Clima
Definición
El clima es el estado de la atmósfera, que describe, por ejemplo, el grado en que está caliente o frío, húmedo o seco, tranquilo o tormentoso, claro o nublado. La mayoría de los fenómenos meteorológicos ocurren en el nivel más bajo de la atmósfera, la troposfera, justo debajo de la estratosfera. El clima se refiere a la actividad diaria de temperatura y precipitación, mientras que el clima es el término para promediar las condiciones atmosféricas durante períodos de tiempo más largos. Cuando se usa sin calificación, generalmente se entiende que "clima" significa el clima de la Tierra.
El clima es impulsado por la presión del aire, la temperatura y las diferencias de humedad entre un lugar y otro. Estas diferencias pueden ocurrir debido al ángulo del sol en cualquier punto particular, que varía con la latitud. El fuerte contraste de temperatura entre el aire polar y el tropical da lugar a las circulaciones atmosféricas a mayor escala: la célula de Hadley, la célula de Ferrel, la célula polar y la corriente en chorro. Los sistemas meteorológicos en las latitudes medias, como los ciclones extratropicales, son causados por la inestabilidad del flujo de la corriente en chorro. Debido a que el eje de la Tierra está inclinado con relación a su plano orbital, la luz del sol incide en diferentes ángulos en diferentes momentos del año. En la superficie de la Tierra, las temperaturas generalmente oscilan entre ± 40 ° C (-40 ° F y 100 ° F) anualmente. Durante miles de años, los cambios en la Tierra '
Las diferencias de temperatura superficial a su vez causan diferencias de presión. Las altitudes más altas son más frías que las altitudes más bajas, ya que la mayoría del calentamiento atmosférico se debe al contacto con la superficie de la Tierra, mientras que las pérdidas radiactivas al espacio son en su mayoría constantes. El pronóstico del tiempo es la aplicación de ciencia y tecnología para predecir el estado de la atmósfera para un tiempo futuro y una ubicación determinada. El sistema meteorológico de la Tierra es un sistema caótico; como resultado, pequeños cambios en una parte del sistema pueden crecer y tener grandes efectos en el sistema como un todo. Los intentos humanos para controlar el clima han ocurrido a lo largo de la historia, y hay evidencia de que las actividades humanas, como la agricultura y la industria, han modificado los patrones climáticos.
Estudiar cómo funciona el clima en otros planetas ha sido útil para entender cómo funciona el clima en la Tierra. Un famoso punto de referencia en el Sistema Solar, la Gran Mancha Roja deJúpiter , es una tormenta anticiclónica que se sabe que existió durante al menos 300 años. Sin embargo, el clima no se limita a los cuerpos planetarios. La corona de una estrella se pierde constantemente en el espacio, creando lo que es esencialmente una atmósfera muy delgada en todo el Sistema Solar. El movimiento de la masa eyectada del Sol se conoce como el viento solar.
Causas
En la Tierra, los fenómenos meteorológicos comunes incluyen viento, nubes, lluvia, nieve, niebla y tormentas de polvo. Los eventos menos comunes incluyen desastres naturales como tornados, huracanes, tifones y tormentas de hielo. Casi todos los fenómenos meteorológicos familiares ocurren en la troposfera (la parte inferior de la atmósfera). El clima sí ocurre en la estratosfera y puede afectar el clima más abajo en la troposfera, pero los mecanismos exactos son poco conocidos.
El clima se produce principalmente debido a la presión del aire, la temperatura y las diferencias de humedad entre un lugar y otro. Estas diferencias pueden ocurrir debido al ángulo del sol en cualquier punto particular, que varía según la latitud de los trópicos. En otras palabras, cuanto más lejos de los trópicos uno se encuentra, menor es el ángulo del sol, lo que hace que esas ubicaciones sean más frías debido a la extensión de la luz solar sobre una superficie mayor. El fuerte contraste de temperatura entre el aire polar y el tropical da lugar a las células de circulación atmosférica a gran escala y a la corriente en chorro. Los sistemas meteorológicos en las latitudes medias, como los ciclones extratropicales, son causados por la inestabilidad del flujo de la corriente en chorro (ver Baroclinity). Los sistemas climáticos en los trópicos, como los monzones o los sistemas de tormentas organizadas, son causados por diferentes procesos.
