de agua o de cristales de hielo suspendidas en el cielo. Cuando el vapor de agua en el aire se eleva lo suficiente como para enfriarse y convertirse en gotas de agua (proceso llamado condensación), estas se unen formando una nube.

A pesar de existir una gran variedad, es posible identificar tres tipos básicos: cúmulos, estratos y cirros. Los cúmulos corresponden a las típicas nubes blancas y esponjosas (semejantes al algodón) que podemos apreciar durante los días cálidos, formadas por la elevación de burbujas de aire caliente. Por ello, sólo aparecen de día, ya que por la noche el aire ya no es calentado por la superficie terrestre y, por lo tanto, ya no se eleva para formarlos.

Los estratos son nubes que se ubican en capas, las que pueden llegar a cubrir totalmente el cielo. Son las nubes más bajas, que se forman a unos 500 metros de altura. En algunas ocasiones generan lloviznas persistentes o finas nevadas; incluso, en las regiones montañosas producen una bruma húmeda.

Por último, los cirros corresponden a formaciones nubosas ubicadas a gran altura (más de 5 kilómetros), lo que ocasiona que el agua que contienen se transforme en cristales de hielo. Son similares a delgados filamentos brillantes.

Factores del clima

Todos los elementos anteriormente nombrados están determinados por una serie de rasgos geográficos y naturales que alteran las características climáticas de un sector determinado y que influyen en la generación de las condiciones meteorológicas.

Estos reciben el nombre de factores del clima y entre los principales, destacan:

Altitud: se relaciona con la altura de un lugar de la Tierra en relación con el nivel del mar. La temperatura del aire disminuye con la altitud, esto se explica al estudiar las propiedades físicas del aire: las moléculas de aire que se encuentran bajo presión, chocan unas contra otras, aumentando así la temperatura. Cuando el aire cálido asciende, la presión sobre él disminuye. El aire se expande, entonces se reduce el número de colisiones y el aire se enfría. Este proceso se denomina enfriamiento adiabático. La velocidad del enfriamiento adiabático del aire seco es de, aproximadamente, 10ºC por cada 1.000 metros de altitud. El aire húmedo se enfría más lentamente. La tasa de cambio de la temperatura con la altitud se denomina gradiente adiabático.

Latitud: la cantidad de energía interceptada en cualquier punto de la superficie de la Tierra varía considerablemente con la latitud. En las cercanías del Ecuador, los rayos del Sol son casi perpendiculares a la superficie terrestre y este sector recibe más energía por unidad de área que las regiones al norte y al sur, mientras que las regiones polares reciben el mínimo. Además, dado que la Tierra, que está inclinada sobre su eje, rota una vez cada 24 horas y completa una órbita alrededor del Sol más o menos cada 365 días, el ángulo de incidencia de la radiación y, por tanto, la cantidad de energía que alcanza en diferentes partes de la superficie cambia hora tras hora y estación tras estación.

Relieve: es un factor superficial que actúa, preferentemente, sobre las temperaturas y las precipitaciones.

Un claro ejemplo es la acción de las cordilleras en las condiciones climáticas de un determinado sector. Cuando una masa de aire encuentra una montaña, asciende y se enfría, se satura (ya que el aire frío no puede contener mucho menos agua que el aire cálido) y libera gran parte de su humedad sobre la ladera de barlovento (expuesta al viento). Cuando el aire frío y seco desciende de nuevo por la parte de sotavento, se calienta y absorbe humedad. Como resultado, la ladera de barlovento de una montaña suele presentar una vegetación densa y vigorosa, así como un mayor número de otras especies, que la ladera de sotavento, en la que aparecen algunas zonas áridas o secas, con condiciones incluso similares a los desiertos. Este fenómeno se denomina sombra de lluvia.

Distancia de la tierra con el mar: la acción modificadora del océano sobre las zonas climáticas también es un factor determinante para entender las condiciones de temperatura y precipitaciones de un sector. El océano mantiene por un tiempo la temperatura que recibe de los rayos solares, lo que permite que las zonas que están cerca de él tengan temperaturas menos variables. Por ejemplo, en la playa las temperaturas del día y la noche, en invierno y verano, no tienen grandes variaciones, como sí las tiene una ciudad en la misma latitud, pero alejada del mar.

Corrientes marinas: corresponden a una de las tres formas de movimiento permanente que poseen las aguas de los océanos (las otras dos son las olas y las mareas) y que influye directamente en las condiciones climáticas. Por la acción del viento, grandes masas de aguas superficiales viajan desde el Ecuador, transmitiendo su calor hacia las latitudes más altas y modificando, principalmente, las condiciones climáticas de las regiones costeras.

Adaptaciones habitacionales

La mayoría de las actividades humanas están regidas por el clima. En cualquier parte del mundo, tanto las actividades productivas, la alimentación, el vestuario e incluso, los ritmos de trabajo están condicionados por este factor natural. Un claro ejemplo lo encontramos en las diferentes construcciones habitacionales. En algunas zonas del Ártico, donde el clima se caracteriza por ser extremadamente frío, habitan algunas tribus que construyen refugios temporales con bloques de hielo y nieve, llamados iglúes, que los protegen del frío imperante. En los sectores donde el clima es cálido, las casas poseen pocas paredes internas para que exista una buena circulación del aire, mientras que en los sectores desérticos, las construcciones típicas muchas veces están pintadas de blanco para reflejar el sol.