Grupo 1 El clima como sistema complejo

Grupo 1 El clima como sistema complejo Para profundizar en el estudio del clima, hay que considerarlo dentro del llamado Sistema
Climático, que consta de cinco componentes: atmósfera, hidrosfera, litosfera, criosfera y biosfera.
El primero y el último de estos cinco elementos resultan tal vez los mas directamente relacionados
con la subsistencia del hombre.
Variables meteorológicas Variables meteorológicas Temperatura es una magnitud relacionada con la rapidez del movimiento de las partículas que constituyen la materia. Cuanta mayor agitación presenten éstas, mayor será la temperatura. Presión atmosférica Las escalas de medición son: Kelvin, Farenheit, Celsius. El instrumento que se utiliza para medir la temperatura se llama termómetro El aire que nos rodea, aunque no lo notemos, pesa y, por tanto, ejerce una fuerza sobre todos los cuerpos debida a la acción de la gravedad. Esta fuerza por unidad de superJicie es la denominada presión atmosférica La unidad de medida en el Sistema Internacional es el Pascal (1 Pascal = 1N/m2) Viento El viento consiste en el movimiento de aire desde una zona hasta otra. Existen diversas causas que pueden provocar la existencia del viento, pero normalmente se origina cuando entre dos puntos se establece una cierta diferencia de presión o de temperatura. Radiación solar Relacionadas con el agua La energía transferida por el Sol a la Tierra es lo que se conoce como energía radiante o radiación. Húmedad y precipitación Las ondas más energéticas son las correspondientes al rango del ultra-­‐ violeta, seguidas por la luz visible, infrarroja y así hasta las menos energéticas que corresponden a las ondas de radio. El aire que nos rodea, aunque no lo notemos, pesa y, por tanto, ejerce una fuerza sobre todos los cuerpos debida a la acción de la gravedad. Esta fuerza por unidad de superJicie es la denominada presión atmosférica Grupo 2 Interacción atmósfera-­‐hidrósfera Hidrósfera Interacción atmósfera-océano a escala planetaria
Alberto Linés Escardó
Doctor en Ciencias. Meteorólogo
Sistema Climático y modelos acoplados atmósfera-océano
Dos temas de sumo interés han puesto a la oceanografía entre las prioridades de la investigación
dentro del campo de la Meteorología: por una parte, es sabido que para profundizar en el estudio del
clima, hay que considerarlo dentro del llamado Sistema Climático, que consta de cinco
componentes: atmósfera, hidrosfera, litosfera, criosfera y biosfera. El primero y el último de estos
cinco elementos resultan tal vez los mas directamente relacionados con la subsistencia del hombre.
Tenemos que destacar que en los estudios de los balances de energía a escala planetaria, queda
patente que la hidrosfera es el gigante. Basta suponer que aumentar en un grado la temperatura de
una columna de aire desde el nivel del mar hasta el tope de la atmósfera supone la misma energía
calorífica que elevar también en un grado la temperatura de una masa de agua de la misma sección
y de tan solo dos metros y medio de profundidad. Los cambios térmicos en la atmósfera son enanos
comparados con los cambios térmicos en las masas marinas. Por tanto, no se puede dar un paso en
el estudio del clima o del cambio climático, sin conocer a fondo el papel que juega el océano.
En la predicción del tiempo se emplean cada vez y con mas éxito los modelos de circulación
general: una vez parametrizada, se dan valores al tiempo, bien unas horas o unos días, según sean
los diferentes pronósticos y su finalidad. En esos modelos de circulación se venían observando
notables lagunas y fallos, hasta que se han perfeccionado con introducción de los llamados
"modelos acoplados atmósfera-océano", sin que por ello se hayan olvidado otros efectos, como el
del terreno, rozamiento y algunos mas.
