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Fuertes lluvias cayendo sobre el desierto al atardecer
Lluvia cayendo

Lluvia es agua en estado líquido en forma de gotitas que se han condensado a partir de la atmósfera de vapor de agua y luego ser lo suficientemente pesado como para caer por gravedad . La lluvia es un componente importante del ciclo del agua y es responsable de depositar la mayor parte del agua dulce en la Tierra. Proporciona condiciones adecuadas para muchos tipos de ecosistemas , así como agua para centrales hidroeléctricas y riego de cultivos .

La principal causa de la producción de lluvia es la humedad que se mueve a lo largo de zonas tridimensionales de contrastes de temperatura y humedad conocidas como frentes meteorológicos . Si hay suficiente humedad y movimiento hacia arriba, la precipitación cae de nubes convectivas (aquellas con un fuerte movimiento vertical hacia arriba) como cumulonimbus (nubes de trueno) que pueden organizarse en bandas de lluvia estrechas . En áreas montañosas, es posible que haya fuertes precipitaciones donde el flujo ascendente se maximiza dentro de los lados del terreno a barlovento.a una altura que obliga al aire húmedo a condensarse y caer como lluvia a lo largo de las laderas de las montañas. En el lado de sotavento de las montañas, pueden existir climas desérticos debido al aire seco causado por el flujo cuesta abajo que provoca el calentamiento y secado de la masa de aire . El movimiento de la vaguada del monzón , o zona de convergencia intertropical , trae estaciones lluviosas a los climas de la sabana .

El efecto isla de calor urbano conduce a un aumento de las precipitaciones, tanto en cantidad como en intensidad, a favor del viento de las ciudades. El calentamiento global también está provocando cambios en el patrón de precipitación a nivel mundial, incluidas condiciones más húmedas en el este de América del Norte y condiciones más secas en los trópicos. La Antártida es el continente más seco. La precipitación anual promediada globalmente sobre la tierra es de 715 mm (28,1 pulgadas), pero en toda la Tierra es mucho mayor a 990 mm (39 pulgadas). [1] Los sistemas de clasificación climática , como el sistema de clasificación de Köppen , utilizan la precipitación media anual para ayudar a diferenciar entre los diferentes regímenes climáticos. Las precipitaciones se miden con pluviómetros . Las cantidades de lluvia se pueden estimar medianteradar meteorológico .

La lluvia también se conoce o se sospecha en otros planetas, donde puede estar compuesta de metano , neón , ácido sulfúrico o incluso hierro en lugar de agua.

Formación

Aire saturado de agua

Lluvia cayendo sobre un campo, en el sur de Estonia

El aire contiene vapor de agua y la cantidad de agua en una determinada masa de aire seco, conocida como proporción de mezcla , se mide en gramos de agua por kilogramo de aire seco (g / kg). [2] [3] La cantidad de humedad en el aire también se informa comúnmente como humedad relativa ; que es el porcentaje del vapor de agua total que el aire puede contener a una temperatura del aire en particular. [4] Cuánto vapor de agua puede contener una parcela de aire antes de que se sature (100% de humedad relativa) y se forme en una nube (un grupo de partículas diminutas y visibles de agua y hielo suspendidas sobre la superficie de la Tierra) [5]depende de su temperatura. El aire más cálido puede contener más vapor de agua que el aire más frío antes de saturarse. Por lo tanto, una forma de saturar una parcela de aire es enfriarla. El punto de rocío es la temperatura a la que se debe enfriar un paquete para que se sature. [6]

Hay cuatro mecanismos principales para enfriar el aire hasta su punto de rocío: enfriamiento adiabático, enfriamiento por conducción, enfriamiento por radiación y enfriamiento por evaporación. El enfriamiento adiabático ocurre cuando el aire se eleva y se expande. [7] El aire puede elevarse debido a la convección , los movimientos atmosféricos a gran escala o una barrera física como una montaña ( elevación orográfica ). El enfriamiento conductivo ocurre cuando el aire entra en contacto con una superficie más fría, [8] generalmente al ser soplado de una superficie a otra, por ejemplo, de una superficie de agua líquida a una tierra más fría. El enfriamiento por radiación ocurre debido a la emisión de radiación infrarroja , ya sea por el aire o por la superficie debajo. [9]El enfriamiento evaporativo ocurre cuando se agrega humedad al aire a través de la evaporación, lo que obliga a que la temperatura del aire se enfríe a su temperatura de bulbo húmedo , o hasta que alcance la saturación. [10]

Las principales formas en que se agrega vapor de agua al aire son: la convergencia del viento en áreas de movimiento ascendente, [11] precipitación o virga que cae desde arriba, [12] calentamiento diurno que evapora el agua de la superficie de los océanos, masas de agua o tierra húmeda, [ 13] transpiración de las plantas, [14] aire frío o seco que se mueve sobre agua más caliente, [15] y eleva el aire sobre las montañas. [16] El vapor de agua normalmente comienza a condensarse en núcleos de condensación como polvo, hielo y sal para formar nubes. Porciones elevadas de los frentes meteorológicos (que son de naturaleza tridimensional) [17]fuerzan amplias áreas de movimiento ascendente dentro de la atmósfera de la Tierra que forman capas de nubes como altosestratos o cirroestratos . [18] Stratus es una capa de nubes estable que tiende a formarse cuando una masa de aire estable y fría queda atrapada debajo de una masa de aire caliente. También puede formarse debido al levantamiento de la niebla de advección durante condiciones de viento. [19]

Coalescencia y fragmentación

La forma de las gotas de lluvia según su tamaño.

La coalescencia ocurre cuando las gotas de agua se fusionan para crear gotas de agua más grandes. La resistencia del aire generalmente hace que las gotas de agua en una nube permanezcan estacionarias. Cuando ocurre la turbulencia del aire, las gotas de agua chocan y producen gotas más grandes.

