CTM. Ud. 9. Estudio del clima

CTM. Ud. 9. Estudio del clima

- EL CLIMA: CONCEPTO Y PARÁMETROS.

            El clima es el conjunto de fenómenos meteorológicos que caracterizan el estado medio de la atmósfera en una región de la Tierra durante un largo período de tiempo.

            No hay que confundir clima con tiempo atmosférico. El tiempo atmosférico es la situación de temperatura, humedad, presión, nubosidad y precipitación de un momento determinado en una determinada región de la Tierra.

            El clima se calcula a partir de los valores medidos del tiempo atmosférico recogidos durante 20 – 30 años. Los climogramas son gráficas que representan los climas mediante la temperatura y las precipitaciones con respecto al tiempo.

            Para entender cómo se determinan los climas hay que entender el origen de todos los factores que lo componen: temperatura, humedad, presión, nubosidad y precipitaciones.

- Formación de nubes.

            Las precipitaciones son la caída de agua líquida o sólida sobre la superficie terrestre. Para que tengan lugar, antes deben generarse nubes, las cuales se producen de diferentes maneras:

- Nubes de convección térmica.

Son la consecuencia del ascenso de aire caliente. Se producen nubes de tipo cúmulo o cumulonimbos, de cima redondeada en forma de cúpula, con la base casi horizontal, y bajas en altura.

En este tipo de nubes, la base está mucho más caliente que la cúpula, por lo que las gotas de agua se elevan y chocan, uniéndose. Cuando pesan mucho caen en forma de precipitación, originando lo que se llama borrascas de convección.

- Nubes de convección orográfica.

Se producen por el choque de aire cálido y húmedo contra una montaña, lo que provoca su ascenso por ella hasta alcanzar su nivel de condensación; son nubes con forma horizontal llamadas estratos, y al enfriarse el agua que contienen originan precipitaciones por contacto con la ladera (precipitación horizontal). Cuando la nube rebasa la cima ha perdido casi toda el agua, tan sólo queda un poco, que se convierte en vapor de agua a medida que desciende por el otro lado de la montaña; el resultado es que en este otro lado no hay lluvias y la región es seca.

- Nubes de convección en los frentes.

Se produce un frente al chocar dos masas de aire de diferente temperatura y humedad, es decir, con un gran contraste térmico. Ambas masas no se mezclan, sino que chocan, y en la zona de contacto entre ellas se libera una energía (originada por la diferencia de Tª) en forma de lluvias o vientos. Los frentes dan lugar a borrascas frontales o móviles.

            Existen tres tipos de frentes: fríos, cálidos y ocluidos.

a) Frentes fríos. Se forman cuando una masa de aire frío entra en contacto con una masa de aire cálido. La fría, más densa, se introduce debajo de la cálida, obligándole a ascender, originando nubes verticales o cumulonimbos y provocando intensos chubascos y tormentas.

b) Frentes cálidos. Se forman cuando es la masa de aire cálido la que se encuentra con una masa de aire frío. La masa cálida asciende lentamente en este caso, desarrollando nubes horizontales o estratos (nimbostratos y altostratos) que cubren el cielo de gris plomizo y provocan lloviznas y nevadas. Por encima forman cirros, nubes indicadoras de buen tiempo si no se mueven, y anunciadoras de frentes si se desplazan rápido.

c) Frentes ocluidos. Aparecen por superposición de dos frentes: uno frío y otro cálido. Este último acaba perdiendo el contacto con el suelo (oclusión), por lo que el frente frío lo sustituye y ocupa toda la superficie. Se forman precipitaciones de ambos tipos.

- Tipos de precipitaciones: lluvias, nieve y granizo.

- Lluvias.

Son precipitaciones en forma líquida. Si son suaves se llaman lloviznas, como las originadas por altostratos. Si son lluvias persistentes, abarcan una gran superficie y son producidas por nimbostratos. Los chubascos son lluvias fuertes y poco duraderas procedentes de cumulonimbos.

Para caracterizar las lluvias se emplean dos parámetros: intensidad y frecuencia.

