Clima

El tiempo meteorológico es el estado de la atmósfera terrestre en un lugar y momento específicos, generalmente descrito en términos de temperatura, humedad, nubosidad y estabilidad . ^{[ 1 ]} En la Tierra , la mayoría de los fenómenos meteorológicos ocurren en la capa más baja de la atmósfera del planeta , la troposfera , ^{[ 2 ] [ 3 ]} justo debajo de la estratosfera . El tiempo meteorológico se refiere a la temperatura, la precipitación y otras condiciones atmosféricas diarias , mientras que el clima es el término para el promedio de las condiciones atmosféricas durante períodos de tiempo más largos. ^{[ 4 ]} Cuando se usa sin especificación, "tiempo meteorológico" generalmente se entiende como el tiempo meteorológico de la Tierra.

El clima está determinado por las diferencias de presión atmosférica , temperatura y humedad entre un lugar y otro. Estas diferencias pueden deberse al ángulo del Sol en cualquier punto, que varía con la latitud . El fuerte contraste de temperatura entre el aire polar y 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 inestabilidades del flujo de la corriente en chorro. Debido a que el eje de la Tierra está inclinado con respecto a su plano orbital (llamado eclíptica ), la luz solar incide en diferentes ángulos en diferentes épocas del año. En la superficie terrestre, las temperaturas suelen oscilar ±40  °C (−40  °F a 104 °F) anualmente. A lo largo de miles de años, los cambios en la órbita  de la Tierra pueden afectar la cantidad y distribución de la energía solar que recibe la Tierra, influyendo así en el clima a largo plazo y el cambio climático global .

Las diferencias de temperatura superficial, a su vez, provocan diferencias de presión. Las altitudes más elevadas son más frías que las más bajas, ya que la mayor parte del calentamiento atmosférico se debe al contacto con la superficie terrestre, mientras que las pérdidas radiativas hacia el espacio son prácticamente constantes. La predicción meteorológica consiste en la aplicación de la ciencia y la tecnología para predecir el estado de la atmósfera en un momento y lugar determinados. El sistema meteorológico terrestre es caótico ; por consiguiente, pequeños cambios en una parte del sistema pueden tener grandes repercusiones en el sistema en su conjunto. A lo largo de la historia, el ser humano ha intentado controlar el clima , y ​​existen pruebas de que 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 comprender cómo funciona el clima en la Tierra. Un hito famoso en el Sistema Solar , la Gran Mancha Roja de Júpiter , es una tormenta anticiclónica que se sabe que ha existido 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 tenue en todo el Sistema Solar. El movimiento de la masa expulsada por el Sol se conoce como viento solar .

En la Tierra , los fenómenos meteorológicos comunes incluyen viento, nubes , lluvia, nieve, niebla y tormentas de polvo . Algunos eventos más comunes incluyen desastres naturales como tornados , huracanes , tifones y tormentas de hielo . Casi todos los fenómenos meteorológicos conocidos ocurren en la troposfera (la parte inferior de la atmósfera). ^{[ 3 ]} El clima también ocurre en la estratosfera y puede afectar el clima en las capas inferiores de la troposfera, pero los mecanismos exactos no se comprenden del todo. ^{[ 5 ]}

El clima se produce principalmente debido a las diferencias de presión atmosférica, temperatura y humedad de un lugar a otro. Estas diferencias pueden ocurrir debido al ángulo del sol en cualquier punto particular, que varía con la latitud en los trópicos. En otras palabras, cuanto más lejos de los trópicos se encuentre uno, menor será el ángulo del sol, lo que hace que esos lugares sean más fríos debido a la dispersión de la luz solar sobre una superficie mayor. ^{[ 6 ]} El fuerte contraste de temperatura entre el aire polar y tropical da lugar a las células de circulación atmosférica a gran escala y a la corriente en chorro . ^{[ 7 ]} Los sistemas meteorológicos en las latitudes medias, como los ciclones extratropicales , son causados ​​por inestabilidades del flujo de la corriente en chorro (véase baroclinidad ). ^{[ 8 ]} Los sistemas meteorológicos 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 respecto a su plano orbital, la luz solar incide en diferentes ángulos en diferentes épocas del año. En junio, el hemisferio norte está inclinado hacia el Sol , por lo que en cualquier latitud dada del hemisferio norte, la luz solar incide más directamente en ese punto que en diciembre (véase Efecto del ángulo solar en el clima ). ^{[ 10 ]} Este efecto provoca las estaciones. A lo largo de miles o cientos de miles de años, los cambios en los parámetros orbitales de la Tierra afectan la cantidad y distribución de la energía solar que recibe la Tierra e influyen en el clima a largo plazo. (Véase Ciclos de Milankovitch ). ^{[ 11 ]}

