Clima, tipos y concepto, elementos y factores climáticos

La Meteorología es un conjunto de condiciones atmosféricas o un análisis estadístico del tiempo en cuanto a las medidas promedio y fluctuaciones relevantes durante extensos lapsos temporales (habitualmente de 30 años), que se origina como consecuencia a largo plazo de la radiación solar sobre la superficie terrestre y la atmósfera en constante movimiento. El término meteorología se deriva del vocablo griego klima, el cual se refiere a la posición del Sol.

Introducción

Frecuentemente se confunden la meteorología y el clima de un área. La meteorología se refiere al estado de la atmósfera en un punto específico y momento determinado. Puede variar súbitamente de un momento a otro, o de un día a otro, y se evalúa en una o dos estaciones de observación meteorológica. Las modificaciones del clima se deben a la circulación de masas de aire (porción de aire con características uniformes de temperatura y humedad para una amplia región, que no se mezclan con otras que no posean sus mismas características). Para describir la meteorología se emplean términos que están relacionados con el cielo sin nubes, la cantidad de nubes, la humedad, la aridez, el calor o el frío, la visibilidad o la brisa.

El clima, en cambio, describe la secuencia periódica de los diferentes tipos de meteorología que ocurren de manera característica en una zona durante un extenso período de tiempo. Para caracterizar un clima se efectúan mediciones en múltiples estaciones meteorológicas en miles de lugares durante un lapso de treinta o cuarenta años, y a partir de esos datos se obtienen las estadísticas y resúmenes, tales como la temperatura media. La recopilación de todos estos datos permite establecer las diversas regiones climáticas en el planeta. Se recolectan medidas de distintos elementos climáticos, los cuales cambian de un área a otra debido a la influencia de diferentes factores climáticos.

La anticipación de la meteorología es sumamente relevante para diversas actividades como la agricultura, el transporte, el turismo, entre otras. Como la meteorología es cambiante, las anticipaciones pierden precisión conforme se extiende el período de tiempo de la predicción. Los mapas meteorológicos facilitan la comprensión de cómo fluctúan las condiciones climáticas. Los climogramas, por su parte, son representaciones gráficas de las condiciones climáticas.

 

Elementos Climáticos

La forma más sencilla de comprender el clima de un área es a través de la observación de las estadísticas temporales de sus componentes. Los componentes principales del clima incluyen la temperatura, las precipitaciones, la presión atmosférica y la dirección del viento.

Temperatura atmosférica

La temperatura atmosférica se refiere a la medida de la energía térmica que posee el aire. La energía térmica es una forma de energía que fluye de los cuerpos cálidos a los fríos cuando están en contacto, hasta que ambas temperaturas se igualan. El Sol es la fuente de energía térmica del planeta. Los rayos solares penetran los gases atmosféricos sin calentarlos significativamente, pero elevan la temperatura de la superficie terrestre, que luego transfiere el calor al aire en contacto con ella. Entre la atmósfera y la superficie terrestre ocurre un intercambio constante de energía térmica a través del movimiento del aire, la evaporación y la condensación del vapor de agua.

Debido a los movimientos de rotación y traslación de la Tierra, la energía solar llega de manera desigual a la superficie terrestre y luego se transmite al aire que está en contacto con ella. La zona ecuatorial recibe una mayor cantidad de energía solar que los polos. Esta desigualdad es la causa fundamental de los patrones de circulación del aire y del agua en la atmósfera.

La medición de la temperatura atmosférica se realiza a través del uso de termómetros, y se expresa en grados Celsius (ºC) y Fahrenheit (ºF). Esta medida varía según la ubicación geográfica, y depende de diversos factores interconectados, como la latitud, altitud, y la distancia respecto al mar, lo que se conoce como continentalidad (ver más información en el apartado de Factores Climáticos).

La temperatura promedio de la superficie terrestre ronda los 15 grados Celsius. En los últimos años, este valor ha aumentado alrededor de 0,6 grados Celsius desde 1861, lo cual es un indicador del cambio climático. La temperatura máxima diaria se produce generalmente entre las 2 y las 4 de la tarde (hora solar), mientras que la temperatura mínima diaria suele registrarse entre las 6 y las 8 de la mañana.

