Guía geografía Física - U
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Universidad de Chile Facultad de Filosofía y Humanidades Departamento de Ciencias Históricas Asignatura: Geografía Física Profesor: Ulises Cárcamo Sirguiado APUNTES COMPLEMENTARIOS A LAS CLASES I. GEOGRAFIA FÍSICA La ciencia geográfica puede ser estudiada de acuerdo a una Geografía General (estudios generales, no limitados realmente) y/o una Geografía Regional (estudios en un área delimitada de la superficie terrestre). A su vez, la Geografía General consta de tres pilares fundamentales, que son la Geografía Física, la Geografía Humana y la Biogeografía. Geografía Física Geografía Biogeografía Geografía Humana Según el libro “Geografía Física” de A. Strahler, la Geografía Física es la que interrelaciona y pone en contacto los elementos del medio ambiente físico del hombre. Las principales ramas de la Geografía Física son la Geomorfología, la Hidrología y la Climatología1, que a su vez se nutren de variadas ciencias auxiliares, como son la biología, la física, la química, la geología, la meteorología, etc. El medio ambiente físico del hombre se desarrolla en la biosfera, que es la capa de vida que contiene la mayor parte de la vida orgánica en el planeta Tierra. Por otra parte, los tres grandes ambientes de nuestro planeta (comúnmente llamadas capas) son la Atmósfera, la Litósfera y la Hidrósfera. La Atmósfera es una envoltura gaseosa continua y relativamente homogénea que rodea a la tierra sólida. En ella se manifiestan los fenómenos meteorológicos. La Litósfera es la tierra sólida (superficial e interior). Es la capa rocosa. Por último, la Hidrósfera es el agua en todas sus formas (sólida, líquida y gaseosa). 1 También son de interés de la Geografía Física el estudio de los suelos, la oceanografía, etc. 1 II. LA ATMÓSFERA La atmósfera es, en general, una capa gaseosa que rodea a un cuerpo celeste y lo sigue constantemente en todos sus movimientos. Está unida a la Tierra por atracción gravitacional. Es una envoltura de aire que alcanza su máxima densidad2 al nivel del mar, disminuyendo en altura. El 97% de la envoltura de aire está en los primeros 30 kilómetros desde la superficie terrestre. Sin embargo el límite superior de la atmósfera se encuentra a más de 10.000 kilómetros de la Tierra. Desde la superficie terrestre hasta unos 80 kilómetros de altitud, la composición química es muy uniforme respecto a la proporción de gases que la constituyen. Esa capa se denomina HOMOSFERA y sobre ella está la HETEROSFERA, que no es uniforme y se dispone en capas esféricas de diferente composición. (va desde 80 km a 6.000 km de altitud). Componente Nitrógeno Oxígeno Vapor de agua Argón Dióxido de carbono Neón Helio Ozono Hidrógeno Criptón Xenón Metano Símbolo N2 O2 H2O Ar CO2 Ne He O3 H Kr Xe Me Volumen % (aire seco) 78.08 20.94 4 0.93 0.03 0.0018 0.0005 0.00006 0.00005 Trazas Trazas Trazas El aire que respiramos es parte de la Homósfera y está constituido por Nitrógeno (N) en un 78,08% del volumen, Oxígeno (O) en un 20,94%, Argón (Ar) en un 0,93% y Dióxido de carbono (CO2) en un 0,03%, más otros elementos en menor proporción. El CO2 absorbe calor y permite que se caliente la atmósfera inferior por la radiación solar y terrestre. Además, las plantas utilizan el CO2 para su proceso de fotosíntesis. Todos los componentes gaseosos de la Homosfera encuentran perfectamente difundidos unos entre otros, de manera que parece un único gas. En la atmósfera también encontramos el vapor de agua e impurezas en forma de polvo. El vapor de agua es de gran importancia para la formación de nubes, pero también juega un papel fundamental en las variaciones de temperatura de un lugar a otro. El polvo suspendido en la atmósfera favorece los procesos de condensación del vapor de agua antes que se transforme en gotas y luego en lluvia. 2 Se entiende por densidad a la masa de una unidad de volumen, se mide en gramos por centímetros cuadrados. 2 Subdivisiones de la Homosfera y la baja Heterosfera. La atmósfera se divide en capas de acuerdo a la temperatura y las zonas de cambio térmico. En la homosfera se distinguen 3 zonas de temperatura, más una cuarta que se localiza en la parte inferior de la heterosfera. A nivel de la superficie terrestre la temperatura decrece rápidamente a medida que se incremente la altura a razón constante de 6,4 °C por kilómetro. Dicho descenso térmico se denomina Gradiente vertical de temperatura. Ella es aplicable solo a la Troposfera. Sin embargo, el gradiente vertical de temperatura varía repentinamente a unos 12,5 a 15 kilómetros de altura, dando lugar a la capa llamada estratosfera. La temperatura se mantiene constante a medida que se incrementa la altura. La altura de la tropopausa (que divide a la troposfera de la estratosfera) está a unos 10 kilómetros de altura en los polos y unos 17 kilómetros en el ecuador (sigue la forma elipsoidal de la Tierra, por la rotación y la gravedad terrestre). Por lo mismo, en la tropopausa, las temperaturas son menores en el ecuador que en los polos, ya que la gradiente vertical de temperatura alcanza altitudes mayores y por ende, menores temperaturas. A medida que se asciende en la estratosfera se observa un lento ascenso de las temperaturas. A 50 kilómetros se encuentra la estratopausa, donde la temperatura llega a 77 °C sobre cero. En la mesosfera se pasa radicalmente de los 77°C antes descritos a menos 100°C bajo cero. En cambio, en la termosfera, a mayor altura, más rápido es el ascenso de las temperaturas, llegando a más de 1650°C. Sin embargo, como la densidad del aire es muy pequeña (se está casi al vacío) es muy poco el calor que ahí se retiene. 