El tiempo es el estado de la atmósfera , que describe, por ejemplo, el grado de calor o frío, húmedo o seco, tranquilo o tormentoso, despejado o nublado . [1] En la Tierra , la mayoría de los fenómenos meteorológicos ocurren en la capa más baja de la atmósfera del planeta , la troposfera , [2] [3] justo debajo de la estratosfera . El tiempo se refiere a la temperatura diaria, la precipitación y otras condiciones atmosféricas, mientras que el clima es el término para el promedio de las condiciones atmosféricas durante períodos de tiempo más largos. [4] Cuando se usa sin calificación, generalmente se entiende que "clima" significa el clima de la Tierra.
El clima depende de la presión del aire , la temperatura y las diferencias de humedad entre un lugar y otro. Estas diferencias pueden ocurrir debido al ángulo del Sol en cualquier lugar en particular, que varía con la latitud . El fuerte contraste de temperatura entre el aire polar y el tropical da lugar a las circulaciones atmosféricas de mayor escala : la celda de Hadley , la celda de Ferrel , la celda polar y la corriente en chorro . Los sistemas meteorológicos en las latitudes medias , como los ciclones extratropicales , son causados por inestabilidades del flujo de la corriente en chorro. Debido a que el eje de la Tierra está inclinado con respecto a su plano orbital (llamado eclíptica ), la luz solar incide en diferentes ángulos en diferentes épocas del año. En la superficie de la Tierra, las temperaturas suelen oscilar entre ± 40 ° C (−40 ° F a 104 ° F) al año. Durante miles de años, los cambios en la órbita de la Tierra pueden afectar la cantidad y distribución de energía solar recibida por la Tierra, lo que influye en el clima a largo plazo y el cambio climático global .
Las diferencias de temperatura de la superficie a su vez provocan diferencias de presión. Las altitudes más altas son más frías que las altitudes más bajas, ya que la mayor parte del calentamiento atmosférico se debe al contacto con la superficie de la Tierra, mientras que las pérdidas por radiación al espacio son en su mayoría constantes. La previsión meteorológica es la aplicación de la ciencia y la tecnología para predecir el estado de la atmósfera para un tiempo futuro y una ubicación determinada. El sistema meteorológico de la Tierra es un sistema caótico ; como resultado, los pequeños cambios en una parte del sistema pueden crecer y tener grandes efectos en el sistema en su totalidad. Los intentos humanos de controlar el clima han ocurrido a lo largo de la historia, y hay evidencia de que las actividades humanas como la agricultura y la industria han modificado los patrones climáticos.
Estudiar cómo funciona el clima en otros planetas ha sido útil para comprender cómo funciona el clima en la Tierra. Un hito famoso en el Sistema Solar , la Gran Mancha Roja de Júpiter , es una tormenta anticiclónica que se sabe que ha existido durante al menos 300 años. Sin embargo, el clima no se limita a los cuerpos planetarios. La corona de una estrella se pierde constantemente en el espacio, creando lo que es esencialmente una atmósfera muy delgada en todo el Sistema Solar. El movimiento de la masa expulsada del Sol se conoce como viento solar .
Causas
En la Tierra , los fenómenos meteorológicos comunes incluyen tormentas de viento, nubes , lluvia, nieve, niebla y polvo . Los eventos menos comunes incluyen desastres naturales como tornados , huracanes , tifones y tormentas de hielo . Casi todos los fenómenos meteorológicos familiares ocurren en la troposfera (la parte inferior de la atmósfera). [3] El clima ocurre en la estratosfera y puede afectar el clima más abajo en la troposfera, pero los mecanismos exactos son poco conocidos. [5]
El clima se produce principalmente debido a las diferencias de presión, temperatura y humedad del aire entre un lugar y otro. Estas diferencias pueden ocurrir debido al ángulo del sol en cualquier lugar en particular, que varía según la latitud de los trópicos. En otras palabras, cuanto más lejos de los trópicos uno se encuentra, menor es el ángulo del sol, lo que hace que esos lugares sean más fríos debido a la propagación de la luz solar sobre una superficie mayor. [6] El fuerte contraste de temperatura entre el aire polar y tropical da lugar a las células de circulación atmosférica a gran escala y la corriente en chorro . [7] Los sistemas meteorológicos en las latitudes medias, como los ciclones extratropicales , son causados por inestabilidades del flujo de la corriente en chorro (ver baroclinidad ). [8] Los sistemas climáticos en los trópicos, como los monzones o los sistemas organizados de tormentas eléctricas , son causados por diferentes procesos.