Intensidad: cantidad de lluvia caída por unidad de tiempo.

Frecuencia: período de tiempo con el que se repiten las precipitaciones.

            Las lluvias torrenciales son precipitaciones superiores a los 200 l/m² durante 24 horas. Son muy peligrosas, pueden provocar inundaciones desastrosas.

            Las tormentas son precipitaciones formadas a partir de un cumulonimbo, el cual se puede originar por convección térmica, como resultado de un ascenso orográfico, o por frentes fríos. Para que haya una tormenta debe haber una intensa convección y fuertes corrientes térmicas ascendentes que induzcan procesos de electrificación. Los rayos son fuertes corrientes eléctricas de carga negativa; constituyen un gran riesgo, son la causa de la muerte de muchas personas, animales, y de muchos incendios forestales.

7.2.2.- Nieve y granizo.

Cuando los cristalitos de hielo de la cima de un cumulonimbo chocan con otros cristales, se forman cristales hexagonales que constituyen la nieve. Los cristales se unen para formar copos.

            El granizo se forma en las tormentas primaverales y veraniegas cuando los cristales de hielo caen a la zona intermedia de la nube y los envuelve la humedad. Si las corrientes térmicas lo elevan de nuevo, se añade una capa más de hielo, haciendo que aumente su diámetro. Cuando este proceso se repite varias veces, crece el número de capas del cristal, con lo que aumenta su tamaño y cae.        

Las ventiscas se forman por combinación de un viento superior a 50 km/h, nieve y Tªs de unos -7 ºC; son un riesgo climático importante.

- CLASIFICACIONES DEL CLIMA.

            Dada la variabilidad de los fenómenos meteorológicos, la clasificación climática resulta muy compleja. Se realiza en función de los factores que afectan al clima. De ellos, los más importantes son la temperatura, la humedad, las precipitaciones y la vegetación. Casi todos estos factores dependen de la radiación solar recibida, y la distribución de ésta depende de la latitud. En definitiva, la latitud controla los principales factores climáticos, y por tanto, los climas.

            Se distinguen las siguientes zonas climáticas según la latitud: polar, templada, tropical y ecuatorial o intertropical. A su vez, estas zonas se han dividido en dominios climáticos, que veremos a continuación.

- Zona polar. (60º-90º de latitud)

            Caracterizada por temperaturas bajas (0 ºC de media anual), altas presiones y precipitaciones débiles (< 250 mm/año). Dentro de ella existen varios dominios:

• Dominio glaciar. Precipitaciones en forma de nieve, agua helada todo el año.
• Dominio periglaciar. En él existe deshielo durante una parte del año.

- Zona templada. (40º-60º de latitud)

            Sus temperaturas son medias, variables alrededor de unos 10 ºC; la pluviosidad es abundante, unos 1000 mm/año; las presiones son bajas, y las estaciones marcadas. Los vientos que soplan son occidentales. Los dominios de esta zona son:

§  Dominio marítimo. Invierno y veranos suaves y precipitaciones todo el año.

§  Dominio continental. Estaciones con temperaturas más extremas y menos lluvias.

§  Dominio mediterráneo. Verano seco.

8.3.- Zona tropical. (20º-40º de latitud)

            Caracterizada por altas presiones y precipitaciones escasas (250 mm/año). La temperatura varía mucho entre el día y la noche.

• Dominio desértico. Vegetación muy escasa o nula.
• Dominio subdesértico. Con vegetación discontinua.
• Dominio estepa. Vegetación continua.

8.4.- Zona ecuatorial. (0º-20º de latitud)

            Se caracteriza por bajas presiones, pluviosidad abundante (2000 mm/año) y temperaturas medias elevadas (25 ºC).

• Dominio sabana. Vegetación no densa, presenta una estación seca y otra lluviosa.
• Dominio selva. No hay estación seca; la vegetación es muy densa.
• Dominio monzónico.  En invierno soplan los vientos alisios continuamente, lo que se denomina “monzón de invierno”; es frío, seco y sin lluvia. En verano, los alisios del hemisferio sur cruzan el ecuador y debido a la fuerza de Coriolis se desvían, enviando un viento del SE llamado “monzón de verano”, de aire tropical, cálido y húmedo. Al chocar con el otro alisio continental seco, origina abundantes lluvias.