3 La Troposfera y el hombre Es sin dudas la capa más importante para el hombre y el medio ambiente. Es la capa más baja de la homosfera. Todos los fenómenos meteorológicos y climáticos que afectan materialmente al hombre tienen lugar al interior de la troposfera. Es ahí donde está el aire puro y el vapor de agua, pero contiene además partículas de polvo en suspensión, que de hecho puede contribuir a brindar partículas a las nubes y formar el smog. En cambio, en la estratosfera no hay vapor de agua y polvo atmosférico, son muy raras las tormentas que puedan formarse en ella, pero si se caracteriza por los grandes vientos que en ella se producen. Es la capa que se extiende desde la superficie terrestre hasta los 18 Km de altura en el ecuador, hasta los 13 Km en latitudes medias y a 8 Km sobre los polos. Es la capa donde se forman las nubes y procesos atmosféricos (Frentes, nubes, etc.). La temperatura del aire disminuye con la altura. Estratósfera: Se extiende aproximadamente hasta los 50 Km de altura. La temperatura comienza a aumentar con la altura, fenómeno que se le atribuye a la presencia del ozono (oxígeno cuya molécula está compuesta de tres átomos). La concentración de este gas es máxima entre los 20 y 25 Km de altitud. Tanto la formación como la destrucción del ozono, se hace por reacciones fotoquímicas. La gran absorción de rayos ultravioletas que tiene lugar, explica la elevación considerable de la temperatura en estas capas. Mesósfera: Es una capa en que la temperatura vuelve a disminuir con la altura, y se extiende hasta los 80Km, altitud a la que se observa un nuevo cambio en la forma de variar la temperatura con la altura. La densidad del aire en la mesosfera es mínima, pues allí la presión varía entre 1 mb y 0.01 mb. A pesar de su extensión, esta capa contiene solamente alrededor del 1% de la masa total de la atmósfera. Termósfera: En una capa en que la temperatura aumenta nuevamente con la altura. La influencia de partículas electrizadas juega un papel predominante, dando lugar a la presencia de capas ionizadas (capas de Heaviside), que tienen la propiedad de reflejar las ondas radio-eléctricas. Gracias a este fenómeno, ciertas estaciones emisoras `pueden ser recibidas en lugares donde, por causa de la curvatura de la Tierra, no serían directamente perceptibles. Exósfera: Por encima de los 800 Km se alcanza la exosfera, que constituye la zona de transición entre nuestra atmósfera y el espacio interplanetario. En esta zona se encuentra el cinturón de radiación que descubrió Van Allen, cuya importancia es evidente en el estudio de los viajes por el espacio cósmico. Atmósfera exterior Ionosfera: es importante en el desarrollo de las comunicaciones por radio. Se localiza entre unos 80 a 400 kilómetros de altitud coincidiendo con la parte baja de la heterosfera. Ahí se desarrolla la ionización, en donde las moléculas de N y O absorben rayos gamma y rayos X de alta energía procedente del espectro de radiación solar. En la absorción cada molécula o átomo cede un electrón convirtiéndolo en un ión cargado positivamente. Los electrones originan una corriente eléctrica que se mueve en la ionosfera. Ahí se reflejan las ondas de radio y los devuelve a la Tierra. 4 Capa de ozono: se extiende entre unos 20 a 50 kilómetros de altitud. Consiste en una concentración de moléculas de oxigeno denominado ozono (O3) donde se combinan tres átomos de O en vez de dos (como es lo normal). Esto se produce por la acción de los rayos ultravioletas sobre los átomos ordinarios del O, más el papel jugado por la fotosíntesis de los vegetales, que libera átomos de O al aire. El ozono es un escudo que protege la troposfera y la Tierra de la mayor parte de los rayos ultravioleta provenientes del espectro de la radiación solar. Dichos rayos, en toda su intensidad, destruyen bacterias y queman los tejidos animales. Por otra parte, las altas temperaturas registradas en la mesosfera se originan debido a la absorción de los rayos ultravioleta en la parte superior de la capa de ozono. Magnetosfera: La Tierra es una barra imantada. El magnetismo se genera en el interior del núcleo metálico de la Tierra, que es una masa esférica de diámetro igual a la mitad de la Tierra. El eje magnético terrestre se encuentra inclinado varios grados respecto al eje geográfico, es decir, no coincide con los polos geográficos. Las líneas de fuerza magnética se extienden hacia la atmósfera y el espacio exterior constituyendo los denominados campos magnéticos. El límite efectivo del campo magnético terrestre está entre 64.000 a 130.000 kilómetros de altitud. Dicha región se denomina magnetosfera, que es un anillo de forma alargada que rodea a la atmósfera y la Tierra. Su forma no es regular debido a la acción del denominado viento solar que es un flujo continuo de electrones y protones emitidos por el astro rey. La presión del viento solar actúa sobre la magnetosfera acercándola hacia la Tierra por el lado más cercano al sol (64.000 kilómetros) intensificando el campo magnético. La magnetosfera protege la atmósfera de la influencia de la radiación iónica (elementos como el uranio) que al llegar a la magnetosfera son retenidos por las líneas de fuerza conocidos como cinturones de Van Allen, donde las partículas chocan y escapan hacia la cola de la magnetosfera (cara opuesta de la Tierra al sol). 