Dr. Raúl Rivas, Universidad Nacional del Centro de la provincia de

Transcripción

CLIMATOLOGÍA
Desarrollo teórico de la asignatura correspondiente al 1er año de la Carrera de Licenciatura en Diagnóstico y
Gestión Ambiental y al 2do año de la Carrera de Licenciatura y Profesorado en Geografía.
Dr. Raúl Rivas, Universidad Nacional del Centro de la provincia de Buenos Aires, Facultad de
Ciencias Humanas. Año 2015.
Índice
Contenido
Presentación........................................................................................................................................ 3
Objetivos ......................................................................................................................................... 3
Programa ......................................................................................................................................... 3
Climatología ........................................................................................................................................ 4
El clima ............................................................................................................................................ 4
Historia ................................................................................................................................................ 4
El sistema climático ............................................................................................................................. 5
Meteorología ................................................................................................................................... 8
Tiempo y clima .................................................................................................................................... 9
Elementos y factores del tiempo y del clima ...................................................................................... 9
La atmósfera...................................................................................................................................... 10
Composición de la atmósfera........................................................................................................ 12
Estructura vertical de la atmósfera ............................................................................................... 14
Aportes de las misiones de satélite a la climatología ....................................................................... 16
Preguntas generales del capítulo y recomendaciones para el asistente al curso............................. 17
La tierra ............................................................................................................................................. 18
Movimiento de rotación ............................................................................................................... 19
Movimiento de traslación ............................................................................................................. 20
Radiación solar .................................................................................................................................. 20
Unidad de radiación ...................................................................................................................... 21
Temperatura del aire y de la superficie ............................................................................................ 22
Regímenes térmicos y amplitud térmica .......................................................................................... 24
Índices térmicos y umbrales.............................................................................................................. 25
Mapas ................................................................................................................................................ 25
El viento ............................................................................................................................................. 25
Medida del viento ......................................................................................................................... 26
Representación por símbolos........................................................................................................ 27
La presión .......................................................................................................................................... 28
Climatología. Facultad de Ciencias Humanas de la UNCPBA. Dr. Rivas, 2015
1
Isobaras ......................................................................................................................................... 29
La precipitación ................................................................................................................................. 30
Medición de la precipitación ......................................................................................................... 30
Tratamiento estadístico de los datos ........................................................................................ 30
Regímenes de precipitación .......................................................................................................... 31
Redes climáticas ................................................................................................................................ 31
Instrumental ...................................................................................................................................... 31
La OMM ............................................................................................................................................. 31
El SMN ............................................................................................................................................... 32
Nubes y clasificación de nubes.......................................................................................................... 32
La ecuación de Balance de Energía ................................................................................................... 32
La ecuación de balance de masas ..................................................................................................... 33
Evapotranspiración ........................................................................................................................... 33
Diferencia entre precipitación (P) y evapotranspiración (ET) ........................................................... 33
Clasificaciones climáticas .................................................................................................................. 33
El clima en la República Argentina .................................................................................................... 33
Cambio climático ............................................................................................................................... 33
El IPCC................................................................................................................................................ 33
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Presentación
El curso 2015 estará a cargo del Dr. Raúl Eduardo Rivas en la parte teórica y de la Lic. Sandra
Mordentti en la parte práctica. En el desarrollo del curso se prevé que los asistentes logren
comprender los conceptos teóricos y prácticos básicos de climatología.
Objetivos
o
o
o
o
o
Adquirir conocimientos claros sobre climatología y lograr que los alumnos utilicen un
lenguaje propio de la asignatura
Conocer los elementos, factores y variables del clima; así como también las escalas de
tiempo de medida
Confeccionar gráficos estadísticos
Deducir los climas de la República Argentina a partir de los conceptos climatológicos
básicos desarrollados
Preparar al estudiante para la docencia y la investigación en un conjunto de conocimientos
básicos de aspectos climatológicos e hidrológicos generales para su posterior aplicación en
otras asignaturas de la carrera.
Programa
Unidad 1. Climatología. Meteorología. Sistema climático. La tierra y la atmósfera. Efecto
invernadero. Aportes de las misiones de satélite a la climatología.
Unidad 2.Movimientos de la tierra y las consecuencias climáticas. Radiación, temperatura del aire
y de la superficie, humedad del aire, precipitación, presión y vientos. Regímenes. Caracterización
del clima a partir del análisis de conjunto de datos. Dinámica atmosférica.
Unidad 3.Observaciones, estaciones y redes climáticas. Instrumental. El Servicio Meteorológico
Nacional (SMN). La Organización meteorológica Mundial (OMM). Nubes: la clasificación de la
OMM. El sitio web del SMN, servicios y productos. Alertas. Modelos climáticos y la evolución del
clima.
Unidad 4.La ecuación de balance de energía y la ecuación de balance de masa. Evaporación y
evapotranspiración (ET). Ecuaciones de estimación. La diferencia entre precipitación y ET. Escalas
de tiempo.
Unidad 5. Clasificaciones y distribución de los climas en el planeta. Clasificaciones climáticas.
Índices climáticos. El clima en la República Argentina.
Unidad 6. Cambio climático y variabilidad climática. Estudio y causas de los cambios. Modelos de
predicción del cambio. La OMM y el Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio
Climático (IPCC). Objetivos del IPCC.
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Climatología
El clima
La climatología consiste en el estudio del clima, sus variaciones y extremos y su influencia en varias
actividades, sobre todo (aunque no exclusivamente) en los ámbitos de la salud, la seguridad y el
bienestar humanos. En sentido estricto, se entiende por clima las condiciones meteorológicas
normales correspondientes a un lugar y período de tiempo determinados. El clima puede
explicarse mediante descripciones estadísticas de las tendencias y la variabilidad principales de
elementos pertinentes, como la temperatura, la precipitación, la presión atmosférica, la humedad
y los vientos, o mediante combinaciones de elementos, tales como tipos y fenómenos
meteorológicos, que son característicos de un lugar o región, o del mundo en su conjunto, durante
cualquier período de tiempo.
La climatología es la ciencia que estudia la serie de estados atmosféricos que se suceden
habitualmente en un determinado lugar. Se sustenta en el análisis de datos atmosféricos. El clima
es un factor determinante para el modelado del paisaje como de la formación del suelo y el
desarrollo de la vegetación. Cuando nos referimos a que Tandil tiene inviernos fríos y húmedos
estamos diciendo que normalmente en invierno se presentan estas condiciones climáticas con
mayor frecuencia; pero no quiere decir que no pueda ocurrir que se presente un día seco y cálido.
Las series de datos para analizar y definir un clima en la Republica Argentina los brinda el Servicio
Meteorológico Nacional1. En la unidad 3 de este curso vamos a describir al SMN, la red oficial de
estaciones e indagar en el sitio web para poder tener idea de la información suministrada.
También en nuestro país el Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA) y otras
instituciones tienen registros de datos meteorológicos que permiten la caracterización climática
de una determinada región de nuestro país. En la actualidad muchos institutos de investigación
dependientes de la Comisión de Investigaciones Científicas de la provincia de Buenos Aires (CIC),
del CONICET y universidades llevan registros de datos con series que superan los 30 años de
medidas. Toda esta información ayuda al desarrollo de investigaciones, además de, permitir la
toma de decisiones de la mayor parte de las actividades que se desarrollan a diario (desde la
construcción de una ruta, hasta la organización de una salida al campo).
Historia
En los poemas de la antigua Grecia y en el Antiguo Testamento de la Biblia judeocristiana ya
podían encontrarse referencias al tiempo. Aparecen citas aún más antiguas en los Vedas, las
escrituras hindúes más antiguas, que fueron escritas aproximadamente en el año 1800 a. C.
