Los elementos del clima, y factores que los modifican. Parte 1.

Imagen1climaHace algún tiempo les hablé acerca de la diferencia entre tiempo meteorológico y clima, y entre variabilidad climática y cambio climático.

En ese momento les prometí referirme también al cambio climático con algún detalle. Para eso, hay un camino intermedio que debemos recorrer, y acá comenzamos a hacerlo.

Para eso, hablaremos de los elementos que constituyen el clima, y sus correspondientes factores modificadores.

En este punto, es importante recordarles que en todo sistema, los roles son intercambiables, de modo que el mismo elemento puede ser unas veces agente activo y otras, en cambio, factor modificador, de allí que hablar de elementos en su sentido amplio abarcaría también a los factores, mientras que s.s. es un vocablo prácticamente sinónimo de agente. En cualquier caso, es importante atender al contexto para saber qué rol cumple cada elemento en cada situación.

¿Cuáles son los elementos fundamentales del clima?

Los principales elementos que caracterizan las condiciones meteorológicas en un momento dado, y  que definen el clima de una región cuando se las analiza estadísticamente a lo largo de tiempos prolongados, son:

  • Radiación solar entrante.
  • Temperatura.
  • Humedad atmosférica.
  • Precipitaciones.
  • Presión atmosférica.
  • Viento.
  • Circulación atmosférica general.
  • Tensión de vapor.

¿Qué es la radiación solar entrante?

Antes de seguir adelante, les recomiendo repasar los conceptos de calor, temperatura, calorías, etc, en este post, para que lo que sigue sea más fácil de interpretar.

En principio digamos que la radiación solar es la fuente principal del calor superficial en la Tierra, y como ya dije otras veces, es el motor que hace posibles los procesos exógenos.

La energía emitida por el Sol es radiación electromagnética, y puede presentarse con diferentes longitudes de onda, en el abanico que comprende desde 200 hasta 4000 nanometros, lo que permite su clasificación en: radiación ultravioleta, luz visible y radiación infrarroja.

La radiación ultravioleta, que se conoce también como rayos actínicos, es la de menor longitud de onda (360 nm), implica mucha energía e interfiere con los enlaces moleculares, llegando a alterar las moléculas de ADN, por lo cual es peligrosa para los organismos vivos. Afortunadamente estas ondas son absorbidas mayoritariamente por la parte alta de la atmósfera, especialmente por la capa de ozono.

La radiación visible, o rayos lumínicos, corresponden a longitudes de onda entre 360 nm (violeta) y 760 nm (rojo), y es la responsable de la iluminación natural del planeta.

La radiación infrarroja corresponde a lo que se conoce como rayos caloríficos. Es la de las mayores longitudes de onda y menos energía asociada. No obstante, esa energía es suficiente para aumentar la agitación de las moléculas, y generar el incremento de la temperatura, razón por la cual, son los que en relación con el clima resultan de mayor importancia.

La temperatura superficial terrestre procede pues de esta energía radiante del sol, cuyo monto, si bien está sujeto a variaciones, se mueve siempre dentro de un estrecho entorno, razón por la cual recibe el nombre de “constante solar”.

¿Qué es la constante solar?

Se define como tal, a la cantidad de calorías que recibe y absorbe durante un minuto, una superficie oscura de 1 cm2 situada en el límite superior de la atmósfera, cuando los rayos solares inciden verticalmente. Esta constante se mide en langleys, siendo un langley igual a 1 cal gramo/ cm2.

La constante solar adquiere entonces un valor de 2,1 langleys aproximadamente, ya que son 2,1 las calorías implicadas en las condiciones definidas más arriba.

¿Qué puede decirse de la temperatura?

Básicamente es el estado atmosférico que resulta de la radiación entrante, su distribución en el espacio, y por supuesto la pérdida por reflexión hacia el espacio exterior que se conoce como albedo, y no es más que el calor que se pierde para el balance térmico de la Tierra.

Es por eso importante comenzar por explicar cuáles son los factores que afectan la distribución de la radiación solar sobre la superficie terrestre, ya que si bien la energía entrante es la misma para todo el planeta, el calentamiento resultante cambia según la latitud, altitud y pendiente del lugar, fundamentalmente.

Así es que podemos decir que cuanto más alejado está un lugar del ecuador, la temperatura será más baja porque el calor solar se distribuye en espacios cada vez mayores, puesto que los rayos inciden cada vez más oblícuamente.

Imagen1radiación

Figura 1: en AC, los rayos caen perpendicularmente, como en el ecuador, y se distribuyen en menos espacio que en AB, donde la oblicuidad representa mayores latitudes.

Esto puede verse claramente en la figura 1, si se compara el espacio en el que se derraman los rayos solares con su ángulo de incidencia. En los espacios en que los rayos caen perpendicularmente a la tierra, como sucede sobre el ecuador, el segmento AC, que representa la superficie a calentar, es obviamente menor que el segmento AB, donde puede verse que hay un ángulo distinto a 90° y corresponde  a las mayores latitudes.

En la figura 2, puede verse además, que con la creciente oblicuidad de los rayos en las distintas zonas, a medida que nos alejamos del ecuador, aumenta también el espesor de atmósfera a atravesar, con el consecuente aumento de calor que se pierde por reflexión y absorción en ella.