5 Energía Terrestre y Radiación Solar Cuando la radiación solar penetra en la atmósfera terrestre su energía es absorbida o desviada. En cuanto a la radiación de onda corta, a los 150 kilómetros de altitud, el espectro de radiación posee el 100% inicial. A 88 kilómetros de altitud hay absorción de los rayos X y parte de la radiación ultravioleta. A 40 kilómetros de altitud la radiación ultravioleta es absorbida (dentro de la capa de ozono). A menor altitud se produce la difusión (dispersamiento de la luz visible en todas las direcciones) o reflexión difusa. Parte va al espacio exterior y parte a la superficie terrestre. El dióxido de carbono y el vapor de agua se encargan de la absorción directa de los rayos infrarrojos. El CO2 se mantiene relativamente constante en la atmósfera pero el vapor de agua si varía de un lugar a otro. De lo restante, es decir, de lo que realmente llega hasta la superficie del planeta, tanto en días despejados como nublados, el desglose de la insolación y la pérdida de la radiación solar, tiene los siguientes esquemas explicativos. Pérdida de aporte de energía solar (en cielo nuboso). Reflexión de nubes va de un 30 a un 50%. No alcanza a calentar la superficie terrestre. las nubes absorben entre un 5 a un 20%. de un 10 a 45% alcanza la tierra sólida. Superficie terrestre Pérdida de aporte de energía solar (en cielo despejado). Difusión y reflexión en la atmósfera (10%) Absorción por vapor de agua y polvo (8%) y por ozono (2%) Alcanza la superficie (80%) Superficie terrestre 6 Por otra parte, la superficie terrestre (continentes y océanos) reflejan un porcentaje de radiación de onda corta, directamente a la atmósfera, llamado albedo. Te has preguntado porque al ir a la nieve y estar despejado, terminas bronceando o quemando tu cara, pues por causa del albedo, ya que es muy superior en colores claros o matices blancos que en los oscuros o negros. De manera más coloquial, podemos decir que la energía solar tiende a ser reflectada o rechazada por el blanco y recepcionada por el negro. Por eso se aconseja en verano, en cielos despejados y gran calor, andar con colores claros. III. METEOROLOGÍA, CLIMATOLOGÍA Y PREVISIÓN DEL TIEMPO. La Meteorología es la ciencia de la atmósfera. Estudia los fenómenos que se desarrollan en la atmósfera, tales como temperatura, presión, humedad, descargas eléctricas, etc. Trata de abstraer los fenómenos que estudia. Es una ciencia analítica y no se preocupa mayormente por las consecuencias que los fenómenos atmosféricos puedan tener en organismos y objetos fuera de la atmósfera. Busca establecer reglas que rijan los fenómenos atmosféricos, cuales son las relaciones constantes y el desarrollo de los mismos. Es por sobre todo la física de la atmósfera. La Climatología es una ciencia que interesa al geógrafo, aprovechando los conocimientos de la meteorología. Trata sobre la relación de los fenómenos atmosféricos en la superficie terrestre. Se preocupa del estudio de la influencia de los elementos climáticos en la zona de contacto de la atmósfera con océanos o continentes. Es una ciencia mayormente descriptiva. La Previsión del Tiempo, es el estudio del Tiempo y la concatenación de hechos que acarrean un tipo de Tiempo. Permite vaticinar los cambios de las condiciones atmosféricas en un plazo determinado. Depende y trabaja con datos proporcionados y analizados en estaciones meteorológicas y modelos estadísticos complejos. Generalmente se asocia previsión, predicción y pronóstico del Tiempo, más ésta última se diferencia de la previsión o predicción en la escala temporal utilizada para vaticinar las condiciones meteorológicas a plazo. Un pronóstico del Tiempo tiene vaticinios de días a semanas dependiendo de factores como la latitud, en cambio una previsión puede significar vaticinios de más largo plazo, como por ejemplo saber si en los próximos seis meses habrá o no presencia del fenómeno del Niño. Algunas definiciones útiles en esta parte de la materia son: Clima: Tiempo: Conjunto de condiciones meteorológicas predominantes en un lugar determinado durante una larga cantidad de años o siglos. Estado físico de la atmósfera en un momento y lugar determinado. 