Asimismo, pueden encontrarse escritos específicos sobre el tema de la meteorología y la
climatología en la obra Sobre los aires, aguas y lugares de Hipócrates, que data de
aproximadamente el año 400 a. C., seguida por Acerca del cielo: Meteorológicos, de Aristóteles,
escrita hacia el año 350 a. C. Para los primeros filósofos griegos, el clima significaba “pendiente” y
1
El sitio web del SMN es www.smn.gov.ar
4
se refería a la curvatura de la superficie de la Tierra, la cual da lugar a la variación del clima según
la latitud debido a la incidencia cambiante de los rayos del Sol. En la obra de los filósofos Aristarco
y Eratóstenes, de Alejandría, se indican deducciones lógicas y fiables relativas al clima.
Con el comienzo de las amplias exploraciones geográficas en el siglo XV, empezaron a aparecer
descripciones de los climas de la
tierra y de las condiciones que
daban lugar a dichos climas. El
Visitar la biblioteca y buscar libros de
invento
de
instrumentos
climatología. Leer el desarrollo histórico
meteorológicos, tales como el
hasta la actualidad para discutir la
termómetro de Galileo Galilei
próxima clase.
(1953) y el barómetro de
Evangelista Torricelli (1643), dio
un mayor impulso al establecimiento de las relaciones matemáticas y físicas entre las diferentes
características de la atmósfera.
Desde el siglo XV a la actualidad la climatología tiene un amplio desarrollo y una historia
interesante de conocer y que cada alumno puede investigar realizando una visita a la Biblioteca
Central de la Universidad Nacional del Centro de la provincia de Buenos Aires.
El sistema climático
El sistema climático lo podemos considerar como complejo en el que ocurren procesos entre
variables que tienen lugar en la tierra y la atmósfera (capa delgada de gases que cubre la tierra
sujeta a ésta por la fuerza de gravedad). Es decir el sistema está constituido por la hidrósfera, la
criósfera, la litósfera y la biósfera (Figura 1). Cada componente tiene diferentes características
físicas y se relacionan entre sí por
medio de una amplia variedad de
procesos físicos (por ejemplo
Simular el comportamiento del
erosión) y biofísicos (por ejemplo
sistema climático es difícil y es por ello
evapotranspiración).
tiene un margen de incertidumbre alto
que es preciso tener en cuenta a la
La atmósfera es la capa gaseosa que
hora de dar la información del tiempo.
envuelve la Tierra. Está compuesta
casi íntegramente de nitrógeno (N) y
oxígeno (O2), pero también contiene pequeñas cantidades de argón (Ar), helio (He), dióxido de
carbono (CO2), ozono (O3), metano (CH4) y muchos otros gases traza. La atmósfera también
contiene vapor de agua, gotitas de agua condensada en forma de nubes y aerosoles.
La hidrósfera es la parte del sistema climático de la Tierra que comprende el agua líquida
distribuida sobre y bajo la superficie de la Tierra en océanos, mares, ríos, lagos de agua dulce,
acuíferos y otras masas de agua. La criósfera abarca el conjunto de elementos del sistema de la
Tierra que contienen agua en estado de congelación e incluye toda la nieve y el hielo (el hielo
5
marino, los hielos de lagos y ríos, la cubierta de nieve, la precipitación sólida, los glaciares, los
casquetes de hielo, las capas de hielo, el permafrost (suelo congelado estacionalmente). La
litósfera es la capa superior de la parte sólida de la Tierra, que comprende tanto la corteza
continental como los fondos marinos. La biósfera engloba todos los ecosistemas y organismos
vivos presentes en la atmósfera, en tierra firme (biosfera terrestre) y en los océanos (biósfera
marina), incluida la materia orgánica muerta
Figura 1. El sistema climático. Modificado de OMM, 2011.
resultante de ellos, como restos, materia orgánica del suelo o desechos oceánicos. Las
interacciones entre los componentes del sistema ocurren en todas las escalas (Figuras 2 y 3).
Desde el punto de vista espacial, la
microescala abarca aspectos de las
características climáticas en zonas
Cada uno de ustedes puede comprobar
pequeñas tales como edificios
los cambios en el microclima si visitan
individuales y parcelas de cultivo entre
por la mañana los edificios del centro de
otras. Un cambio en un microclima
la ciudad de Tandil. El microclima no es
puede resultar muy importante
el mismo que cuando había casas bajas.
cuando se modifican las características
físicas de una zona. Los edificios
nuevos pueden causar un tiempo más
ventoso, peor ventilación, una escorrentía excesiva del agua de lluvia y un incremento de la
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contaminación y el calor. Las variaciones naturales en un microclima, tales como las relativas al
cobijo y la exposición, la insolación y la sombra, también son importantes puesto que pueden
determinar, por ejemplo, qué plantas pueden prosperar en un lugar dado o la necesidad de tomar
disposiciones sobre la seguridad en el entorno laboral y las actividades de ocio. La mesoescala
abarca el clima de una región de extensión limitada, tal como una cuenca hidrológica, un valle, o
un bosque. Las variaciones mesoescalares son importantes en aplicaciones tales como de la tierra
(muy importante en nuestro país), el riego y la construcción de presas, el emplazamiento de las
instalaciones de energía natural y la ubicación de los recursos.
Figura 2. Escalas temporales y espaciales en los que ocurren diferentes procesos (modificado de
OMM, 2012).
La macroescala comprende el clima de vastas zonas geográficas, continentes y el mundo entero.
Permite determinar los recursos y las limitaciones nacionales en la producción agrícola y la gestión
del agua, y, por ende, está ligada al carácter y al alcance de la salud y el bienestar humanos.
Asimismo, permite definir y determinar las repercusiones de los principales rasgos de la circulación
global, tales como El Niño/Oscilación del Sur (ENOS), los monzones y la Oscilación del Atlántico
Norte.
Una escala temporal es un intervalo de tiempo (Figura 3). Puede oscilar desde minutos y horas
hasta decenios, siglos e incluso períodos más largos. Las características correspondientes a un
elemento durante una hora son importantes, por ejemplo, en actividades del sector agrícola como
la aplicación de pesticidas y el control del consumo de energía para el suministro de calefacción y
7
refrigeración. Las características que presenta un elemento durante un día pueden determinar las
actividades humanas que pueden realizarse en condiciones seguras. El clima observado durante
meses o años determinará, por ejemplo, los cultivos que pueden plantarse o la disponibilidad de
agua potable y alimentos. Las escalas temporales más largas que se extienden hasta decenios y
siglos son importantes para los estudios de la variación del clima provocada por fenómenos
naturales tales como los cambios en la circulación atmosférica y oceánica y por las actividades del
hombre (cambio climático).
Figura 3. Tamaño característico y predicción en el tiempo de diferentes procesos climáticos
(adaptado de Boletín OMM, vol.48, 1999).
Meteorología
La meteorología es la ciencia interdisciplinaria, de la física de la atmósfera, que estudia el estado
del tiempo, el medio atmosférico, los fenómenos producidos y las leyes que lo rigen. La
meteorología es una ciencia auxiliar de la climatología ya que los datos atmosféricos obtenidos en
múltiples estaciones meteorológicas durante largo tiempo se usan para definir el clima, predecir el
tiempo, comprender la interacción de la atmósfera con otros subsistemas, etc. El conocimiento de
las variaciones meteorológicas y el impacto de las mismas sobre el clima ha sido siempre de suma
importancia para el desarrollo de la agricultura, la navegación, las operaciones militares y la vida
en general.