Nubes de lluvia negras

A medida que descienden estas gotas de agua más grandes, la coalescencia continúa, de modo que las gotas se vuelven lo suficientemente pesadas como para vencer la resistencia del aire y caen en forma de lluvia. La coalescencia generalmente ocurre con mayor frecuencia en nubes por encima del punto de congelación y también se conoce como el proceso de lluvia cálida. [20] En las nubes por debajo del punto de congelación, cuando los cristales de hielo ganan suficiente masa, comienzan a caer. Esto generalmente requiere más masa que coalescencia cuando ocurre entre el cristal y las gotas de agua vecinas. Este proceso depende de la temperatura, ya que las gotas de agua superenfriadas solo existen en una nube que está por debajo del punto de congelación. Además, debido a la gran diferencia de temperatura entre las nubes y el nivel del suelo, estos cristales de hielo pueden derretirse al caer y convertirse en lluvia. [21]

Las gotas de lluvia tienen tamaños que varían de 0,1 a 9 mm (0,0039 a 0,3543 pulgadas) de diámetro medio, pero desarrollan una tendencia a romperse en tamaños más grandes. Las gotas más pequeñas se denominan gotas de nube y su forma es esférica. A medida que una gota de lluvia aumenta de tamaño, su forma se vuelve más achatada, con su sección transversal más grande mirando hacia el flujo de aire que se aproxima. Las grandes gotas de lluvia se aplanan cada vez más en el fondo, como panes de hamburguesa ; los muy grandes tienen forma de paracaídas . [22] [23] Contrariamente a la creencia popular, su forma no se parece a una lágrima. [24] Las gotas de lluvia más grandes de la Tierra se registraron en Brasil y las Islas Marshall.en 2004, algunos de ellos medían hasta 10 mm (0,39 pulgadas). El gran tamaño se explica por la condensación en partículas de humo grandes o por colisiones entre gotas en regiones pequeñas con un contenido particularmente alto de agua líquida. [25]

Las gotas de lluvia asociadas con el granizo que se derrite tienden a ser más grandes que otras gotas de lluvia. [26]

Una gota de lluvia sobre una hoja

La intensidad y la duración de las lluvias suelen estar inversamente relacionadas, es decir, es probable que las tormentas de alta intensidad sean de corta duración y las de baja intensidad pueden tener una duración prolongada. [27] [28]

Distribución del tamaño de las gotas

La distribución final del tamaño de las gotas es una distribución exponencial . El número de gotas con un diámetro entre y por unidad de volumen de espacio es . Esto se conoce comúnmente como la ley de Marshall-Palmer en honor a los investigadores que la caracterizaron por primera vez. [23] [29] Los parámetros son algo dependientes de la temperatura, [30] y la pendiente también escala con la tasa de lluvia (d en centímetros y R en milímetros por hora). [23]

Pueden ocurrir desviaciones para pequeñas gotas y durante diferentes condiciones de lluvia. La distribución tiende a ajustarse a la precipitación media, mientras que los espectros de tamaño instantáneo a menudo se desvían y se han modelado como distribuciones gamma . [31] La distribución tiene un límite superior debido a la fragmentación de las gotas. [23]

Impactos de las gotas de lluvia

Las gotas de lluvia impactan a su velocidad terminal , que es mayor para gotas más grandes debido a su mayor relación masa / arrastre. A nivel del mar y sin viento, una llovizna de 0,5 mm (0,020 pulgadas) impacta a 2 m / s (6,6 pies / s) o 7,2 km / h (4,5 mph), mientras que grandes gotas de 5 mm (0,20 pulgadas) impactan a unos 9 m / s (30 pies / s) o 32 km / h (20 mph). [32]

La lluvia que cae sobre material suelto, como la ceniza recién caída, puede producir hoyuelos que pueden fosilizarse, llamados impresiones de gotas de lluvia . [33] La dependencia de la densidad del aire del diámetro máximo de la gota de lluvia junto con las huellas de las gotas de lluvia fósiles se ha utilizado para restringir la densidad del aire hace 2.700 millones de años. [34]

El sonido de las gotas de lluvia al chocar contra el agua es causado por burbujas de aire que oscilan bajo el agua . [35] [36]

El código METAR para lluvia es RA, mientras que el código para lluvias es SHRA. [37]

Virga

En determinadas condiciones, la precipitación puede caer de una nube pero luego evaporarse o sublime antes de llegar al suelo. Esto se denomina virga y se ve con mayor frecuencia en climas cálidos y secos.

Causas

Actividad frontal

La precipitación estratiforme (un amplio escudo de precipitación con una intensidad relativamente similar) y la precipitación dinámica (precipitación convectiva que es de naturaleza lluviosa con grandes cambios de intensidad en distancias cortas) ocurren como consecuencia del lento ascenso del aire en los sistemas sinópticos (del orden de cm / s), como en la vecindad de los frentes fríos y cerca y hacia los polos de los frentes cálidos superficiales . Se observa un ascenso similar alrededor de los ciclones tropicales fuera de la pared del ojo y en patrones de precipitación en forma de coma alrededor de los ciclones de latitudes medias . [38]Se puede encontrar una amplia variedad de condiciones climáticas a lo largo de un frente ocluido, con posibles tormentas eléctricas, pero generalmente su paso está asociado con un secado de la masa de aire. Los frentes ocluidos generalmente se forman alrededor de áreas maduras de baja presión. [39] Lo que separa la lluvia de otros tipos de precipitación, como gránulos de hielo y nieve, es la presencia de una gruesa capa de aire en el aire que está por encima del punto de fusión del agua, que derrite la precipitación congelada mucho antes de que llegue al suelo. Si hay una capa poco profunda cerca de la superficie que está por debajo del punto de congelación, se producirá lluvia helada (lluvia que se congela al entrar en contacto con superficies en entornos bajo cero). [40] Salvese convierte en una ocurrencia cada vez menos frecuente cuando el nivel de congelación dentro de la atmósfera excede los 3.400 m (11.000 pies) sobre el nivel del suelo. [41]

Convección

Precipitación convectiva
Precipitación orográfica

La lluvia convectiva , o lluvia torrencial , se produce a partir de nubes convectivas (p. Ej., Cumulonimbus o cumulus congestus ). Cae como aguaceros con una intensidad que cambia rápidamente. La precipitación convectiva cae sobre un área determinada durante un tiempo relativamente corto, ya que las nubes convectivas tienen una extensión horizontal limitada. La mayor parte de la precipitación en los trópicos parece ser convectiva; sin embargo, se ha sugerido que también ocurre precipitación estratiforme. [38] [42] Graupel y granizo indican convección. [43] En latitudes medias, la precipitación convectiva es intermitente y a menudo se asocia con límites baroclínicos como frentes fríos ,líneas de turbonada y frentes cálidos. [44]