7 IV. EL CLIMA: ELEMENTOS Y FACTORES. Cuadro esquemático de las relaciones entre los elementos y los factores del clima. CLIMA ELEMENTOS Influyen tanto en la vida humana como en la biogeografía en general Temperatura3 Se mide con Termómetro. Humedad4 Actúa sobre los elementos causando diferencias en los climas sobre la faz terrestre. Presión Atmosférica5 Se mide con el Higrómetro. Los grados son Celsius6, Fahrenheit7 O Kelvin8. FACTORES Se mide con el Barómetro. -Una presión “normal” es del orden de los 1013 milibares. -Las líneas de igual presión se denominan isobaras. - Latitud. - Altitud. - Distribución de Tierras y aguas. - Corrientes oceánicas. - Exposición de las laderas de cerros. - Etc. ELEMENTOS DEL CLIMA La atmósfera se determina por tres características físicas: Presión: Se define como la fuerza (o peso) que, en un determinado lugar y por unidad de superficie, ejerce la columna de aire que está encima de él. Como el aire es atraído hacia el suelo por gravedad, los objetos soportan una presión que se ejerce en todas direcciones. 3 Genera calor, frío, etc. Genera lluvias, rocío, etc. 5 Genera vientos, diferencias de presiones, etc. 6 Los grados Celsius son una escala de medición de la temperatura en la que el punto de congelación se sitúa en los 0º C y el punto de ebullición en los 100º C. 7 Los Grados Fahrenheit son una escala de medición de la temperatura, en la que el punto de congelación del agua es en los 32º F y el punto de ebullición es en los 212º F. 8 Los grados Kelvin, son una escala de medición de temperatura en el que el punto de inicio se encuentra en el cero absoluto, es decir, -273º C. 4 8 Figura: La experiencia de Torricelli, en la cual tuvo su origen el barómetro. Fue Torricelli, físico italiano del siglo XVII, quien hizo la primera demostración de la fuerza de presión del aire, al llenar de mercurio un tubo de vidrio y colocarle invertido sobre un vaso lleno del mismo líquido. El mercurio baja en el tubo hasta cierto nivel. Como no hay aire en la parte superior del tubo, puede decirse que el peso de la columna de mercurio, situada por encima del nivel de la cubera, es equilibrado por la presión atmosférica. El tubo de Torricelli, no es otra cosa que un barómetro de mercurio. Toda variación en la altura de la columna de mercurio, corresponde a una variación de la presión atmosférica, llamada también presión barométrica. Distribución general de los sistemas de presión en el planeta Sabemos ya que la presión base sobre el nivel del mar es de 1.013 mb. Las lecturas más altas son centros de altas presiones y las más bajas, centros de bajas presiones. Sobre el ecuador (0° latitud) se encuentran centros de presiones más bajas de lo normal (1.011 a 1.008 mb) que reciben el nombre de depresión ecuatorial. En los sectores subtropicales (30° N y S de latitud) se encuentran cinturones de alta presión denominados cinturones subtropicales de altas presiones (sobre 1.020 mb). En el hemisferio sur estos cinturones de altas presiones se denominan células de presión. También, en el mismo hemisferio, se logran identificar claramente una zona de bajas presiones al sur de los cinturones subtropicales de altas presiones (65° latitud S) denominado cinturón subantártico de bajas presiones (menos de 984 mb). Sobre la Antártica hay un centro permanente de altas presiones denominado alta polar, situación que se manifiesta también en el polo norte. 9 En el caso del hemisferio norte se presentan algunas particularidades debido a la presencia de grandes continentes como Norteamérica y Eurasia que junto a los lugares más septentrionales de los grandes océanos ejercen un gran papel en las condiciones de presión de dicho continente. De hecho aquí hay cinturones complejos que en el hemisferio sur no se encuentran. Durante el invierno del hemisferio norte (diciembre, enero , febrero y marzo) las frías y extensas masa continentales se convierten en centros de altas presiones al tiempo que los océanos (que están más cálidos respecto a las tierras) forman bajas presiones. Por ende, en el invierno se distingue claramente sobre Asia la alta siberiana y sobre Norteamérica la alta canadiense, asi como sobre los océanos tenemos la baja aleutiana (en el pacífico) y la baja de islandia (en el atlántico). En cambio, en el verano del hemisferio norte la situación se invierte . En los continentes se generan centros de baja presión y sobre los océanos altas presiones. En verano, las temperaturas continentales en superficie son más elevadas que en las superficies de los océanos. Ello genera por ejemplo los famosos vientos regionales y lluvias del monzón del verano, ya que en el sector del sudeste asiático hay predominios de bajas presiones, en cambio en el océano Índico hay una alta presión. Como consecuencia, el viento que va desde la alta presión a la baja, fluye fuerte hacia el continente, acompañado de una humedad extrema y grandes lluvias. El viento es aire en movimiento respecto a la superficie terrestre y la componente principal es horizontal. El viento es capaz de formar olas y transportar calor en forma sensible y latente. Debido al desequilibrio energético del globo (exceso en bajas latitudes y déficit en altas latitudes), la circulación general transporta calor a través de los paralelos desde regiones con exceso a regiones necesitadas. Pero el movimiento del aire no solo es horizontal sino también en forma de movimientos ascendentes y descendentes. De hecho las lluvias necesitan del ascenso de masas de aire cargadas de vapor de agua, y al contrario, los lugares áridos se caracterizan por movimientos descendentes de masas de aire. El viento va