Debido a que el eje de la Tierra está inclinado con relación a su plano orbital, la luz del sol incide en diferentes ángulos en diferentes momentos del año. En junio, el hemisferio norte está inclinado hacia el sol, por lo que en cualquier hemisferio norte la luz del sol de latitud cae más directamente sobre ese punto que en diciembre (ver Efecto del ángulo solar sobre el clima). Este efecto causa las estaciones. Durante miles o cientos de miles de años, los cambios en los parámetros orbitales de la Tierra afectan la cantidad y la distribución de la energía solar recibida por la Tierra e influyen en el clima a largo plazo. (Ver ciclos de Milankovitch).
El calentamiento solar desigual (la formación de zonas de gradientes de temperatura y humedad, o frontogénesis) también puede deberse al clima en forma de nubosidad y precipitación. Las altitudes más altas son típicamente más frías que las altitudes más bajas, que son el resultado de una temperatura superficial más alta y de un calentamiento radiativo, que produce la tasa de caída adiabática. En algunas situaciones, la temperatura en realidad aumenta con la altura. Este fenómeno se conoce como inversión y puede hacer que las cimas de las montañas sean más cálidas que los valles inferiores. Las inversiones pueden conducir a la formación de niebla y, a menudo actúan como un límite que suprime el desarrollo de tormentas. En escalas locales, las diferencias de temperatura pueden ocurrir debido a que diferentes superficies (como océanos, bosques, capas de hielo u objetos hechos por el hombre) tienen características físicas diferentes, tales como reflectividad, aspereza,
Las diferencias de temperatura superficial a su vez causan diferencias de presión. Una superficie caliente calienta el aire que está arriba y hace que se expanda y disminuya la densidad y la presión atmosférica resultante. El gradiente de presión horizontal resultante mueve el aire de regiones de presión más altas a más bajas, creando un viento, y la rotación de la Tierra causa deflexión de este flujo de aire debido al efecto Coriolis. Los sistemas simples así formados pueden mostrar un comportamiento emergente para producir sistemas más complejos y, por lo tanto, otros fenómenos meteorológicos. Los ejemplos a gran escala incluyen la celda de Hadley, mientras que un ejemplo de menor escala sería la brisa costera.
La atmósfera es un sistema caótico. Como resultado, pequeños cambios en una parte del sistema pueden acumularse y magnificarse para causar grandes efectos en el sistema como un todo. Esta inestabilidad atmosférica hace que el pronóstico del tiempo sea menos predecible que las mareas o los eclipses. Aunque es difícil predecir con precisión el clima con más de unos días de anticipación, los meteorólogos están trabajando continuamente para extender este límite a través de la investigación meteorológica y perfeccionar las metodologías actuales de predicción meteorológica. Sin embargo, teóricamente es imposible hacer predicciones cotidianas útiles más de dos semanas antes, imponiendo un límite superior al potencial para mejorar la capacidad de predicción.
Dando forma al planeta Tierra
El clima es uno de los procesos fundamentales que dan forma a la Tierra. El proceso de meteorización descompone las rocas y los suelos en fragmentos más pequeños y luego en sus sustancias constituyentes. Durante la precipitación de las lluvias, las gotas de agua absorben y disuelven el dióxido de carbono del aire circundante. Esto hace que el agua de lluvia sea ligeramente ácida, lo que ayuda a las propiedades erosivas del agua. Los sedimentos liberados y los productos químicos son libres de tomar parte en reacciones químicas que pueden afectar aún más la superficie (como la lluvia ácida) y los iones de sodio y cloruro (sal) depositados en los mares / océanos. El sedimento puede reformarse en el tiempo y por fuerzas geológicas en otras rocas y suelos. De esta manera, el clima juega un papel importante en la erosión de la superficie.
Efecto en los humanos
El clima, visto desde una perspectiva antropológica, es algo que todos los humanos en el mundo experimentan constantemente a través de sus sentidos, al menos mientras están afuera. Existen conceptos construidos social y científicamente de lo que el clima es, lo que lo hace cambiar, el efecto que tiene en los humanos en diferentes situaciones, etc. Por lo tanto, el clima es algo de lo que las personas a menudo se comunican.
Efectos en las poblaciones
El clima ha jugado un papel importante ya veces directo en la historia humana. Además de los cambios climáticos que han provocado la deriva gradual de las poblaciones (por ejemplo, la desertificación del Medio Oriente y la formación de puentes terrestres durante los períodos glaciares), los fenómenos meteorológicos extremos han provocado movimientos poblacionales de menor escala e intrusión directa en los acontecimientos históricos. Uno de esos eventos es la salvación de Japón de la invasión de la flota mongol de Kublai Khan por los vientos kamikazes en 1281. Las reclamaciones francesas a Florida llegaron a su fin en 1565 cuando un huracán destruyó la flota francesa, permitiendo a España conquistar Fort Caroline. Más recientemente, el huracán Katrina redistribuyó a más de un millón de personas de la costa central del Golfo a través de los Estados Unidos, convirtiéndose en la diáspora más grande en la historia de los Estados Unidos.
