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Mis blogs son Altamira (Historia del Arte, Cine, Televisión, Fotografía y Cómic), Heródoto (Ciencias Sociales y Pensamiento) y Mirador (Joan Miró, Arte y Cultura Contemporáneos).

domingo, 11 de noviembre de 2012

CS 1. UD 5. Tiempo y clima.

UD 5. TIEMPO Y CLIMA.
Introducción.
LA ATMÓSFERA.
La atmósfera.
La estructura de la atmósfera.
Las amenazas del cambio climático.
El ozono, un filtro de las radiaciones solares.
El efecto invernadero.
La lluvia ácida.

LA TEMPERATURA.
La temperatura atmosférica.
El termómetro y la medida de las temperaturas.
Factores que modifican la temperatura.
La latitud o distancia de un punto en Ecuador.
La altitud respecto del nivel del mar.
La distancia al mar.
Temperatura media anual.

LA HUMEDAD DEL AIRE Y LAS PRECIPITACIONES.
La humedad del aire.
Las nubes.
Los cuatro tipos principales de nubes.
Las precipitaciones.
La medida y representación de la pluviosidad.
Las variaciones de la pluviosidad media anual.
Las inundaciones y las sequías.

LA PRESIÓN ATMOSFÉRICA Y EL VIENTO.
La presión atmosférica.
El viento.
Los tipos de viento.
Los anticiclones y las depresiones.
Los ciclones tropicales y los tornados.

Introducción.
Los fenómenos atmosféricos (temperatura, humedad, precipitaciones, presión atmosférica y viento) influyen en el tiempo y en el clima y se producen en la troposfera, es decir, la parte baja de la atmósfera.

Video en inglés de conceptos básicos del clima. Basics of geography: Climate  [https://www.youtube.com/watch?v=95TtXYjOEv4]

Video en inglés de la NASA sobre las diferencias entre clima y tiempo. Climate & Weather. [https://www.youtube.com/watch?v=wUiwtVSkUwQ]

Video en inglés de la NASA sobre la predicción del tiempo. Predicting Weather[https://www.youtube.com/watch?v=dqpFU5SRPgY]

El tiempo se refiere a la situación de la atmósfera en un lugar y un momento determinados. Así pues, por ejemplo, decimos que hoy hace calor en Sevilla o que está lloviendo en París.
El clima se refiere a las condiciones atmosféricas que se dan en una región durante un periodo largo de tiempo (un mínimo de 30 a 40 años) y que llegan a caracterizarla. Por ejemplo, hablamos de clima mediterráneo o de clima tropical.
En el clima de un lugar influyen factores como la altitud, la latitud, los vientos dominantes, las corrientes marinas, etc.

LA ATMÓSFERA.
La atmósfera.
La atmósfera es una capa gaseosa de más de 1.000 kilómetros de espesor que envuelve la Tierra.
La atmósfera, y en especial la capa de ozono, evitan que los rayos solares lleguen directamente a la superficie de la Tierra. Si la Tierra recibiera todas las radiaciones solares, la vida sería imposible en nuestro planeta porque durante el día se calentaría mucho y durante la noche se enfriaría demasiado.
La atmósfera también actúa como escudo protector contra la caída de los meteoritos, incendiando los mismos.