desde una alta presión (anticiclón) a una baja presión (depresión). Si la gradiente de presión es más pronunciada (más vertical) mayor será el viento reinante. Por ende, el viento es un movimiento horizontal del aire como respuesta a la fuerza de la gradiente de presión. Por otra parte, una gradiente de presión se puede generar también por desiguales temperaturas en las capas atmosféricas. En general, el aire caliente se dilata y disminuye su densidad, en cambio, el aire frío se contrae haciéndolo más denso. Ello explica por ejemplo, las brisas marinas o terrestres (un tipo de viento local) en donde durante el día el mayor calentamiento de la capa de aire sobre el continente genera menores presiones en dicha zona que en el mar (que conserva una temperatura en el aire menor al existente sobre el suelo terrestre, de hecho a latitudes como Valparaíso, en el verano pueden haber 25°C en la tierra y el agua está a una temperatura de 16°C, lo que finalmente influye en el aire existente sobre la superficie terrestre y marina), creando una gradiente de presión del mar a la tierra. El aire (del mar a al tierra) se mueve como respuesta al gradiente creado desde una alta presión (el mar) hacia una baja presión (la tierra) formando la brisa marina tan típica en la costa y los valles. En cambio, durante la noche, el enfriamiento terrestre es más rápido (en verano, los valles centrales pasan de 30°C en el día a 12°C en la noche, como promedio, en cambio la temperatura del mar 10 sigue siendo de los mismos 16°C), por ende, las temperaturas disminuyen más en tierra que en el mar formando una alta presión en tierra e invirtiendo el gradiente de presión respecto al día. El aire se mueve ahora desde tierra al mar. Los vientos se clasifican en planetarios, regionales y locales. Dentro de los planetarios se encuentran los alisios, los vientos del oeste y los vientos del este o polares. Nótese en el cuadro anterior, que si se le agregan los cinturones de altas y bajas presiones, se aprecia claramente que los vientos salen desde las altas para llegar a las bajas presiones. Además, en las bajas presiones, como en el caso del ecuador, la convergencia de los vientos horizontales a la superficie terrestre supone un ascenso del aire a niveles superiores, formando células de viento en altura que luego descienden en los cinturones de altas presiones en donde el aire en movimiento diverge en superficie y luego busca los sectores de bajas presiones planetarias. Se logra apreciar bien en el cuadro anterior por medio de las flechas respectivas. Los vientos alisios son aquellos que se originan en los cinturones subtropicales de altas presiones en dirección a las bajas ecuatoriales, viento que sufre desviaciones de acuerdo al efecto de Coriolis. Son vientos del noreste (NE) y del sudeste (SE). Son muy persistentes. De este hecho se aprovecharon los navíos europeos de la edad media para conquistar terrenos en el nuevo mundo, ya que finalmente aprovechaban la dirección de los vientos, que les favorecía, disminuyendo los tiempos de traslado. Los alisios del NE y del SE se encuentran en una franja denominada zona de convergencia intertropical (ZCIT), lo que finalmente implicará un ascenso del aire en movimiento hacia el límite de la troposfera, lo que es parte de la denominada circulación general de la atmósfera, que supone 11 que los vientos no son solo horizontales y cercanos a la superficie terrestre sino que conforman además células en altura. El cinturón de altas presiones subtropicales del hemisferio sur es el responsable del predominio de las altas presiones que se observan durante todo el año en las costas del norte y centro norte de nuestro país, que de paso brinda un buen tiempo a gran parte del territorio nacional sudamericano y conforma la franja desértica de Atacama. En las altas presiones los vientos fluyen hacia el exterior de la espiral. En el lado oeste de la espiral o células de altas presiones el viento fluye hacia el polo y es más bien húmedo, al provenir de zonas intertropicales. En cambio, el lado este del espiral o célula fluye los vientos hacia el ecuador y tiene características más bien secas, como sucede en la costa del norte grande y chico de Chile. Entre los 35° y 60° de latitud N y S se localizan los vientos del oeste, con dirección desde el suroeste (SW) en el hemisferio norte y noroeste (NW) en el hemisferio sur. Si bien es cierto que en estas latitudes soplan vientos de todas partes, el componente principal es ese. Los vientos del este, también llamados polares, o polares del este, son comunes en el ártico y Antártica. Por otra parte, entre los vientos regionales más importantes se destaca el de los monzones, en el sudeste asiático, afectando una región tan basta como India, Bangladesh, Indonesia, Camboya, China y el sur de Japón. La diferencia entre los vientos planetarios y los regionales indudablemente es la escala, ya que estos últimos solo se circunscriben a algunas zonas del mundo. En el verano del hemisferio norte, sobre el continente asiático se desarrolla una baja presión debido a que dicho territorio presenta temperaturas mayores y mayor humedad, en cambio, en el océano Indico y el sudoeste del Pacífico, hay