La atmósfera terrestre es una envoltura gaseosa que cubre completamente el globo y tiene una composición química y una temperatura variable según la altura. Los fenómenos climáticos tienen lugar en la parte más densa y baja de la atmósfera, la troposfera, que tiene una altura variable entre 6 y 18 kilómetros, y una composición química de un 78% de nitrógeno, 21% de oxígeno, y 1% de argón, vapor de agua, anhídrido carbónico y otros gases y partículas en suspensión. Cuando nos referimos a atmósfera hablamos más bien de esta capa. Toda esta masa de gases ejercen una presión sobre la superficie terrestre cuyo valor medio es de 1.013 milibares.
El comportamiento de la atmósfera está condicionada por una serie de factores climáticos, que pueden agruparse en 3 categorías:
Factores astronómicos: Pueden ser constantes como la latitud, o variables en función de los movimientos de rotación o traslación, como la cantidad de radiación solar, que:
Es inversamente proporcional a la latitud.
Depende de la duración media del día (estación del año).
Determina la temperatura del aire, y por ello es el primer factor en influir en los procesos de circulación atmosférica.
Factores geográficos: Modifican los factores astronómicos y constituyen la clave para explicar la diversidad climática. Los más importantes son la influencia marítima, la continentalidad y el relieve.
Los mares actúan como termostatos que regulan la temperatura, debido a que la isolación es mayor en los océanos que en las tierras emergidas: ocupan mayor superficie que las tierras y tienen un albedo menor (repelen al espacio menos luz y calor, al ser más oscuros). Además el agua tiene mayor calor específico, y por ello tardan más en enfriarse y en calentarse que las tierras, en concreto 5 veces más.
Los mares tienen capacidad para generar vapor de agua, y por tanto nubes que pueden producir precipitaciones.
La diferencia de temperaturas entre mar y tierra provoca brisas en la costa que contribuyen a suavizar las temperaturas.
El relieve influye en el clima de diversos modos:
- Las temperaturas están en relación directa con la altitud.
- Obstaculiza la entrada de masas de aire según la orientación de los sistemas montañosos.
- Modifican la temperatura y la humedad de las masas de aire, que al chocar contra una cordillera, las obligan a elevarse y por tanto a enfriarse y aumentar su humedad relativa, por lo que precipitan en forma de lluvia. Son las lluvias de relieve. En la ladera contraria, el aire baja seco y al descender, disminuye aún más su humedad y produce el efecto foëhn.
Factores termodinámicos: consecuencia de la dinámica atmosférica, y responsables de la circulación general.
Componentes de la circulación general atmosférica
La superficie de la Tierra se calenta o enfría según la radiación solar que recibe. Igualmente, el aire que entra en contacto con la superficie terrestre o acuática, se calienta o se enfría.
El aire cálido es menos denso y más ligero que el frío, y por ello tiende a elevarse y ejerce una menor presión sobre la superficie. Se crea así una especie de "vacío" relativo, que tiende a llenarse desde las zonas de altas presiones, para compensar la diferencia de presión. Se generan así los vientos que efectúan intercambios de calor y transportan el vapor de agua.
El viento soplará más fuerte cuanto mayor sea la diferencia de presión. Esto se ve más claramente en un mapa del tiempo según están más próximas las isobaras (lineas de idéntica presión) entre sí. La dirección que tomarán los vientos depende de la fuerza de Coriolis, que por efecto de la rotación terrestre hará que los vientos se desplacen hacia la derecha en el Hemisferio Norte, y hacia la izquierda en el Hemisferio Sur.
Los principales componentes de la circulación atmosférica son los siguientes:
Masas de aire
Una masa de aire es una porción de la atmósfera que por haber permanecido sobre una determinada área, llamada región manantial, ha adquirido unas determinadas propiedades físicas de temperatura y humedad que son homogéneas en su plano horizontal, pero no en altura. Las masas de aire se desplazan y por ello modifican sus características (humedeciéndose, secándose, enfriándose, etc.). El aire que se eleva es inestable, y el que desciende es estable. Según su origen, las masas de aire se clasifican en:
Tropicales, tienen un origen tropical o subtropical, ya sea oceánico o continental.
Polares, originadas en las latitudes altas.
Árticas, masas de aire muy frías originadas en áreas próximas a los polos.
Frentes
Los frentes son superficies de discontinuidad que separan masas de aire de diferente naturaleza y propiedades higrométricas y térmicas contrastadas. Los frentes, que oscilan a los largo del año según la circulación general, pueden ser:
Cálido: si la masa de aire cálido avanza sobre la fría.