Precipitaciones

La cantidad de vapor de agua presente en la atmósfera terrestre varía y es conocida como humedad. Esta variable depende de la temperatura, siendo el aire cálido más húmedo que el aire frío. Asimismo, el aire húmedo es más ligero que el aire seco, dando lugar a las zonas de bajas presiones. Cuando una masa de aire caliente se enfría, libera el exceso de vapor de agua en forma de precipitación. Por lo general, el aire muy húmedo se asocia con precipitaciones. La humedad relativa del aire se mide en porcentaje (%) mediante el uso del higrómetro, siendo el valor máximo el 100%. Desde el higrómetro se pueden obtener distintos tipos de humedad, como la humedad absoluta, que es la cantidad real de vapor de agua en un volumen de aire dado, o la humedad específica, que se refiere a la masa de vapor de agua presente en un kilogramo de aire.

El papel fundamental del ciclo hidrológico en la formación de nubes y precipitaciones es innegable. El vapor de agua presente en la atmósfera proviene principalmente de la evaporación de los océanos, así como de ríos, lagos, terrenos húmedos y vegetación. La evaporación tiende a ser mayor con temperaturas elevadas. A medida que el vapor de agua se enfría y se condensa, se convierte en gotas de agua líquida, dando lugar a la formación de nubes compuestas por diminutas gotas. Estas gotas pueden aumentar de tamaño y peso al unirse con minúsculas partículas de sal, por ejemplo, procedentes de la evaporación marina, lo que eventualmente da lugar a la precipitación.

Las precipitaciones se refieren al agua que cae del cielo a la superficie terrestre. Al igual que la temperatura, la distribución de las precipitaciones varía en diferentes zonas del planeta debido a factores climáticos, tales como la altitud, latitud, distancia al mar y cobertura vegetal. Los instrumentos utilizados para medir la cantidad de precipitación son los pluviómetros, que miden la cantidad de agua que cae en milímetros (mm), centímetros (cm) o litros por metro cuadrado (l/m2).

 

Presión atmosférica y tiempo

El aire tiene una masa que le permite ejercer una fuerza sobre los objetos y las personas, y es muy compresible. Por ello, en las capas bajas de la atmósfera, donde la presión es mayor, el aire es más denso. La presión atmosférica, que es causada por el peso del aire, aumenta con la cantidad de aire presente. Esta presión se mide en hectopascales (hPa) con el barómetro, siendo un milibar (mb) equivalente a un hPa.

La presión atmosférica alcanza su punto máximo al nivel del mar y disminuye a medida que aumenta la altitud, la humedad y la temperatura, tres factores interrelacionados. A medida que se asciende en altitud, la capa de aire sobre un lugar disminuye, lo que hace que la presión atmosférica disminuya aproximadamente 1 hPa por cada 8 m en las capas atmosféricas más bajas y alrededor de 1 hPa por cada 15 m a una altitud de unos 1.500 m. La presión atmosférica se reduce con el aumento de la humedad, ya que el vapor de agua pesa menos que otros gases, y también disminuye al aumentar la temperatura, ya que el aire caliente es menos denso que el aire frío.

Existen áreas de presión alta y áreas de presión baja en la atmósfera. Las presiones altas son superiores a 1.015 hPa y se conocen como anticiclones (se representan en los mapas del tiempo con la letra A o H). Los anticiclones producen un clima seco y estable. Por otro lado, las zonas con una presión menor a 1.015 hPa se llaman ciclones, borrascas o depresiones (se representan con la letra B o L) y causan un clima inestable y lluvioso. Los frentes lluviosos se forman en las áreas de interacción entre las zonas de alta y baja presión.

Cuando cambia la presión atmosférica se generan flujos de aire. El viento es una corriente de aire horizontal en movimiento con relación a la superficie terrestre, mientras que los movimientos verticales del aire se conocen como corrientes ascendentes y descendentes de convección. El viento se forma a partir de las discrepancias en la presión atmosférica, ya que la presión del aire varía según la ubicación. La diferencia en la presión del aire provoca que se genere un flujo de aire y se produzca el viento.

El flujo del viento se desplaza continuamente desde las áreas de alta presión (anticiclones) hacia las de baja presión (depresiones), y su intensidad aumenta proporcionalmente al grado de diferencia de presión. A nivel global, la circulación atmosférica del viento contribuye al transporte de calor.

En la superficie terrestre, el viento está caracterizado por dos aspectos: su orientación en el plano horizontal y su rapidez. La dirección del viento se establece mediante una veleta y su velocidad se mide con un anemómetro, el cual da la medida en km/h o en nudos. Otro instrumento usado para la dirección del viento es la rosa de los vientos, un dibujo que se divide en 360º con el norte como punto de partida y avanza en el sentido de las manecillas del reloj. De esta forma, un viento que proviene del sur se ubica en el ángulo 180º de la rosa.