presencia de altas presiones. Como consecuencia, los vientos van hacia la baja continental de una manera muy fuerte, acompañado por montos de precipitación extraordinariamente altos durante el verano del sudeste asiático (monzones de verano). En cambio, durante el invierno, el continente es dominado por una potente alta presión que crea un flujo de aire en movimiento hacia el sur, en dirección a los océanos ecuatoriales, que están bajo el dominio de bajas presiones. Es esta época del año, donde se registran las sequías y el buen tiempo en el sudeste asiático (monzones de invierno). Los vientos locales son aquellos que afectan áreas territoriales muy pequeñas, tal como los explicados con anterioridad a propósito de las brisas marinas y terrestres. Aquí juega también un papel gravitante el relieve local. Destacan vientos como el Raco (Chile) o Mistral (Francia). Coriolis El efecto de Coriolis es consecuencia de la fuerza de Coriolis que se produce producto de la rotación sobre el eje terrestre que tiende a curvar el flujo del aire. Consiste en que un objeto o fluido (líquido o gaseoso) moviéndose horizontalmente en el hemisferio norte tiende a desviarse hacia la derecha de la trayectoria de su movimiento (a favor de las manecillas del reloj). En el hemisferio sur se produce un efecto similar pero hacia la izquierda de la trayectoria del movimiento que lleva a cabo (contrario a las manecillas del reloj). En rigor, el efecto de Coriolis se hace más pronunciado a medida que estemos en latitudes mayores. 12 Debido a que su acción es muy leve su acción sólo se manifiesta en movimientos de fluidos libres como el agua o el aire, por lo que tanto los vientos planetarios como las corrientes marinas se verán afectados sobremanera por dicho efecto de Coriolis. La Temperatura: Corresponde a la mayor o menor cantidad de calor que se transfiere a la atmósfera. La temperatura puede variar por la latitud, altitud y cercanía del mar. La temperatura del aire aumenta durante el día. El suelo absorbe una parte de la radiación solar y su temperatura sube; el aire, por contacto con el suelo caliente, se calienta hasta cierta altura por la acción combinada de la conducción y las corrientes de convección. Durante la noche, el suelo, que radia por sí mismo, pierde en parte el calor recibido, enfriándose; y la temperatura del aire, tras haber llegado a un cierto valor, disminuye de nuevo. La temperatura muestra una variación diaria, con un máximo en el curso de la tarde, entre las 14 y 16 horas, y un mínimo poco después de la salida del sol. 13 A B Figura A: Cuando el cielo está despejado, la intensa radiación del suelo hace bajar notablemente la temperatura en la noche (las fechas indican el flujo del calor). Figura B: Con cielo cubierto, la pérdida de calor por radiación del suelo es, en parte, devuelta hacia él por la nubosidad (efecto invernadero natural). La Humedad o vapor de agua: El vapor de agua procede del agua existente en la tierra y en los mares, por medio de un constante estado de transformación denominado Ciclo Hidrológico. La presencia de agua en la atmósfera en forma de nubes, niebla, precipitaciones, condiciona el estado del tiempo. Se entiende por humedad la cantidad de vapor de agua contendida en una determinada porción de atmósfera. Puede expresarse directamente mediante el número de gramos de vapor contenidos en un metro cúbico de aire ambiente (humedad absoluta), o en un kilogramo de aire (humedad específica), o bien mediante la relación entre la cantidad contenida y la cantidad máxima de vapor que podría contener un determinado volumen de aire (humedad relativa). La humedad relativa es la relación, expresada en tantos por ciento, entre la cantidad de vapor de agua contenida en un determinado volumen de aire y la máxima cantidad que podría contener a la misma temperatura. Un humedad relativa del 60% significa que el aire contiene el 60% de vapor que podría contener si el aire estuviese saturado. La humedad relativa es la única que puede medirse mediante la lectura de las indicaciones del instrumento llamado higrómetro. La cantidad de vapor de agua presente en el aire a una hora determinada varía considerablemente de un lugar a otro, desde casi nada en el aire seco y frío de las regiones polares durante el invierno a más del 5% de un volumen dado de atmósfera en sectores húmedos ecuatoriales. En general a mayor temperatura mayor capacidad higrométrica. El agua en el mundo se encuentra en un 97% en los océanos y un 1% en la atmósfera. El porcentaje restante lo componen las aguas continentales, de las cuales un 75% está en glaciares y nieves, un 24% en el subsuelo o napas subterráneas y tan sólo un 0,4% en la superficie en forma de lagos o ríos. La humedad atmosférica es la cantidad de vapor de agua presente en el aire, depende entre otras cosas de la temperatura. Para una temperatura específica, la cantidad de humedad que puede contener una porción o volumen de aire tiene un límite conocido como punto de saturación. 