Fenómenos que determinan el estado del tiempo atmosférico

Fenomenos meteorológicos.
Mediante el estudio de los fenómenos que ocurren en la atmósfera la meteorología trata de definir el clima, predecir el tiempo, comprender la interacción de la atmósfera con otros subsistemas, etc. El conocimiento de las variaciones climáticas ha sido siempre de suma importancia para el desarrollo de la agricultura, la navegación, las operaciones militares y la vida en general. Por ello desde la más remota antigüedad se tiene constancia de la observación de los cambios en el clima, asociando el movimiento de los astros con las estaciones del año y con los fenómenos atmosféricos. Los antiguos egipcios asociaban los ciclos de crecida del Nilo con los movimientos de las estrellas explicados por los movimientos de los dioses. Los babilonios predecían el tiempo guiándose por el aspecto del cielo.

Fenómenos atmosféricos
Los fenómenos atmosféricos o meteoros se pueden clasificar en:
• Aéreos, como el viento.
• Acuosos, como la lluvia, la nieve y el granizo
• Luminosos, como la aurora boreal o el arco iris
• eléctricos, como el rayo.

La presión, la temperatura y la humedad son los factores climáticos fundamentales en el estudio del clima y en la predicción del tiempo. La temperatura, sometida a numerosas oscilaciones, se halla condicionada, entre otros múltiples factores, por la latitud y por la altura sobre el nivel del mar.

Mecanica de los vientos.

El viento es el movimiento del aire. Los vientos globales se generan como consecuencia del desplazamiento del aire desde zonas de alta presión a zonas de baja presión, determinando los vientos dominantes de una área o región. Aún así hay que tener en cuenta numerosos factores locales que influyen o determinan los caracteres de intensidad y periodicidad de los movimientos del aire. Estos factores, difíciles de simplificar por su multiplicidad, son los que permites hablar de vientos locales, los cuales son en muchos lugares más importantes que los de carácter general. Estos tipos de vientos son los siguientes:

El viento actúa como agente de transporte en efecto, interviene en la polinización anemófila, en el desplazamiento de de las semillas. Es también un agente erosivo.
La velocidad y/o intensidad de los vientos suele medirse utilizando la Escala de Beaufort.

Circulación general de la atmósfera.

Vientos con nombre propio.
Cuando algo se produce de forma habitual en una zona, es normal que en el lugar se le ponga un nombre propio. El caso de los vientos no es una excepción.

Vientos alisios.
Circulación general en la atmósfera terrestre. La célula de Hadley subtropical, la célula de Ferrell y la célula polar. Los vientos alisios se muestran procedentes de las latitudes subtropicales soplando hacia el Ecuador y siendo modificados hacia el Oeste por la rotación terrestre. Los vientos alisios soplan de manera relativamente constante en verano y menos en invierno. Circulan entre los trópicos, desde los 30-35º de latitud hacia el ecuador. Se dirigen desde las altas presiones subtropicales, hacia las bajas presiones ecuatoriales. El movimiento de rotación de la Tierra desvía a los Alisios hacia el oeste, y por ello soplan del nordeste al suroeste en el hemisferio norte y del sudeste hacia en noroeste en el hemisferio sur. Las épocas en las que los alisios soplan con menor intensidad constituían un peligro para los primeros viajes veleros hacia el continente americano formándose épocas de calma del viento que impedían avanzar a los veleros.

En el ecuador se produce un ascenso masivo de aire caliente, originando una zona de bajas presiones que viene a ser ocupada por otra masa de aire que proporcionan los alisios. Las masas de aire caliente que asciende, se va enfriando paulatinamente y se va dirigiendo en sentido contrario a los Alisios, hacia las latitudes subtropicales, de donde proceden éstos. Los vientos alisios forman parte de la circulación de Hadley que transporta el calor desde las zonas ecuatoriales hasta subtropicales reemplazando el aire caliente por aire más frío de las latitudes superiores. La rotación terrestre produce estos vientos al modificar las corrientes meridionales de transporte de calor.

Cierzo
El Cierzo es una fuerte viento muy frío y seco originado en el valle del Ebro, debido a la diferencia de presión entre el Mar Cantábrico y el Mar Mediterráneo, cuando se forma una borrasca en este último y un anticiclón en el anterior.

Gregal
El Gregal es un viento característico de España, del noroeste en la zona de las Baleares. Es frío y seco por originarse en el continente europeo.
Cuando hay borrasca sobre Argelia, este viento trae fuerte oleaje y mar de fondo, con acusado recorrido. Su nombre, gregal, viene de los antiguos navegantes a vela catalanes y aragoneses que lo utilizaban en sus viajes a Grecia.