Además de los efectos de la radiación solar y sus fluctuaciones, el clima está constantemente bajo la influencia de la intrincada estructura y composición de la atmósfera y de los procesos mediante los cuales esta y los océanos transfieren el calor. Por lo tanto, las características climáticas, como la temperatura y la precipitación, difieren en distintas regiones debido a diversos factores asociados con la distribución vertical y horizontal del aire. Estos factores interactúan entre sí y los principales incluyen la latitud, la elevación, la proximidad a cuerpos de agua significativos, la vegetación, los tipos de suelo y las actividades humanas.

El factor latitud en el clima

A. Influencia en las temperaturas. La temperatura es altamente influenciada por la latitud, ya que la cantidad de calor que una superficie recibe está determinada por el ángulo de los rayos solares. Dicho ángulo, a su vez, depende de la latitud y la curvatura terrestre. En la franja intertropical, ubicada entre ambos trópicos, se recibe la mayor cantidad de calor, debido a que los rayos solares caen casi perpendicularmente sobre la superficie. A medida que se aleja del ecuador, los rayos solares inciden en la superficie terrestre con mayor oblicuidad.

Durante el solsticio de junio, los rayos solares inciden de forma vertical en el trópico de Cáncer, lo que marca el inicio del verano en el hemisferio norte, aunque el ecuador celeste de la Tierra se encuentre más alejado del Sol. Por otro lado, en el solsticio de diciembre, los rayos solares inciden de forma vertical en el trópico de Capricornio, lo que marca el inicio del verano en el hemisferio sur y del invierno en el hemisferio norte.

Los rayos solares, debido a la curvatura de la Tierra, tienen que cubrir una mayor superficie cuanto más se acercan a los polos (el mismo haz de rayos tiene que repartirse por mayor superficie terrestre) y, por lo tanto, el Sol calienta menos en estas regiones. Como resultado, las temperaturas son más elevadas en las zonas ecuatoriales y disminuyen gradualmente hacia los polos. En términos generales, cuanto mayor es la latitud, menor es la temperatura, es decir, en las zonas de alta latitud hace menos calor que en las de latitudes medias y bajas.

B. Influencia en las precipitaciones. La distribución de las precipitaciones en el planeta varía debido a la latitud. Las zonas cercanas al ecuador, que son más calurosas y poseen grandes cantidades de vapor de agua, experimentan mayores índices pluviométricos en comparación con las áreas templadas y polares. Estas últimas tienen una baja cantidad de vapor de agua y niveles bajos de evaporación.

Factor altitud en el clima

La altitud es un factor determinante en la modificación de las temperaturas y las precipitaciones. En términos de temperatura, se observa una disminución de unos 0,5-0,6 °C por cada 100 m de ascenso en cualquier parte del mundo, por lo que en general, las zonas de montaña son más frías que las zonas costeras llanas. Sin embargo, en lo que respecta a las precipitaciones, las zonas elevadas como las cordilleras registran una mayor cantidad de lluvias y suelen tener niveles más altos de precipitación en las laderas que se encuentran en el lado del viento.

El factor continentalidad en el clima

La proximidad a grandes masas de agua es un factor clave para definir un clima, ya que la continentalidad o distancia a estas masas de agua influye en las precipitaciones y en la amplitud térmica de un lugar. La lejanía de las masas de agua hace que algunas regiones tengan menos precipitaciones y una mayor variación térmica entre sus valores máximos y mínimos. La oscilación térmica, medida en grados, puede ser anual o diaria y es mayor en las zonas alejadas del ecuador y en el interior de los continentes.

La distribución de tierras y mares tiene un gran impacto en la variación de temperatura. Los océanos, que son fluidos, tienen una capacidad térmica mayor que los continentes, que son sólidos. En consecuencia, las áreas costeras experimentan temperaturas moderadas, mientras que los continentes interiores experimentan grandes fluctuaciones térmicas, lo que se conoce como continentalidad. Se afirma que el mar regula las temperaturas de las zonas costeras porque amortigua tanto las temperaturas frías como las cálidas.

El océano es una importante fuente de humedad, lo que hace que las zonas costeras reciban mayores precipitaciones que el interior de los continentes. Sin embargo, hay notables variaciones entre las diferentes zonas costeras en función de los vientos dominantes (como los alisios en latitudes bajas y los vientos del oeste en latitudes medias) y de las corrientes oceánicas, ya sean cálidas o frías.