La estructura de la atmósfera.
En la atmósfera se distinguen cinco partes o capas, los límites de las cuales no son muy precisos. Se llaman troposfera, estratosfera, mesosfera, ionosfera y exosfera.
La troposfera es la capa inferior, con un espesor variable (17 km en el Ecuador y 8 km en los polos), debido al movimiento de rotación terrestre. Acumula, debido a la gravedad, la mayor parte de los gases en la parte más baja (los primeros 6 km), en especial el vital vapor de agua, por lo que sufre la mayor parte de los fenómenos meteorológicos, como vientos, nubes y precipitaciones, con movimientos verticales y horizontales provocados por la variación de la temperatura de las masas de aire. La temperatura desciende 0,6ºC cada 100 m de incremento de la altitud (es el gradiente térmico). En la parte superior, la tropopausa, antes de la capa siguiente, llega a - 50ºC, una temperatura de congelación.
La estratosfera llega a 50-60 km de altitud y mantiene el aire estratificado y estable. A partir del 20 km, y sobre todo a los 30-50 km, la temperatura aumenta, hasta llegar a los 10ºC, porque aquí se localiza la capa de ozono que absorbe las radiaciones ultravioletas del sol. Hace poco, el 10 de octubre de 2012, el austriaco Baumgartner se tirano desde 39 km para experimentar los efectos sobre el ser humano.
La mesosfera llega a los 80 km y el aire es muy denso. La temperatura desciende rápidamente, hasta los -90ºC en la parte superior.
La ionosfera (la parte baja de la termosfera) llega a los 500 km y la escasa densidad del aire ì las altas temperaturas ocasionan las auroras boreales en el hemisferio norte y las auroras australes en el hemisferio sur. La temperatura sube hasta los 1.500ºC, gracias a lo cual casi todos los meteoritos se desintegran y evita el impacto sobre la superficie terrestre.
La exosfera (la parte alta de la termosfera) llega hasta los 1.000 km y al final casi no partículas de aire. Las temperaturas siguen aumentando hasta los 2.000ºC, casi tocando el espacio exterior.

Las amenazas del cambio climático.
La acción humana, utilizando combustibles fósiles y realizando actividades industriales, provoca un cambio climático, que se evidencia en el calentamiento global de la Tierra. Entre las principales amenazas se encuentran la destrucción de la capa de ozono, el efecto invernadero y la lluvia ácida, que se estudian a continuación. Otros fenómenos, como el deshielo de los casquetes polares y los glaciares, y la contaminación de los acuíferos, se estudian en otras unidades didácticas.
La Humanidad ha comenzado a tomar conciencia de estos peligros, y entre las medidas tomadas destaca el Protocolo de Kyoto (febrero de 2005), aprobado por 141 países para reducir la emisión de gases de efecto invernadero.

El ozono, un filtro de las radiaciones solares.
En las capas altas de la atmósfera, cuando las radiaciones ultravioletas del Sol entran en contacto con el oxígeno, se produce un nuevo gas: el ozono.
El ozono se encuentra en la estratosfera, entre los 30 y los 50 km de altitud, formando una capa que impide que las radiaciones ultravioletas, nocivas para los seres vivos, lleguen hasta la superficie terrestre.
La capa de ozono, cuando entra en contacto con otros gases, como por ejemplo los que desprenden ciertas industrias y los que se utilizan en algunos aerosoles, se reduce hasta el punto de que en algunos lugares parece que tiene agujeros. Por estos agujeros penetran los rayos ultravioleta y llegan hasta la superficie de la Tierra.
La capa de ozono funciona como un filtro de las radiaciones solares. Sin este filtro aumentarían ciertas enfermedades, como el cáncer de piel o los problemas oculares. También se podrían ver afectadas muchas especies vegetales y animales.

El efecto invernadero.
Las radiaciones solares que llegan a la superficie terrestre se reflejan, rebotan y calientan la atmósfera. Este fenómeno es esencial para la vida porque, si no se produjera, la temperatura media de la Tierra sería entre 30 y 40 ° C más baja.
Durante las últimas décadas, el aumento en la emisión de determinados gases (como los que emiten las industrias, los vehículos y los aerosoles) han hecho aumentar los niveles de absorción de las radiaciones solares en la atmósfera: es lo que se llama efecto invernadero. Las consecuencias son muy graves porque provocan un aumento de las temperaturas, de manera que los casquetes polares y los glaciares han empezado a deshacerse y han cambiado los ritmos estacionales de las lluvias.

La lluvia ácida.
La lluvia ácida es un fenómeno reciente, causado por el uso de combustibles fósiles (carbón, petróleo o gas) y la actividad industrial, que lanzan a la atmósfera dióxido de azufre y de carbono, y óxido de nitrógeno, gases que se combinan con el oxígeno y el vapor de agua, y forman sustancias ácidas que retornan al suelo en forma de lluvia.
La lluvia ácida produce la destrucción de grandes zonas de bosque en áreas industriales o cercanas, y contamina los cursos de agua y los acuíferos subterráneos.

