El estudio del tiempo

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).

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.

Climas del mundo

Ordenar la enorme variedad climática del mundo no es una tarea fácil. Los científicos, a lo largo de los años, han considerado numerosos indicadores naturales, por lo que no existe solo una clasificación de los climas existentes en nuestro planeta, sino varias. Los análisis más recurrentes suelen analizar dos principales elementos: temperatura y precipitaciones.

Para ello, por lo general, se utiliza una especie de cuadro estadístico que registra los datos climáticos más relevantes. Recibe el nombre de climograma y es un gráfico que representa las temperaturas medias y las precipitaciones totales que se han producido en un lugar a lo largo de un año, ordenando los datos por meses. La evolución de las temperaturas y precipitaciones indican el clima del lugar. Así, es posible relacionar la temperatura con la precipitación y conocer la existencia de periodos húmedos y secos. En los meses húmedos, las barras que indican las precipitaciones se encuentran por encima de la curva de las temperaturas; en cambio, en los meses secos, las barras se sitúan por debajo de la curva de las temperaturas.

Considerando las diferentes latitudes de nuestro planeta y las líneas imaginarias que el hombre ha trazado para su estudio, es posible realizar un análisis de los diferentes climas del mundo agrupándolos en algunas de las tres grandes zonas climáticas: la de bajas latitudes (desde el Ecuador hasta los trópicos), medias (desde los trópicos hasta los círculos polares) y altas (abarcando desde los círculos polares hasta los polos). Es necesario señalar, además, que las ubicaciones de los climas a continuación descritos no son excluyentes, pudiendo existir más de una variedad en una misma latitud. Ello se explica por la multiplicidad de factores que influyen en la conformación de esta distribución.

Climas de bajas latitudes

- Clima ecuatorial lluvioso: se ubica en las zonas que van desde el Ecuador hasta, aproximadamente, los 10º de latitud. En él predominan las masas de aire ecuatorial cálidas y húmedas, lo que condiciona la presencia de intensas precipitaciones durante gran parte del año (los indicadores señalan que estas superan los 2.500 milímetros anuales). Registra una considerable uniformidad térmica, con una temperatura promedio de 27ºC. La humedad predominante de este sector beneficia el crecimiento de una vegetación exuberante, como la de la selva.

- Clima monzónico y de vientos alisios en el litoral: se desarrolla entre los 5º y 25º de latitud, presentando estaciones muy marcadas, como una lluviosa en verano (cuando el viento sopla desde el mar hacia el interior) y otra más seca en invierno (momento en el que el viento realiza el viaje de vuelta). Posee una escasa oscilación térmica y en las zonas donde las precipitaciones son más intensas, permite el crecimiento de bosques espesos.

- Clima tropical seco y húmedo: localizado entre los 5º y 20º de latitud, se caracteriza por contar con una estación lluviosa y otra de menores precipitaciones. Esta última se deja sentir con más intensidad y duración a medida que se avanza hacia los trópicos. Su temperatura media es de 20ºC.

- Clima tropical seco: característico de algunas zonas desérticas, presenta masas de aire estables y secas, que otorgan gran aridez.

Las temperaturas son bastante extremas si analizamos las diferencias entre el día y la noche. Cuando el Sol se encuentra en su punto más alto, el calor es fuerte, mientras que cuando desciende, da paso a un intenso frío. Las precipitaciones son bastante escasas y, por lo general, no superan los 200 milímetros anuales.

Climas de latitudes medias

Se expanden por las zonas templadas de la Tierra, entre los trópicos y los círculos polares. Estos climas se caracterizan por la existencia de cuatro estaciones, con diferencias notables de temperaturas y precipitaciones entre ellas.

- Clima subtropical seco: corresponde a la continuación del clima tropical seco, pero con una mayor cantidad de precipitaciones y amplitud térmica. Algunos de los subtipos de esta variedad climática son el semidesértico, desértico y la estepa.

- Clima subtropical húmedo: se encuentra entre los 20 y 35º de latitud, presentando una temporada estival muy cálida, húmeda y con intensas precipitaciones, producto de la influencia de masas de aire marítimo tropical. Existen también considerables lluvias durante el invierno; sin embargo, estas se producen por las tormentas típicas de las latitudes medias.

- Clima mediterráneo: se caracteriza por tener inviernos cortos y de temperaturas suaves y los veranos largos y de temperaturas cálidas. Las precipitaciones no son muy abundantes, nunca superan los 800 milímetros y se concentran en primavera y en otoño.

- Clima marítimo de costa oeste: se limita a las costas occidentales de los continentes, entre los 35º y 60º de latitud. Se caracteriza por su gran humedad y por contar con precipitaciones durante todos los meses del año. Es frecuente, además, la ocurrencia de tormentas ciclónicas.