Debido a que el eje de la Tierra está inclinado con respecto a su plano orbital, la luz solar incide en diferentes ángulos en diferentes épocas del año. En junio, el hemisferio norte está inclinado hacia el sol , por lo que en cualquier latitud del hemisferio norte la luz solar cae más directamente en ese lugar que en diciembre (consulte Efecto del ángulo del sol sobre el clima ). [10] Este efecto provoca estaciones. Durante miles a cientos de miles de años, los cambios en los parámetros orbitales de la Tierra afectan la cantidad y distribución de la energía solar recibida por la Tierra e influyen en el clima a largo plazo. (Ver ciclos de Milankovitch ). [11]
El calentamiento solar desigual (la formación de zonas de gradientes de temperatura y humedad, o frontogénesis ) también puede deberse al propio clima en forma de nubosidad y precipitación. [12] Las altitudes más altas son típicamente más frías que las altitudes más bajas, lo cual es el resultado de una temperatura superficial más alta y un calentamiento por radiación, que produce la tasa de caída adiabática . [13] [14] En algunas situaciones, la temperatura aumenta con la altura. Este fenómeno se conoce como inversión y puede hacer que las cimas de las montañas sean más cálidas que los valles que se encuentran debajo. Las inversiones pueden conducir a la formación de niebla y, a menudo, actúan como un límite que suprime el desarrollo de tormentas eléctricas. En escalas locales, las diferencias de temperatura pueden ocurrir porque diferentes superficies (como océanos, bosques, capas de hielo u objetos artificiales) tienen diferentes características físicas como reflectividad , rugosidad o contenido de humedad.
Las diferencias de temperatura de la superficie a su vez provocan diferencias de presión. Una superficie caliente calienta el aire sobre ella, lo que hace que se expanda y disminuya la densidad y la presión de aire de la superficie resultante . [15] El gradiente de presión horizontal resultante mueve el aire de las regiones de mayor a menor presión, creando un viento, y la rotación de la Tierra provoca la desviación de este flujo de aire debido al efecto Coriolis . [16] Los sistemas simples así formados pueden mostrar un comportamiento emergente para producir sistemas más complejos y, por lo tanto, otros fenómenos meteorológicos. Los ejemplos a gran escala incluyen la celda de Hadley, mientras que un ejemplo a menor escala serían las brisas costeras .
La atmósfera es un sistema caótico . Como resultado, pequeños cambios en una parte del sistema pueden acumularse y magnificarse para causar grandes efectos en el sistema como un todo. [17] Esta inestabilidad atmosférica hace que los pronósticos meteorológicos sean menos predecibles que las mareas o los eclipses. [18] Aunque es difícil predecir con precisión el clima con más de unos pocos días de anticipación, los meteorólogos están trabajando continuamente para extender este límite a través de la investigación meteorológica y refinando las metodologías actuales en la predicción del clima. Sin embargo, es teóricamente imposible hacer predicciones útiles del día a día con más de dos semanas de anticipación, imponiendo un límite superior al potencial para mejorar la habilidad de predicción. [19]
Dando forma al planeta Tierra
El clima es uno de los procesos fundamentales que dan forma a la Tierra. El proceso de meteorización descompone las rocas y los suelos en fragmentos más pequeños y luego en sus sustancias constituyentes. [20] Durante la precipitación de las lluvias, las gotas de agua absorben y disuelven el dióxido de carbono del aire circundante. Esto hace que el agua de lluvia sea ligeramente ácida, lo que favorece las propiedades erosivas del agua. El sedimento y los productos químicos liberados están libres para participar en reacciones químicas que pueden afectar aún más la superficie (como la lluvia ácida ) y los iones de sodio y cloruro (sal) depositados en los mares / océanos. El sedimento puede reformarse con el tiempo y por fuerzas geológicas en otras rocas y suelos. De esta manera, el clima juega un papel importante en la erosión de la superficie. [21]
Efecto en los humanos
El clima, visto desde una perspectiva antropológica, es algo que todos los humanos en el mundo experimentan constantemente a través de sus sentidos, al menos mientras están afuera. Hay conocimientos construidos social y científicamente sobre qué es el clima, qué lo hace cambiar, el efecto que tiene en los humanos en diferentes situaciones, etc. [22] Por lo tanto, el clima es algo sobre lo que la gente suele comunicarse. El Servicio Meteorológico Nacional tiene un informe anual de muertes, lesiones y costos totales de daños que incluyen cultivos y propiedades. Recopilan estos datos a través de las oficinas del Servicio Meteorológico Nacional ubicadas en los 50 estados de los Estados Unidos , así como en Puerto Rico , Guam y las Islas Vírgenes . A partir de 2019, los tornados han tenido el mayor impacto en los humanos con 42 muertes y han costado daños a cultivos y propiedades de más de 3 mil millones de dólares. [23]