Efectos orográficos

La precipitación orográfica ocurre en el lado de barlovento de las montañas y es causada por el movimiento de aire ascendente de un flujo de aire húmedo a gran escala a través de la cresta de la montaña, lo que resulta en enfriamiento y condensación adiabáticos . En las partes montañosas del mundo sometidas a vientos relativamente constantes (por ejemplo, los vientos alisios ), generalmente prevalece un clima más húmedo en el lado de barlovento de una montaña que en el lado de sotavento o sotavento. La humedad es removida por elevación orográfica, dejando aire más seco (ver viento catabático ) en el lado descendente y generalmente cálido, a sotavento donde se observa una sombra de lluvia . [dieciséis]

En Hawái , el monte Waiʻaleʻale , en la isla de Kauai, destaca por sus precipitaciones extremas, ya que se encuentra entre los lugares del mundo con mayores niveles de precipitación, con 9.500 mm (373 pulgadas). [45] Los sistemas conocidos como tormentas de Kona afectan al estado con fuertes lluvias entre octubre y abril. [46] Los climas locales varían considerablemente en cada isla debido a su topografía, divisible en regiones de barlovento ( Ko'olau ) y sotavento ( Kona ) según la ubicación relativa a las montañas más altas. Los lados de barlovento miran los vientos alisios de este a noreste y reciben mucha más lluvia; los lados de sotavento son más secos y soleados, con menos lluvia y menos nubosidad.[47]

En América del Sur, la cordillera de los Andes bloquea la humedad del Pacífico que llega a ese continente, lo que resulta en un clima desértico justo a favor del viento en el oeste de Argentina. [48] La cordillera de Sierra Nevada crea el mismo efecto en América del Norte formando la Gran Cuenca y los Desiertos de Mojave . [49] [50]

Dentro de los trópicos

Distribución de las precipitaciones por mes en Cairns que muestra la extensión de la temporada de lluvias en ese lugar

La estación húmeda o lluviosa es la época del año, que cubre uno o más meses, cuando cae la mayor parte de la precipitación anual promedio en una región. [51] El término temporada verde también se utiliza a veces como eufemismo por las autoridades turísticas. [52] Las áreas con estaciones húmedas se encuentran dispersas en porciones de los trópicos y subtrópicos . [53] Los climas de la sabana y las áreas con regímenes de monzón tienen veranos húmedos e inviernos secos. Las selvas tropicales técnicamente no tienen estaciones secas o húmedas, ya que sus precipitaciones se distribuyen por igual a lo largo del año. [54]Algunas áreas con estaciones lluviosas pronunciadas verán una interrupción en las lluvias a mitad de temporada cuando la zona de convergencia intertropical o el valle del monzón se mueva hacia los polos de su ubicación durante la mitad de la estación cálida. [27] Cuando la estación húmeda ocurre durante la estación cálida o el verano , la lluvia cae principalmente durante las últimas horas de la tarde y las primeras horas de la noche. La temporada de lluvias es un momento en que mejora la calidad del aire , [55] mejora la calidad del agua dulce , [56] [57] y la vegetación crece significativamente.

Los ciclones tropicales , una fuente de lluvias muy intensas, consisten en grandes masas de aire de varios cientos de millas de diámetro con baja presión en el centro y vientos que soplan hacia adentro, hacia el centro, ya sea en el sentido de las agujas del reloj (hemisferio sur) o en sentido contrario a las agujas del reloj (hemisferio norte). [58] Aunque los ciclones pueden tener un costo enorme en vidas y propiedades personales, pueden ser factores importantes en los regímenes de precipitación de los lugares sobre los que impactan, ya que pueden traer precipitaciones muy necesarias a regiones que de otro modo serían secas. [59] Las áreas en su camino pueden recibir un año de lluvia debido al paso de un ciclón tropical. [60]

Influencia humana

Imagen de Atlanta , EE. UU., Que muestra la distribución de la temperatura, en la que el azul muestra temperaturas frías, el rojo cálido y las áreas calientes aparecen en blanco.
Temperaturas globales promedio de 2010 a 2019 en comparación con un promedio de referencia de 1951 a 1978. Fuente: NASA .

El material particulado fino producido por los gases de escape de los automóviles y otras fuentes humanas de contaminación forma núcleos de condensación de nubes , conduce a la producción de nubes y aumenta la probabilidad de lluvia. A medida que los viajeros y el tráfico comercial hacen que la contaminación se acumule en el transcurso de la semana, la probabilidad de lluvia aumenta: alcanza su punto máximo el sábado, después de cinco días de contaminación entre semana. En áreas densamente pobladas que se encuentran cerca de la costa, como los Estados Unidos Eastern Seaboard , el efecto puede ser dramático: hay una posibilidad de 22% más alto de la lluvia los sábados de los lunes. [61]El efecto isla de calor urbano calienta las ciudades de 0,6 a 5,6 ° C (1,1 a 10,1 ° F) por encima de los suburbios circundantes y las áreas rurales. Este calor adicional conduce a un mayor movimiento hacia arriba, lo que puede inducir una actividad adicional de lluvias y tormentas eléctricas. Las tasas de lluvia a sotavento de las ciudades aumentan entre un 48% y un 116%. En parte como resultado de este calentamiento, las precipitaciones mensuales son aproximadamente un 28% mayores entre 32 y 64 km (20 a 40 millas) a sotavento de las ciudades, en comparación con las de ceñida. [62] Algunas ciudades provocan un aumento total de las precipitaciones del 51%. [63]