- EL CLIMA DE NUESTRAS LATITUDES.

            El clima en las zonas templadas del hemisferio Norte viene determinado por las posiciones que ocupa el frente polar y la corriente en chorro. Ambos hacen frontera entre el aire frío polar y el cálido tropical.

            Para entender mejor la situación de estas masas de aire, lo podríamos comparar con unos gigantes de 12 km de altura con los pies en el suelo y la cabeza en la tropopausa, que juegan al corro alrededor de la Tierra y que giran de Oeste a Este, con el polo Norte a sus espaldas. La corriente en chorro correspondería a sus cabezas, mientras que el frente sería su cuerpo. A su espalda estaría el aire polar frío, y enfrente de ellos el cálido viento del oeste.

- La corriente en chorro o “Jet stream”.

            El chorro polar o “Jet stream” es un velocísimo río de viento que rodea la Tierra describiendo un círculo cerrado. Es una franja de cientos a miles de kilómetros de grosor, situada a la altura de la tropopausa en las latitudes medias de ambos hemisferios, y su sentido es de Oeste a Este. Su presencia se hace más patente en el mes de febrero y principios de marzo. En la franja que lo confina, el viento fluye en una banda semicontinua alrededor del globo con dirección Oeste-Este y es producido por los contrastes en la temperatura del aire cuando se mueve desde los polos (viento frío polar) hacia el ecuador; encontrándose con el viento cálido ecuatorial que se dirige al polo. Se caracteriza por la concentración de isotermas y por fuertes gradientes transversales de la velocidad.

- Frente polar.

            Está formado por una serie de frentes cálidos, fríos y ocluidos que rodean a la Tierra como un frente único, separando dos masas de aire de temperaturas distintas (fría al N y cálida al S). En él convergen los vientos del levante y del oeste.

            El clima de las latitudes medias depende de la latitud que ocupen las borrascas subpolares y los anticiclones subtropicales, lo que depende a su vez de la posición del chorro y del frente polar.

            El vórtice circumpolar es el conjunto de borrascas ondulatorias que constituyen el frente polar y que hacen frontera con el frente cálido subtropical. Según la latitud en la que se encuentre tenemos las siguientes situaciones:

• En verano: índice zonal alto (hemisferio Norte).

Debido a que la ZCIT, los anticiclones subtropicales (Azores) y las borrascas subpolares se encuentran más cerca del polo Norte, desplazando el frente polar y el chorro hacia el norte (60º), dejando llegar los vientos alisios cálidos.

• Resto del año: índice zonal bajo.

Situación 1.- Los anticiclones subtropicales y las borrascas subpolares se desplazan hacia el sur. Los westerlies soplan más hacia el sur, por lo que el frente polar y la corriente en chorro descienden, pudiendo alcanzar 30º de latitud Norte en invierno. En esas ocasiones, su giro no es muy circular, sino que serpentea, produciendo unas ondulaciones hacia arriba y hacia abajo, denominadas ondas de Rossby. Las ondulaciones hacia abajo dan lugar a borrascas; las que son hacia arriba, anticiclones.

Situación 2.- Si la situación anterior se mantiene, los meandros se suelen ir dilatando más y más hasta que se rompen. Entonces, las borrascas subpolares pasan al sur, donde originan lluvias, y los anticiclones subtropicales pasan al norte llevando calor.

- Anticiclones de bloqueo.

            A veces, la dilatación permanece sin que se rompan los meandros, y se originan los anticiclones de bloqueo, llamados así porque permanecen inmóviles durante varios días, impidiendo la entrada de las lluvias y causando intensas sequías en los lugares sobre los que se asientan. Además desvían las borrascas hacia otras zonas donde provocan precipitaciones torrenciales e inundaciones.

- El clima en España.