Otros Factores Climáticos

Diferentes factores pueden alterar tanto las temperaturas como las precipitaciones. El viento puede influir en función de su origen, ya sea de zonas húmedas y oceánicas, con amplitud térmica baja, o de regiones áridas, que provocan amplitudes térmicas más pronunciadas. La vegetación es otro factor, que aumenta las precipitaciones y la humedad, ya que las plantas retienen el agua en sus raíces y la distribuyen a través de sus hojas en forma de vapor. Las ciudades, por su parte, generan calor a través de la combustión de combustibles fósiles en vehículos, hogares e industrias, lo que puede producir notables aumentos de temperatura, conocidos como microclimas urbanos. Además, los seres humanos pueden influir en el clima alterando el medio ambiente, como la deforestación o la construcción de grandes embalses, y emitiendo contaminantes y productos químicos, como el dióxido de carbono, que pueden provocar un calentamiento global del planeta.

Un gran número de expertos en climatología ha creado distintas categorizaciones climáticas. Destaca la clasificación empírica de Wladimir Köppen, que se dio a conocer por primera vez en 1918 y ha sido objeto de varias actualizaciones. Köppen, junto con su colaborador Geiger, identificaron seis grandes grupos de climas asociados a la vegetación, los cuales fueron designados con letras mayúsculas: A (tropical), B (subtropical), C (templado), D (frío), E (polar) y H (montaña).

Los diferentes grupos de clasificación climática establecidos por Köppen se desglosaban aún más de acuerdo con las precipitaciones y temperaturas en una combinación de letras minúsculas que describían el clima específico de una determinada región dentro de cada categoría principal. Por ejemplo, el clima Csa indica un clima templado con veranos secos y calurosos e inviernos húmedos y suaves, que se conoce como clima mediterráneo.

Enseguida, se presentan los principales patrones climáticos del mundo, teniendo en cuenta los valores, aunque siempre aproximados, de la temperatura y la precipitación. Cada uno de estos climas influye en la vegetación, fauna, población y actividades económicas de la región.

Clima Ecuatorial

Este tipo de clima se encuentra principalmente en las zonas de baja latitud, ubicadas mayormente entre los 10º N y 10º S. En estas áreas, las temperaturas y la humedad son elevadas y se mantienen constantes durante todo el año. La temperatura media del mes más frío es superior a los 18 ºC, y la temperatura media anual está por encima de los 25 ºC. Las precipitaciones anuales superan los 1.500 mm y en algunas zonas pueden llegar a los 3.000 mm. Además, el día y la noche tienen una duración similar. Este clima tiene un gran impacto en la vegetación, la fauna, los asentamientos humanos y las actividades económicas de la zona.

Clima Tropical

Este tipo de clima se encuentra en las regiones subtropicales, presentando temperaturas medias altas y uniformes durante todo el año, con una media anual superior a los 20 ºC. La amplitud térmica varía entre 3º y 10º, siendo mayor en el interior y menor en las zonas costeras. Las precipitaciones anuales varían entre los 400 y los 1.000 mm, aunque en la variedad climática monzónica pueden ser mucho mayores. El clima se caracteriza por la alternancia de estaciones secas y lluviosas.

Se pueden identificar diferentes tipos de climas en función de la distribución estacional de las precipitaciones y de su cantidad. Dentro de estos se encuentran: el clima sudanés, que se caracteriza por precipitaciones que oscilan entre los 750 y los 1.100 mm y se divide en tres estaciones: una seca y fresca, otra seca y calurosa, y otra lluviosa; el clima subecuatorial, con dos estaciones lluviosas y dos secas; el clima saheliense, que se presenta con precipitaciones que van de 400 a 750 mm y una larga estación seca; y el clima monzónico, con una estación lluviosa de gran intensidad que se alterna con otra estación seca.

Climas Desérticos

Los climas áridos se caracterizan por la falta de precipitaciones y están presentes en zonas desérticas. Se pueden distinguir dos variantes importantes: el clima desértico cálido, con una temperatura media anual elevada que ronda los 20 ºC, una oscilación térmica importante que puede alcanzar los 20º y precipitaciones inferiores a los 200 mm; y el clima desértico costero, con una temperatura media anual alta pero inferior a los 20 ºC, una oscilación térmica menor (generalmente por debajo de los 10º) y precipitaciones insignificantes que no superan los 100 mm anuales.

Aparte de los desiertos propios de la zona tropical o cálida, existen otros tipos de desiertos en la zona templada debido a la degradación de los climas característicos de esas latitudes o debido a la presencia de una estación fría. Es posible mencionar los desiertos continentales, donde el factor determinante del régimen climático, además de las altas presiones, es la continentalidad, que intensifica la sequedad y la variación térmica diaria.