La Pequeña Edad de Hielo causó malas cosechas y hambrunas en Europa. La década de 1690 vio la peor hambruna en Francia desde la Edad Media. Finlandia sufrió una severa hambruna en 1696-1697, durante la cual murió alrededor de un tercio de la población finlandesa.
Previsión
El pronóstico del tiempo es la aplicación de ciencia y tecnología para predecir el estado de la atmósfera para un tiempo futuro y una ubicación determinada. Los seres humanos han intentado predecir el clima de manera informal durante milenios, y formalmente desde al menos el siglo diecinueve. Los pronósticos meteorológicos se realizan recopilando datos cuantitativos sobre el estado actual de la atmósfera y utilizando la comprensión científica de los procesos atmosféricos para proyectar cómo evolucionará la atmósfera.
Una vez que un esfuerzo totalmente humano se basó principalmente en los cambios en la presión barométrica, las condiciones climáticas actuales y la condición del cielo, ahora se usan modelos de pronóstico para determinar las condiciones futuras. Por otro lado, aún se requiere la participación humana para elegir el mejor modelo de pronóstico posible para basar el pronóstico, lo que implica muchas disciplinas como habilidades de reconocimiento de patrones, teleconexiones, conocimiento del rendimiento del modelo y conocimiento de los sesgos del modelo.
La naturaleza caótica de la atmósfera, la potencia computacional masiva requerida para resolver las ecuaciones que describen la atmósfera, el error involucrado en la medición de las condiciones iniciales y una comprensión incompleta de los procesos atmosféricos significan que los pronósticos se vuelven menos precisos como la diferencia en el tiempo actual y el el tiempo para el cual se realiza el pronóstico (el rango del pronóstico) aumenta. El uso de conjuntos y consenso modelo ayuda a reducir el error y elegir el resultado más probable.
Hay una variedad de usuarios finales para pronosticar el clima. Las advertencias meteorológicas son pronósticos importantes porque se usan para proteger vidas y propiedades. Los pronósticos basados en la temperatura y la precipitación son importantes para la agricultura y, por lo tanto, para los comerciantes de productos básicos en los mercados bursátiles. Los pronósticos de temperatura son utilizados por las compañías de servicios públicos para estimar la demanda en los próximos días.
En algunas áreas, las personas usan pronósticos del clima para determinar qué ponerse en un día determinado. Dado que las actividades al aire libre se ven gravemente limitadas por la lluvia intensa, la nieve y la sensación térmica, las previsiones se pueden utilizar para planificar actividades en torno a estos eventos y planificar con anticipación para sobrevivir a través de ellos.
Modificación
La aspiración de controlar el clima es evidente a lo largo de la historia humana: desde antiguos rituales destinados a llevar la lluvia a la operación militar estadounidense Popeye, un intento de interrumpir las líneas de suministro alargando el monzón norvietnamita. Los intentos más exitosos para influir en el clima incluyen la siembra de nubes; incluyen las técnicas de dispersión de niebla y bajo estratos empleadas por los principales aeropuertos, técnicas utilizadas para aumentar la precipitación invernal sobre las montañas y técnicas para suprimir el granizo. Un ejemplo reciente de control del clima fue la preparación de China para los Juegos Olímpicos de verano de 2008. China disparó 1.104 cohetes de dispersión de lluvia desde 21 sitios en la ciudad de Beijing en un esfuerzo por mantener la lluvia lejos de la ceremonia de apertura de los juegos el 8 de agosto de 2008. Guo Hu, jefe de la Oficina Meteorológica Municipal de Beijing (BMB),
Mientras que no hay evidencia concluyente de la eficacia de estas técnicas, hay una amplia evidencia de que la actividad humana, como la agricultura y la industria, resulta en una modificación inadvertida del clima:
- La lluvia ácida, causada por la emisión industrial de dióxido de azufre y óxidos de nitrógeno a la atmósfera, afecta negativamente a los lagos de agua dulce, la vegetación y las estructuras.
- Los contaminantes antropogénicos reducen la calidad del aire y la visibilidad.
- Se espera que el cambio climático causado por las actividades humanas que emiten gases de efecto invernadero al aire afecte la frecuencia de los fenómenos meteorológicos extremos como la sequía, las temperaturas extremas, las inundaciones, los fuertes vientos y las tormentas severas.