LA TEMPERATURA.
La temperatura atmosférica.
La temperatura atmosférica es el grado de calentamiento del aire debido a la radiación solar.
Los rayos solares que llegan a la Tierra son rayos de luz y sólo cuando tocan la corteza terrestre se convierten en calor. Pero la Tierra no retiene este calor, sino que la transmite al aire que lo rodea. De este hecho se deduce que la atmósfera se calienta desde abajo y no desde arriba como puede parecer a primera vista.

Factores que modifican la temperatura.
La temperatura no es la misma a pronto los puntos de la Tierra. Los cambios de temperatura vienen determinados por la latitud, la altitud y la distancia al mar.

La latitud o distancia de un punto en Ecuador.
El factor que influye más en la temperatura de la Tierra es la insolación o cantidad de energía que recibe los rayos del sol. La insolación depende en gran medida de la latitud, que es la distancia angular de un punto respecto al Ecuador:
En el Ecuador los rayos solares caen perpendicularmente sobre la superficie y esto hace que la intensidad de la insolación se concentre en una zona pequeña.
En las zonas polares los rayos solares inciden oblicuamente sobre una superficie más curvada y eso hace que la insolación se disperse en una zona más grande.

La altitud respecto del nivel del mar.
Parece que en las montañas habría que hacer más calor que en las llanuras porque reciben antes las radiaciones solares. En cambio, sabemos que, a medida que se sube una montaña, la temperatura va bajando (es el gradiente térmico, de -0,6ºC cada 100 m de altitud). Esto es debido a que, con la altitud, las capas del aire son menos densas y no son capaces de retener el calor.

La distancia al mar.
El mar suaviza las temperaturas. Esto sucede porque la mar, como todos los elementos líquidos, transmite el calor y la reparte en su interior, hacia la profundidad. Por eso el mar tarda mucho en calentarse y también a enfriarse. En cambio, la tierra, como todos los sólidos, no transmite el calor sino que la acumula en la superficie, de modo que se calienta y se enfría más rápidamente que el agua.
 
Esquema de la brisa marina, que va de mar a tierra durante el día y el verano, y en cambio del suelo en el mar Durante la noche y el invierno.

Por esta razón el verano la tierra se calienta mucho y rápidamente, mientras que el mar lo hace más despacio. En esta situación, el aire que sopla del mar, semejante a una brisa marina de verano, refresca la tierra. En invierno la tierra se enfría rápidamente, mientras que el agua mantiene el calor acumulado en verano y se va enfriando poco a poco. El aire marino, entonces semejante a una brisa marina de invierno, calienta las tierras situadas cerca de las costas. El agua marina actúa pues como un inmenso y natural agente acondicionador del aire: nos da calor en invierno y fresco en verano.

Temperatura media anual.
Los mapas de temperaturas tienen unas líneas imaginarias llamadas isotermas, que unen puntos con la misma temperatura.
El mapa muestra que las temperaturas medias más altas (superiores a 20ºC) se registran en una zona ancha, el intertropical, situada entre los Trópicos de Cáncer y de Capricornio.
Las zonas más frías de la Tierra se sitúan en las zonas polares o cerca, con temperaturas habitualmente inferiores a 0ºC.
Entre las zonas cálidas y las zonas débiles de los dos hemisferios se extiende una franja con valores intermedios: es la zona templada, entre las isotermas 0ºC y 20ºC.

El termómetro y la medida de las temperaturas.
El termómetro es el instrumento con que se miden las temperaturas en grados centígrados (º C). Antes se utilizaba un aparato con mercurio (un metal contaminante), pero hoy se utiliza un aparato digital.
Habitualmente, cuando hablamos de temperaturas, nos referimos a temperaturas medias de un día, de un mes o de un año, que se obtienen sumando todas las temperaturas, de las horas del día, los días del mes o los días de al año, y dividiendo por el número de eventos (24 horas, 30/31 días y 365 días respectivamente). Las temperaturas absolutas indican la más alta (máxima) y más baja (mínima) en un día, mes, año...