Clima Polar

Se trata del clima polar, presente en aquellas zonas del planeta con temperaturas extremadamente bajas y escasa precipitación. Este clima se caracteriza por una temperatura media anual por debajo de los 0 ºC y amplitudes térmicas muy elevadas, superiores a los 30º. Las precipitaciones son escasas y se producen en forma de nieve. En estas zonas, el suelo permanece congelado durante todo el año, y se conoce como permafrost.

Clima de alta montaña

Las zonas de alta montaña tienen características climáticas distintas a las tierras bajas circundantes, lo que las convierte en un fenómeno azonal que no depende de las zonas latitudinales, sino de la altitud, lo que significa que puede encontrarse en cualquier lugar del mundo. En estas zonas, la temperatura disminuye a medida que aumenta la altitud, mientras que las precipitaciones aumentan, al menos hasta cierto nivel altimétrico. La montaña altera las características del clima de la zona en la que se encuentra, por lo que no se pueden establecer características universales, aunque es fácil reconocer variedades climáticas como el clima alpino. Las temperaturas invernales son negativas y las estivales positivas, con una temperatura media anual de alrededor de 0 ºC. La oscilación térmica es inferior a los 20º y las precipitaciones superan los 1.000 mm anuales, siendo más abundantes en verano que en invierno. Este tipo de clima de alta montaña es el predominante en la cordillera andina, por ejemplo.

Finalmente, como se mencionó previamente, existen cambios microclimáticos producidos por la actividad humana. Por ejemplo, en las áreas urbanas se desarrollan las conocidas 'islas de calor' durante la noche, donde la temperatura es mayor debido a que los edificios y el pavimento emiten el calor acumulado durante el día. Además, la contaminación del aire en las áreas urbanas causa un aumento en la cantidad promedio de nubes, altera los patrones de lluvia, afecta la circulación del viento y reduce la radiación solar y la claridad del aire.

Clasificación climática ligada a la vegetación

Los dos indicadores climáticos en los que se basa la clasificación previa resultan insuficientes para cubrir la necesidad de una descripción precisa y global del clima. La presencia de vegetación, por otro lado, proporciona una referencia significativa, especialmente en casos como el de la selva, o región ecuatorial de bosque tropical lluvioso, con altas temperaturas y lluvias frecuentes durante la mayor parte del año (ver Pluvisilva); la sabana, caracterizada por su clima cálido y marcada variación estacional; y la tundra, de clima frío, con escasas precipitaciones y veranos breves.

Es sumamente útil considerar ambos elementos, clima y vegetación, para comprender la naturaleza de una zona y lo que conlleva habitar en ella. El impacto del clima en la vegetación autóctona está influenciado principalmente por las precipitaciones, la temperatura y la luz solar; de ahí la estrecha correlación entre la distribución de los patrones climáticos y la vegetación. Se identifican nueve grandes biomas o formaciones vegetales distintas, según la vegetación predominante. El bioma I se asocia con las selvas tropicales húmedas en el sentido más amplio (Amazonas, Centroamérica, Nueva Guinea, Cuenca del Congo, Indonesia, la Península de Malaca, Filipinas y la costa oriental de Australia).

El bioma II lo conforman las selvas y praderas tropicales (húmedas o secas) que reverdecen con las precipitaciones; se identifica con la región climática tropical con lluvias estivales en ambos hemisferios. El bioma III se relaciona con los desiertos y semidesiertos subtropicales (suroeste de los Estados Unidos, franja costera de Perú y Chile, norte y suroeste de África, Arabia, Irán y este de la India). El bioma IV se ajusta a las zonas de bosques mediterráneos esclerófilos, es decir, con áreas de inviernos lluviosos y veranos secos y calurosos (cuenca mediterránea, centro de Chile, sur de California, sur de África y sur y suroeste de Australia). El bioma V se corresponde con los bosques húmedos de clima templado siempre verdes (Asia oriental, costa sudeste de Australia, norte de Nueva Zelanda, costa oriental de Sudáfrica, sureste de Brasil y noreste de Argentina, y costa sudeste de los Estados Unidos hasta Florida).

El bioma VI se conforma por los bosques de hoja caduca de la región templada (parte oriental de Norteamérica, Europa central y occidental, Asia oriental y sur de Chile). El bioma VII se refiere a las estepas y desiertos fríos en invierno (desde el mar Negro hasta el mar Amarillo, Oriente Próximo, la pampa argentina oriental, parte de la Patagonia y pequeñas zonas de Nueva Zelanda). El bioma VIII o región de bosques boreales (parte septentrional de Norteamérica y Eurasia, ausente en el hemisferio sur). Por último, el bioma IX comprende la región de tundra y se extiende circumpolarmente en la región de clima ártico y en el extremo más austral de Sudamérica.