Y es que cuando se profundiza en el estudio de la Circulación General Atmosférica, se nos presenta
el triple problema de la redistribución del calor, de la humedad y del momento cinético. Solo nos
vamos a fijar en el primer aspecto: Ningún modelo puede ser válido si no justifica como redistribuir
el excedente de calor de las zonas intertropicales hacia el resto del planeta; de no haber tal
mecanismo, dichas zonas intertropicales se caldearían indefinidamente. Existe, pues, el problema de
averiguar como se transportan inmensos contingentes de calor desde las zonas donde la donde hay
excedentes a aquellas en que hay déficit, es decir, las polares. El aire en sus movimientos juega un
papel importante, pero no decisivo dado su relativamente bajo calor específico. El vapor de agua,
gracias al elevado valor del calor latente de vaporización, juega un papel importantísimo, pero aún
teniendo en cuenta los dos procesos anteriores, resultan insuficientes. Y es preciso tomar en cuenta
la capacidad de almacenamiento de calor de la hidrosfera. Las corriente marinas son portadoras de
una inmensa capacidad calorífica, y son decisivas en el clima de extensas zonas del globo.
En el Atlántico tenemos buen ejemplo de ello: ciudades o tierras que están a una misma latitud a un
lado u otro del océano tienen climas absolutamente diferentes. Así, el de Vigo es mucho mas suave
y benigno que el de Boston. No puede compararse tampoco el clima rigurosísimo de Cabo Harrison,
en la Península de Labrador, con el de Belfast, que está casi a la misma latitud. Y es que las costas
occidentales de Europa están bañadas por una corriente templada y al otro lado del Atlántico está la
corriente fría de Labrador. Por análogas razones, los climas de Río de Janeiro y de Arica son
totalmente diferentes, pese a estar casi a la misma latitud.
Interacción atmósfera-océano a escala planetaria
El fenómeno Niño por ejemplo, no es un fenómeno sólo de la atmósfera o sólo de la hidrosfera; es
un efecto complejo de interacción de ambos componentes del sistema climático terrestre; los
fenómenos observados en las costas sudamericanas del Pacífico forman parte de un fenómeno
mucho mayor, tal vez de alcance planetario.
Los movimientos en gran escala de las masas oceánicas, sobre todo en las capas profundas, hasta no
hace mucho eran poco conocidos. Hoy día se han multiplicado los observatorios y las boyas
oceánicas y son mejor estudiadas no sólo las corrientes marinas superficiales, sino también las
profundas.
Tal vez uno de los fenómenos que mas alteraría la distribución de los climas a escala mundial sería
una desviación permanente en alguna de las principales corrientes marinas, aun en el caso de que tal
desviación no fuera muy acusada. Los especialistas prestan una atención prioritaria a este posible
problema que podría tener consecuencias impensables.
A una escala geográfica menor, como puede ser en la cuenca Mediterránea, cambios en el
comportamiento del mar tendrían importantes repercusiones. Así, el aumento de la temperatura en
el Mare Nostrum, inducido por el efecto invernadero, aumentará la evaporación en verano en dicho
mar, y como el periodo de estiaje de sus grandes ríos será posiblemente mas largo, se podrá esperar
una intensificación de la corriente marina procedente del Atlántico a través del Estrecho de
Gibraltar. Esta previsible intensificación de dicha corriente, al menos en forma estacional, debería
ser tenida muy en cuenta para las grandes obras de ingeniería en proyecto o en marcha para la
comunicación de los continentes a través del Estrecho.
En resumen, todo cuanto se haga por conocer mejor el comportamiento de los océanos, va en
beneficio del conocimiento de la atmósfera y sus cambios.
Madrid, 11 de marzo 1998
Tomado de la Revista Tethis.
Asociación catalana de meteorología.