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Tiempo y clima
El tiempo es el estado de la atmósfera y la evolución de un proceso en un momento y lugar
determinado. Si se analiza el comportamiento durante años de una variable (ejemplo la
temperatura del aire y la precipitación) es posible distinguir patrones de comportamiento,
además de, poder cuantificar las variaciones ocurridas en el tiempo. El comportamiento de largo
plazo de los eventos de tiempo en un lugar determinado es el clima.
Podemos decir que el clima es el estado medio de la atmósfera y el proceso habitual de evolución
en un lugar y para un período determinado. La descripción del clima incluye por lo general: i) las
determinaciones de las medidas de tendencia central (valores promedios) de las variables que
describen el estado de la atmósfera (por ejemplo temperatura y humedad) y ii) la determinación
de la variabilidad de estos
valores. La Figura 4 permite
comprender i) y ii) a partir de la
representación
gráfica
del
Ingresar al sitio web del SMN y seleccionar
promedio y la variabilidad de la
un sitio de Argentina para conocer el estado
de la atmósfera en ese momento.
precipitación
en
Salliqueló,
Relacionar los conceptos desarrollados con
provincia de Buenos Aires para el
los datos observados en el sitio considerado
período 1921-1996 (información
(por ejemplo puede seleccionar Tandil)
tomada
del
Instituto
de
Hidrología de Llanuras).
Figura 4. Comportamiento de la precipitación anual en Salliqueló en la que se puede observar el
valor promedio (línea punteada) y las variaciones respecto al promedio.
Elementos y factores del tiempo y del clima
Si bien las definiciones no son el objetivo de este curso ya que se pretende aprender a razonar y
desarrollar ideas propias de la temática tratada es importante diferenciar los elementos y factores
9
del tiempo y del clima para una mejor comprensión. Sin embargo es importante saber que
elemento corresponde al conjunto de variables (temperatura y humedad del aire, radiación,
viento, precipitación, presión atmosférica) mediante las cuales es posible describir el estado actual
de la atmósfera; y que factores son los fenómenos de diferente naturaleza que actúan sobre los
procesos ocurridos en la atmósfera generando modificaciones en la magnitud de los elementos.
Los factores externos pueden clasificarse en tres grandes grupos que son: i) astronómicos
[radiación solar y emisión del sol-movimiento de la tierra-distancia tierra sol-duración de la
radiación solar], ii) geográficos [latitud-altura sobre el nivel del mar-corrientes marinas-orografíadistancia a grandes masas de agua entre otros] y iii) meteorológicos [viento-humedadtemperatura entre otros].
La atmósfera
La atmósfera es una fina capa gaseosa que envuelve la tierra (Figura 5-a) y la protege de
temperaturas extremas al filtrar, reflejar y difundir la radiación del sol (Figura 5-b). Está compuesta
casi íntegramente N y O2 como se indicó anteriormente conteniendo elementos sólidos y líquidos
que se mantienen en suspensión (polvo atmosférico, sales marinas, humo y gotas entre otros
elementos) (Tabla 1).
Figura 5-a. Esquema de la tierra desde el núcleo incluyendo la fina capa correspondiente a la
atmósfera. 5-b Balance de energía con la cantidad de energía filtrada y retransmitida por la
atmósfera.
En la atmósfera, principalmente en sus primeros 15 a 20 km, es donde ocurren la mayor parte de
los fenómenos meteorológicos. La existencia de procesos en la atmósfera da lugar a la vida en la
tierra tal como existe hoy y de no existir ésta no se daría la vida tal como se observa. La atmósfera
es una pantalla que atenúa la intensidad de la radiación absorbiendo gran parte de la radiación
10
solar ultravioleta en la capa de ozono. Además, actúa como escudo protector contra los
meteoritos, los cuales se desintegran en polvo a causa de la fricción que sufren al hacer contacto
con el aire.
Tabla 1. Composición media de la atmósfera en los primeros 20 km (adaptado de Murphy y
Hurtado 2011).
Durante millones de años, la vida ha transformado una y otra vez la composición de la atmósfera.
Por ejemplo; la cantidad de oxígeno libre es posible gracias a las formas de vida -como son las
plantas- que convierten el CO2
en O2, el cual es respirable -a su
vez- por las demás formas de
Los gases de la atmósfera cumplen un rol
vida
(seres
humanos
y
fundamental para la vida en la tierra. Además
animales) en general.
La atmósfera está sometida a la
fuerza de gravedad ejerciendo
una presión de 1 kg cm-2 que es
equivalente al peso de una
columna de mercurio de 760
mm de altura.
el ozono y el vapor de agua, a pesar de la baja
proporción en que se presentan juegan un rol
relevante en el balance de energía.
Las auroras boreales y la reflexión de ondas electromagnéticas en las moléculas ionizadas de
oxígeno y nitrógeno debido a los efectos de radiación ultravioleta (longitud de onda de 0.3 a 0.4
µm) del sol permiten comprobar que las capas altas de la atmósfera existen hasta una altura del
orden de los 640 km (Figura 6).
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Figura 6. Perfil exagerado de la atmósfera en donde se pueden observar las alturas de las auroras
y el ingreso de meteoritos (por encima de los 350 km se ubican los satélites artificiales).
Composición de la atmósfera
Como se observó en la Tabla 1 los gases permanentes constituyen el 99.95 % de su volumen (N,
O2, Ar y otros gases) y el resto de gases variables está compuesto por vapor de agua, CO2 y O3.
Los gases variables tienen una importancia relevante en ciertos fenómenos meteorológicos
aunque se presenten en una reducida proporción. Las principales fuentes y sumideros de CO2 son
combustiones naturales o antropogénicas y los océanos (que contienen la mayor parte del CO2).
La temperatura del mar es quien regula la cantidad de CO2 existente ya que al disminuir la
temperatura del mar aumenta la solubilidad del CO2 produciendo la absorción de éste; mientras
que, en caso contrario por el aumento de la temperatura se libera CO2 a la atmósfera dando como
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resultado una mayor concentración de este gas. La combustión y la absorción natural se deben a la
respiración y a la fotosíntesis de los organismos vivos y plantas. La concentración de CO 2 se
mantiene más o menos constante debido a la existencia de fuentes y sumideros (en la actualidad
la comunidad científica centra sus esfuerzos en investigar el balance de CO2). Desde 1870 a la
actualidad, las actividades desarrolladas por el hombre han generado una descompensación de
CO2 lo que produjo un desequilibrio por el aumento de este gas. El incremento tiene relevancia
sobre la temperatura de la atmósfera ya que el CO2, el vapor de agua y otros gases contribuyen al
efecto invernadero. El CO2 tiene características físicas de baja absorción de la radiación solar
(radiación entrante en la Figura 5-b de 341 Wm-2) y absorbe en longitudes de onda larga (infrarrojo
térmico) la radiación emitida por la tierra (aumenta la energía devuelta por la atmósfera hacia la
tierra). El aumento de la temperatura de la atmósfera resultante del aumento del CO2 (por la
absorción de la energía emitida) da lugar al fenómeno que se conoce comúnmente como cambio
climático global o calentamiento global.
El O3 (0.3 ppm) de muy bajo contenido en la alta atmósfera (a nivel de superficie es muy baja)
pero de gran importancia por el poder de absorción de la radiación UV (ultravioleta), radiación
esta perjudicial para la vida en el planeta (Figura 7). El aumento del N2O y los compuestos CfCs
reduce el espesor de la capa de O3 generando, en latitudes altas (por ejemplo en Río Gallegos,
Argentina), serios problemas para la vida en el planeta.
Figura 7. Posición de la capa de O3 en la estratósfera en la que se puede notar lo delgada que es.