Imagen1radiacion2

Figura 2: oblicuidad de los rayos y espesor de atmósfera atravesada.

La figura 3, representa una situación similar a la de la figura 1, aunque en este caso se comparan las pendientes: en AB, se ve el espacio de distribución del calor para los rayos entrantes en superficies planas, y en CB, en zonas con pendiente.

En cuanto a la causa principal por la cual la temperatura desciende con la altitud, es sencillamente la menor densidad del aire atmosférico, que al hacerse más pobre en vapor de agua y dióxido de carbono, pierde parte de su capacidad para absorber el calor, que por ende lo atraviesa, calentando menos que a nivel del mar.

Respecto a otros datos, como modo de medir la temperatura, etc, algo les adelanté en el post que ya deben haber repasado, pero quedan aún algunas cosas que vale la pena conocer, como las siguientes:

radiacion1

Figura 3: distribucion del calor entrante, en superficies planas y pendientes

¿Qué se entiende por temperatura equivalente y por sensación térmica?

Mucha gente cree que la sensación térmica que escuchamos hoy en los partes meteorológicos es un invento reciente, o un dato totalmente subjetivo, pero se equivocan en ambos casos, como verán en seguida. Vayamos por partes y empecemos por definir la temperatura equivalente, que no es otra cosa que la temperatura efectiva (medida en el termómetro) corregida con el valor del calor latente.

Calor latente es el que queda retenido en el vapor de agua presente en el aire en un momento dado. Para el aire totalmente seco, ese valor adicional es cero, pero aumenta progresivamente según crece el porcentaje de humedad, hasta alcanzar un valor máximo de 30° C cuando se alcanza el 100%. Esto genera la sensación de bochorno que hace tan poco tolerable el calor cuando hay suficiente humedad.

Recuerdo el chiste que circulaba en mi infancia, en que se atribuía a alguna vecina entrada en años, el dicho: “No es nada la calor, lo que mata es l’humedá”…y no se equivocaba.

El  concepto de temperatura equivalente fue creado en 1932 por Knoche, y fue recuperado con el nombre de temperatura virtual por Battan en 1964.

De todas maneras, era insuficiente para describir la respuesta del cuerpo humano, por lo cual más adelante se generó el concepto de sensación térmica o calor sensible, en el cual se incluyen tanto la temperatura efectiva como el calor latente, y – lo novedoso- la acción refrigerante del viento.

Así es que temperaturas de hasta 50 ° bajo cero se resisten mejor en Siberia- donde los vientos son escasos- que 20 bajo cero en zonas australes de vientos permanentes y de alta velocidad.

¿Qué es la humedad atmosférica?

Es el vapor de agua que prácticamente siempre está presente en las capas atmosféricas inferiores.

Cuando lo que se mide es la cantidad de vapor de agua realmente presente en 1 metro cúbico de aire, se habla de humedad absoluta, la cual depende de numerosos factores como la temperatura, la presión y el viento. Existe además, un límite o capacidad para contener vapor de agua que no puede superarse, ya que una vez alcanzado, el vapor de agua comienza a condensarse.

Cuando la humedad absoluta y la capacidad máxima, (que es el punto de saturación inmediatamente seguido por la condensación) se relacionan entre sí, en la forma de un porcentaje, se habla de humedad relativa, y es la que escuchamos en los partes meteorólogicos que difunden los medios.

Así pues, si escuchamos 50% de humedad relativa, la idea implícita es que la mitad del agua que podría contener un metro cúbico de aire , dadas las condiciones reinantes, está efectivamente presente en él.

¿Qué son las precipitaciones y de qué tipo hay?

Cuando por la razón que sea, el aire húmedo se enfría, o bien se alcanza una saturación, el vapor de agua se condensa en forma de gotas minúsculas que se van reuniendo hasta que su peso es suficiente para provocar la caída, en el fenómeno que se conoce como precipitación.

Las precipitaciones se miden en mm por unidad de superficie, porque su medición se realiza porecisamente por la altura de agua alcanzada en el recipiente conocido como pluviómetro.

Las formas generales de precipitación son:

  • Rocío: término que se usa en referencia a una condensación en cantidades ínfimas (1 a 2 mm), y que se deposita sobre las superficies frías.
  • Lluvias: son precipitaciones en estado líquido, y existen de ellas numerosas clasificaciones según su origen, duración, intensidad, etc., que iremos viendo en otros posts.
  • Escarchas, escarchillas, nevadas y granizo son formas sólidas de precipitación, que como es obvio, tienen lugar cuando la temperatura del aire está por debajo del punto de congelamiento. Las escarchas no son otra cosa que películas de rocío congelado sobre la superficie terrestre, mientras que las escarchillas ocurren sobre elementos altos, como ramas, cables, tejados, etc., quedando así parcialemnte suspendidas.

Ya llegados a este punto, podemos tomarnos un recreo hasta el próximo lunes, cuando responderemos a las siguientes preguntas:

¿Qué es la presión atmosférica?

¿Qué es el viento?

¿Qué se entiende por circulación atmosférica?

¿Qué es la tensión de vapor?

¿Qué es el punto de rocío?

¿Cuáles son los principales factores que modifican localmente las condiciones climáticas?

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Un abrazo y hasta el miércoles. Graciela.
P.S.: La imagen que ilustra el post la he tomado de Imágenes Google, que me direccionó a este sitio.

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