El calentamiento solar desigual (la formación de zonas de gradientes de temperatura y humedad, o frontogénesis ) también puede deberse al propio clima en forma de nubosidad y precipitación. ^{[ 12 ]} Las altitudes más altas suelen ser más frías que las altitudes más bajas, lo que es el resultado de una temperatura superficial más alta y el calentamiento radiativo, que produce el gradiente adiabático . ^{[ 13 ] [ 14 ]} 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 una capa que suprime el desarrollo de tormentas eléctricas. A escalas locales, las diferencias de temperatura pueden ocurrir porque diferentes superficies (como océanos, bosques, capas de hielo u objetos hechos por el hombre) tienen diferentes características físicas tales como reflectividad , rugosidad o contenido de humedad.

Las diferencias de temperatura superficial a su vez provocan diferencias de presión. Una superficie caliente calienta el aire que está por encima, lo que provoca que se expanda y disminuya la densidad y la presión atmosférica superficial resultante . ^{[ 15 ]} El gradiente de presión horizontal resultante mueve el aire de regiones de mayor a menor presión, creando un viento, y la rotación de la Tierra provoca entonces la desviación de este flujo de aire debido al efecto Coriolis . ^{[ 16 ]} Los sistemas simples así formados pueden entonces mostrar un comportamiento emergente para producir sistemas más complejos y, por lo tanto, otros fenómenos meteorológicos. Ejemplos a gran escala incluyen la celda de Hadley, mientras que un ejemplo a menor escala serían las brisas costeras .

La atmósfera es un sistema caótico . Como resultado, pequeños cambios en una parte del sistema pueden acumularse y magnificarse, provocando grandes efectos en el sistema en su conjunto. ^{[ 17 ]} Esta inestabilidad atmosférica hace que la predicción meteorológica sea menos predecible que la de los maremotos o los eclipses. ^{[ 18 ]} Si bien es difícil predecir con precisión el tiempo con más de unos pocos días de antelación, los meteorólogos trabajan continuamente para ampliar este límite mediante la investigación meteorológica y el perfeccionamiento de las metodologías actuales de predicción del tiempo. Sin embargo, teóricamente es imposible realizar predicciones útiles día a día con más de dos semanas de antelación, lo que impone un límite superior al potencial de mejora de la capacidad de predicción. ^{[ 19 ]}

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. ^{[ 20 ]} Durante las precipitaciones, las gotas de agua absorben y disuelven dióxido de carbono del aire circundante. Esto hace que el agua de lluvia sea ligeramente ácida, lo que favorece sus propiedades erosivas. Los sedimentos y sustancias químicas liberados pueden entonces participar en reacciones químicas que pueden afectar aún más la superficie (como la lluvia ácida ), y los iones de sodio y cloruro ( sal ) se depositan en los mares/océanos. Con el tiempo y por la acción de fuerzas geológicas, los sedimentos pueden reformarse en otras rocas y suelos. De esta manera, el clima desempeña un papel fundamental en la erosión de la superficie. ^{[ 21 ]}

Desde una perspectiva antropológica, el clima es algo que todos los seres humanos experimentan constantemente a través de sus sentidos, al menos cuando están al aire libre. Existen concepciones social y científicamente construidas sobre qué es el clima, qué lo hace cambiar, el efecto que tiene, y especialmente el mal tiempo , en los seres humanos en diferentes situaciones, etc. ^{[ 22 ]} Por lo tanto, el clima es un tema frecuente de conversación.