El aumento de las temperaturas tiende a aumentar la evaporación, lo que puede provocar más precipitaciones. Las precipitaciones generalmente aumentaron sobre la tierra al norte de 30 ° N desde 1900 hasta 2005, pero han disminuido en los trópicos desde la década de 1970. A nivel mundial, no ha habido una tendencia general estadísticamente significativa en las precipitaciones durante el siglo pasado, aunque las tendencias han variado ampliamente según la región y a lo largo del tiempo. Las partes orientales de América del Norte y del Sur, el norte de Europa y el norte y centro de Asia se han vuelto más húmedas. El Sahel, el Mediterráneo, el sur de África y partes del sur de Asia se han vuelto más secos. Ha habido un aumento en el número de eventos de fuertes precipitaciones en muchas áreas durante el siglo pasado, así como un aumento desde la década de 1970 en la prevalencia de sequías, especialmente en los trópicos y subtrópicos.Los cambios en la precipitación y la evaporación sobre los océanos son sugeridos por la disminución de la salinidad de las aguas de latitudes medias y altas (lo que implica más precipitación), junto con el aumento de la salinidad en latitudes más bajas (lo que implica menos precipitación y / o más evaporación). En los Estados Unidos contiguos, la precipitación anual total aumentó a una tasa promedio del 6,1 por ciento desde 1900, con los mayores incrementos dentro de la región climática del centro norte del este (11,6 por ciento por siglo) y el sur (11,1 por ciento). Hawái fue la única región que mostró una disminución (−9,25 por ciento).La precipitación anual total aumentó a una tasa promedio de 6.1 por ciento desde 1900, con los mayores incrementos dentro de la región climática Centro-Este del Norte (11.6 por ciento por siglo) y el Sur (11.1 por ciento). Hawái fue la única región que mostró una disminución (−9,25 por ciento).La precipitación anual total aumentó a una tasa promedio de 6.1 por ciento desde 1900, con los mayores incrementos dentro de la región climática Centro-Norte Oriental (11.6 por ciento por siglo) y el Sur (11.1 por ciento). Hawái fue la única región que mostró una disminución (−9,25 por ciento).[64]

El análisis de 65 años de registros de precipitaciones en los Estados Unidos de América muestra que los 48 estados más bajos tienen un aumento en las lluvias torrenciales desde 1950. Los mayores aumentos se registran en el noreste y el medio oeste, que en la última década han visto un 31 y un 16 por ciento más de lluvias torrenciales. en comparación con la década de 1950. Rhode Island es el estado con el mayor aumento, 104%. McAllen, Texas es la ciudad con el mayor aumento, 700%. En el análisis, las lluvias torrenciales son los días en los que la precipitación total excedió el uno por ciento superior de todos los días de lluvia y nieve durante los años 1950-2014. [65] [66]

Los intentos más exitosos de influir en el clima involucran la siembra de nubes , que incluyen técnicas utilizadas para aumentar las precipitaciones invernales sobre las montañas y suprimir el granizo . [67]

Caracteristicas

Patrones

Banda de tormentas eléctricas vista en una pantalla de radar meteorológico

Las bandas de lluvia son áreas de nubes y precipitación que se alargan significativamente. Las bandas de lluvia pueden ser estratiformes o convectivas , [68] y se generan por diferencias de temperatura. Cuando se observa en las imágenes del radar meteorológico , este alargamiento de la precipitación se denomina estructura en bandas. [69] Las bandas de lluvia antes de los frentes ocluidos cálidos y los frentes cálidos se asocian con un movimiento ascendente débil, [70] y tienden a ser de naturaleza amplia y estratiforme. [71]

Las bandas de lluvia que se generan cerca y delante de los frentes fríos pueden ser líneas de turbonada que pueden producir tornados . [72] Las bandas de lluvia asociadas con los frentes fríos pueden ser deformadas por barreras montañosas perpendiculares a la orientación del frente debido a la formación de un chorro de barrera de bajo nivel . [73] Se pueden formar bandas de tormentas con la brisa marina y los límites de la brisa terrestre , si hay suficiente humedad. Si las bandas de lluvia de la brisa marina se vuelven lo suficientemente activas justo antes de un frente frío, pueden enmascarar la ubicación del frente frío en sí. [74]

Una vez que un ciclón ocluye un frente ocluido (una depresión de aire caliente en el aire) será causado por fuertes vientos del sur en su periferia este que rotarán hacia arriba alrededor de la periferia noreste y, en última instancia, noroeste (también denominada cinta transportadora cálida), forzando una depresión en la superficie. para continuar hacia el sector frío en una curva similar al frente ocluido. El frente crea la parte de un ciclón ocluido conocida como su cabeza de coma , debido a la forma de coma de la nubosidad de la troposfera media que acompaña a la característica. También puede ser el foco de fuertes precipitaciones a nivel local, con posibles tormentas eléctricas si la atmósfera a lo largo del frente es lo suficientemente inestable para la convección. [75] Las bandas dentro del patrón de precipitación de la cabeza de coma de unLos ciclones extratropicales pueden producir cantidades importantes de lluvia. [76] Detrás de los ciclones extratropicales durante el otoño y el invierno, las bandas de lluvia pueden formarse a favor del viento de cuerpos de agua relativamente cálidos, como los Grandes Lagos . A favor del viento de las islas, pueden desarrollarse bandas de chubascos y tormentas eléctricas debido a la convergencia del viento de bajo nivel a sotavento de los bordes de la isla. Costa afuera de California , esto se ha observado a raíz de los frentes fríos. [77]

Las bandas de lluvia dentro de los ciclones tropicales tienen una orientación curva. Las bandas de lluvia de ciclones tropicales contienen lluvias y tormentas eléctricas que, junto con la pared del ojo y el ojo, constituyen un huracán o tormenta tropical . La extensión de las bandas de lluvia alrededor de un ciclón tropical puede ayudar a determinar la intensidad del ciclón. [78]

Acidez

Fuentes de lluvia ácida

La frase lluvia ácida fue utilizada por primera vez por el químico escocés Robert Augus Smith en 1852. [79] El pH de la lluvia varía, especialmente debido a su origen. En la costa este de Estados Unidos, la lluvia que se deriva del océano Atlántico tiene típicamente un pH de 5,0 a 5,6; la lluvia que atraviesa el continente desde el oeste tiene un pH de 3,8 a 4,8; y las tormentas eléctricas locales pueden tener un pH tan bajo como 2.0. [80] La lluvia se vuelve ácida principalmente debido a la presencia de dos ácidos fuertes, ácido sulfúrico (H 2 SO 4 ) y ácido nítrico (HNO 3). El ácido sulfúrico se deriva de fuentes naturales como volcanes y humedales (bacterias reductoras de sulfato); y fuentes antropogénicas como la combustión de combustibles fósiles y la minería donde hay presencia de H 2 S. El ácido nítrico es producido por fuentes naturales como rayos, bacterias del suelo e incendios naturales; mientras que también se produce antropogénicamente por la combustión de combustibles fósiles y de centrales eléctricas. En los últimos 20 años, las concentraciones de ácido nítrico y sulfúrico han disminuido en presencia de agua de lluvia, lo que puede deberse al aumento significativo de amonio (muy probablemente como amoníaco de la producción ganadera), que actúa como amortiguador en la lluvia ácida y aumenta la pH. [81]

Clasificación climática de Köppen

Mapa climático de Köppen-Geiger actualizado [82]

La clasificación de Köppen depende de los valores mensuales promedio de temperatura y precipitación. La forma más comúnmente utilizada de la clasificación de Köppen tiene cinco tipos primarios etiquetados de la A a la E. Específicamente, los tipos primarios son A, tropical; B, seco; C, latitud media suave; D, latitud media fría; y E, polar. Los cinco clasificaciones primarias se pueden dividir en categorías secundarias, como la selva tropical , monzón , sabana tropical , subtropical húmedo , húmedo continental , clima oceánico , clima mediterráneo , estepa , clima subártico , la tundra , capa de hielo polary desierto .