Perturbaciones en el ciclo del agua En la historia del planeta se observa que las perturbaciones en el clima han
generado cambios importantes en el ciclo hidrológico. Por ejemplo, durante el último periodo glacial hace
unos 18,000 años, 3 % del volumen de las aguas oceánicas quedaron atrapadas en los casquetes polares,
ocasionando así un descenso del nivel del mar de 120 m respecto al nivel actual. Durante ese periodo se
produjeron también el descenso en la tasa de evaporación y precipitación, la reducción de la circulación de la
humedad en la atmósfera, la disminución de la biomasa terrestre, la expansión de los desiertos y el aumento
del transporte eólico, entre otros efectos. La historia de nuestro planeta también refleja que las interacciones
entre el clima y el ciclo del agua son tan estrechas, que cualquier cambio afecta en una doble dirección. En
primer lugar, los cambios en las variables climáticas (por ejemplo temperatura y precipitación) generan imimportantes en los recursos hídricos y a partir de éstos en los ecosistemas, los paisajes y en las sociedades. En
segundo lugar, los cambios inducidos por el ser humano en los recursos hídricos (por ejemplo presas, sistemas
de irrigación, sobreexplotación de acuíferos) influyen de manera decisiva en las condiciones climáticas.
Grupo 3 Efecto del clima en el relieve
El papel del clima en la formación de los suelos
El clima influye directamente en la humedad y la temperatura del suelo, e indirectamente a través de la
vegetación. La temperatura y la precipitación influyen en los procesos de alteración y transformación
mineral, modificando la velocidad de muchas reacciones químicas que se dan en el suelo. La
temperatura condiciona el tipo de meteorización, predominantemente física con bajas temperaturas,
más química con altas temperaturas. La disponibilidad de agua y su flujo influye sobre gran cantidad de
procesos edáficos, movilizando e incluso eliminando componentes del suelo.
El relieve, por su parte, se refiere al conjunto de formas y accidentes geográficos que
podemos observar, y que sirve de base a los otros dos factores que forman el paisaje. Este
relieve, aunque parece inmutable a nuestros ojos, en realidad está cambiando continuamente a
una velocidad en general lenta aunque como veremos, algunos fenómenos de cambio son rápidos
(como los volcanes, o los terremotos). Los elementos que causan este cambio son los agentes
geológicos.
Según su origen, tenemos dos grupos de agentes geológicos:
+
Agentes geológicos externos, cuyo motor es la energía del Sol y que modelan el relieve
destruyéndolo, es decir, rebajando las zonas altas y rellenando las bajas.
+
Agentes geológicos internos, movidos por la energía interna de la Tierra, que hacen lo
contrario, “construyen” relieve, es decir, aumentan los desniveles
(creando montañas, por ejemplo).
El resultado de la acción conjunta de estos dos grupos de agentes geológicos es el relieve que
vemos y según sea el que predomine el relieve se hará más maduro (más suave) si predominan
los agentes geológicos externos, o más joven si lo hacen los agentes geológicos internos.
En este tema y en el siguiente, nos ocuparemos de los agentes geológicos externos, mientras
que el tema 10 estará dedicado a la acción de los agentes geológicos internos.
2.- ¿Cómo se modela el relieve?
La energía procedente del Sol es la responsable de:
+
El incremento desigual de la temperatura del aire en las zonas bajas de la atmósfera, que
+
origina los vientos.
Evaporar el agua de la hidrosfera, formando nubes que originarán precipitaciones sobre la
superficie de los continentes, dando lugar a las aguas salvajes, los torrentes, los ríos,
los glaciares y las aguas subterráneas.
Además, esa energía solar es responsable, junto con los vientos, el movimiento de rotación de
la Tierra y la atracción gravitatoria de la Luna y el Sol de los movimientos del agua del mar
(olas, corrientes marinas y mareas).
El viento y el agua, en todas sus formas, desgastan las formas del relieve mediante tres
procesos geológicos:
+
+
+
Alteran, desgastan y rompen las rocas, dándoles formas características. Es la erosión.
Desplazan los fragmentos arrancados de un lugar a otro. Es el transporte.
Cuando dejan de actuar, depositan los materiales que transportan en las zonas más bajas
(cuencas sedimentarias), a veces muy lejanas. Es la sedimentación.
Por otra parte la atmósfera es la responsable de un cuarto proceso geológico, la meteorización.