En Estados Unidos, el Servicio Meteorológico Nacional publica un informe anual sobre fallecimientos, lesiones y daños totales, que incluyen cultivos y propiedades. Recopilan estos datos a través de sus oficinas ubicadas en los 50 estados y territorios de Estados Unidos. Hasta 2019, los tornados habían tenido el mayor impacto en la población, con 42 fallecimientos y daños a cultivos y propiedades que superaron los 3 mil millones de dólares. ^{[ 23 ]}

Efectos en las poblaciones

El clima ha desempeñado un papel importante y, a veces, directo en la historia de la humanidad . Además de los cambios climáticos que han provocado la migración gradual de poblaciones (por ejemplo, la desertificación de Oriente Medio y la formación de puentes terrestres durante los periodos glaciares ), los fenómenos meteorológicos extremos han causado movimientos de población a menor escala y han influido directamente en eventos históricos. Un ejemplo de ello es la salvación de Japón de la invasión de la flota mongola de Kublai Khan gracias a los vientos kamikaze en 1281. ^{[ 24 ]} Las reclamaciones francesas sobre Florida terminaron en 1565 cuando un huracán destruyó la flota francesa, lo que permitió a España conquistar Fort Caroline . ^{[ 25 ]} Más recientemente, el huracán Katrina redistribuyó a más de un millón de personas desde la costa central del Golfo a otras partes de Estados Unidos, convirtiéndose en la mayor diáspora en la historia del país. ^{[ 26 ]}

La Pequeña Edad de Hielo provocó malas cosechas y hambrunas en Europa. Durante el período conocido como la Fluctuación de Grindelwald (1560-1630), los eventos volcánicos ^{[ 27 ]} parecen haber provocado fenómenos meteorológicos más extremos. ^{[ 28 ]} Estos incluyeron sequías, tormentas y ventiscas fuera de temporada, además de causar la expansión del glaciar suizo de Grindelwald . En la década de 1690 se produjo la peor hambruna en Francia desde la Edad Media. Finlandia sufrió una grave hambruna en 1696-1697, durante la cual murió aproximadamente un tercio de la población finlandesa. ^{[ 29 ]}

La predicción meteorológica consiste en la aplicación de la ciencia y la tecnología para predecir el estado de la atmósfera en un momento y lugar determinados. Los seres humanos han intentado predecir el tiempo de forma informal durante milenios, y formalmente desde al menos el siglo XIX. ^{[ 30 ]} Las predicciones meteorológicas se elaboran recopilando datos cuantitativos sobre el estado actual de la atmósfera y utilizando el conocimiento científico de los procesos atmosféricos para proyectar su evolución. ^{[ 31 ]}

Lo que antes era una tarea exclusivamente humana basada principalmente en cambios en la presión barométrica , las condiciones meteorológicas actuales y las condiciones del cielo, ^{[ 32 ] [ 33 ]} ahora se utilizan modelos de pronóstico para determinar las condiciones futuras. Por otro lado, todavía se requiere la intervención humana para seleccionar el mejor modelo de pronóstico posible en el que basar la predicción, 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 enorme capacidad de cálculo necesaria para resolver las ecuaciones que la describen, el error inherente a la medición de las condiciones iniciales y una comprensión incompleta de los procesos atmosféricos implican que las predicciones se vuelven menos precisas a medida que aumenta la diferencia entre el tiempo actual y el tiempo para el que se realiza la predicción (el rango de la predicción). El uso de conjuntos y el consenso de modelos ayuda a reducir el error y a seleccionar el resultado más probable. ^{[ 34 ] [ 35 ] [ 36 ]}

Existen diversos usuarios finales de los pronósticos meteorológicos. Las alertas meteorológicas son pronósticos importantes porque se utilizan para proteger vidas y propiedades. ^{[ 37 ] [ 38 ]} Los pronósticos basados ​​en temperatura y precipitación son importantes para la agricultura, ^{[ 39 ] [ 40 ] [ 41 ] [ 42 ]} y, por lo tanto, para los operadores de materias primas en los mercados bursátiles. Las compañías de servicios públicos utilizan los pronósticos de temperatura para estimar la demanda en los próximos días. ^{[ 43 ] [ 44 ] [ 45 ]}

En algunas zonas, la gente utiliza los pronósticos meteorológicos para decidir qué ropa ponerse cada día. Dado que las actividades al aire libre se ven seriamente limitadas por las fuertes lluvias , la nieve y el frío intenso , los pronósticos pueden utilizarse para planificar actividades teniendo en cuenta estos fenómenos y para prepararse con antelación para afrontarlos.