LA HUMEDAD DEL AIRE Y LAS PRECIPITACIONES.
La humedad del aire.
La humedad es la cantidad de vapor de agua que hay en el aire. El vapor llega al aire procedente del agua de los mares y los océanos, los ríos, los lagos y también de las plantas y de otros seres vivos.
La cantidad de vapor de agua que puede absorber el aire depende de su temperatura. El aire caliente admite más vapor de agua que el aire frío.
El grado o cantidad de humedad del aire se mide con el higrómetro, y la expresa en porcentaje (%). Cuando el higrómetro marca 100%, el aire está saturado, es decir, contiene el máximo de humedad y es incapaz de admitir más vapor de agua.

Las nubes.
Cuando el aire asciende, el vapor de agua se enfría y esto provoca la condensación en pequeñas gotitas que se unen entre sí, se hacen grandes, se hacen visibles y forman las nubes.
Las gotas de agua que forman las nubes continúan suspendidas en el aire porque son extremadamente pequeñas y ligeras. Pero si algunas gotas se enfrían mucho y rápidamente, puede que se originen cristales de hielo muy finos.

Los cuatro tipos principales de nubes.
Los cuatro tipos principales son cirros, cúmulos, estratos y nimbos. Los otros tipos de nubes son combinaciones de estos: stratocumulos, cumulonimbos...
 
Cirros. Son nubes en forma de filamentos de color blanco. Tienen un aspecto fibroso y sedoso.
 
Cúmulos. Son nubes separados, densos y con contornos bien definidos. Tienen crecimiento vertical.
 
Estratos. Forman una capa cerrada de color grisáceo. Producen llovizna y niebla.
Nimbos. Son de color gris oscuro y de base irregular. Producen lluvia, granizo o nieve.

Las precipitaciones.

Esquema de las precipitaciones.
Si el aire continúa ascendiendo o continúa enfriándose por cambios de temperatura, nuevas gotas se adhieren a las anteriores, entonces aumentan de tamaño hasta que el peso las precipita en forma de lluvia.
Cuando la temperatura de las capas de aire es muy baja, los cristales de hielo de los nubes no se funden cuando caen, sino que se unen entre sí y forman copos de nieve.

El granizo se forma cuando los cristales de hielo de las nubes son arrastrados hacia arriba por una corriente de aire ascendente. Cuando esto ocurre, los cristales de hielo aumentan de tamaño hasta que el peso los precipita hacia el suelo.
Durante esta caída los cristales de hielo se funden parcialmente y vuelven a remontar. Este proceso se repite algunas veces hasta que, finalmente, caen en tierra. Cuando el granizo es muy grande provoca destrozos importantes.

La medida y representación de la pluviosidad.
El pluviómetro es el instrumento que sirve para medir la cantidad de lluvia caída, y que se expresa en milímetros (mm, aunque es una medida de volumen). Un mm es 1 litro de agua caída en un área de 1 metro cuadrado (1 l/m²).
Para representar las precipitaciones en un mapa se dibujan líneas imaginarias, llamadas isohietes. Estas líneas unen puntos de la superficie terrestre que registran la misma cantidad de precipitaciones.

Las variaciones de la pluviosidad media anual.
Las precipitaciones suelen ser abundantes en las zonas templadas y cercanas al mar, con predominio de vientos del oeste cargados de humedad, o en las costas cercanas a una corriente marina cálida.
          Mapa mundial de precipitaciones.

Las precipitaciones son escasas en las tierras interiores aisladas del mar para cordilleras, en las zonas frías de la Tierra, donde el agua se hiela y los lugares situados al lado de las corrientes marinas frías.

Las inundaciones y las sequías.
Los principales riesgos asociados a las precipitaciones son las inundaciones y las sequías.
Las inundaciones se deben a precipitaciones torrenciales, acaecidas durante un corto período de tiempo o la rápida fusión de la nieve. Provocan avenidas de los ríos y riadas de barro y elementos arrastrados por el agua, que pueden afectar a extensas zonas. En el mundo la zona con más riesgo es el Sudeste asiático, debido a los monzones, y en España la vertiente mediterránea.
Por el contrario, las sequías son períodos prolongados de escasez de precipitaciones. Tienen efectos negativos sobre la vegetación y los animales, en las cosechas y en el abastecimiento de agua a la población. En el mundo las zonas más afectadas son los bordes de los desiertos y el área mediterránea, y en España son más frecuentes en el sur y sureste de la Península.