14 Para determinada temperatura, la proporción de vapor de agua relacionada con la máxima capacidad que pueda contener una porción de aire se denomina humedad relativa del aire (HR) y se expresa en %. En un aire saturado la HR es del 100%. Los cambios de la HR se atribuyen a dos causas. En el mar la HR puede incrementarse por evaporación, lo que es un proceso muy lento. Pero por otra parte la HR varía por cambios de temperatura. Cuando no hay suma de vapor de agua al aire, el descenso de las temperaturas puede incrementar la HR. Este cambio es automático debido a que la capacidad del aire para contener el agua en estado gaseoso disminuye con el enfriamiento, lo que finalmente supone un incremento de la HR respecto a la capacidad total de una porción de aire determinada, capacidad que ya se explicó porque desciende. En forma inversa, el aumento de las temperaturas puede disminuir la HR aún cuando no exista liberalización de vapor de agua. Formación de las precipitaciones (condensación y proceso adiabático). La lluvia, nieve o granizo son parte de un mismo fenómeno denominado precipitación. Solo cuando las masas de aire experimentan una continua disminución de las temperaturas por debajo del punto de rocío, la precipitación adquiere importancia. Ello luego del ascenso de las masas de aire hasta elevadas alturas. El aire ascendente (como lo que sucede en los centros de las espirales de baja presión) experimenta una disminución de las temperaturas y un decrecimiento de la presión atmosférica en altura lo que permite al aire ascendente expandirse. El calor sensible del gas en expansión disminuye. A todo esto se le denomina proceso adiabático. Recordando que la expansión resulta siempre de un enfriamiento y la compresión de un calentamiento en el aire. En una porción de aire ascendente el valor del descenso de las temperaturas, conocido como gradiente adiabática seca es de 10°C por cada 1.000 metros de ascenso vertical si es que no hay condensación. No confundir el gradiente adiabático de enfriamiento con el gradiente de temperatura expuesto con anterioridad que se aplica para el aire estable. En la figura que sigue se ve el aire ascendente (a modo de burbujas). En las condiciones iniciales, el aire próximo a la tierra tiene una temperatura de 20°C y su punto de rocío está a 12°C. Si las burbujas de aire sufren un ascenso continuo y un decrecimiento de su temperatura mayor al decrecimiento del punto de rocío (que dicho sea de paso también disminuye con la altura a razón de 2°C por cada 1.000 metros), ambas líneas imaginarias convergerán rápidamente . Para el ejemplo, a 1.000 metros la temperatura del aire converge con la del punto de rocío, por lo que las burbujas de aire se saturarán. Si las burbujas suben más simplemente condensarán en diminutas gotas de agua y formarán la nube. Hagan el ejercicio visual de ver a que altura está la base (parte baja) de la nube y sabrán donde se produce la condensación. 15 Cuando el vapor de agua se condensa, el calor latente se transforma en calor sensible compensando en algo la disminución de temperatura por el proceso adiabático. Por ello la gradiente adiabática luego del nivel de condensación se reduce a 3°C cada 1.000 metros. (gradiente adiabática de saturación). Las nubes y los tipos de precipitación. Ya vimos como se origina una nube, ahora procedamos a definirla. Una nube es una masa densa de partículas de agua o hielo que se atraen, y se clasifican de acuerdo a la altura donde se localizan y según su forma. La niebla es simplemente una nube en contacto con la superficie marítima o terrestre y se forma cuando la temperatura es inferior al punto de rocío. Durante el ascenso de la masa de aire saturada las partículas al interior de la nube crecerán rápidamente uniéndose por colisiones formando la llovizna o la lluvia. La nieve es una mezcla de cristales de hielo y gotas de agua muy frías. Los cristales de hielo cuajan formando los copos de nieve. Generalmente se señalan tres tipos clásicos de precipitación: convección, frontales y orográficas. La precipitación por convección o lluvias convectivas se producen por fuertes corrientes ascendentes de aire húmedo en las llamadas células de convección. El aire se eleva súbitamente en la célula ya que tiene menor densidad que el aire que lo rodea, lo que eleva las burbujas de aire como si fueran globos. El aire al ascender se enfría adiabáticamente hasta que su temperatura estará bajo el punto de rocío. La condensación comienza y aparece una nube tipo cúmulo o cumulonimbo precipitando en el mismo lugar donde se forma. Este tipo de lluvia es muy común en lugares tropicales, con predominio de aire húmedo y cálido. Generalmente son lluvias de grandes aguaceros y tormentas. En las tormentas se pueden producir relámpagos y rayos que generan grandes arcos eléctricos de más de 60.000 amperios, pero también pueden producir granizos generados en las grandes corrientes ascendentes del aire en una tormenta. 