Tema 4: Elementos, factores y clasificaciones de climas

Mecanismos de transmisión de calor:

• Conducción: Proceso a escala molecular, se transmite por medio material. El hierro conduce bien el calor.

• Convección: Movimiento macroscópico, se transmite por medio material. Vórtices (poner el dedo en la punta de la llama)

• Radiación: Radia energía en todas direcciones, no se transmite por medio material, la radiación solar atraviesa el vacío del universo. (alrededor de llama no me quemo pero se siente el calor)

Radiación electromagnética

Onda electromagnética (campo magnético y eléctrico viajan unidos perpendicularmente) caracterizada por su longitud de onda (distancia entre dos puntos de máxima altitud, λ) y su frecuencia (inversamente proporcional a la primera).

La energía de la onda es directamente proporcional a la frecuencia (e inversamente proporcional a la longitud).

¿Cuál será la onda electromagnética más energética?

La que menor longitud de onda tenga y, por tanto, la de mayor frecuencia.

E=hv (h es la constante de Planck)

¿A qué es igual el producto de la longitud y frecuencia de onda en el vacío?

A la velocidad de la luz.

Espectro electromagnético

Todo el rango posible de longitudes de onda que puede existir (infinito).

La longitud de la radiación captada por el ser humano conforma el espectro visible.

Cuando la radiación interacciona con la atmósfera tienen lugar varios procesos:

• Absorción: En la capa de ozono la radiación es absorbida por los gases de la atmósfera y esta se calienta (proceso endotérmico).

  Las bandas donde no se absorbe toda la longitud de onda (espectro visible y ultravioleta) sirven para medir la superficie terrestre y características del Sol.

• Reflexión: Vuelta de la onda, la radiación llega a una parte de la atmósfera y rebota al espacio exterior, por lo que no se calienta.

• Dispersión: La radiación impacta con componentes de la atmósfera y sale dispersada en otras direcciones (nos informa de los componentes de la atm)

• Emisión: Cualquier objeto que no esté a 0 K (no se mueven los electrones) emite radiación siguiendo la expresión E=cte x T^4.

Los fenómenos antes vistos se pueden explicar en:

• Reflectividad o albedo (ρ): Fracción de energía que se refleja en cuanto a la superficie terrestre.

• Absortividad (α): Fracción de energía que se absorbe.

• Transmisividad (τ): Fracción de energía que se transmite.

Influencia del Sol en la temperatura:

• La Tierra se calienta por convección en el interior y la radiación solar proveniente de la superficie (fotosfera poco densa a 6000 K), aunque su núcleo se encuentra a 5 millones K por reacciones nucleares.

• Manchas solares: Desprendimientos del plasma alrededor que generan agujeros de 10000 km en la zona ecuatorial (zonas más frías=4000K). Tienen un patrón de 11 y 22 años, y su número influye en la cantidad de radiación que llega a la Tierra.

• Órbita solar: Debido a la órbita elíptica, hay un punto en el que la tierra está a la mayor distancia posible con una radiación más débil (afelio) y otro cuando está más cerca (perihelio). Entre ambos hay una diferencia de 5 millones de km.

  • En periodos de máxima emisión solar por + manchas solares y a menor distancia, mayor T.

• Ángulo solar: Ante un plano más perpendicular la radiación será más intensa que en uno oblicuo (se reparte porque hay más superficie). En verano en el hemisferio norte la distancia es mayor pero la inclinación es más perpendicular por lo que calienta más, mientras que en invierno la distancia es menor pero el plano es oblicuo.

Estos actúan conjuntamente creando las estaciones.

Factores planetarios que influyen en la T:

• Variaciones orbitales: Perturbaciones de la órbita provocadas por la atracción gravitatoria del resto de planetas, a veces más achatada y otras menos (más cerca o no del Sol).

  Movimiento de precesión produce cambios en las variables climáticas (influye en la radiación que llega).

• Duración del día: El día dura 24 horas en latitudes de los círculos polares durante el verano de dicho hemisferio (reciben siempre radiación) y a la inversa en invierno.

  • Solsticio de verano: Mayor duración del día en el hemisferio norte.

  • Solsticio de invierno: Mayor duración del día en el hemisferio sur.

• Posición del Sol en el cielo: No es constante sino que cambia con las estaciones.

• Continentalidad: Las áreas que se encuentran cerca del mar no tienen tanto contraste térmico como las zonas interiores.
  

Distribución estacional y latitudinal de la radiación solar:

Según la curva de distribución radiación solar anual el ecuador se calienta más que los polos.

Hay una asimetría en las curvas del hemisferio norte y sur. Se debe a que en el sur coincide el plano perpendicular con mayor cercanía al Sol.