El vapor de agua (0-4 % en volumen y 3% en relación al peso) a diferencia del O3 se encuentra en
las capas más bajas de la atmósfera. Por encima de los 12 km de altura no se observa la presencia
de vapor de agua. Su importancia climatológica es de relevancia ya que interviene en los procesos
de condensación, congelación, sublimación y precipitación. Además juega un rol fundamental en
la captación, transporte y liberación de energía (una atmósfera con alto contenido de vapor de
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agua puede almacenar una enorme cantidad de energía) que en forma de flujo de calor latente
interviene en los cambios de estado (ver Figura 5-b el valor del flujo de calor latente). Además es
un gas efecto invernadero ya que es transparente a la radiación solar y responsable de la
absorción de la radiación emitida por la tierra. La fuente de vapor de agua es la evaporación desde
cuerpos de agua, ríos, lagos, suelos húmedos y la transpiración de las plantas. Esta agua aportada
a la atmósfera determina la humedad del aire (ver próximo capítulo).
Estructura vertical de la atmósfera
La atmósfera se divide en 4 capas bien diferenciadas las cuales son función del comportamiento
vertical de la temperatura (Figura 8). La capa en contacto con la superficie de la tierra es la
tropósfera (20 a -60 Celsius) con 11 km de espesor promedio y es en ésta en la que se dan la
mayor parte de los fenómenos meteorológicos con un predominio de movimientos turbulentos. El
límite superior está definido por la tropopausa la que queda definida por una capa isotérmica (con
temperatura casi constante observable en Figura 8) que cumple la función de tapa limitando los
movimientos verticales de la atmósfera. La tropósfera no tiene un mismo espesor en toda la tierra;
se calienta más en el Ecuador por el movimiento del aire hasta grandes alturas (11 km) y menor en
los polos como consecuencia del aire más frio que no llega ascender más de 8 km. La tropósfera
tiene un espesor diferente en el ecuador (16 km) y en los polos (8 km) debido a los movimientos
del aire caliente que ascienden más a latitudes bajas y menos en altas latitudes en las que domina
el aire frío. La temperatura en la tropósfera disminuye linealmente con la temperatura (6,5 °C
por cada kilómetro). Contiene casi todo el vapor de agua y el 80 % de los gases totales.
La estratósfera se extiende desde la tropopausa hasta los 50 km (Figura 8) con temperaturas
estables en los primeros kilómetros y luego aumenta hasta la estratopausa hasta un valor próximo
0 °C. El aumento de la temperatura se debe a la absorción de los rayos UV por parte del O 3 cuya
máxima concentración se encuentra a los 25 km de altura (ver Figuras 6 y 7). La estructura de esta
capa, de baja densidad la hace estable dando lugar a la ausencia de movimientos turbulentos.
La mesósfera es la capa en la que se registra la menor temperatura ( -95 °C) con un descenso
pronunciado en todo el espesor hasta llegar a la mesopausa facilitando este descenso
movimientos verticales ascendentes de pequeñas cantidades de vapor de agua provenientes de la
estratósfera. El vapor de agua sublima en esta capa y da lugar a la formación de cristales de hielo
por el polvo meteórico que da lugar a la formación de nubes luminosas en altas latitudes durante
el verano. Se extiende entre los 50 y 80 km de altura.
Por encima de la mesopausa se ubica la termósfera también de muy baja densidad en los que
predomina el N y O en su forma molecular y atómica. El gradiente térmico es positivo con un
aumento de la temperatura hasta  30 °C por la absorción de los átomos de oxígeno. Es en estas
capas en las que se generan las auroras polares. Por encima de esta capa se ubica la exósfera con
un predominio de partículas ionizadas de oxígeno, hidrógeno y helio.
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Figura 8. Estructura vertical de la atmósfera en función de la temperatura.
La Figura 9 muestra las capas de la atmósfera con la ubicación en altitud de fenómenos
meteorológicos, la altitud máxima de elevación de la tierra (Monte Everest) y los desarrollos
tecnológicos más relevantes desarrollados por el hombre para el monitoreo del planeta (sondas y
satélites).
Figura 9. Capas de la atmósfera, ondas, desarrollos tecnológicos para el monitoreo de la atmósfera
y fenómenos meteorológicos (tomado de Agencia Espacial Europea).
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Aportes de las misiones de satélite a la climatología
Los satélites son una herramienta importante para la meteorología y la climatología. Existe una
serie de satélites meteorológicos, la serie NOAA (National Oceanic Atmospheric Administration) y
otras misiones que proporcionan abundante información complementaria para la climatología. La
forma de detección depende del tipo de órbita de los satélites y de la finalidad que tiene la misión
(puede ser para estudiar el movimiento de las placas tectónicas, seguir el movimiento de las
corrientes marinas o estudiar el uso del suelo). Los satélites utilizados como herramienta en el
seguimiento de procesos ocurridos en la atmósfera o en la superficie de la tierra pueden ser de
órbita polar (entre 700 y 800 km de altura) o geoestacionario (36000 km) (Figura 10). Adquiere
relevancia la información de satélite en zonas donde escasean los datos o no hay estaciones
terrestres. Dada la cobertura espacial que ofrecen, complementan las redes de estaciones de
terreno, pero no las sustituyen. Los elementos que pueden medirse o estimarse por teledetección
son: la precipitación, la nubosidad, los flujos de calor, el balance de radiación y el albedo, la
biomasa de la capa superior del océano, la topografía de la superficie del océano y la altura de las
olas, la cubierta de hielo marino, la temperatura de la superficie del mar y de la tierra, los vectores
del viento en la superficie del océano y la velocidad del viento, la temperatura atmosférica, los
perfiles de la humedad y del viento, los elementos químicos que constituyen la atmósfera, la capa
de nieve; la capa de hielo y la extensión de los glaciares, la vegetación terrestre, y la topografía de
la superficie terrestre.
Figura 10. Órbita de los satélites: polar a la izquierda y geoestacionaria a la derecha (tomado de
Rivas et al. 2010).
La teledetección permite una mayor cobertura espacial y temporal que las observaciones in situ
por su alta densidad espacial de datos. Los datos obtenidos por teledetección también
complementan las observaciones efectuadas en otras plataformas y resultan particularmente
útiles cuando estas últimas no están disponibles o han resultado dañadas. Aunque ello es una
ventaja, existen problemas para utilizar directamente los datos obtenidos por teledetección para
las aplicaciones climáticas. El problema más importante es que la brevedad del período de registro
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implica que los datos obtenidos por teledetección no puedan utilizarse para deducir la variabilidad
del clima y el cambio climático a largo plazo. Además, es posible que dichos datos no sean
comparables directamente con las mediciones in situ. Por ejemplo, las estimaciones de la
temperatura de la corteza terrestre efectuadas por satélite no son las mismas que las mediciones
de la temperatura efectuadas mediante una pantalla corriente, y la relación entre las mediciones
de la reflectividad obtenidas por radar y las cantidades de precipitación recogidas mediante
pluviómetros puede resultar bastante compleja. Sin embargo, si se procede con cuidado, es
posible elaborar series homogéneas que conjugan las mediciones por teledetección con las
efectuadas in situ.
Preguntas generales del capítulo y recomendaciones para el
asistente al curso
Analizar los diferentes procesos que ocurren en el sistema climático.
Comprobar los microclimas de la ciudad de Tandil generados por la construcción de edificios e
identificar los sitios con más reparo y aquellos más expuestos a la acción del viento.
Realizar un glosario de las palabras propias de la materia para ir generando un vocabulario
adecuado.
Escuchar y leer los pronósticos del tiempo para Tandil y el país.