Efectos sobre las poblaciones
El clima ha jugado un papel importante y, a veces, directo en la historia de la humanidad . Aparte de los cambios climáticos que han provocado la deriva gradual de las poblaciones (por ejemplo, la desertificación del Medio Oriente y la formación de puentes terrestres durante los períodos glaciares ), los fenómenos meteorológicos extremos han provocado movimientos de población a menor escala y se han inmiscuido directamente en los acontecimientos históricos. Uno de esos eventos es la salvación de Japón de la invasión de la flota mongola de Kublai Khan por los vientos kamikaze en 1281. [24] Las reclamaciones francesas sobre Florida llegaron a su fin en 1565 cuando un huracán destruyó la flota francesa, lo que permitió a España conquistar Fort Caroline . [25] Más recientemente, el huracán Katrina redistribuyó a más de un millón de personas de la costa central del Golfo en otras partes de los Estados Unidos, convirtiéndose en la diáspora más grande en la historia de los Estados Unidos. [26]
La Pequeña Edad del Hielo provocó pérdidas de cosechas y hambrunas en Europa. Durante el período conocido como Fluctuación de Grindelwald (1560-1630), los eventos de forzamiento volcánico [27] parecen haber llevado a eventos climáticos más extremos. [28] Estos incluyeron sequías, tormentas y ventiscas fuera de temporada, además de provocar la expansión del glaciar suizo Grindelwald . La década de 1690 vio la peor hambruna en Francia desde la Edad Media. Finlandia sufrió una hambruna severa en 1696-1697, durante la cual murió aproximadamente un tercio de la población finlandesa. [29]
Previsión
La previsión meteorológica es la aplicación de la ciencia y la tecnología para predecir el estado de la atmósfera para un tiempo futuro y una ubicación determinada. Los seres humanos han intentado predecir el clima de manera informal durante milenios, y formalmente desde al menos el siglo XIX. [30] Los pronósticos meteorológicos se realizan mediante la recopilación de datos cuantitativos sobre el estado actual de la atmósfera y el uso de la comprensión científica de los procesos atmosféricos para proyectar cómo evolucionará la atmósfera. [31]
Una vez que un esfuerzo totalmente humano basado principalmente en cambios en la presión barométrica , las condiciones climáticas actuales y las condiciones del cielo, [32] [33] los modelos de pronóstico ahora se utilizan para determinar las condiciones futuras. Por otro lado, todavía se requiere la participación humana para elegir el mejor modelo de pronóstico posible en el que basar el pronóstico, lo que involucra muchas disciplinas, como habilidades de reconocimiento de patrones, teleconexiones , conocimiento del rendimiento del modelo y conocimiento de los sesgos del modelo.
La naturaleza caótica de la atmósfera, la enorme potencia computacional requerida para resolver las ecuaciones que describen la atmósfera, el error involucrado en la medición de las condiciones iniciales y una comprensión incompleta de los procesos atmosféricos hacen que los pronósticos se vuelvan menos precisos a partir de la diferencia en el tiempo actual. y aumenta el tiempo para el que se está haciendo el pronóstico (el rango del pronóstico). El uso de conjuntos y consenso de modelos ayuda a reducir el error y elegir el resultado más probable. [34] [35] [36]
Hay una variedad de usuarios finales para las previsiones meteorológicas. Las advertencias meteorológicas son pronósticos importantes porque se utilizan para proteger la vida y la propiedad. [37] [38] Los pronósticos basados en la temperatura y la precipitación son importantes para la agricultura, [39] [40] [41] [42] y, por lo tanto, para los comerciantes de productos básicos en los mercados de valores. Las empresas de servicios públicos utilizan los pronósticos de temperatura para estimar la demanda en los próximos días. [43] [44] [45]
En algunas áreas, la gente usa las previsiones meteorológicas para determinar qué ponerse en un día determinado. Dado que las actividades al aire libre se ven severamente restringidas por las fuertes lluvias , la nieve y el viento helado , los pronósticos se pueden usar para planificar actividades en torno a estos eventos y para planificar con anticipación para sobrevivir a través de ellos.