Las selvas tropicales se caracterizan por una alta precipitación, con definiciones que establecen una precipitación anual mínima normal entre 1.750 y 2.000 mm (69 y 79 pulgadas). [83] Una sabana tropical es un bioma de pastizal ubicado en regiones de clima semiárido a semihúmedo de latitudes tropicales y subtropicales , con precipitaciones entre 750 y 1270 mm (30 y 50 pulgadas) al año. Están muy extendidos en África y también se encuentran en la India, el norte de América del Sur, Malasia y Australia. [84] La zona de clima subtropical húmedo es donde las lluvias invernales se asocian con grandes tormentas que el los vientos del oeste se dirigen de oeste a este. La mayor parte de las lluvias de verano se producen durante tormentas eléctricas y ocasionales ciclones tropicales. [85] Los climas subtropicales húmedos se encuentran en los continentes del lado este, aproximadamente entre latitudes de 20 ° y 40 ° grados lejos del ecuador. [86]

Un clima oceánico (o marítimo) se encuentra típicamente a lo largo de las costas occidentales en las latitudes medias de todos los continentes del mundo, bordeando océanos fríos, así como el sureste de Australia, y está acompañado de abundantes precipitaciones durante todo el año. [87] El régimen climático mediterráneo se asemeja al clima de las tierras de la cuenca mediterránea , partes del oeste de América del Norte, partes del oeste y sur de Australia , en el suroeste de Sudáfrica y en partes del centro de Chile . El clima se caracteriza por veranos calurosos y secos e inviernos fríos y húmedos. [88] Una estepa es una pradera seca . [89]Los climas subárticos son fríos con permafrost continuo y poca precipitación. [90]

Medición

Medidores

Pluviómetro estándar

La lluvia se mide en unidades de longitud por unidad de tiempo, típicamente en milímetros por hora, [91] o en países donde las unidades imperiales son más comunes, pulgadas por hora. [92] La "longitud", o más exactamente, la "profundidad" que se mide es la profundidad del agua de lluvia que se acumularía en una superficie plana, horizontal e impermeable durante un período de tiempo determinado, típicamente una hora. [93] Un milímetro de lluvia equivale a un litro de agua por metro cuadrado. [94]

La forma estándar de medir la lluvia o la nieve es el pluviómetro estándar, que se puede encontrar en las variedades de plástico de 100 mm (4 pulgadas) y de metal de 200 mm (8 pulgadas). [95] El cilindro interior se llena con 25 mm (0,98 pulgadas) de lluvia, y el desbordamiento fluye hacia el cilindro exterior. Los medidores de plástico tienen marcas en el cilindro interior con una resolución de hasta 0,25 mm (0,0098 pulgadas), mientras que los medidores de metal requieren el uso de una varilla diseñada con las marcas adecuadas de 0,25 mm (0,0098 pulgadas). Una vez que se llena el cilindro interior, la cantidad que hay dentro se desecha, luego se llena con la lluvia restante en el cilindro exterior hasta que todo el líquido en el cilindro exterior desaparece, sumando al total general hasta que el cilindro exterior está vacío. [96]Otros tipos de medidores incluyen el popular medidor de cuña (el pluviómetro más barato y más frágil), el pluviómetro de cubeta basculante y el pluviómetro de pesaje. [97] Para aquellos que buscan medir la lluvia de manera más económica, una lata cilíndrica con lados rectos actuará como un pluviómetro si se deja al aire libre, pero su precisión dependerá de la regla que se use para medir la lluvia. Cualquiera de los pluviómetros anteriores se puede fabricar en casa, con suficiente conocimiento. [98]

Cuando se realiza una medición de precipitación, existen varias redes en los Estados Unidos y en otros lugares donde las mediciones de precipitación se pueden enviar a través de Internet, como CoCoRAHS o GLOBE. [99] [100] Si no hay una red disponible en el área donde se vive, la oficina meteorológica o meteorológica local más cercana probablemente estará interesada en la medición. [101]

Sensores remotos

Acumulación de lluvia de veinticuatro horas en el radar Val d'Irène en el este de Canadá. Las zonas sin datos en el este y suroeste son causadas por el bloqueo de los rayos de las montañas. (Fuente: Environment Canada)

Uno de los principales usos del radar meteorológico es poder evaluar la cantidad de precipitaciones caídas sobre grandes cuencas con fines hidrológicos . [102] Por ejemplo, el control de inundaciones de los ríos , la gestión de alcantarillado y la construcción de presas son áreas en las que los planificadores utilizan datos de acumulación de lluvia. Las estimaciones de lluvia derivadas del radar complementan los datos de la estación de superficie que se pueden utilizar para la calibración. Para producir acumulaciones de radar, las tasas de lluvia sobre un punto se estiman utilizando el valor de los datos de reflectividad en puntos individuales de la cuadrícula. Luego se usa una ecuación de radar, que es,

, donde Z representa la reflectividad del radar, R representa la tasa de lluvia y A y b son constantes. [103]

Las estimaciones de precipitación obtenidas por satélite utilizan instrumentos de microondas pasivos a bordo de satélites meteorológicos geoestacionarios y de órbita polar para medir indirectamente las tasas de precipitación. [104] Si uno quiere una lluvia acumulada durante un período de tiempo, debe sumar todas las acumulaciones de cada cuadro de cuadrícula dentro de las imágenes durante ese tiempo.

Reproducir medios
1993 lluvia en los EE. UU.