- Clima continental húmedo: presenta inviernos largos, muy fríos y secos, con temperaturas incluso bajo cero y veranos cortos y muy cálidos. Las precipitaciones son bastante abundantes, normalmente por encima de los 600 milímetros, y se concentran en los meses de verano. Posee variaciones térmicas considerables, que no solo se relacionan con el cambio de estaciones, sino que también se producen en el transcurso del día.

Climas de altas latitudes

- Clima de bosques boreales: por lo general, se desarrolla entre los 50º y 70º de latitud norte (al sur solo se presenta en algunas islas). Los inviernos son largos y rigurosos, mientras que los veranos son cortos y fríos. Es un clima bastante húmedo, cuya oscilación térmica es la más amplia a nivel mundial. Solo como ejemplo podemos citar el sector de Siberia, que alcanza los 60ºC.

- Clima de tundra: se desarrolla entre los 60º y 75º de latitud, ocupando las franjas costeras del Ártico y del continente Antártico. Se caracteriza por la enorme presencia de tormentas ciclónicas y por el desarrollo de inviernos de gran duración, así como también de precipitaciones exclusivamente en forma de nieve.

- Clima de casquete glacial: tiene las temperaturas más bajas de la Tierra. No existe verano, ninguna temperatura supera los 10ºC y las pocas precipitaciones que existen se presentan en forma de nieve.

- Clima de alta montaña: si bien puede presentarse en cualquier latitud, ya que está determinado por la altura, este clima posee características bien definidas, como temperaturas frías en invierno y suaves en verano, así como lluvias abundantes, con frecuencia en forma de nieve.

El clima

Por clima se entiende el tiempo usual que hay en un área, deducido a partir de muchos años de observaciones, a diferencia del tiempo atmosférico (o el "tiempo" como generalmente decimos nosotros), que es el conjunto de cambios en las condiciones físicas de la atmósfera, que suceden diariamente en un lugar determinado.

La ciencia que describe los climas, los explica y los clasifica por zonas se llama climatología.

La atmósfera es, en general, una capa gaseosa que rodea a un cuerpo celeste (un planeta, por ejemplo) y lo sigue siempre en sus movimientos. Impide las variaciones extremas de temperatura en la superficie del cuerpo, disminuye la radiación solar durante el día y ayuda a evitar la pérdida excesiva de calor durante la noche.

La atmósfera terrestre, que se mantiene en su lugar gracias a la atracción gravitatoria, está compuesta mayormente por un 78% de nitrógeno y un 21% de oxígeno.

Atmósfera dividida

La atmósfera se separa en cinco capas distribuidas de acuerdo con su altitud.

La troposfera es la parte inferior y más densa de la atmósfera. En ella suceden los fenómenos meteorológicos, como las lluvias y tormentas. Su altitud es de 11 km en promedio. Se caracteriza porque la temperatura disminuye con la altura, llegando casi a los 55º Celsius bajo cero. Más del 75% del peso total del aire, gran parte de la humedad y casi todo el polvo atmosférico están contenidos en esta capa.

La estratosfera es la segunda capa de la atmósfera y se alza hasta los 50 km de altitud. En ella se desarrollan los vientos constantes y las masas de aire se disponen en franjas o estratos. Aquí vuelan los aviones comerciales. En su límite superior, alcanza una temperatura aproximada de -10ºC. Posee la mayor concentración de ozono, que es la variedad de oxígeno que hay en esta área y que retiene las dañinas radiaciones ultravioleta (U.V.) del Sol, impidiendo que alcancen la superficie de la Tierra.

Luego viene la mesosfera, que se extiende hasta los 80 km de altitud y posee temperaturas de hasta -110ºC en su extremo superior. Es una capa de bajas presiones debido a la menor presencia de gases como el nitrógeno y el oxígeno.

Inmediatamente después, con el aumento de la altitud, sobre los 80 km, se produce un marcado ascenso de la temperatura; nos encontramos en la termosfera. Aquí el aire es en extremo rarificado y las moléculas de los gases están muy separadas.

Luego aparece la ionosfera, que debe su nombre a la presencia de una gran cantidad de elementos cargados eléctricamente, llamados iones. Los iones y el oxígeno permiten el desarrollo del campo magnético de la Tierra, que generan temperaturas de 1.500ºC. En este manto, cuya altitud es de 850 km, se reflejan las ondas de radio.

Existe una última zona que no se considera como parte de la atmósfera por estar fuera de la Tierra, denominada exosfera y que es una capa muy poco densa. Como en ella el calor no puede ser reflejado hacia el exterior, la temperatura puede alcanzar, en el día, los 2.500ºC. La exosfera, que llega a los 3.500 km de altitud, también recibe mucho polvo cósmico.