Latitudinalmente se distinguen tres principales franjas clasificadas según las variaciones de la radiación.

¿Cuál es el balance de la radiación solar?

• Casi el 20% de radiación que llega es reflejada por nubes.

• La atm absorbe una cuarta parte.

• El 5% es reflejada por la superficie terrestre y los océanos

• Solo el 45% es absorbida por la superficie, nos calienta la mitad de lo que llega.

¿Cuál es el efecto de las nubes sobre la radiación solar y térmica?

Las nubes tienen doble efecto:

• Reflejan radiación solar (longitudes de onda corta).

• Reflejan las longitudes de onda larga de la Tierra (efecto invernadero).

T es baja en noches sin nubes, ya que las nubes reflejan la temperatura de la Tierra (se queda atrapada la energía térmica) y se mantiene caliente mientras que reflejan la radiación fría espacial que llega de noche impidiendo que enfríe la superficie.

¿Qué es el calor latente?

El calor que produce una materia cuando cambia de estado (de sólido a líquido, de líquido a gaseoso, etc.). Se produce sin que la temperatura cambie, útil para transportar calor a distintas zonas de la atm.

¿Qué es el calor sensible?

Aquel que causa un cambio de temperatura en una sustancia sin que cambie de estado.

El aire atmosférico se considera aire húmedo y una mezcla de dos componentes:

• Aire seco: todos los componentes de la atmósfera excepto el vapor de agua.

• Vapor de agua: La cantidad de vapor de agua de la atmósfera se denomina humedad.

¿Qué es el proceso de sublimación?

El paso de sólido a gas, se absorbe calor, o de gas a sólido, se desprende calor (sublimación inversa)

El concepto de humedad puede expresarse como:

• Humedad absoluta: Cantidad de vapor de agua por unidad de volumen de aire húmedo.

• Humedad relativa: Relación entre la cantidad de vapor de agua contenida en un volumen de aire y el máximo que este podría admitir.

  Indica la saturación de humedad pero no el dato exacto de vapor de agua.

¿Qué es la saturación?

Cuando la masa de aire húmedo no acepta más cantidad de vapor de agua, se condensa. Humedad relativa=100%.

La condensación del vapor de agua se produce sobre partículas pequeñas denominadas núcleos de condensación, con gran afinidad por este como polen, sal, etc.

¿Qué pasará si el aire está cargado de núcleos de condensación?

Se facilitará el cambio de estado (precipitación) sin necesidad de que el aire alcance la saturación.

¿Qué sucede en un día despejado por debajo del nivel de condensación (donde se forman las nubes)?

Hay menor humedad relativa (proceso adiabático seco) y el gradiente térmico vertical aumenta, al ascender descienden más bruscamente las temperaturas.

Gradiente adiabático seco:10ºC/km

¿Qué sucede en un día nublado con las temperaturas?

Desciende el nivel de condensación (nubes), por lo que se aplica el gradiente adiabático húmedo (la humedad relativa de las nubes es del 100%). Al irse parte de la energía al cambio de fase (calor latente) el gradiente de T es mucho más bajo, al ascender desciende más lentamente la temperatura.

Gradiente adiabático húmedo: 5ºC/km.

¿Cuál es el porcentaje de humedad relativa ideal en el aire?

Del 70%.

En función del estado y tamaño, la precipitación toma diferentes nombres:

• Hidrometeoros líquidos:

  • Llovizna: 0,2 - 0,5 mm

  • Lluvia: 0,5 - 6 mm

• Hidrometeoros sólidos:

  • Nieve: Tamaño variable

  • Granizo: 5 - 50 mm

¿Qué conocemos como estabilidad en la atmósfera?

Una partícula desplazada, tras esa perturbación inicial vuelve a su altura original.

¿Qué conocemos como inestabilidad en la atmósfera?

Una partícula desplazada acelera en la misma dirección al desplazamiento inicial.

¿Qué conocemos como neutralidad en la atmósfera?

La partícula desplazada se queda en el lugar actual.

¿Cuáles son los factores responsables de la desigual distribución geográfica de las precipitaciones?

• Posición latitudinal: Más lluvias en el ecuador (zonas de convergencia intertropical, es decir, de convergencia de masas de aire cargadas de vapor de agua, hasta 12000 l/m²).

  Surgen cinturones de altas y bajas presiones.

• Asimetría de las fachadas continentales Este-Oeste: Lugar de los vientos predominantes.

• Continentalidad: Hay mayor humedad cerca del mar.

• Oceanidad: Efecto Foehn.

• Relieve: Simetría entre vertientes más secas y más húmedas.