El pronóstico del tiempo tropical es diferente al de las latitudes más altas. El sol brilla más directamente en los trópicos que en las latitudes más altas (al menos en promedio durante un año), lo que hace que los trópicos sean cálidos (Stevens 2011). Y, la dirección vertical (hacia arriba, como se encuentra en la superficie de la Tierra) es perpendicular al eje de rotación de la Tierra en el ecuador, mientras que el eje de rotación y la vertical son los mismos en el polo; esto hace que la rotación de la Tierra influya en la circulación atmosférica con más fuerza en las latitudes altas que en las bajas. Debido a estos dos factores, las nubes y las tormentas de lluvia en los trópicos pueden ocurrir de manera más espontánea en comparación con las de latitudes más altas, donde están más controladas por fuerzas de mayor escala en la atmósfera. Debido a estas diferencias, las nubes y la lluvia son más difíciles de pronosticar en los trópicos que en las latitudes más altas. Por otro lado, la temperatura se pronostica fácilmente en los trópicos, porque no cambia mucho. [46]
Modificación
La aspiración de controlar el clima es evidente a lo largo de la historia de la humanidad: desde los antiguos rituales destinados a traer lluvia para las cosechas hasta la Operación Militar Popeye de los EE. UU. , Un intento de interrumpir las líneas de suministro alargando el monzón de Vietnam del Norte . Los intentos más exitosos de influir en el clima involucran la siembra de nubes ; Incluyen las técnicas de dispersión de niebla y estratos bajos empleadas por los principales aeropuertos, las técnicas utilizadas para aumentar las precipitaciones invernales sobre las montañas y las técnicas para suprimir el granizo . [47] Un ejemplo reciente de control del clima fue la preparación de China para los Juegos Olímpicos de Verano de 2008 . China disparó 1.104 cohetes de dispersión de lluvia desde 21 sitios en la ciudad de Beijing en un esfuerzo por mantener la lluvia alejada de la ceremonia de apertura de los juegos el 8 de agosto de 2008. Guo Hu, jefe de la Oficina Meteorológica Municipal de Beijing (BMB), confirmó el éxito. de la operación con 100 milímetros cayendo en la ciudad de Baoding de la provincia de Hebei , al suroeste y en el distrito de Fangshan de Beijing registrando una precipitación de 25 milímetros. [48]
Si bien no existen pruebas concluyentes de la eficacia de estas técnicas, existen numerosas pruebas de que la actividad humana, como la agricultura y la industria, produce modificaciones climáticas involuntarias: [47]
- La lluvia ácida , causada por la emisión industrial de dióxido de azufre y óxidos de nitrógeno a la atmósfera , afecta negativamente a los lagos , la vegetación y las estructuras de agua dulce .
- Los contaminantes antropogénicos reducen la calidad del aire y la visibilidad .
- Se espera que el cambio climático causado por actividades humanas que emiten gases de efecto invernadero al aire afecte la frecuencia de eventos climáticos extremos como sequías, temperaturas extremas, inundaciones , vientos fuertes y tormentas severas . [49]
- Se ha demostrado que el calor , generado por las grandes áreas metropolitanas, afecta minuciosamente el clima cercano, incluso a distancias de hasta 1.600 kilómetros (990 millas). [50]
Los efectos de la modificación climática inadvertida pueden representar graves amenazas para muchos aspectos de la civilización, incluidos los ecosistemas , los recursos naturales , la producción de alimentos y fibras, el desarrollo económico y la salud humana. [51]
Meteorología a microescala
La meteorología a microescala es el estudio de fenómenos atmosféricos de corta duración más pequeños que la mesoescala , alrededor de 1 km o menos. Estas dos ramas de la meteorología a veces se agrupan como "meteorología de mesoescala y microescala" (MMM) y juntas estudian todos los fenómenos menores que la escala sinóptica ; es decir, estudian características generalmente demasiado pequeñas para ser representadas en un mapa meteorológico . Estos incluyen "bocanadas" de nubes pequeñas y generalmente fugaces y otras características de nubes pequeñas. [52]
Extremos en la Tierra