Analizar la importancia que tiene para la vida el contenido de vapor de agua de la atmósfera y la
relevancia productiva que tiene para la región pampeana argentina.
Anotar en su cuaderno o carpeta la temperatura y humedad media del aire diaria para los
próximos 7 días. Si existe una precipitación en la semana anotar la magnitud de ésta (en mm) e
indicar la fuente del dato (ej. SMN, estación del diario local, etc.).
Agradecimiento a los autores anónimos que cargan Figuras en la web y no dejan su cita
correspondiente. La información que ponen a disposición de los navegantes es de gran ayuda para
aquellos que preparamos documentos didácticos. Las Figuras incluidas en este texto, que no tienen
la referencia respectiva, es porque fue tomada de un autor anónimo.
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La tierra
La mayor parte de la energía disponible en la superficie de la tierra es proveniente del sol y de ésta
dependen todos los procesos físicos que ocurren. Todas las variables climáticas dependen, de
forma directa o indirecta, de la radiación y es un parámetro fundamental para el cálculo de
balances de agua (también de energía, ver Figura 5-b) y de diferentes índices climáticos. La Figura
11 representa de manera gráfica los valores de energía proveniente del sol (radiación solar
incidente), para un día de primavera, medidos en la estación que tiene el Instituto de Hidrología
de Llanuras en el campus Tandil de la UNCPBA sobre una superficie de pasto corto. Al realizar un
análisis de la representación es posible identificar el horario de salida y puesta del sol; además de
conocer el máximo de radiación y la hora en que se produce. Además se nota un efecto de
reducción de radiación debido a nubes a las 16:30 y 18:00 horas.
Figura 11. Radiación solar medida en el Campus Tandil por el piranómetro (CM3up CNR1)
correspondiente al día Juliano 315 de 2009 (11 de noviembre). El eje x corresponde a la hora de
medida del sensor con inicio a las 0:15 horas y finalización a las 24:00 horas.
La tierra no es una esfera perfecta debido a que está achatada en los polos y se ensancha en el
ecuador pero la reducida deformación hace que en la generalidad de los casos sobre un papel se la
represente como un círculo. El radio de la tierra en ecuador es de 12.756 km y el del sol es de
1.391.980 km y la distancia media tierra sol (muy importante al momento de calcular la energía
cuando se hacen cálculos de radiación incidente) 150.000.000 km. Una forma intuitiva de
relacionar la tierra y el sol es considerar a la tierra del tamaño de una pelota de papi futbol (de 10
cm de diámetro) y el sol sería similar a la semiesfera del planetario de la ciudad de Buenos Aires
(unos 12 metros de diámetro) separados por 12 cuadras (1,2 km).
18
Los movimientos de la tierra de traslación y rotación son los más importantes desde el punto de
vista de la climatología. La traslación alrededor del sol demanda 365,26 días a una velocidad de 
30 km s-1 (108.000 km h-1) y la rotación con una vuelta cada 23 horas y 56 minutos (Figura 12). El
eje de la tierra tiene una
inclinación respecto del plano de
la órbita lo que condiciona la
Todas las variables climatológicas dependen
incidencia de los rayos del sol
de la energía solar incidente y ésta es
sobre la superficie (dependiendo
fundamental en los procesos que se producen
de la latitud del lugar, momento
a nivel de superficie y en la atmósfera.
del día y del año). Las variaciones
de la cantidad de energía recibida
(recordar los valores de la Figura
5-b) determinan las temperaturas de la superficie del planeta tierra y de la atmósfera generando
cambios de presión, de vientos, de precipitación y de otros elementos del tiempo que definen los
diferentes climas de la tierra.
Figura 12. Traslación (izquierda) y rotación (derecha) de la tierra.
Movimiento de rotación
La tierra gira sobre si misma de oeste a este siendo su eje una línea imaginaria que une el polo sur
con el polo norte con una inclinación aproximada de 66° 34´ respecto al plano de órbita terrestre.
El tiempo que necesita la tierra para girar 360° es de  24 horas lo cual indica que recorre 15° en
una hora. El movimiento de
traslación y el ángulo de
inclinación hace que los días y
El 21 de junio, inicio del invierno en el
las
noches
no
resulten
hemisferio sur, el área iluminada por el sol es
constantes durante el año (solo
significativamente menor que la sombreada lo
el ecuador tiene igual cantidad
cual indica una mayor cantidad de horas de
de horas de día y de noche “12
noche que de día. Menor cantidad de energía
horas cada uno”) y que para una
disponible. Ver video en:
misma fecha dependan de la
https://www.youtube.com/watch?v=0T78mU
-m_K0
latitud del lugar. Cuanto más
nos acercamos al ecuador
19
menor es la diferencia; sin embargo al aumentar la latitud las noches son más largar llegando a
situaciones como las observadas en Ushuaia donde prácticamente es todo el día de noche. La
duración del día se lo denomina Heliofanía (todo el tiempo en que el sol se encuentra por encima
del horizonte).
Movimiento de traslación
La tierra también gira alrededor del sol en un movimiento denominado traslación. El tiempo
necesario para que la tierra complete un giro es, como se comentó anteriormente, de 365,26 días.
Si consideramos 0,26 días al año en cuatro años nos da un día extra y por ello se agrega a febrero
ese día en años bisiestos (Figura 12). La órbita de la tierra es una elipse en uno de cuyos focos se
ubica el sol y se la denomina elíptica. Como se mencionó al inicio de este capítulo la distancia
entre el sol y la tierra es de 150 millones de km valor que corresponde a la distancia media; sin
embargo la distancia cambia a lo
largo del año con un máximo el día
4 de julio (se dice que se
Mirar los siguientes videos como
encuentra en el afelio) de 152
complemento de la clase:
millones de km y un mínimo el día
3 de enero con una distancia de
https://www.youtube.com/watch?v=w32mHTy8G4s
147 millones de km (se dice que el
https://www.youtube.com/watch?v=k_zh0_8hi4M
sol se ubica en el perihelio).
Las diferencias de distancia
mencionadas en el párrafo anterior determinan cambios en la cantidad de energía que llega a la
tierra lo cual no quiere decir que exista un cambio de estación. La diferencia de la distancia tierra
sol se deben a la inclinación del eje de la tierra respecto al plano de la eclíptica (ver el video
https://www.youtube.com/watch?v=VBLxGv32OWs analizar el movimiento de la tierra) que
forman un ángulo de 66° 33´. Es importante destacar que la inclinación del eje de la tierra no fue
constante (aunque se asume constante a lo largo del año, reconociendo a este comportamiento
como paralelismo) y se comprobó que pudo haber variado hasta un 10 % en la energía recibida en
los polos por cambio en la inclinación (variaciones de casi 2°). Es importante tener presente que un
cambio en la inclinación del eje genera cambios naturales en el clima en los que el hombre nada
tiene que ver (Figura 13).
Radiación solar
Todo cuerpo en función de su temperatura emite energía radiante en forma de energía
electromagnética. La energía emitida se transporta en forma de ondas electromagnéticas de una
amplia gama de longitudes de onda (por lo general simbolizada por la letra lambda λ) que se
desplazan en el vacío a una velocidad de 300 mil km por segundo (km s-1). Considerando la
distancia tierra sol y la velocidad de propagación se puede indicar que demora 8 minutos en llegar
la energía emitida por el sol a la tierra (cada segundo irradia una energía de 4.1026 J (J=Julios). Al
conjunto ordenado de todas las longitudes de onda que componen una radiación
electromagnética se lo denomina espectro de radiación.