            El clima en la Península Ibérica está determinado por la posición geográfica del anticiclón de las Azores. Durante el verano está más cerca el Polo Norte, y bloquea la entrada de borrascas, desviándolas al Norte de Europa.

Las lluvias de verano son de carácter tormentoso, originadas por nubes de desarrollo vertical que se forman a partir de una convección térmica. En esta época pueden llegar vientos procedentes del anticiclón subtropical situado sobre el desierto del Sáhara; los vientos serán entonces secos y vendrán cargados de polvo, lo que provocará calimas.

            Durante el invierno, el anticiclón de las Azores se desplaza hacia el hemisferio Sur, por lo que las borrascas del Norte deberían entrar, pero nuestro país es un continente que se enfría mucho, creando en el centro un anticiclón de bloqueo que no deja entrar los frentes, dando lugar a grandes sequías, nieblas y heladas. Las lluvias se desvían hacia el Cantábrico y el Norte de Europa. Las lluvias de invierno son de tipo frontal, pero sólo llegan cuando los vientos del NE soplan muy fuertes e introducen alguna borrasca ondulatoria.

            Cuando hace un poco más de calor (primavera y otoño), el anticiclón continental desaparece y entonces entran las borrascas ondulatorias frontales.

- La gota fría.

Se produce a finales del verano y principios del otoño. Su origen no tiene que ver con los frentes. Se trata de una entrada de aire frío procedente de la corriente en chorro (tropopausa) que se rompe y se cuela; como el aire es frío, desciende, provocando una especie de socavón en la tropopausa al encontrarse de repente rodeado de otra masa más cálida y menos densa; desciende en espiral hasta alcanzar la superficie. A la vez se originará una borrasca por el ascenso convectivo del aire caliente y húmedo, se formarán nubes de desarrollo vertical, que darán lugar a fuertes aguaceros e incluso nevadas. La masa ascendente tiene humedad, ya que el mar se enfría lentamente y la evaporación en el Mediterráneo persiste.

- Tornados.

Son una especie de columna giratoria de unos 50 metros más o menos de anchura que se extiende desde el suelo hasta la base de un cumulonimbo. Se forma por un remolino que resulta del calentamiento excesivo de la superficie terrestre. El giro comienza cuando el viento en las zonas altas sopla con mayor intensidad y en distinto sentido que en las capas bajas. Son muy peligrosos, se suelen dar en las costas del sur y del este de la Península Ibérica.

- El clima en las bajas latitudes.

            Las principales características de las zonas más próximas al Ecuador son:

- Monzones.

Son como brisas marinas en las que la alternancia de movimientos tierra-mar es cada 6 meses en lugar de diaria. En invierno en el hemisferio norte, la ZCIT está en su posición más al sur; el frío hace que en Asia se instale un anticiclón continental que expulsa viento frío y seco hacia el exterior. En verano se deshace el anticiclón y la ZCIT asciende, situándose sobre Asia, lo que provoca que el chorro y el frente polar se compriman contra el Polo. Entonces comienzan las lluvias amazónicas en India y en el SE asiático, porque los vientos del suroeste son húmedos, ya que proceden de un anticiclón situado sobre el océano Índico.

- Tifones, huracanes o ciclones.

            Significan lo mismo. Un huracán es un grupo de tormentas muy próximas entre sí que tienen un diámetro de unos 500 km más o menos, y que giran en espiral en torno a una parte central: el ojo del huracán, de unos 40 km de ancho, que se encuentra en calma.

            Los huracanes se originan en las proximidades del Ecuador, donde la fuerte insolación calienta el agua del mar hasta unos 27 ºC, originando una intensa evaporación y una fuerte convección de forma que se generan nubes de desarrollo vertical de tormenta. El giro en espiral es debido al efecto de Coriolis que aumenta a medida que se aleja del ecuador. El giro en el hemisferio Norte es antihorario. Debajo del ojo del huracán y como consecuencia del efecto de succión ejercido por las borrascas, se puede producir la elevación del agua del mar, dando lugar a olas que pueden llegar a la tierra e invadirla.