- Se ha demostrado que el calor, generado por las grandes áreas metropolitanas, afecta minuciosamente el clima cercano, incluso a distancias de hasta 1.600 kilómetros (990 millas).
Los efectos de la modificación inadvertida del clima pueden plantear serias amenazas para muchos aspectos de la civilización, incluidos los ecosistemas, los recursos naturales, la producción de alimentos y fibra, el desarrollo económico y la salud humana.
Meteorología a microescala
La meteorología a microescala es el estudio de fenómenos atmosféricos de vida corta más pequeños que la mesoescala, de aproximadamente 1 km o menos. Estas dos ramas de la meteorología a veces se agrupan como "meteorología a mesoescala y microescala" (MMM) y juntas estudian todos los fenómenos más pequeños que la escala sinóptica; es decir, estudian las características generalmente demasiado pequeñas para ser representadas en un mapa del tiempo. Estos incluyen "nubezos" pequeños y generalmente fugaces en la nube y otras pequeñas características de la nube.
Extremos en la Tierra
En la Tierra, las temperaturas generalmente oscilan entre ± 40 ° C (100 ° F a -40 ° F) anualmente. El rango de climas y latitudes en todo el planeta puede ofrecer temperaturas extremas fuera de este rango. La temperatura del aire más fría jamás registrada en la Tierra es -89,2 ° C (-128,6 ° F), en la estación Vostok, Antártida el 21 de julio de 1983. La temperatura más alta jamás registrada fue de 57,7 ° C (135,9 ° F) en 'Aziziya, Libia , el 13 de septiembre de 1922, pero esa lectura es consultada. La temperatura anual promedio más alta registrada fue de 34.4 ° C (93.9 ° F) en Dallol, Etiopía. La temperatura anual promedio más baja registrada fue de -55.1 ° C (-67.2 ° F) en la estación Vostok, Antártida.
La temperatura anual promedio más fría en una ubicación permanentemente habitada se encuentra en Eureka, Nunavut, en Canadá, donde la temperatura promedio anual es -19.7 ° C (-3.5 ° F).
Extraterrestre dentro del Sistema Solar
Estudiar cómo funciona el clima en otros planetas se ha visto como útil para comprender cómo funciona en la Tierra. El clima en otros planetas sigue muchos de los mismos principios físicos que el clima en la Tierra, pero ocurre a diferentes escalas y en atmósferas que tienen una composición química diferente. La misión Cassini-Huygens a Titán descubrió nubes formadas por metano o etano que depositan lluvia compuesta de metano líquido y otros compuestos orgánicos. La atmósfera de la Tierra incluye seis zonas de circulación latitudinal, tres en cada hemisferio. En contraste, la apariencia de bandas de Júpiter muestra muchas de esas zonas, Titán tiene una sola corriente de chorro cerca de la 50ª latitud norte paralela, y Venus tiene un solo chorro cerca del ecuador.
Uno de los puntos de referencia más famosos en el Sistema Solar, la Gran Mancha Roja de Júpiter , es una tormenta anticiclónica que se sabe que existió durante al menos 300 años. En otros gigantes gaseosos, la falta de superficie permite que el viento alcance velocidades enormes: se han medido ráfagas de hasta 600 metros por segundo (aproximadamente 2.100 km / ho 1.300 mph) en el planeta Neptuno. Esto ha creado un rompecabezas para los científicos planetarios. El clima en última instancia es creado por la energía solar y la cantidad de energía que recibe Neptune es de aproximadamente / 900 de la recibida por la Tierra, sin embargo, la intensidad de los fenómenos meteorológicos en Neptuno es mucho mayor que en la Tierra. Los vientos planetarios más fuertes descubiertos hasta ahora están en el planeta extrasolar HD 189733 b, que se cree que tiene vientos del este moviéndose a más de 9,600 kilómetros por hora (6,000 mph).
Clima espacial
El clima no está limitado a los cuerpos planetarios. Como todas las estrellas, la corona del sol se pierde constantemente en el espacio, creando lo que es esencialmente una atmósfera muy delgada en todo el Sistema Solar. El movimiento de la masa eyectada del Sol se conoce como el viento solar. Las inconsistencias en este viento y eventos más grandes en la superficie de la estrella, como las eyecciones de masa coronal, forman un sistema que tiene características análogas a los sistemas meteorológicos convencionales (como la presión y el viento) y se conoce generalmente como clima espacial. Las eyecciones de masa coronal se han rastreado tan lejos en el sistema solar como Saturno. La actividad de este sistema puede afectar las atmósferas planetarias y ocasionalmente las superficies. La interacción del viento solar con la atmósfera terrestre puede producir auroras espectaculares,