Mistral
Mistral es un viento frío del norte de golfo de León, provocado por una depresión en el golfo de Génova que atrae aire frío del norte. Conocido en España como tramontana. Puede ser especialmente intenso en el valle del Ródano.

Siroco
El siroco es una corriente de aire o viento caliente, seco y cargado de polvo. Se produce en Argelia y Levante. La masa de aire tiene las características de ser continentales tropicales y el aire es desplazado hacia el Mediterráneo por las depresiones desplazadas hacia el este. Suele soplar en primavera y otoño. Recibe otros nombres como: lebeche en el sureste de España, y jamdino en Egipto.

Tramontana
La tramontana es un viento frío y turbulento del nordeste o norte que en España sopla sobre las costas de Baleares y Cataluña. Puede durar varios días con vientos muy seguidos con rachas de más de 100 Km. /h.

Instrumentos de medición meteorológicos.

Vista exterior de la protección utilizada para los instrumentos de medición.
Una estación meteorológica es una instalación destinada a medir y registrar regularmente diversas variables meteorológicas. Estos datos se utilizan tanto para la elaboración de predicciones meteorológicas a partir de modelos numéricos como para estudios climáticos.

Instrumentos y Variables medidas.

Los instrumentos comunes y variables que se miden en una estación meteorológica incluyen:
• Termómetro, medida de temperaturas y en particular de máximas y mínimas.
• Barómetro, medida de presión atmosférica en superficie.
• Pluviómetro, medida de la cantidad de precipitación.
• Psicrómetro, medida de la humedad relativa del aire y la temperatura del punto de rocío.
• Piranómetro, medida de la insolación solar.
• Anemómetro, medida de la velocidad del viento y veleta para registrar su dirección.

La mayor parte de las estaciones meteorológicas están automatizadas requiriendo un mantenimiento ocasional. Para la medida de variables en mares y océanos se utilizan sistemas especiales dispuestos en boyas meteorológicas.
Otras instalaciones meteorológicas menos comunes disponen de instrumental de sondeo remoto como radares para medir la turbulencia atmosférica y la actividad de tormentas, perfiladores de viento y sistemas acústicos de sondeo de la estructura vertical de temperaturas. Alternativamente, estas y otras variables pueden obtenerse mediante el uso de globos sonda. En todo caso la distribución irregular de estaciones meteorológicas y la falta de ellas en grandes regiones, como mares y desiertos, dificulta la introducción de los datos en modelos meteorológicos y complica las predicciones de mayor alcance temporal.

El clima.

El clima es el conjunto de condiciones atmosféricas que caracterizan una región. Según se refiera al mundo, a una región o a una localidad concreta se habla de clima global, clima local o microclima respectivamente. El clima es un sistema complejo por lo que su comportamiento es muy difícil de predecir. Por una parte, hay tendencias a largo plazo debidas, normalmente, a variaciones sistemáticas como el aumento de la radiación solar o las variaciones orbitales, pero, por otra, existen fluctuaciones caóticas debidas a la interacción entre forzamientos, retroalimentaciones y moderadores. Ni siquiera los mejores modelos climáticos tienen en cuenta todas las variables existentes por lo que, hoy día, solamente se puede aventurar una previsión de lo que será el clima del futuro más próximo. Asimismo, el conocimiento de los climas del pasado es, también, más incierto a medida que se retrocede en el tiempo. Esta faceta de la climatología se llama paleo climatología y se basa en los registros fósiles, los sedimentos, las marcas de los glaciares y las burbujas ocluidas en los hielos polares. De todo ello los científicos están sacando una visión cada vez más ajustada de los mecanismos reguladores del sistema climático.

Clima y tiempo, dos conceptos distintos.

Resulta frecuente la confusión entre ambos conceptos, pero hay que destacar que se refieren a aspectos distintos de la dinámica atmosférica. La diferencia principal está en la escala de tiempo en la que se trabaja. Cuando la escala de tiempo de los cambios a los que uno se refiere es de días, semanas, meses o unos pocos años se habla de tiempo atmosférico. A partir de una escala de décadas es cuando realmente empieza a hablarse de variaciones climáticas. Pero incluso este periodo de tiempo es demasiado breve para considerar el cambio. Normalmente hasta pasado un siglo no se puede apreciar la tendencia subyacente.