            El movimiento de rotación asola a todo lo que hay a su paso en su desplazamiento de este a oeste. Los huracanes del hemisferio Norte se dirigen hacia el norte y el noreste. Los del hemisferio sur se dirigen hacia el sur y el suroeste.

            Los huracanes se debilitan al entrar en contacto con la tierra. Los peligros se deben a la velocidad de rotación del viento en torno al ojo, a las inundaciones y a las fuertes lluvias, que causan cuantiosos daños materiales.

            Antes se detectaban los huracanes mediante aviones; hoy día se hace mediante satélites, existiendo complejos sistemas de alerta a la población.

- LOS CAMBIOS CLIMÁTICOS PASADOS.

- Cambios climáticos previos al Cuaternario.

            Durante el Precámbrico y principios del Paleozoico sólo existía un gran continente, llamado Pangea. Este continente supondría un freno para las corrientes oceánicas, impidiendo que éstas alcanzaran las latitudes medias y altas, por lo que éstas se mantendrían muy frías. Esto se traduciría en glaciaciones, de las cuales destacaron la precámbrica y la carbonífera.

            Cuando Pangea se dividió en dos, las corrientes oceánicas pudieron circular por medio de ambas, con lo que las temperaturas del resto de Paleozoico fueron superiores a las actuales.

            Durante el Pérmico se produjo una desertización causada por influencia de un anticiclón de gran tamaño formado sobre Pangea II. Dicha desertización se prolongó hasta el Triásico medio, cuando Pangea comenzó de nuevo a fragmentarse.

            Durante el Mesozoico y el Terciario la temperatura se elevó aún más, sobre todo durante el Jurásico y el Cretácico, cuando el clima se volvió tropical, muy favorable para el desarrollo de los dinosaurios.

- Cambios climáticos durante el Cuaternario.

            En esta Era, la situación de los continentes no varía, por lo que el cambio climático no se debe a esta situación. Se supone que los cambios se deben a los ciclos de Milankovitch, relacionados con la posición del perihelio, inclinación del eje terrestre y excentricidad de su órbita.

Durante los últimos 800.000 años, la Tierra ha pasado por períodos glaciales de unos 100.000 años de duración, separados por períodos interglaciares. Existen muchos estudios que lo avalan. Entre ellos están:

a)     El tipo de hielo que se forma en los glaciares durante la glaciación, que es blanquecino por la presencia de pocas burbujas de CO₂ atrapadas en él. El hielo que se forma en esos mismos glaciares en períodos interglaciares contiene más cantidad de burbujas de CO₂ atrapadas, por lo que su tonalidad es azul.

b)     El estudio palinológico, es decir, de los pólenes encontrados en los sedimentos, que permiten interpretar el clima de la época en que se depositaron.

- Cambios en las temperaturas durante el pasado histórico.

            La última glaciación terminó hace 10.000 años. A partir de ella las condiciones climáticas han sufrido oscilaciones.

            Se denomina óptimo climático al período de máximo calentamiento acaecido durante el Holoceno (2º-3º C más que en la actualidad en nuestras latitudes). Esto supuso:

• La retirada del hielo que cubría hasta el centro de Europa.
• El avance de los bosques de Siberia y Canadá.
• La elevación del nivel del mar.
• El ascenso de las borrascas ecuatoriales, que se sitúan en altas latitudes, con lo que las lluvias monzónicas afectaron a regiones del Sáhara y Egipto.

Tras esta época cálida se produjo otra fría (4000- 2000 años) y otra cálida (2000-1000 años). La época cálida culminó con la época de óptimo climático medieval, en la que se produjo la fusión del Ártico, lo que permitió exploraciones marinas como la de los vikingos, que recorren el Atlántico Norte, llegan a Islandia y Groenlandia y a América del Norte.

            Luego sobreviene un período de enfriamiento o “pequeña edad de hielo”, que se produjo durante el 1900-1200 a.C. 

            Concretamente en el siglo XV hizo mucho frío y sequía, lo que provocó grandes hambrunas al no haber cosechas, causando la muerte de muchas personas por enfermedades como el cólera.