20
Si bien es muy importante el espectro electromagnético en este curso nos vamos a centrar en
comprender el significado de radiación y las unidades de medida. Es decir, llegar a comprender
que la energía recibida del sol es la responsable de los procesos climáticos y tiene una implicancia
relevante en la temperatura de la superficie de la tierra.
Figura 13. Plano de la eclíptica, equinocio y solticio.
Unidad de radiación
Las unidades que se emplean son diversas y dependen en varios casos del área de conocimiento.
En forma de energía o capacidad para realizar un trabajo se utiliza el Julio (J) y en termometría la
caloría (cal) [que es la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de un gramo de agua
un grado Celsius].
En términos de flujo de energía por unidad de tiempo las unidades principales son el watio (W) y la
kcal (kilocaloría) por hora. Es decir: 1 W= J s-1 y una kcal h-1=1,163 W.
La densidad de flujo (o intensidad) de energía es cuando además del tiempo se toma en cuenta la
superficie. En el Sistema Internacional (SI) se utiliza el W m-2. Por ejemplo 1 cal cm-2 h-1 equivale a
11,63 W m-2. En climatología se utiliza el Langley (ly) en unidad de tiempo (día, hora) que equivale
a:
i)
1 ly día-1=1 cal cm-2 día-1=0,4858 W m-2
21
ii)
1 ly h-1=1 cal cm-2 h-1=11,63 W m-2
Temperatura del aire y de la superficie
El efecto directo de la radiación solar es la temperatura y ésta, junto con la precipitación, es la
variable que define las características climáticas propias de una región (Figura 14). Los procesos
físicos como evaporación, transpiración condensación dependen de manera directa de la
temperatura del aire. En la actualidad se analizan los datos de temperatura del aire en conjunto
con datos de humedad del aire y el viento. Es importante tener presente que hasta no hace
muchos años no se disponía de tanta facilidad para la adquisición y transmisión de datos por lo
que solo se registraba la temperatura y la precipitación (ya veremos más adelante que muchas
ecuaciones de cálculo de evapotranspiración solo requería disponer de datos de temperatura del
aire). Hoy la mayor parte de las estaciones permite medir la humedad relativa del aire (HR), la
velocidad y dirección del viento, la radiación solar y la temperatura del suelo (Ts) a diferente
profundidad entre otras.
Figura 14. Temperatura del aire y de superficie con el comportamiento de la radiación solar para
24 horas. Corresponde al mismo día considerado en la Figura 12. La humedad del suelo varió de 18
a 16 %.
La Ts depende no solo de la radiación sino que dependerá de la humedad que tenga, la cual es
función de su capacidad calórica y conductividad. Por lo tanto la humedad del suelo regulará el
comportamiento de la temperatura a lo largo del día. En la actualidad se valora a la Ts como un
parámetro de superficie de interés a escala local y microclimática siendo de gran interés en
estudios de climatología aplicada (ahorro de energía en edificios, comportamiento de materiales
de construcción, agricultura de precisión…).
22
El aire es transparente a la radiación de onda corta, por lo tanto se calienta en contacto directo
con el suelo o mediante el intercambio turbulento con las capas más altas de tal modo que la
temperatura del aire es sensiblemente la misma a la sombra que al sol. Las variaciones espacio
temporales que la caracterizan son el reflejo de los factores geográficos y astronómicos.
La temperatura del aire se registra en estaciones climáticas ordinarias, principales, marinas,
agrometeorológicas y urbanas. La unidad de medida es el Celcius (°C). Se mide en garitas y abrigos
meteorológicos a 1,5 m de la superficie sobre una cobertura vegetal de césped de 12 cm de altura
(se deben de cumplir las condiciones establecidas por la OMM). La temperatura del suelo se mide
a diferentes profundidades (por ejemplo 0,20 m, 0,50 m, 1,0 m y 1,5 m).
La temperatura puede ser considerada como un indicador del nivel de calor de un cuerpo, calor
que se transmite de un cuerpo de mayor temperatura a uno de menor temperatura (segundo
principio de la termodinámica2). Las formas de transmitir el calor son las siguientes: i) conducción
(mediante la agitación de las moléculas de un cuerpo se transmite el calor a las moléculas
adyacentes), ii) convección (el calor se redistribuye en el interior de los fluidos mediante
corrientes) y iii) radiación (la radiación se transmite mediante ondas electromagnéticas sin la
necesidad de la materia).
En el suelo el calor se transmite mediante conducción (a mayor contenido de agua mayor
capacidad calórica y mayor conductividad), en el agua se puede transmitir por conducción y por
convección y en el aire se transmite por conducción, convección, turbulencia y radiación aunque
como el aire es muy mal conductor la mayoría de los cambios son por conducción y turbulencia
(Figura 15). Es importante indicar que existe una capa muy fina de aire de escasa movilidad que se
encuentra fuertemente adherida al suelo denominada capa límite. En ésta domina la conducción a
favor de un gradiente térmico que no se equilibra con el transporte de energía como consecuencia
de la movilidad del aire por encima de la capa, que reemplaza el aire calentado por aire más frio.
Por encima de la capa límite el calor es redistribuido en la atmósfera por movimientos
convectivos, turbulentos y advectivos.
2
Leer el Segundo Principio de la Termodinámica o buscar los apuntes del curso de Física
23
Figura 15. Procesos de calentamiento del aire.
Los valores de Ta que se utilizan en climatología corresponden a:
i)
ii)
iii)
diarios (máximos, mínimos y promedios). El promedio puede ser el promedio de los
datos horarios o la simple media entre el máximo y el mínimo registrado. Tal como se
dedujo en clase con datos horarios el valor puede salir de realizar el promedio entre
las medidas de Ta a las 07:00, 13:00 y 18:00 horas.
Mensuales (máximos, mínimas, promedios, y número de días con Ta superiores o
inferiores a un determinado valor umbral).
Anuales (valor más bajo y más alto registrado en el año, máximas, mínimas y
promedios a partir de los promedios mensuales, y el promedio anual).
En la clase teórica analizaremos el comportamiento de la temperatura del aire horario, diaria,
semanal y anual en la estación del Campus Universitario. Tome nota de la forma de realizar los
gráficos.
Regímenes térmicos y amplitud térmica
Se denomina régimen térmico a la variación de la temperatura diaria, mensual o anual y
depende directamente del comportamiento de la radiación para la escala de tiempo
considerada.
i)
ii)
El régimen térmico diario es igual en todas las del planeta tierra y tiene un máximo
situado próximo al máximo de radiación y un mínimo que ocurre un tiempo después
de la salida del sol (ver Práctico 3A). Este ciclo puede ser afectado, en días específicos,
por masas de aire frío o cálido arrastradas por la circulación general atmosférica o por
efectos de las nubes. Los efectos mencionados son mayores en latitudes templadas
dado que la dinámica de la atmósfera es variada. Las nubes generan modificaciones
reduciendo considerablemente la oscilación diaria de la temperatura.
El régimen térmico estacional o anual tiene un comportamiento similar al diario con
un máximo en el solsticio de verano y un mínimo en el solsticio de invierno. Las
variaciones observadas en los valores extremos son acentuadas en las latitudes no
tropicales.
La amplitud térmica es la diferencia entre al máximo y el mínimo e influyen sobre éstos las
características geográficas, además de las astronómicas. La amplitud térmica es más elevada
cuanto menor es el efecto de la influencia del mar; por lo tanto la amplitud térmica es un
indicador de la continentalidad de un clima. El relieve también actua sobre el valor de la amplitud
térmica la cual disminuye con la altura. Pero a igual altitud la amplitud tendrá diferentes efectos si
el área es llana o cóncava.