La predicción meteorológica tropical difiere de la de latitudes más altas. El sol incide de forma más directa sobre los trópicos que sobre latitudes más altas (al menos en promedio anual), lo que provoca que los trópicos sean cálidos (Stevens 2011). Además, la dirección vertical (hacia arriba, vista desde la superficie terrestre) es perpendicular al eje de rotación de la Tierra en el ecuador, mientras que en los polos el eje de rotación y la vertical coinciden; esto hace que la rotación terrestre influya más en la circulación atmosférica en latitudes altas que en latitudes bajas. Debido a estos dos factores, las nubes y las tormentas en los trópicos pueden ocurrir de forma más espontánea que en latitudes más altas, donde están más controladas por fuerzas atmosféricas a gran escala. Por estas diferencias, la predicción de nubes y lluvia es más difícil en los trópicos que en latitudes más altas. Por otro lado, la temperatura se predice fácilmente en los trópicos, ya que no varía mucho. ^{[ 46 ]}

La aspiración a controlar el clima es evidente a lo largo de la historia de la humanidad: desde antiguos rituales destinados a atraer la lluvia para los cultivos hasta la Operación Popeye del ejército estadounidense , un intento de interrumpir las líneas de suministro alargando el monzón norvietnamita . Los intentos más exitosos de influir en el clima implican la siembra de nubes ; estas incluyen las técnicas de dispersión de niebla y estratos bajos empleadas por los principales aeropuertos, técnicas utilizadas para aumentar las precipitaciones invernales sobre las montañas y técnicas para suprimir el granizo . ^{[ 47 ]} Un ejemplo reciente de control del clima fue la preparación de China para los Juegos Olímpicos de Verano de 2008. China lanzó 1104 cohetes de dispersión de lluvia desde 21 sitios en la ciudad de Beijing en un esfuerzo por evitar que lloviera durante la ceremonia de apertura de los juegos el 8 de agosto de 2008. Guo Hu, jefe de la Oficina Meteorológica Municipal de Beijing (BMB), confirmó el éxito de la operación con 100 milímetros de lluvia en la ciudad de Baoding , provincia de Hebei , al suroeste, y 25 milímetros en el distrito de Fangshan de Beijing. ^{[ 48 ]}

Si bien la evidencia sobre la eficacia de estas técnicas es inconclusa, existe amplia evidencia de que la actividad humana, como la agricultura y la industria, produce una modificación climática inadvertida: ^{[ 47 ]}

• 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 a la atmósfera afecte la frecuencia de fenómenos meteorológicos extremos como sequías, temperaturas extremas, inundaciones , vientos fuertes y tormentas severas . ^{[ 49 ]}
• Se ha demostrado que el calor generado por las grandes áreas metropolitanas afecta mínimamente al clima cercano, incluso a distancias de hasta 1600 kilómetros (990 millas) . ^{[ 50 ]} 

Los efectos de la modificación inadvertida del clima pueden representar graves amenazas para muchos aspectos de la civilización, incluidos los ecosistemas , los recursos naturales , la producción de alimentos y fibras, el desarrollo económico y la salud humana. ^{[ 51 ]}

La meteorología a microescala estudia los fenómenos atmosféricos de corta duración, de menor escala que la mesoescala , aproximadamente 1  km o menos. Estas dos ramas de la meteorología a veces se agrupan como "meteorología a mesoescala y microescala" (MMM) y, en conjunto, estudian todos los fenómenos de menor escala que la sinóptica ; es decir, estudian características generalmente demasiado pequeñas para ser representadas en un mapa meteorológico . Esto incluye pequeñas y generalmente fugaces "bolas" de nubes y otras pequeñas formaciones nubosas. ^{[ 52 ]}