Todos estos factores (agua, viento, atmósfera), junto con la acción de los seres vivos,
constituyen los agentes geológicos externos. Como consecuencia, repetimos, el relieve se
destruye y desgasta muy lentamente.
3.- La acción de la atmósfera. La meteorización.
La meteorización es el conjunto de modificaciones que experimentan las rocas por efecto de
entrar en contacto con la atmósfera, con los gases que contiene o con sus características
físicas. Se produce sin transporte y, según su efecto sobre las rocas puede ser de dos tipos:
+ Meteorización física: rompe la roca en fragmentos más pequeños, sin alterar los minerales
que la forman.
+ Meteorización química: disgrega la roca provocando cambios en los minerales que la
constituyen.
Meteorización física
Debida a las variaciones de temperatura, la meteorización física puede actuar, dependiendo del
clima, de dos maneras:
gelifracción:
En climas fríos, el agua que penetra en las grietas de las rocas, al
bajar la temperatura, puede llegar a congelarse, aumentando su
volumen. Esto somete a la roca a un “efecto cuña”. Al aumentar la
temperatura de nuevo, el hielo se licua, disminuyendo el volumen y la
presión sobre la roca. Este proceso de congelaciones y deshielos sucesivos
acaba ensanchando la grieta y termina por romper la
termoclasticidad
El climas desérticos o de alta montaña existen grandes diferencias de
temperatura entre el día y la noche: durante el día las rocas se calientan y
se dilatan, aumentando su volumen; durante la noche se enfrían y contraen,
disminuyendo su volumen. La repetición de este fenómeno termina por
agrietar y romper la roca.
Si en ambos casos, la fragmentación ocurre en una zona de fuerte pendiente (la ladera de una
montaña, por ejemplo) los fragmentos ruedan por ella y se depositan al pie de la misma,
originando unas acumulaciones llamadas canchales.
Meteorización química
Los gases presentes en la atmósfera puede reaccionar químicamente con los componentes de
las rocas, produciendo la aparición de nuevas sustancias. Esto queda de manifiesto con la
aparición de variaciones de color y en el cambio de otras propiedades (solubilidad, dureza,
etc.).El resultado es que las rocas se disgregan más fácilmente, ya que los granos de minerales
pierden adherencia entre sí y se disuelven o son más vulnerables ante la acción de los agentes
geológicos.
Según el componente atmosférico que interviene tenemos los distintos procesos, entre los que
destacan:
Disolución:
Las moléculas de agua separan y rodean las moléculas de la roca.
Mediante este sistema se disuelven muchas rocas sedimentarias
compuestas por las sales que quedaron al evaporarse el agua que las
contenía en solución.
Hidratación:
Cuando las moléculas de agua se introducen a través de las redes
cristalinas de las rocas se produce una presión que causa un aumento
de volumen, que en algunos casos puede llegar al 50%. Cuando estos
materiales transformados se secan se produce el efecto contrario,
se genera una contracción y se resquebrajan.
Oxidación:
La oxidación se produce por la acción del oxígeno, generalmente
cuando es liberado en el agua. Los sustratos rocosos de tonalidades
rojizas, ocres o parduzcas, tan abundantes, se producen por la
oxidación del hierro contenido en las rocas.
Hidrólisis:
Es la descomposición química de una sustancia por el agua, que a su
vez también se descompone. En este proceso el agua se transforma
en iones que pueden reaccionar con determinados minerales, a los
cuales rompen sus redes cristalinas. Este es el proceso que ha
originado la mayoría de materiales arcillosos que conocemos.
Carbonatación:
Consiste en la capacidad del dióxido de carbono para actuar por si
mismo, o para disolverse en el agua y formar ácido carbónico en
pequeñas cantidades. El agua carbonatada reacciona con rocas cuyos
minerales predominantes sean calcio, magnesio, sodio o potasio,
dando lugar a los carbonatos y bicarbonatos. Este tipo de
meteorización es el origen de un paisaje muy especial, denominado
karst o carst.
Grupo 4 Clima y formas de vida