Esta frontera entre el tiempo y el clima es un tanto borrosa. Una cosa es segura, las variaciones del tiempo están sujetas a patrones regulares de corto plazo, básicamente las variaciones anuales o estacionales y a patrones caóticos de diferentes frecuencias de variación que son los que hacen que, de un año para otro, así como de un día para otro el tiempo sea tan cambiante. El clima presenta también las dos facetas. Tendencias regulares que se empiezan a apreciar a las pocas décadas de realizar mediciones y oscilaciones de tipo caótico que subyacen en el fondo. A más gran escala puede permanecer oculto un patrón regular como los ciclos de Milankovich. Y si nos vamos aun a escalas mayores la variación puede tornarse caótica de nuevo ya que aumenta la dependencia de las características geofísicas de la tierra, tectónica, desgasificación natural... Los cuales son procesos caóticos a su vez.

Clima global y cambios.

El clima global requiere el estudio de otro tipo de variables llamados forzamientos externos. Para conocer cómo evoluciona el clima a lo largo de los años hay que tener en cuenta la influencia de esos aspectos capaces de alterarlo drásticamente. Según la importancia de estos factores externos en cada momento el sistema climático será más o menos caótico. En cualquier caso, a largo plazo la previsión se hace imposible ya que muchos de los forzamientos externos, por ejemplo, la deriva continental, también se rigen por sistemas caóticos.

Los forzamientos externos pueden implicar cierta periodicidad variaciones orbitales y solares y a su vez presentar tendencias globales en un solo sentido por encima de las fluctuaciones de más alta frecuencia. Este es el caso de la variación solar que mientras presenta fluctuaciones regulares en cortos periodos de tiempo a largo plazo presenta, también, un aumento sistemático del brillo solar. así mismo dicha variación presenta acontecimientos caóticos, tormentas magnéticas o períodos anormales de actividad solar. En muchos casos la apariencia caótica de una variación puede encubrir una regularidad de muy baja frecuencia para la cual no ha pasado suficiente tiempo para que haya podido ser observada. Estos forzamientos muchas veces son demasiado pequeños para causar los grandes cambios que se observan. Estos suelen ser debidos precisamente a las retroalimentaciones (feedback) positivas y negativas que se dan una vez desencadenado el proceso.

Elementos y factores del clima.

Para el estudio del clima local hay que analizar los elementos del tiempo: la temperatura, la humedad, la presión, los vientos y las precipitaciones. Hay una serie de factores que pueden influir sobre estos elementos: la latitud geográfica, la altitud del lugar o la continentalidad, que es la distancia al océano o al mar.

Latitud geográfica .
La latitud determina el grado de inclinación de 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 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 causa de las diferencias estacionales. Una mayor inclinación en los rayos solares provoca que estos tengan que atravesar mayor cantidad de atmósfera atenuándose más que si incidieran 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) • cos?

Altitud.

Continentalidad.

La proximidad del mar influye sobre las temperaturas y proporciona más humedad. Las brisas que se originan en las regiones costeras atenúan la temperatura de las diferentes estaciones. Llevando aire cálido cuando es invierno y aire fresco cuando es verano. Así, las zonas próximas a la costa reciben la influencia del mar y tienen temperaturas más suaves. En invierno hace menos frío y en verano menos calor que en el interior.

Una alta continentalidad, en cambio, acentúa la amplitud térmica. Provocará inviernos fríos y secos y veranos calurosos y secos.
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. Lo que es lo mismo que decir que el agua posee una gran inercia térmica. Las masas de agua pues, son el más importante agente moderador del clima.
Es la oscilación térmica diaria, a mayor amplitud térmica mayor diferencia de temperaturas entre el día y la noche.

Clasificación.

Diferentes tipos de clima .
En el mundo los tipos de clima se clasifican en cuatro grupos.

Calurosos
• Clima ecuatorial (centro de África, gran parte de Brasil, México e Indonesia)
• Clima tropical (parte de Brasil, centro y sur de África, sudeste asiático y norte de Australia)
• Clima subtropical (sureste de Estados Unidos y Australia, costa de Perú y sur de China)

Secos
• Clima tropical árido(centro de África y Estados Unidos, oriente medio y centro de Australia)
• Clima continental árido (centro de Asia)

Templados
• Clima mediterráneo(zona del mediterráneo, California, centro de Chile y sur de Sudáfrica)
• Clima oceánico o atlántico (zona atlántica europea)
• Clima continental(centro de Europa y China y la mayor parte de Estados Unidos)

Fríos
• Clima continental frió (sur de Rusia, Canadá, Chile y Alaska)
• Clima polar (el Ártico y el Antártico)
• Clima montañoso(zonas montañosas de mas de 3.500 m)

Clasificación climática
La clasificación climática clásica describe los climas del mundo en función de su régimen de temperaturas y de precipitaciones.