LA PRESIÓN ATMOSFÉRICA Y EL VIENTO.
La presión atmosférica.
El aire, como cualquier otro elemento, pesa. La presión atmosférica es el peso o la fuerza del aire sobre la superficie terrestre.

Barómetro.

La presión atmosférica se mide con el barómetro en hectopascales (hPa). La isobara 1015 hPa es la presión que hay en la Tierra al nivel del mar.
La presión atmosférica depende de la altitud (a más altura menor presión), de la temperatura del aire y de fuertes corrientes de aire que circulan alrededor de la Tierra a unos 15.000 metros de altitud, conocidos como corrientes de chorro (o jet stream).
El aire cálido es un aire poco denso y que pesa poco. Por eso tiende a subir y da lugar a un área de bajas presiones (BP, los mapas con B o D), que se denomina depresión o borrasca.
El aire caliente, cuando asciende, arrastra vapor de agua que, a medida que va remontando, se enfría, se condensa y forma las nubes, por lo que las borrascas suelen provocar precipitaciones.
Mapas mundiales de anticlones y depresiones en enero y julio. Hay que distinguir, pues, el invierno y el verano en cada hemisferio.

El aire frío es más denso y pesado que el cálido y por eso tiende a bajar. El aire frío origina áreas de altas presiones (AP, los mapas A o H), que también se llaman anticiclones.
El aire descendente es más seco, por lo que los anticiclones suelen ocasionar cielos serenos y tiempo seco.
Las corrientes de chorro provocan masas de aire descendente que originan las altas presiones que se registran en las zonas cercanas a los trópicos y que explican la existencia de desiertos extensos. También influyen, aunque menos, en las altas presiones que se registran cerca de los círculos polares.
El viento.
El viento es una masa de aire en movimiento que se origina cuando entre dos lugares o zonas de la superficie terrestre se registran presiones atmosféricas diferentes.
Esquema del viento, que va desde las zonas frías de alta presión (anticiclón o AP) en las calientes de baja presión (depresión o BP).
Mapa mundial de presiones y vientos.

 
Mapa mundial de vientos.

El aire siempre sopla desde la zona de altas presiones, donde es más denso y se encuentra más comprimido, hacia la zona de bajas presiones, donde es poco denso. La intensidad del viento es mayor cuanto mayor es la diferencia entre las presiones atmosféricas.
La veleta es un aparato (a menudo en forma de bandera o de ave) que señala la dirección del viento.
El anemómetro se utiliza para medir la velocidad del viento.

Los tipos de viento.
En algunas zonas de la Tierra soplan vientos constantes, como los alisios, que siempre lo hacen desde los trópicos hacia el ecuador, y que actúan por ejemplo desde el norte en las islas Canarias llevando humedad.
 
Esquema de la brisa marina.

La influencia del mar en las temperaturas diurnas y nocturnas causa los vientos llamados brisas. Durante el día sopla de mar (fría, a alta presión) hacia la tierra (caliente, a baja presión), el viento fresco y húmedo. Durante la noche sopla, de la tierra (fría, a baja presión) hacia el mar (caliente, a baja presión), el viento fresco y seco.

También hay vientos estacionales, como puede ser el caso de los monzones, que son causados ​​por un fenómeno similar al de las brisas.
 
Monzón de verano.

En verano el monzón sopla desde el océano Índico en dirección a las tierras sobrecalentadas (a baja presión) del centro del continente asiático. Este aire, cargado de humedad, provoca lluvias abundantes.
 
Esquema del monzón de invierno.

En invierno, en cambio, la masa continental asiática se enfría (a alta presión) y entonces el monzón sopla, seco y frío, del interior del continente hacia el océano.
Hay también vientos locales que soplan de manera variable, como ocurre con el cierzo en Aragón, el levante en la Comunidad Valenciana y en Andalucía, etc.

Los anticiclones y las depresiones.



Los anticiclones y las depresiones se dibujan en los mapas por medio de isobaras, que son líneas que unen puntos de la superficie que tienen la misma presión.