En la Tierra, las temperaturas generalmente oscilan entre ± 40 ° C (100 ° F a -40 ° F) anualmente. La variedad de climas y latitudes en todo el planeta puede ofrecer temperaturas extremas fuera de este rango. La temperatura del aire más fría jamás registrada en la Tierra es de -89,2 ° C (-128,6 ° F), en la estación Vostok , Antártida , el 21 de julio de 1983. La temperatura del aire más caliente jamás registrada fue de 57,7 ° C (135,9 ° F) en 'Aziziya , Libia , el 13 de septiembre de 1922, [53] pero se cuestiona esa lectura . La temperatura media anual más alta registrada fue de 34,4 ° C (93,9 ° F) en Dallol , Etiopía. [54] La temperatura media anual más fría registrada fue de -55,1 ° C (-67,2 ° F) en la estación Vostok , en la Antártida . [55]
La temperatura media anual más fría en un lugar habitado permanentemente se encuentra en Eureka, Nunavut , en Canadá, donde la temperatura media anual es de -19,7 ° C (-3,5 ° F). [56]
El lugar más ventoso jamás registrado está en la Antártida , Commonwealth Bay (Costa de George V). [ cita requerida ] Aquí los vendavales alcanzan las 199 mph (320 km / h ). [ cita requerida ] Además, la mayor nevada en un período de doce meses ocurrió en Mount Rainier , Washington , EE . UU . Se registró como 31,102 mm (102,04 pies) de nieve. [57]
Extraterrestre dentro del sistema solar
Se ha considerado útil estudiar cómo funciona el clima en otros planetas para comprender cómo funciona en la Tierra. [58] El clima en otros planetas sigue muchos de los mismos principios físicos que el clima en la Tierra , pero ocurre en diferentes escalas y en atmósferas que tienen diferente composición química. La misión Cassini-Huygens a Titán descubrió nubes formadas a partir de metano o etano que depositan lluvia compuesta de metano líquido y otros compuestos orgánicos . [59] La atmósfera de la Tierra incluye seis zonas de circulación latitudinales, tres en cada hemisferio. [60] En contraste, la apariencia de bandas de Júpiter muestra muchas de esas zonas, [61] Titán tiene una sola corriente en chorro cerca de la latitud norte del paralelo 50, [62] y Venus tiene un solo chorro cerca del ecuador. [63]
Uno de los hitos más famosos del Sistema Solar , la Gran Mancha Roja de Júpiter , es una tormenta anticiclónica que se sabe que ha existido durante al menos 300 años. [64] En otros gigantes gaseosos , la falta de superficie permite que el viento alcance velocidades enormes: se han medido ráfagas de hasta 600 metros por segundo (alrededor de 2.100 km / ho 1.300 mph) en el planeta Neptuno . [65] Esto ha creado un rompecabezas para los científicos planetarios . En última instancia, el clima es creado por energía solar y la cantidad de energía recibida por Neptuno es solo alrededor de 1 ⁄ 900 de la recibida por la Tierra, sin embargo, la intensidad de los fenómenos climáticos en Neptuno es mucho mayor que en la Tierra. [66] Los vientos planetarios más fuertes descubiertos hasta ahora se encuentran en el planeta extrasolar HD 189733 b , que se cree que tiene vientos del este que se mueven a más de 9.600 kilómetros por hora (6.000 mph). [67]
Clima espacial
El clima no se limita a los cuerpos planetarios. Como todas las estrellas, la corona del Sol se pierde constantemente en el espacio, creando lo que es esencialmente una atmósfera muy delgada en todo el Sistema Solar . El movimiento de la masa expulsada del Sol se conoce como viento solar . Las inconsistencias en este viento y los eventos más grandes en la superficie de la estrella, como las eyecciones de masa coronal , forman un sistema que tiene características análogas a los sistemas meteorológicos convencionales (como la presión y el viento) y generalmente se conoce como clima espacial . Las eyecciones de masa coronal se han rastreado tan lejos en el Sistema Solar como Saturno . [68] La actividad de este sistema puede afectar las atmósferas planetarias y ocasionalmente las superficies. La interacción del viento solar con la atmósfera terrestre puede producir auroras espectaculares , [69] y puede causar estragos en los sistemas sensibles a la electricidad, como las redes eléctricas y las señales de radio. [70]
Ver también
- Glosario de meteorología
- Temporadas australianas indígenas
- Esquema de meteorología
- Estación meteorológica
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enlaces externos
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