En la Tierra, las temperaturas suelen oscilar entre ±40  °C (100  °F y −40  °F) anualmente. La variedad de climas y latitudes del planeta puede ofrecer temperaturas extremas fuera de este rango. La temperatura del aire más fría jamás registrada en la Tierra es de −89,2 °C (−128,6 °F) , en la estación Vostok , Antártida, el 21 de julio de 1983. La temperatura del aire más caliente jamás registrada fue de 57,7 °C (135,9 °F) en ʽAziziya , Libia, el 13 de septiembre de 1922, ^{[ 54 ]} pero esa lectura fue considerada ilegítima por la Organización Meteorológica Mundial . La temperatura media anual más alta registrada fue de 34,4 °C (93,9 °F) en Dallol , Etiopía. ^{[ 55 ]} La temperatura media anual más fría registrada fue de −55,1 °C (−67,2 °F) en la estación Vostok , Antártida. ^{[ 56 ]}        

La temperatura media anual más baja en un lugar habitado permanentemente se encuentra en Eureka, Nunavut , en Canadá, donde la temperatura media anual es de −19,7 °C (−3,5 °F) . ^{[ 57 ]}  

El lugar con más viento jamás registrado se encuentra en la Antártida, en la Bahía Commonwealth ( Costa de Jorge V ). Allí, los vendavales alcanzan los 320 km/h (199 mph ) . ^{[ 58 ]} Además, la mayor nevada en un período de doce meses ocurrió en el Monte Rainier , Washington, EE. UU. Se registraron 31 102 mm (102,04 pies) de nieve. ^{[ 59 ]}    

Estudiar cómo funciona el clima en otros planetas se ha considerado útil para comprender cómo funciona en la Tierra. ^{[ 60 ]} El clima en otros planetas sigue muchos de los mismos principios físicos que el clima en la Tierra , pero ocurre en diferentes escalas y en atmósferas con diferente composición química. La misión Cassini-Huygens a Titán descubrió nubes formadas por metano o etano que depositan lluvia compuesta de metano líquido y otros compuestos orgánicos . ^{[ 61 ]} La atmósfera de la Tierra incluye seis zonas de circulación latitudinal, tres en cada hemisferio. ^{[ 62 ]} En contraste, la apariencia en bandas de Júpiter muestra muchas de estas zonas, ^{[ 63 ]} Titán tiene una única corriente en chorro cerca del paralelo 50 de latitud norte, ^{[ 64 ]} y Venus tiene una única corriente en chorro cerca del ecuador. ^{[ 65 ]}

Uno de los hitos más famosos del Sistema Solar , la Gran Mancha Roja de Júpiter , es una tormenta anticiclónica que se sabe que ha existido durante al menos 300 años. ^{[ 66 ]} En otros planetas gigantes , la falta de una superficie permite que el viento alcance velocidades enormes: se han medido ráfagas de hasta 600  metros por segundo (aproximadamente 2100 km/h o 1300 mph ) en el planeta Neptuno . ^{[ 67 ]} Esto ha creado un enigma para los científicos planetarios . El clima se crea en última instancia por la energía solar y la cantidad de energía que recibe Neptuno es solo alrededor de 1/900 de la que recibe la Tierra, sin embargo, la intensidad de los fenómenos meteorológicos en Neptuno es mucho mayor que en la Tierra. [ ^{68 ] A} partir de 2007  , los vientos planetarios más fuertes descubiertos se encuentran en el planeta extrasolar HD 189733 b , que se cree que tiene vientos del este que se mueven a más de 9600 kilómetros por hora (6000 mph) . ^{[ 69 ]} 

El clima no se limita a los cuerpos planetarios. Al igual que todas las estrellas, la corona del Sol se pierde constantemente en el espacio, creando lo que es esencialmente una atmósfera muy tenue en todo el Sistema Solar . El movimiento de la masa expulsada por el Sol se conoce como viento solar . Las inconsistencias en este viento y los 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 que generalmente se conoce como clima espacial . Se han rastreado eyecciones de masa coronal tan lejos en el Sistema Solar como Saturno . ^{[ 70 ]} 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 , ^{[ 71 ]} y puede causar estragos en sistemas sensibles a la electricidad, como las redes eléctricas y las señales de radio. ^{[ 72 ]}

• Glosario de meteorología
• estaciones del año para los pueblos indígenas australianos
• Esquema de meteorología
• Estación meteorológica
• El tiempo en 2026

• Contenido multimedia relacionado con el clima en Wikimedia Commons
• Citas relacionadas con el clima en Wikiquote