24
Índices térmicos y umbrales
Existen relaciones matemáticas que permiten evaluar el cambio de la temperatura diaria, la
continentalidad y el efecto marítimo entre otras relaciones. Invito a los alumnos a leer en libros de
climatología los diferentes índices presentados y la utilidad de éstos. En particular deben de ver el
sentido físico de la ecuación propuesta y los ajustes realizados. Al final del curso actual si
disponemos de tiempo dedicaremos una hora al análisis particular de diferentes índices y a
comprender la utilidad de éstos.
Los umbrales térmicos en particular se refieren a valores arbitrarios de temperatura a partir de los
cuales se afectan determinados procesos físicos y biológicos. Por ejemplo un umbral de 6 °C es la
temperatura media a partir de la cual se desarrolla la actividad vegetativa sin limitaciones (la
actividad físico biológica de las plantas es más compleja y el valor expuesto es a modo de
ejemplo).
Mapas
Los mapas de temperatura son muy importantes y seguramente lo analizarán en materias del
curso superior. Sin embargo es importante indicar que los mapas más relevantes son de isotermas
e isopletas. En si son representaciones espaciales del comportamiento de puntos del espacio con
igual valor de temperatura para los primeros y aquellos que muestran determinadas variaciones
respecto a los valores medios para los segundos (por ejemplo números de días que superar tal
valor de temperatura).
El viento
El calentamiento diferente de la superficie de la tierra y las diferencias de presión que se originan
dan lugar a un conjunto de movimientos compensatorios que se conoce como viento. Lo podemos
definir como el desplazamiento
horizontal del aire. La componente
vertical del viento es relevante en
Transformar los valores de viento de la Figura
tornados, tormentas y remolinos
17 de nudos a Km h-1 para comprender la
que denominamos comúnmente
importancia que puede tener un viento según
turbulencias. En las corrientes a
la simbología. Analice el sentido de las
gran escala el movimiento
predominante es horizontal con
velocidades asumiendo que usted viaja en un
componentes verticales del orden
auto a esa velocidad.
-1
de los 0,01 m s . Para nuestro
curso es importante, desde el
punto de vista climatológico los
vientos regionales y los locales.
i)
Los vientos regionales son el resultado de la distribución de las presiones, por lo que
representan una disposición zonal. En las latitudes templadas la dinámica de la
25
ii)
atmósfera es muy variable y da lugar a la superposición de los centros de acción
semipermanentes y a las perturbaciones móviles. Para establecer las características de
los vientos zonales es necesario establecer las diferencias entre vientos permanentes,
periódicos y variables de acuerdo al campo de presión dominante.
Los vientos locales están condicionados fundamentalmente por el relieve. El relieve y
las perturbaciones propias de la zona dan lugar a la variabilidad del viento. La
dirección del viento también es función de las características del relieve local. Un
ejemplo claro es el comportamiento del viento en el parque del Bicentenario de Tandil
en el que predomina una única dirección del viento.
Medida del viento
El viento es la única variable definida por dos componentes: un escalar y un vector. Al vector
viento lo definen dos variables que no pueden disociarse que son la dirección (vector) y la
velocidad (escalar). La dirección indica la procedencia del viento y la velocidad (comúnmente
asociado a fuerza) es el recorrido del viento y es asociado a la presión que ejerce el viento sobre
una superficie normal a la dirección del viento. La velocidad es informada normalmente en Km h-1,
m s-1 o en nudos (asociado a los navegantes y a los países del norte de américa). El nudo es medido
en milla marina por hora. La relación entre las 3 unidades de medida es:
1,852 Km h-1=0,154 m s-1=1 nudo
El recorrido es la velocidad promedio por unidad de tiempo y el período normal suele ser de 24
horas y se expresa en Km día-1. Los instrumentos de observación son la veleta para la dirección y el
anemómetro para la velocidad. Actualmente existen sensores como el que se muestra en clase (si
tiene celular con cámara tome una foto del sensor) que mide todo en un solo instrumento
(aparato denominado anemocinemógrafo). También el registro de la velocidad y dirección
conlleva conocer un dato complementario muy importante que es la altura de medida (Figura 16).
En la salida de terreno del próximo 15 de mayo deben de observar la altura de medida del viento y
luego comparar a ésta con la altura en que se mide en una estación agrometeorológica que
visitaremos el 22 de mayo.
26
Figura 16. Variación de la velocidad del viento con la altura considerando una relación
exponencial. Tomado de Los elementos climáticos 2005.
Representación por símbolos
La representación del viento en los mapas es por medio de símbolos específicos formados por
flechas indicativas que indican la procedencia a la que se añaden líneas cuya longitud representa 5
ó 10 nudos para velocidades hasta 50 nudos. En el caso de que la velocidad alcance 50 nudos el
símbolo es un triángulo (Figura 17).
Figura 17. Simbología utilizada para la representación del viento (tomado de Aguilar y García Legaz
1986).
Las gráficas más usuales de vientos
Bajar el archivo rose.klm del sitio de la
son las rosas de los vientos o de
materia y visualizar con Google Earth la rosa
rachas máximas y las curvas de
de viento correspondiente a la estación
frecuencias. En la parte práctica
Comodoro Rivadavia del SMN.
analizarán gráficos específicos. La
Figura 18 muestra una roseta de la
localidad de Comodoro Rivadavia en
las que la dirección del viento es dominante para el sur y sureste al igual que las velocidades
máximas son observables en estas direcciones.
27
Figura 18. Rosa de viento medio histórico de la estación Comodoro Rivadavia, Argentina (los
colores indican el escalar y la longitud el vector dirección).
La presión
El aire está expuesto como cuerpo a la acción de la gravedad, es decir tiene un peso y ejerce una
presión sobre la superficie de la tierra.
28
El valor de la presión a 15 °C a nivel del mar se lo llama presión atmosférica normal. La presión
atmosférica normal es de 760 mm de mercurio (Hg) o de 1013, 2 mb (g cm -2) y es la presión que
ejerce una columna de Hg de base 1 cm2 que tiene una altura de 760 mm. La presión no es
constante y varía en función de la Ta y de la HR. Una atmósfera con elevado contenido de vapor de
agua menos que una atmósfera seca. En una atmósfera seca al calentarse el aire aumenta el
volumen y se hace menos denso y pesado.
Isobaras
Las líneas que unen puntos de igual presión para un tiempo “t” determinado se las denomina
isobaras (Figura 19). Todas las líneas deben de estar referidas al nivel del mar. En los mapas se
representan como valor medio las isobaras de 1012 mb indicando el resto de líneas de 4 en 4 mb.
En una determinada zona hay una depresión cuando la presión atmosférica va disminuyendo a
medida que nos acercamos al centro de la zona. La depresión está caracterizada por líneas
concéntricas en torno al centro de baja presión el cual se identifica con la letra B (Figura 20). Las
depresiones pueden clasificarse en: i) Depresiones frontales o borrasca [originadas por aire
caliente y aire frio], ii) Gota de aire frio y, iii) Tempestades [tormentas constituidas por aire cálido
dando lugar a tornados y ciclones].
En una zona hay anticiclón cuando la presión atmosférica aumenta a medida que nos acercamos al
centro; que al igual que las depresiones, las isobaras son curvas cerradas más o menos
concéntricas en las que la presión va aumentando a medida que nos acercamos a la zona. Los
centros de alta presión se simbolizan con la letra A mayúscula (Figura 20). Los anticiclones tienen
gran extensión en comparación con las depresiones y se pueden observar: i) Vaguada es asociada
a una borrasca y se corresponde con una zona de inestabilidad en niveles altos de la atmósfera, ii)
Dorsal o cuña es asociado a un anticiclón lejano con estabilidad dando lugar a buen tiempo en
altura y, iii) Collado o pantano que corresponde a una zona sin borrascas ni anticiclones.