            Posteriormente la temperatura se ha ido suavizando hasta la actualidad.

            Estas fluctuaciones de temperatura son muy rápidas, por lo que no se pueden explicar por los ciclos de Milankovitch. Parece ser que son debidas a manchas solares que surgen cada 80 – 180 años y que incrementan la cantidad de energía que emite el Sol.

- CAMBIOS CLIMÁTICOS PRESENTES Y FUTUROS.

            Desde 1900 hasta hoy, la temperatura media del clima de la Tierra sigue ascendiendo. El calentamiento climático es un problema global (afecta a la totalidad del planeta) por lo que las soluciones también deben ser globales.

            Esta variación climática en parte puede ser natural, pero también hay influencia humana. En el convenio de Río de Janeiro de 1992 así se apuntó, y se concluyó que si los países siguen el modelo de desarrollo incontrolado, las emisiones de gases de efecto invernadero se dispararán, recomendándose el uso de energías limpias y renovables, y la aplicación de políticas basadas en el desarrollo sostenible.

            El CO₂ ha pasado de estar presente en la atmósfera en una concentración de 280 ppm a una concentración de 370 ppm en el año 2001.

            Según un informe de los científicos pertenecientes al Panel Intergubernamental sobre el Cambio Climático (IPCC), existen evidencias del papel humano sobre el clima: la temperatura global ha aumentado de 0,3 ºC a 0,6 ºC, y el nivel del mar ha subido 10-15 cm.

            No sólo hay que achacar el cambio climático al CO₂, sino a otros gases de efecto invernadero potentes, aunque menos concentrados en la atmósfera (CH₄, NO_x), los HFC (hidrofluorocarbonados), los PFC (perfluorocarbonados) y los SF₆ (hexafluoruro de azufre).

            Se prevé que podrá ocurrir:

• Subida del nivel del mar.
• Disminución del albedo.
• Aumento de los icebergs.
• Descongelación del Ártico, además el agua sería menos densa por contener menos sal, lo que originaría problemas en la cinta transportadora y en las corrientes oceánicas.
• Desplazamiento de las zonas climáticas hacia los polos.
• Aumento de la temperatura en la troposfera.
• Cambios en la distribución de las precipitaciones con avance de los desiertos subtropicales (desertización).
• Reducción de la calidad del agua.
• Problemas de salud y enfermedad.
• Reactivación de enfermedades producidas por mosquitos, etc., debido a la expansión de las zonas más calientes. Ej.- reintroducción de la malaria en Europa.

En el protocolo de Kioto se intenta poner un límite a las emisiones de gases de efecto invernadero. A los países desarrollados se les impuso reducir una media de 5,2% las emisiones de estos gases hasta el año 2012, con el fin de estabilizar su concentración en la atmósfera, pero no se impone ningún límite a los países pobres. Como era muy drástica, se empezó a pedir flexibilidad. Un primer mecanismo se basa en la compra-venta de emisiones (un país puede comprar a otro los derechos de las emisiones). Otro mecanismo se denomina “mecanismo de desarrollo limpio”, e invita a los países desarrollados a invertir en proyectos de desarrollo del sur, y otro consiste en incluir sumideros de CO₂ (aumentar la emisión a cambio de plantar árboles).

            En la Cumbre Mundial sobre Cambio Climático (CMCC) de Buenos Aires, en 1998, se discutieron los detalles para poder llevar a cabo los mecanismos de flexibilidad.

            En la Cumbre de La Haya en 2000 no se alcanzó ningún acuerdo por la negativa de EEUU a reducir sus emisiones de gases de efecto invernadero.

            En la Cumbre de Bonn en 2001, los países europeos se comprometieron a contribuir al desarrollo limpio en el sur mediante una subvención de 460 millones de euros antes de 2005. En la Cumbre de Johannesburgo en 2002 todos los países ratificaron el protocolo de Kioto con la única excepción de EEUU. La ratificación de Rusia es aún dudosa.