• Otros

¿Por qué se mueven las masas de aire de una zona a otra?

Por diferencia de presión.

¿Qué es la presión barométrica?

Es el equivalente al peso que ejerce la columna de aire de la atmósfera sobre un punto de la superficie terrestre.

Cerca del nivel del mar la columna es más grande y disminuye al ascender (relación exponencial inversa, densidad y presión disminuyen rápidamente).

¿Qué es la fuerza del gradiente de presión?

La fuerza que impulsa a las masas de aire desde las zonas de mayor presión a las de menor presión. Es la más significativa en el movimiento del aire.

¿Qué son los mapas de isobaras?

Mapa en el que el trazado de cada línea de presión recibe el nombre de isobara (línea que une todos los puntos con igual presión barométrica).

El gradiente de presión es el cambio de presión a lo largo de una superficie horizontal, donde exista gradiente las moléculas de aire se moverán en su misma dirección.

Analizando la gráfica:

Zona B: Isobaras más juntas, el gradiente de presión es mas grande (altas presiones) y la intensidad viento es mayor.

El aire va de sur a norte, ya que las isobaras de abajo representan mayores presiones que las de arriba. Hay que tener en cuenta la fuerza de Coriolis (rotación de la Tierra), la dirección del viento antihoraria va paralela a las isobaras y no en línea recta.

Fuerza de Coriolis

Fuerza producida por la rotación de la Tierra, que desvía la trayectoria de los fluidos libres (agua y aire) sobre la superficie terrestre; a la derecha en el hemisferio norte y a la izquierda en el hemisferio sur.

Proporcional a la velocidad del viento (a mayor velocidad del fluido mayor fuerza Coriolis) y mayor a mayores latitudes, nula en ecuador donde la latitud es 0.

Anticiclones y depresiones

Mecanismos de convergencia o divergencia de viento que generan altas y bajas presiones.

Las diferencias de temperatura entre dos masas de aire generan diferencias de presión:

-Aire frío y seco más pesado (alta presión): compresión

-Aire cálido y húmedo menos pesado (baja presión): elevación

¿Qué son los vientos de borrasca o depresiones?

Vientos de bajas presiones (centro de bajas presiones en centro de borrasca) de sentido de giro antihorario en el hemisferio norte. En altura son divergentes y superficie convergentes.

Ascenso de aire cálido y húmedo, formación de lluvias, se representa mediante la letra B o L.

¿Qué son los anticiclones?

Vientos con centros de altas presiones, en el hemisferio norte con dirección horaria. Son convergentes en altura y divergentes en superficie, ya que las masas de aire de alta presiones al tocar tierra no pueden atravesarla y tienen que divergir.

El aire es frío y seco, con cielos despejados. Se representa mediante la letra H o A.

Siempre que hay convergencia en altura, en superficie…

(siempre que hay convergencia en altura en superficie hay divergencia)

Concepto de viento

Es una magnitud vectorial con módulo (intensidad de viento), dirección (vertical) y sentido (arriba o abajo).

Se le denomina viento al movimiento tridimensional de las masas de aire en la atmósfera, asociado a los gradientes de presión y la configuración del relieve.

¿Con qué se puede medir la dirección del viento?

Con veletas, puede venir del este u oeste.

El diagrama polar indica las probabilidades de que el viento venga de una dirección determinada (sirve para entender rutas migratorias o a dónde va la contaminación).

¿En qué dirección suele ir el viento?

De suroeste a noreste

¿Con qué se mide el módulo del viento?

Con un anemómetro (cantidad escalar denominada velocidad).

Escala con la que se mide el viento:

Escala de Beaufort, entre no viento (0) y viento máximo (120 km/h)

Con el gradiente de presión y la fuerza de Coriolis hallamos…

El viento geostrófico, un viento teórico que gira en sentido antihorario a bajas presiones y horario a altas en el hemisferio norte.

El viento real se mueve por:

• Fuerza del gradiente de presión

• Fuerza de Coriolis

• Fuerza de fricción (dentro de capa límite): rozamiento de masas de aire y tierra

En la atmósfera, la presión del aire tiende a ser uniforme gracias a diversos mecanismos de transporte…

• Anticiclones y depresiones

• Células convectivas

¿Por qué están influenciados los vientos locales?

Por el relieve y las diferencias en las características térmicas del agua y tierra, ya que la tierra se calienta más rápido que el agua (radiación penetra la región más superficial de esta).

Brisas del mar y de la tierra

El calor específico del agua hace que el calentamiento y enfriamiento necesiten más temperatura (tierra se calienta antes).

El aire caliente de la tierra cálida sube, dejando un hueco que rellena el aire frio del mar. Por la noche esto tiene el efecto contrario, la brisa del mar es más cálida.