Los centros de presión pueden ser de origen térmico, dinámico o mixto. El origen térmico se debe
al calentamiento o enfriamiento de una masa de aire en contacto con la superficie terrestre.
Los centros dinámicos corresponden a fenómenos de convergencia o divergencia de masas de
aire. Este tipo de fenómeno es más fácil de encontrar y de explicar, se produce siempre que hay
algún centro de acción como lo son las borrascas y los anticiclones, o incluso fenómenos como las
tormentas. Siempre que haya convergencia de vientos en superficie (es decir choque o unión de
vientos en superficie) este viento ascenderá verticalmente y llegará un momento en el que diverja
en altura, por ello siempre que haya convergencia en superficie habrá divergencia en altura, es el
caso de las borrascas y los sistemas tormentosos, y viceversa, cuando hay convergencia de vientos
en altura, chocan y descienden, al llegar a la superficie por tanto se separan, así se forman las
zonas de alta presión.
El origen mixto viene dado por la combinación de centros de presión dinámico y térmico.
(http://geografia.laguia2000.com/climatologia/mapas-del-tiempo-interpretacion-y-prediccion)
29
Figura 19. Mapa de isobaras (mb) de Argentina con un centro de alta (A) y uno de baja presión (B)
[izquierda] y anticiclón-borrasca para la península Ibérica.
Figura 20. Ciclón – Anticiclón, convergencia y divergencia.
La precipitación
http://www.ecured.cu/index.php/Precipitaci%C3%B3n
Existen diferentes tipos genéticos de precipitación: i) convectivas, ii) orográficas, iii) ciclónicas y iv)
frontales.
Medición de la precipitación
Desarrollado en la clase teórica y anotado en la pizarra la forma de medir y la hora de medida de
los registros de los datos que se informan en los medios de comunicación.
Tratamiento estadístico de los datos
Ver análisis del comportamiento de las precipitaciones para los últimos 100 años de medidas en la
estación Azul del SMN.
30
Regímenes de precipitación
La forma en que se distribuye la precipitación (P) en 12 meses se denomina régimen de
precipitación. Por lo general se aceptan tres tipos de regímenes:
Monzónico: cuando las P en el semestre cálido son iguales o mayores al 80% de la P anual. La
denominación del nombre es por los vientos estacionales (monzones).
Mediterráneo: cuando las P del semestre frío son iguales o mayores al 60% de la P anual.
Isohigro: cuando la P se distribuye más o menos uniforme a lo largo del año. El desarrollo teórico
de precipitación se puede leer en precipitaciones.xps en el apartado bibliografía obligatoria.
Ver la importancia de estudiar las precipitaciones utilizando el clima pasado como referencia
leyendo el comentario del sitio http://www.tiempo.com/ram/6696/migracin-de-la-zcit/
Redes climáticas
En clase teórica se mencionaron diferentes redes y los usos de las mismas. Además se hizo un
comentario específico sobre el desarrollo de las estaciones desde 1900 hasta la actualidad. Se
comentó y graficó en la pizarra los horarios en que miden los observadores meteorológicos la Ta,
la HR y la P.
Instrumental
En cada clase teórica se mostraron los diferentes sensores utilizados para las medidas de variables
ambientales. Además se visitó una red de alerta de inundaciones, se configuraron dataloggers en
clase y se bajaron datos meteorológicos de éstos. Como complemento a las clases teóricas se
puede leer el libro de la OMM que se encuentra en el siguiente link
http://cursosihlla.bdh.org.ar/CLIMATOLOGIA_FCH_UNCPBA_2015/3_BIBLIOGRAFIA/B_COMPLEM
ENTARIA/
La OMM
En la teoría se visitó la página oficial de la OMM en inglés y en español (www.wmo.int). Se
recomienda a los estudiantes visitar el sitio oficial y desplegar los mapas de estaciones
meteorológicas
en
el
mundo
y
en
particular
la
OMM
para
jóvenes
(http://www.wmo.int/youth/es/).
Unidad 4.La ecuación de balance de energía y la ecuación de balance de masa. Evaporación y
evapotranspiración (ET). Ecuaciones de estimación. La diferencia entre precipitación y ET. Escalas
de tiempo.
31
El SMN
En el desarrollo teórico se presentó la página web del Servicio Meteorológico Nacional
(www.smn.gov.ar/) y se analizó el pronóstico del tiempo para todo el país.
Figura 21. Pronóstico del SMN para Argentina y ventanas de acceso a información que brinda
nuestro servicio nacional.
Nubes y clasificación de nubes
Tomando como base la clasificación de nubes descripta en el libro Meteorología y Climatología,
2004 se desarrolló un análisis de los diferentes tipos de nubes. Además se realizó un ejercicio
práctico en clase de documentación de un Cumulonimbus. Para mayores detalles leer el capítulo
sobre Nubes (página 94) el libro Meteorología y Climatología.
La ecuación de Balance de Energía
Desarrollado en la pizarra. Consultar sus apuntes y libros recomendados en la bibliografía de la
materia.
32
La ecuación de balance de masas
Desarrollado en la pizarra. Consultar sus apuntes y libros recomendados en la bibliografía de la
materia.
Evapotranspiración
Las definiciones, unidades de medida y ecuaciones de aplicación se desarrollaron en la pizarra
utilizando como base gráficas específicas para la comprensión de los conceptos.
Diferencia entre precipitación (P) y evapotranspiración (ET)
Se analizó en clase el comportamiento de la diferencia entre P y ET para un área subhúmeda, una
semiárida y una árida. Se sacaron conclusiones del déficit observado y el sentido físico de este en
cuanto a la ecuación de balance hidrológico.
Clasificaciones climáticas
El tema se desarrolló en la clase teórica utilizando una presentación power point haciendo
especial énfasis a la clasificación de Köppen. Además se realizó una descripción de la importancia
del uso de índice como indicadores climáticos haciendo énfasis en las ecuaciones de aplicación con
independencia de la variable utilizada.
El clima en la República Argentina
El tema fue desarrollado por la docente Sandra Mordenti en la última clase práctica. El material
bibliográfico se encuentra en el sitio de la asignatura.
Cambio climático
Tomando como base los conceptos desarrollados en clase se recomienda leer Cambio Climático y
variabilidad en el Libro de la OMM de 2004.
Ver el documento completo en el sitio de la materia [Meteo_Clima_2004_sp.pdf ubicado en
http://cursosihlla.bdh.org.ar/CLIMATOLOGIA_FCH_UNCPBA_2015/3_BIBLIOGRAFIA/B_COMPLEM
ENTARIA/ ].
El IPCC
El Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC) tiene por evaluar la
información científica del clima sobre: i) El cambio climático inducido por el hombre, ii) El impacto
del cambio climático inducido por el hombre y iii) Opciones de adaptación y mitigación.
33
En el informe del IPCC para 2014 se puede ver el quinto informe resume la vulnerabilidad, la
exposición y los peligros derivados de los cambios en el clima. La Figura x siguiente muestra la
contribución del Grupo en relación a los riesgos relacionados con el clima.
Figura 22. Esquema de trabajo del Grupo IPCC tomado del informe 2014.
El informe puede ser bajado del sitio web del IPCC en español desde el siguiente link
https://www.ipcc.ch/pdf/assessment-report/ar5/wg2/ar5_wgII_spm_es.pdf
34

Dr. Raúl Rivas, Universidad Nacional del Centro de la provincia de

Transcripción

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