También existe la Clasificación climática de Köppen basada en la observación de la vegetación nativa de cada región de estudio.

Clasificación climática de Koeppen
Vladimir Koeppen propone una clasificación climática en la que se tiene en cuenta tanto las variaciones de temperatura y humedad como las medias de los meses más cálidos o fríos, y lo más importante, hace hincapié en las consecuencias bioclimáticas. Pero, tampoco tiene en cuenta el funcionamiento del clima y la sucesión de tipos de tiempo. Además, en su clasificación utiliza letras para denominar a los climas, lo que la hace muy engorrosa ya que hay que aprender un código nuevo. En realidad, la suya es una clasificación, muy elaborada, según el concepto tradicional de clima; lo que es normal teniendo en cuenta la época en la que se creó.

Koeppen publica su clasificación definitiva en 1936. En 1953 dos de sus alumnos, Geiger y Pohl revisan la clasificación, por lo que también se conoce como clasificación de Koeppen-Geiger-Pohl. Esta será la clasificación que veamos.

En la clasificación el clima se divide en grupos climáticos, subgrupos y subdivisiones.

Los grupos climáticos se establecen en función de la temperatura mensual media.

A

Climas lluviosos tropicales

El mes más frío tiene una temperatura superior a los 18 ºC

B

Climas secos

La evaporación excede las precipitaciones. Siempre hay déficit hídrico

C

Climas templados y húmedos

Temperatura media del mes más frío es menor de 18 ºC y superior a -3 ºC y al menos un mes la temperatura media es superior a 10 ºC

D

Climas boreales o de nieve y bosque

La temperatura media del mes más frío es inferior a -3 ºC y la del mes más cálido superior a 10 ºC

E

Climas polares o de nieve

La temperatura media del mes más cálido es inferior a 10 ºC y superior a 0 ºC

F

Clima de hielos perpetuos

La temperatura media del mes más cálido es inferior a 0 ºC

Los subgrupos dependen de la humedad. Los dos primeros se escriben con mayúscula y el resto con minúscula.

S

Semiárido (estepa)

Sólo para climas de tipo B

W

Árido (desértico)

Sólo para climas de tipo B

f

Húmedo sin estación seca

Sólo para climas de tipo A, C y D

m

Húmedo con una corta estación seca

Sólo para climas de tipo A

w

Estación seca en invierno

Sol en posición baja

s

Estación seca en verano

Sol en posición alta

Las subdivisiones dependen de características adicionales. Se expresan en minúscula.


a

La temperatura media del mes más cálido supera los 22 ºC

Se aplica a los climas tipo C y D

b

La temperatura media del mes más cálido es inferior a 22 ºC

Se aplica a los climas tipo C y D

c

La temperatura media del mes más frío es inferior a -38 ºC

Se aplica a los climas tipo D

h

La temperatura media anual es superior a 18 ºC

Se aplica a los climas tipo B

k

La temperatura media anual es inferior a 18 ºC

Se aplica a los climas tipo B

De la combinación de grupos y subgrupos obtenemos doce tipos de clima básicos:


Af

Clima de selva tropical lluviosa

El mes más seco caen más de 600 mm de lluvia

Am

Clima monzónico

El mes más seco caen menos de 600 mm de lluvia

Aw

Clima de sabana tropical

Por lo menos hay un mes en el que caen menos de 600 mm de lluvia

BS

Clima de estepa

Clima árido continental

BW

Clima desértico

Clima árido con precipitaciones inferiores a 400 mm

Cf

Clima templado húmedo sin estación seca

Las precipitaciones del mes más seco son superiores a 300 mm

Cw

Clima templado húmedo con estación invernal seca

El mes más húmedo del verano es diez veces superior al mes más seco del invierno

Cs

Clima templado húmedo con veranos secos

Las precipitaciones del mes más seco del verano es inferior a 300 mm y la del mes más lluvioso del invierno tres veces superior