Los anticiclones dibujan isobaras más o menos concéntricas con valores máximos en el centro, mientras que en las depresiones las isobaras se componen con valores mínimos en el centro.
El viento sopla con más intensidad allí donde las isobaras son más juntas.

Los ciclones tropicales y los tornados.
Foto satélite del huracán Sandy en la costa de EE.UU. (noviembre 2012).

 
Efectos de Sandy en la costa de Nueva York.

Los ciclones tropicales se denominan huracanes en el Caribe y el resto del Atlántico, tifones en China, ciclones en el Índico, etc. Son enormes ciclones formados en latitudes tropicales por la evaporación del agua sobre los océanos calentados. Tienen un núcleo u ojo, alrededor del cual se disponen anillos concéntricos de nubes que giran en remolino ascendente con vientos muy fuertes y grandes precipitaciones.
 
Un tornado en EEUU.
 
Esquema de un tornado.

Los tornados son torbellinos de aire en la tierra y en el mar (trombas marinas), en forma de embudos muy estrechos, que descienden desde la base de una nube de tormenta, con un núcleo u ojo rodeado de vientos muy intensos que giran en espiral. Su origen es dudoso, pero se sabe que deben confluir tres elementos: una masa de aire cálido y húmedo, otra masa de aire frío y seco, y una corriente ascendente. Sus efectos pueden ser catastróficos porque los vientos pueden succionar y destruir cualquier objeto que encuentren. Son más frecuentes en el centro y oeste de Estados Unidos de América, en los meses de abril y mayo.

Fuentes.
Libros de ESO.
AA.VV. 1r Ciències Socials. Cruïlla. 2007. pp. 42-47.
AA.VV. Geografia I Història 1r ESO. Santillana. 2002. pp. 34-39.
Albert Mas, A.; Benejam Arguimbau, P.; García Sebastián, M.; Gatell Arimont, C. Ciències Socials, Geografia i Història. Cives 1. Vicens Vives. 2011: pp. 60-71.
Burgos, M.; Muñoz-Delgado, M. C. 1r Ciències Socials. Geografia i Història. Anaya. 2007. pp. 74-81.
Libros.
AA.VV. (Equipo de El Tiempo de RTVE). Los refranes del tiempo. Espasa. Barcelona. 2014. 191 pp.
Aupí, Vicente. El triángulo de hielo. Teruel-Calamocho-Molina de Aragón. Dobleuve Comunicación. Teruel. 2013. 263 pp. La zona más fría de España, donde se alcanzó la mínima el 17 de diciembre de 1963: 30ºC bajo cero.
Barry, R.G.; Chorley, R.J. Atmósfera, tiempo y clima. Omega. Barcelona. 1986 (1985 inglés). 441 pp.

Brasero, Roberto. Entender el tiempo para torpes. Anaya. Madrid. 2013. 270 pp.
Mauri, Francesc; Martín García, Jordi. El tiempo, visto desde el cielo. Lunwerg. Barcelona. 2013. 216 pp.
Toharia Cortés, Manuel. Tiempo y clima. Salvat Temas Clave. Barcelona. 1985. 64 pp.

Viñas, José Miguel. Preguntas al aire. Alianza. Madrid. 2014. 400 pp.

Artículos. Orden cronológico.
Redacción. La bomba atómica meteorológica. “El País” (11-XI-2013) 5. Los tifones, huracanes y ciclones pueden liberar una fuerza superior a la bomba atómica, como ha demostrado el tifón Haiyan en Filipinas.
Calvo Roy, Antonio. Libros para el ascensor. “El País” Babelia 1.208 (17-I-2015) 10-11. Bibliografía actual sobre el tiempo meteorológico, desde libros científicos hasta libros de refranes.
Del Campo, Rubén. Vamos a llamar a las nubes por su nombre. “El País” Verne (1-XI-2016). Un artículo excelente de meteorología: explicaciones, acompañadas de fotos, de los principales tipos de nubes en España.
Ansede, Manuel. Naciones Unidas identifica 12 nuevos tipos de nubes. “El País” (22-III-2017).

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