Frío: si la masa de aire frío penetra en cuña debajo de la cálida que se eleva, y por tanto se inestabiliza.
Ocluido: si los dos tipos de frente se superponen.
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Por otro lado, el contacto de dos masas de aire polar marítimo y tropical marítimo, origina una cadena de borrascas unidas en un frente ondulatorio, denominado frente polar boreal. Estas borrascas son las responsables de la pluviosidad y en general del tiempo atmosférico en la zona templada.
Centros de acción
Son las células anticiclónicas (A), o ciclónicas (B), alrededor de las cuales se organiza la circulación de las masas de aire. Los hay de varios tipos:
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Células anticiclónicas o anticiclones: son centros de altas presiones, en los que la presión atmosférica es superior a su valor medio de 1.013 mb. En el hemisferio norte los vientos giran en el sentido de las agujas del reloj. Cuando un anticiclón se acerca a una región, trae vientos de componente norte, por lo que, a la vez que aumenta la sequedad, disminuye la temperatura. |
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Células ciclónicas o ciclones, llamadas también borrascas o depresiones: son centros de bajas presiones, en los que la presión atmosférica es inferior a 1.013 mb. En el hemisferio norte giran en el sentido contrario de las agujas del reloj. Cuando se acercan a una región, traen vientos de componente sur, por lo que aumentan la temperatura. |
Los centros de acción se forman sobre determinadas regiones. En las capas altas de la atmósfera son sometidos a la infuencia de la Corriente de Chorro que los modifica formando prolongaciones denominadas dorsales (en el caso de un anticiclón), y vaguadas (en el caso de una borrasca).
Los desfideros y puentes son áreas de presión atmosférica superior o inferior entre dos borrascas o anticiclones.
Un collado es el resultado de la disposición en cruz de dos anticiclones y borrascas. También se denomina silla de montar, y traen una gran inestabilidad:
La Corriente de Chorro o Jet Stream
Es un vórtice circumpolar en forma de chorro de vientos con velocidades que oscilan entre los 100 y 300 km/h, que sopla entre los 5.000 y 10.000 metros de altitud, siempre de oeste a este (en el hemisferio norte) y a una latitud entre los 40º N y los 60º N. Circula asociado al frente polar en el límite entre las masas de aire frío ártico y polar, y las masas de aire tropical.
En los meses de primavera y otoño la corriente se desplaza hacia el sur o hacia el norte, respectivamente, a causa de los desplazamientos de las masas de aire. Por ello, pierde velocidad y sufre ondulaciones en su trayectoria. Se puede originar entonces una rotura o estrangulamiento temporal de las masas de aire, originándose un embolsamiento de aire (por lo general frío), antes de que la circulación del chorro se restablezca. Este es el conocido fenómeno de gota fría que afectará al territorio donde se ha producido el embolsamiento, y genera violentas precipitaciones.
Funcionamiento de la circulación general atmosférica
La circulación general atmosférica es el mecanismo mediante el que se equilibran las diferencias de temperaturas, humedad y presión que existen sobre la superficie terrestre y en altura.
En la Tierra existen diferentes cinturones de presión que originan la curculación del aire e intervienen en la génesis de los distintos climas planetarios y sus variantes estacionales. Son los siguientes:
Bajas presiones ecuatoriales, que se sitúan entre los 0º y los 5º de latitud N y S. Se origina por el choque de los vientos del este (alisios) procedentes de las altas presiones subtropicales en la zona intertropical de convergencia. Los rápidos ascensos de aire provocan importantes precipitaciones (lluvias de convección) que converte a estas regiones en las más lluviosas del planeta.
Altas presiones subtropicales, entre los 20º y los 30º N y S. Sobre los trópicos se sitúa una cadena de altas presiones donde el aire desciende seco, produciendo un tiempo despejado y seco, y por ello en estas latitudes se encuentran los mayores desiertos de la Tierra. Desde estos cinturones se emiten vientos del este hacia el Ecuador (alisios) y hacia la zona templada. Ambos, al interrelacionarse contituyen la célula de Hadley, responsable del clima de las regiones ecuatoriales y tropicales.
Bajas presiones templadas, entre los 50º y los 60º N y S. El aire procedente de los polos y de los cinturones subtropicales choca en las latitudes medias formando el frente polar en la zona de contacto con la Corriente de Chorro, originando un tiempo inestable y lluvioso.
Altas presiones polares, entre los 70º y los 90º N y S. En ambos polos existen fuertes centros de altas presiones permanentes, desde donde el aire polar se dirige a las latitudes medias. La interrelación de las altas presiones polares, las bajas presiones templadas y las altas presiones subtropiclaes originan la célula de Rossby.