Intensidad

La intensidad de las precipitaciones se clasifica según la tasa de precipitación, que depende del tiempo considerado. [105] Las siguientes categorías se utilizan para clasificar la intensidad de las precipitaciones:

  • Lluvia ligera: cuando la tasa de precipitación es <2,5 mm (0,098 pulgadas) por hora
  • Lluvia moderada: cuando la tasa de precipitación está entre 2,5 mm (0,098 pulgadas) - 7,6 mm (0,30 pulgadas) o 10 mm (0,39 pulgadas) por hora [106] [107]
  • Lluvia intensa: cuando la tasa de precipitación es> 7,6 mm (0,30 pulgadas) por hora, [106] o entre 10 mm (0,39 pulgadas) y 50 mm (2,0 pulgadas) por hora [107]
  • Lluvia violenta: cuando la tasa de precipitación es> 50 mm (2,0 pulgadas) por hora [107]

Los eufemismos para una lluvia fuerte o violenta incluyen lavador de barrancos, transportador de basura y estrangulador de sapos. [108] La intensidad también puede expresarse mediante el factor R de erosividad de la lluvia [109] o en términos del índice n de la estructura temporal de la lluvia . [105]

Periodo de devolución

La probabilidad o probabilidad de un evento con una intensidad y duración específicas se denomina período o frecuencia de retorno . [110] La intensidad de una tormenta se puede predecir para cualquier período de retorno y duración de la tormenta, a partir de gráficos basados ​​en datos históricos de la ubicación. [111] El término tormenta de 1 en 10 años describe un evento de lluvia que es inusual y tiene un 50% de probabilidad de ocurrir en cualquier período de 10 años. El término tormenta de 1 en 100 años describe un evento de lluvia que es raro y que ocurrirá con una probabilidad del 50% en cualquier período de 100 años. Como ocurre con todos los eventos probabilísticos, es posible, aunque improbable, tener múltiples "tormentas de 1 en 100 años" en un solo año. [112]

Previsión

Ejemplo de un pronóstico de lluvia para cinco días del Centro de Predicción Hidrometeorológica

El pronóstico cuantitativo de precipitación (abreviado QPF) es la cantidad esperada de precipitación líquida acumulada durante un período de tiempo específico en un área específica. [113] Se especificará un QPF cuando se pronostique un tipo de precipitación medible que alcance un umbral mínimo para cualquier hora durante un período válido del QPF. Los pronósticos de precipitación tienden a estar sujetos a horas sinópticas como 0000, 0600, 1200 y 1800  GMT . El terreno se considera en los QPF mediante el uso de topografía o basándose en patrones de precipitación climatológica de observaciones con detalles finos. [114] Desde mediados hasta fines de la década de 1990, los QPF se utilizaron dentro de los modelos de pronóstico hidrológico para simular el impacto en los ríos de los Estados Unidos. [115] Modelos de previsiónmuestran una sensibilidad significativa a los niveles de humedad dentro de la capa límite planetaria , o en los niveles más bajos de la atmósfera, que disminuye con la altura. [116] El QPF se puede generar sobre una base cuantitativa, de previsión de cantidades, o cualitativa, de previsión de la probabilidad de una cantidad específica. [117] Las técnicas de pronóstico de imágenes de radar muestran una mayor habilidad que los pronósticos de modelos dentro de las 6 a 7 horas posteriores a la hora de la imagen de radar. Los pronósticos se pueden verificar mediante el uso de mediciones de pluviómetros, estimaciones de radar meteorológico o una combinación de ambos. Se pueden determinar varios puntajes de habilidad para medir el valor del pronóstico de lluvia. [118]

Impacto

Agrícola

Estimaciones de precipitaciones para el sur de Japón y la región circundante del 20 al 27 de julio de 2009.

Las precipitaciones, especialmente las lluvias, tienen un efecto dramático en la agricultura. Todas las plantas necesitan al menos algo de agua para sobrevivir, por lo tanto, la lluvia (que es el medio de riego más eficaz) es importante para la agricultura. Si bien un patrón de lluvia regular suele ser vital para la salud de las plantas, demasiada o muy poca lluvia puede ser dañina, incluso devastadora para los cultivos. La sequía puede matar los cultivos y aumentar la erosión, [119] mientras que el clima demasiado húmedo puede causar el crecimiento de hongos dañinos . [120] Las plantas necesitan distintas cantidades de lluvia para sobrevivir. Por ejemplo, ciertos cactus requieren pequeñas cantidades de agua, [121] mientras que las plantas tropicales pueden necesitar hasta cientos de pulgadas de lluvia por año para sobrevivir.

En áreas con estaciones húmedas y secas, los nutrientes del suelo disminuyen y la erosión aumenta durante la estación húmeda. [27] Los animales tienen estrategias de adaptación y supervivencia para el régimen más húmedo. La estación seca anterior provoca escasez de alimentos en la estación húmeda, ya que los cultivos aún no han madurado. [122] Los países en desarrollo han observado que sus poblaciones muestran fluctuaciones estacionales de peso debido a la escasez de alimentos que se observa antes de la primera cosecha, que se produce al final de la temporada de lluvias. [123] La lluvia puede recolectarse mediante el uso de tanques de agua de lluvia ; tratado para uso potable o para uso no potable en interiores o para riego. [124] La lluvia excesiva durante períodos cortos de tiempo puede causarinundaciones repentinas . [125]

Cultural y religiosa

Fotografía de una danza de la lluvia que se realiza en Harar , Etiopía

Las actitudes culturales hacia la lluvia difieren en todo el mundo. En climas templados , las personas tienden a estar más estresadas cuando el clima es inestable o nublado, con un impacto mayor en los hombres que en las mujeres. [126] La lluvia también puede traer alegría, ya que algunos la consideran relajante o disfrutan de su atractivo estético. En lugares secos, como India, [127] o durante períodos de sequía , [128] la lluvia levanta el ánimo de las personas. En Botswana , la palabra setswana para lluvia, pula , se usa como el nombre de la moneda nacional , en reconocimiento a la importancia económica de la lluvia en su país, ya que tiene un clima desértico. [129]Varias culturas han desarrollado medios para hacer frente a la lluvia y han desarrollado numerosos dispositivos de protección, como paraguas e impermeables , y dispositivos de desviación, como canalones y desagües pluviales, que conducen las lluvias a las alcantarillas. [130] Muchas personas encuentran el aroma durante e inmediatamente después de la lluvia agradable o distintivo. La fuente de este aroma es el petricor , un aceite producido por las plantas, luego absorbido por las rocas y el suelo, y luego liberado al aire durante la lluvia. [131]