Brisas de valle y montaña

Mayor calentamiento durante el día en el valle por el efecto de la altitud, el aire caliente sube por la ladera de la montaña y el aire de la montaña de noche (brisa de montaña) al ser más denso desciende al valle.

Factores que determinan el clima de mayor a menor importancia:

• Latitud: por el ángulo de inclinación del sol, llega más o menos perpendicular la radiación solar

• Altitud: a mayor altitud (más lejos de la superficie) las temperaturas decrecen más.

• Relieve y su orientación

  Distancia al mar: calor específico elevado del agua. En hemisferio sur que hay menos masa emergida, las temperaturas son menos extremas ya que el agua amortigua.

• Corrientes marinas

• Vegetación: modifica el albedo y cómo interacciona la radiación. La evapotranspiración produce vapor de agua (transferencia de calor latente a atmósfera)

• Acción humana: modifica el albedo

Los distintos climas se clasifican en función de los factores que consideremos:

• Ámbito climático: En función del balance energético global.

• Zona climática: A nivel de las células convectivas, regida por la circulación general atmosférica.

• Áreas o dominios climáticos: Se incluyen factores como el relieve.

¿Qué ámbitos climáticos existen?

• Ámbito intertropical: excedente calorífico (30ºN-30ºS)

• Ámbito de las latitudes medias y altas: déficit energético (>40º)

• Ámbito tropical: excedente y déficit alternante (30º-40º en ambos hemisferios)

¿Qué zonas climáticas existen?

• Zona de las bajas presiones ecuatoriales

• Zona de los alisios

• Zona de las altas presiones subtropicales

• Zona de circulación general del Oeste

• Zona de latitudes polares

Clasificaciones climáticas a mayor detalle:

• Región climática: Influencia marítima, disposición del relieve a menor escala.

• Provincia climática: Diferencia la diversidad climática en una región (mediterráneo catalán, valenciano, etc.)

• Clima local: Particularidades dentro de una provincia climática.

• Microclima: Zona dentro del clima local, con unos condicionantes particulares (invernadero, jardín)

¿Cuál es la clasificación de Köppen?

Es una clasificación climática mundial que identifica cada tipo de clima con letras (comenzando por el ecuador con la letras A), que indican el comportamiento de las temperaturas y precipitaciones.

¿Cuáles son los 5 grandes dominios regidos por la clasificación de Köppen?

A: Clima tropical lluvioso con Tmedia > 18ºC. Ausencia de invierno y precipitaciones abundantes.

B: Clima seco/árido cuya evaporación es superior a la precipitación. No existen cursos permanentes de agua.

• S: Estepa o semiárido (< 400 mm) caracterizado por las praderas.

• W: Desértico o árido cuya precipitación anual es inferior a 250 mm.

C: Clima templado/húmedo con -3ºC > Tmedia > 18ºC en el mes más frío y >10ºC en el más cálido. Presenta verano e invierno.

D: Clima templado de invierno frío con Tmedia < -3ºC en el mes más fríos y >10ºC en el más cálido.

E: Clima polar con Tmedia < 10ºC sin estación cálida.

• ET: Clima de tundra 0ºC < Tmed < 10ºC en el mes más cálido.

• EF: Clima de hielo permanente Tmed < 0ºC en todo el año.

¿Por qué se definen los 5 dominios climáticos?

Por los valores de temperatura excepto el B, definido por los valores de humedad (relación entre precipitación y evaporación).

¿Cuál es la segunda subdivisión para la clasificación climática de Köppen?

• f: Húmedo, llueve todo el año, sin estación seca. Para los climas A, C y D.

• s: Estación seca en verano. Para los climas A y C.

• w: Estación seca en invierno. Para los climas A, C y D.

• m: Precipitación de tipo monzónico, intensas lluvias estacionales. Para el clima A.

¿Cuál es la tercera subdivisión para la clasificación climática de Köppen?

• a: Verano caluroso. Temperatura media del mes mas cálido superior a 22ºC (climas C y D).

• b: Verano cálido. Temperatura media del mes mas cálido inferior a 22ºC, pero con al menos cuatro meses con temperatura media superior a 10ºC (climas C y D).

• c: Verano corto y fresco. Al menos cuatro meses con temperatura media superior a 10oC (climas C y D).

• d: Invierno muy frio. Temperatura media del mes mas frio inferior a -38ºC (clima D).

• h: Caluroso y seco. Temperatura media anual superior a 18ºC (clima B).

• k: Frío y seco. Temperatura media anual inferior a 18ºC (clima B).

¿Qué clima está fuera de la clasificación de Köppen?

El clima de montaña, H.