Df

Clima boreal de de nieves y bosque con inviernos húmedos

No hay estación seca

Dw

Climas boreales o de nieve y bosque con inviernos secos

Con una estación seca en invierno

ET

Clima de tundra

Temperatura media del mes más cálido es inferior a 10 ºC y superior a 0 ºC

EF

Clima de los hielos polares

La temperatura media del mes más cálido es inferior a 0 ºC

Estos climas tienen variantes en función de las subdivisiones, por lo que cada clima se expresa con tres letras. En esta clasificación, realidad, no se puede hablar de regiones climáticas, aunque se hace de manera general, sino de qué tipo de clima hay en un lugar atendiendo a estos criterios. Los límites establecidos en esta clasificación como críticos corresponden a los criterios de De Candolle en 1874, después del estudio de los grupos de vegetación definidos según una base fisiológica, de acuerdo don las funciones internas de los órganos de las plantas. La isoterma de 10ºC en verano corresponde con el límite de crecimiento de los árboles; la isoterma de 18 ºC en invierno es crítica para las plantas tropicales y la isoterma de -3 ºC indica el límite hacia el ecuador del permafrost.

Elementos acuosos:
1. Humedad. Es el vapor de agua contenido en la atmósfera, el resultado de la evaporación de todas las superficies acuosas como los océanos, ríos y mares, pero también de la evapotranspiración del suelo, plantas y animales. La humedad se puede medir con un instrumento llamado higrómetro o psicrómetro.

2. Nubosidad. Es la cantidad de vapor de agua que se condensa en la atmósfera. Cuando el volumen de agua excede la resistencia de las capas inferiores, se produce la precipitación. La condensación del vapor sobre una superficie fría formará el rocío y, si la temperatura desciende por debajo de cero, se formará escarcha o nieve. La nubosidad se mide con un nefoscopio .
3. Precipitación. La precipitación es la caída del agua en estado sólido o líquido. Las lluvias se clasifican de acuerdo a su origen:

a) Lluvias de convección. Se producen cuando el aire húmedo se calienta al contacto con la superficie terrestre y se eleva, y al subir se enfría, se condensa y se produce la precipitación. Este tipo de lluvias son características de las zonas ecuatoriales y casi siempre se presentan al atardecer.
b) Lluvias de relieve u orográficas. Las masas de aire se trasladan horizontalmente, pero al encontrarse con un relieve montañoso suben y, como en la altura la temperatura es menor, el vapor de agua se condensa y se precipita del lado de la montaña que da al mar.
c) Lluvias de frente o frontales. Este tipo de lluvias ocurren cuando dos masas de aire con características diferentes se encuentran. Debido a la ocurrencia de diversas condiciones,
pueden clasificarse en:
• De frente frío. Ocurre cuando una masa de aire frío choca con otra de aire caliente pero, al ser la masa de aire frío más densa, ésta se coloca por debajo de la cálida empujando a la masa de aire caliente hacia arriba, enfriándola y haciendo que se mueva rápidamente. Los frentes fríos son intensos, ya que pueden representar p

• De frente cálido. Este tipo de frente ocurre cuando una masa de aire tibio avanza para desplazar a una masa de aire frío que retrocede. Cuando esto ocurre, la temperatura aumenta la humedad y la presión, lo que ocasiona una amplia zona de lluvias intensas y chubascos.
• De frente polar. La masa de aire polar forma una línea de separación curva que sopla hacia el sur y obliga al aire caliente a subir hacia el norte, formándose borrascas en la cúspide de la onda.
a) Ciclónicas. Este tipo de lluvias se forman en la zona intertropical. Son lluvias intensas acompañadas por vientos muy fuertes, y se originan por el ascenso de las masas de aire en las regiones de baja presión.
b) Monzónicas. Estas lluvias se producen durante el verano en la zona del sureste de Asia (India, Pakistán, Indochina y China). Algunas de estas zonas reciben la misma cantidad de agua en un año que la que llueve en la Ciudad de México en 20 años. El instrumento que se utiliza para medir las precipitaciones es el pluviómetro.

Factores modificadores del clima.
Se les llama factores modificadores del clima a las condiciones geográficas del paisaje, ya que éstas influyen en el comportamiento de los elementos del clima. Estos factores se dividen en dos tipos: cósmicos y geográficos.
Factores cósmicos:
1. Radiación solar. Es la cantidad de calor que llega a la superficie terrestre que, además de permitir la vida en la Tierra, influye en la presión atmosférica, ya que si la temperatura sube la presión baja. La radiación solar influye también en los vientos, ya que el aire se mueve de las zonas frías a las zonas cálidas, aumentando la nubosidad en las épocas de mayor insolación y humedad. La precipitación también depende del grado de calor, la humedad y la nubosidad.