Lluvia, representada en la Crónica de Nuremberg de 1493

La lluvia tiene un significado religioso importante en muchas culturas. [132] Los antiguos sumerios creían que la lluvia era el semen del dios del cielo An , [133] que cayó del cielo para inseminar a su consorte, la diosa de la tierra Ki , [133] provocando que ella diera a luz a todas las plantas. de la tierra. [133] Los acadios creían que las nubes eran los pechos de Antu, la consorte de Anu [133] y que la lluvia era leche de sus pechos. [133] Según la tradición judía, en el siglo I aC, el hacedor de milagros judíoHoni ha-M'agel puso fin a una sequía de tres años en Judea dibujando un círculo en la arena y rezando para que llueva, negándose a abandonar el círculo hasta que su oración fuera concedida. [134] En sus Meditaciones , el emperador romano Marco Aurelio conserva una oración por la lluvia hecha por los atenienses al dios celestial griego Zeus . [132] Se sabe que varias tribus nativas americanas han realizado históricamente danzas de lluvia en un esfuerzo por fomentar la lluvia. [132] Los rituales de hacer llover también son importantes en muchas culturas africanas. [135] En los Estados Unidos actuales, variosLos gobernadores estatales han celebrado Días de oración por la lluvia, incluidos los Días de oración por la lluvia en el estado de Texas en 2011. [132]

Climatología global

Aproximadamente 505.000 km 3 (121.000 millas cúbicas) de agua caen como precipitación cada año en todo el mundo con 398.000 km 3 (95.000 millas cúbicas) sobre los océanos. [136] Dada la superficie de la Tierra, eso significa que la precipitación anual promedio global es de 990 mm (39 pulgadas). Los desiertos se definen como áreas con una precipitación anual promedio de menos de 250 mm (10 pulgadas) por año, [137] [138] o como áreas donde se pierde más agua por evapotranspiración que cae como precipitación. [139]

Desiertos

Desiertos más grandes
Lluvia desértica vertical altísima aislada

La mitad norte de África está ocupada por la región seca y cálida más extensa del mundo, el desierto del Sahara . Algunos desiertos también ocupan gran parte del sur de África: el Namib y el Kalahari . En toda Asia, un gran mínimo anual de precipitaciones, compuesto principalmente por desiertos, se extiende desde el desierto de Gobi en Mongolia al oeste-suroeste a través del oeste de Pakistán ( Baluchistán ) e Irán hasta el desierto de Arabia en Arabia Saudita. La mayor parte de Australia es semiárida o desértica, [140] lo que lo convierte en el continente habitado más seco del mundo. En América del Sur, los AndesLa cordillera bloquea la humedad del Pacífico que llega a ese continente, lo que resulta en un clima desértico justo a favor del viento en el oeste de Argentina. [48] Las áreas más secas de los Estados Unidos son regiones donde el desierto de Sonora se extiende sobre el suroeste del desierto, la Gran Cuenca y el centro de Wyoming. [141]

Desiertos polares

Dado que la lluvia solo cae en forma líquida, rara vez cae cuando las temperaturas de la superficie están por debajo del punto de congelación, a menos que haya una capa de aire cálido en el aire, en cuyo caso se convierte en lluvia helada . Debido a que toda la atmósfera está bajo cero la mayor parte del tiempo, los climas muy fríos ven muy poca lluvia y a menudo se conocen como desiertos polares . Un bioma común en esta área es la tundra, que tiene un deshielo de verano corto y un invierno largo y helado. Los casquetes polares no ven lluvia en absoluto, lo que convierte a la Antártida en el continente más seco del mundo.

Selvas tropicales

Las selvas tropicales son áreas del mundo con precipitaciones muy altas. Ambos tropicales y templadas existen selvas tropicales. Las selvas tropicales ocupan una gran franja del planeta principalmente a lo largo del ecuador . La mayoría de las selvas tropicales templadas se encuentran en las costas montañosas del oeste entre los 45 y los 55 grados de latitud, pero a menudo se encuentran en otras áreas.

Alrededor del 40 al 75% de toda la vida biótica se encuentra en las selvas tropicales. Las selvas tropicales también son responsables del 28% de la facturación mundial de oxígeno.

Monzones

La región ecuatorial cerca de la Zona de Convergencia Intertropical (ITCZ), o valle del monzón, es la porción más húmeda de los continentes del mundo. Anualmente, el cinturón de lluvia dentro de los trópicos marcha hacia el norte en agosto, luego se mueve hacia el sur hacia el hemisferio sur en febrero y marzo. [142] En Asia, la lluvia se ve favorecida en su parte sur desde la India al este y noreste a través de Filipinas y el sur de China hasta Japón debido a que el monzón advece la humedad principalmente del Océano Índico a la región. [143] La vaguada del monzón puede llegar tan al norte como el paralelo 40en el este de Asia durante agosto antes de moverse hacia el sur a partir de entonces. Su progresión hacia los polos se acelera con el inicio del monzón de verano, que se caracteriza por el desarrollo de una presión atmosférica más baja (un mínimo térmico ) en la parte más cálida de Asia. [144] [145] Circulaciones monzónicas similares, pero más débiles, están presentes en América del Norte y Australia. [146] [147] Durante el verano, el monzón del suroeste combinado con la humedad del Golfo de California y el Golfo de México que se mueve alrededor de la cordillera subtropical en el Océano Atlántico trae la promesa de tormentas eléctricas por la tarde y la noche al nivel sur de los Estados Unidos también. como las Grandes Llanuras. [148] La mitad oriental de los Estados Unidos contiguos al este del meridiano 98 , las montañas del noroeste del Pacífico y la cordillera de Sierra Nevada son las partes más húmedas de la nación, con precipitaciones promedio que superan los 760 mm (30 pulgadas) por año. [149] Los ciclones tropicales aumentan la precipitación en las secciones del sur de los Estados Unidos, [150] así como en Puerto Rico , las Islas Vírgenes de los Estados Unidos , [151] las Islas Marianas del Norte , [152] Guam y Samoa Americana .

Impacto de los Westerlies

Precipitación media a largo plazo por mes

El flujo del oeste del Atlántico norte templado conduce a la humedad a través de Europa occidental, en particular Irlanda y el Reino Unido, donde las costas occidentales pueden recibir entre 1000 mm (39 pulgadas), al nivel del mar y 2500 mm (98 pulgadas), en las montañas. de lluvia por año. Bergen , Noruega, es una de las ciudades de lluvia más famosas de Europa, con una precipitación anual de 2250 mm (89 pulgadas) en promedio. Durante el otoño, el invierno y la primavera, los sistemas de tormentas del Pacífico traen a la mayor parte de Hawai y al oeste de los Estados Unidos gran parte de sus precipitaciones. [148] Sobre la cima de la cresta, la corriente en chorro trae un máximo de precipitación de verano a los Grandes Lagos . Grandes áreas de tormentas conocidas como complejos convectivos de mesoescalase mueven a través de las llanuras, el medio oeste y los grandes lagos durante la temporada cálida, contribuyendo hasta el 10% de la precipitación anual a la región. [153]

El de El Niño-Oscilación del Sur afecta a la distribución de la precipitación, por los patrones de alteración Las precipitaciones en el oeste de Estados Unidos, [154] Medio Oeste, [155] [156] el sureste, [157] y en los trópicos. También hay evidencia de que el calentamiento global está provocando un aumento de las precipitaciones en las partes orientales de América del Norte, mientras que las sequías son cada vez más frecuentes en los trópicos y subtrópicos.

Las ubicaciones más húmedas conocidas

Cherrapunji , situado en las laderas del sur del Himalaya oriental en Shillong , India, es el lugar más húmedo confirmado de la Tierra, con una precipitación media anual de 11.430 mm (450 pulgadas). La precipitación más alta registrada en un solo año fue de 22.987 mm (905,0 pulgadas) en 1861. El promedio de 38 años en la cercana Mawsynram , Meghalaya , India es de 11.873 mm (467,4 pulgadas). [158] El lugar más húmedo de Australia es el monte Bellenden Ker en el noreste del país, que registra un promedio de 8.000 mm (310 pulgadas) por año, con más de 12.200 mm (480,3 pulgadas) de lluvia registrada durante 2000. [159 ] The Big Bog en la isla de Mauitiene la precipitación anual promedio más alta en las islas hawaianas, con 10,300 mm (404 pulgadas). [160] El monte Waiʻaleʻale en la isla de Kauaʻi obtiene lluvias torrenciales similares, aunque ligeramente más bajas que las del Big Bog, con 9.500 mm (373 pulgadas) [161] de lluvia por año durante los últimos 32 años, con un récord de 17.340 mm (683 pulgadas) en 1982. Su cumbre es considerada uno de los lugares más lluviosos de la tierra, con 350 días de lluvia al año.

Lloró , un pueblo situado en Chocó , Colombia , es probablemente el lugar con mayor precipitación en el mundo, con un promedio de 13,300 mm (523,6 pulgadas) por año. [162] El departamento del Chocó es extraordinariamente húmedo. Tutunendaó, una pequeña ciudad situada en el mismo departamento, es uno de los lugares estimados más húmedos de la Tierra, con un promedio de 11,394 mm (448,6 pulgadas) por año; en 1974 la ciudad recibió 26,303 mm (86 pies 3,6 pulgadas), la precipitación anual más grande medida en Colombia. A diferencia de Cherrapunji, que recibe la mayor parte de sus lluvias entre abril y septiembre, Tutunendaó recibe lluvias distribuidas casi uniformemente durante todo el año. [163] Quibdó, la capital del Chocó, recibe la mayor cantidad de lluvia del mundo entre las ciudades con más de 100.000 habitantes: 9.000 mm (354 pulgadas) por año. [162] Las tormentas en Chocó pueden dejar caer 500 mm (20 pulgadas) de lluvia en un día. Esta cantidad es más de lo que cae en muchas ciudades en un año.

Fuera de la tierra

Se ha sugerido que las lluvias de diamantes ocurren en los planetas gigantes gaseosos , Júpiter y Saturno , [168] así como en los planetas gigantes de hielo , Urano y Neptuno . [169] Es probable que haya lluvia de diversas composiciones en las atmósferas superiores de los gigantes gaseosos, así como precipitación de neón líquido en las atmósferas profundas. [170] [171] En Titán , el satélite natural más grande de Saturno , se cree que la lluvia de metano poco frecuente esculpe los numerosos canales superficiales de la luna. [172]En Venus , el ácido sulfúrico virga se evapora a 25 km (16 millas) de la superficie. [173] Se cree que el planeta extrasolar OGLE-TR-56b en la constelación de Sagitario tiene lluvia de hierro . [174] En consecuencia, la investigación llevada a cabo por el Observatorio Europeo Austral muestra que WASP-76b puede producir lluvias de gotas de hierro líquido en llamas una vez que la temperatura disminuye durante las horas nocturnas del planeta. [175] Hay pruebas de muestras de basalto traídas por las misiones Apolo de que la Lunaha estado sujeto a lluvia de lava . [176]

Ver también

  • Río atmosférico
  • Curva intensidad-duración-frecuencia
  • Tipos de precipitaciones
  • Polvo de lluvia
  • Sensor de lluvia
  • Colecta de agua de lluvia
  • arcoíris
  • Lloviendo animales
  • Lluvia roja en Kerala
  • Petrichor : la causa del olor durante y después de la lluvia.
  • Desbordamiento de alcantarillado sanitario
  • Precipitación de sedimentos
  • Recursos hídricos
  • Tiempo
  • Lluvia
  • Johad

 Portal medioambiental Portal del agua 

Notas

  • a b c El valor dado es el más alto del continente, yposiblementeel del mundo, dependiendo de las prácticas de medición, los procedimientos y el período de variaciones de los registros.
  • ^ La precipitación anual promedio más alta oficial para América del Sur es de 900 cm (354 pulgadas) en Quibdó, Colombia. El promedio de 1.330 cm (523,6 pulgadas) en Lloró [23 km (14 mi) SE y en una elevación más alta que Quibdó] es una cantidad estimada.
  • ^ Elevación aproximada.
  • ^ Reconocido como "El lugar más húmedo de la Tierra" por elLibro Guinness delosrécords mundiales. [177]
  • ^ Ésta es la cifra más alta para la que hay registros disponibles. Seestima que lacima delmonte Snowdon, a unas 500 yardas (460 m) de Glaslyn, tiene al menos 200,0 pulgadas (5,080 mm) por año.

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enlaces externos

  • ¿Qué son las nubes y por qué llueve?
  • Artículo de la BBC sobre el efecto de la lluvia del fin de semana
  • Artículo de la BBC sobre la lluvia
  • Artículo de la BBC sobre las matemáticas de correr bajo la lluvia