16 Las lluvias orográficas se producen debido a que el ascenso de grandes masas de aire se asocia a vientos predominantes que tropiezan con barreras montañosas. La capa de aire tenderá a subir y superar la barrera orográfica. El aire asciende por la barrera del barlovento y se enfría siguiendo el proceso adiabático seco, logrando posteriormente la condensación y las consiguientes lluvias. Una vez traspasada la cumbre el aire comienza a descender por sotavento sufriendo un recalentamiento y se reseca debido a que no hay fuentes que le suministren humedad. En esta parte el aire es más cálido y la vegetación de sotavento es muy inferior a la de barlovento, ya que generalmente llueve menos en la ladera contraria a donde se manifiesta la lluvia orográfica. Un buen ejemplo de lo anterior se aprecia en el valle de Santiago. En Pudahuel, que se encuentra en las inmediaciones de la ladera de sotavento de una de las estribaciones de la cordillera de La Costa, el monto de precipitación anual es de 261 mm. En cambio en Tobalaba, cerca de la ladera de barlovento de la cordillera de Los Andes, el monto de precipitación es de 347 mm anuales. A su vez, si va por la carretera 68 en dirección a Valparaíso fíjense que la vegetación en la ladera de barlovento de la cordillera de la Costa, a la salida del túnel Lo Prado (si van desde Santiago a la costa) es mucho mayor que en la ladera de sotavento de la misma cordillera (antes de entrar al túnel yendo desde Santiago). Sin considerar factores de umbría y solana. En el caso de las lluvias frontales hay que considerar que una masa de aire tiene límites muy definidos y normalmente entre ella y otra masa de aire hay una discontinuidad que se denomina frente. Un ejemplo notable lo encontramos entre las masas de aire polar y tropical lo que desarrolla el llamado frente polar. Un frente frío es un frente en el que el aire frío está invadiendo una zona de aire más cálido. La masa de aire frío al ser más densa permanece en contacto con la superficie del suelo forzando a la masa de aire más cálido a ascender por encima suyo. Los frentes fríos son sinónimo de fuertes perturbaciones atmosféricas. En cuanto el aire caliente e inestable es forzado a subir puede derivar en fuertes tormentas, como las que se registran en el invierno de latitudes como Santiago. La pendiente del frente frío es grande. Asciende 1 km verticalmente cada 40 kms de distancia horizontal. 17 Un frente cálido se relaciona con una masa de aire que avanza hacia una región con aire más frío. Nuevamente el aire frío permanece en contacto con el suelo y el aire cálido es forzado a ascender. La diferencia con el frente frío es que la pendiente es menor y carecen en general de los movimientos turbulentos del aire propios de los frentes fríos. Naturalmente si el aire cálido es inestable se pueden desarrollar células de convección e intensas lluvias. Los frentes fríos suelen moverse sobre tierra a mayor velocidad que los frentes cálidos. De esta forma, cuando ambos se sitúan en un mismo paisaje, el aire frío acaba por atrapar al cálido formando un frente ocluido. El aire más frío con el movimiento más rápido de su frente permanece 18 en contacto con tierra forzando al aire cálido como al menos frío a ascender por encima suyo. La masa de aire cálida es alzada completamente del suelo. El término frente fue utilizado por primera vez por el meteorólogo noruego Bjerknes, en semejanza a los frentes de guerra de la primera guerra mundial. De la misma manera en que los ejércitos se encontraban a lo largo de líneas definidas, llamados frentes, que avanzaban y retrocedían, las masas de aire frío polar se hallaban en conflicto con las masas de aire tropical. En vez de mezclarse libremente ellas seguían permaneciendo muy definidas pero interactuando a lo largo de un frente polar. Entre dos anticiclones (altas), una constituida de masa polar y la otra de masa de aire húmeda, se manifiesta una depresión de baja presión en donde se generará una situación inestable. FACTORES DEL CLIMA • Latitud (distancia existente entre un punto de la Tierra y la línea del Ecuador), que influye directamente sobre la temperatura. Ya lo dijimos anteriormente, mientras más cerca del Ecuador se esté, más cálida será la temperatura; por el contrario, si uno se va acercando a los polos, la temperatura bajará considerablemente. • Altitud, que es la distancia de un punto en relación al nivel del mar. Este factor influye sobre la temperatura y sobre la pluviosidad o lluvia. Al aumentar la altitud la temperatura disminuye aproximadamente en un grado cada 180 metros. Esto sucede porque en las zonas de menor altitud el aire es más denso y es capaz de retener el calor, mientras que en las zonas más altas, esto no sucede y las temperaturas descienden. • Distancia del mar, que afecta directamente la temperatura, la humedad y la pluviosidad. Los lugares más cercanos al mar poseen temperaturas más moderadas y con menor oscilación térmica que en el interior de los continentes. • Relieve, que es un factor por su forma y posición, actuando sobre las temperaturas y las precipitaciones. Funciona como biombo a los vientos, produce diferencias de insolación según la 19 ladera expuesta y modifica el régimen de precipitaciones, de acuerdo a la ladera de barlovento (expuesta a la acción del viento) y a las de sotavento (protegidas del viento). • Corrientes marinas que trasladan masas de agua a lo largo de los océanos y a grandes distancias. Las aguas que provienen de lugares muy lejanos enfrían o entibian el aire de las regiones que circundan, incidiendo en las presiones, en la humedad y en los seres vivos que habitan esas aguas. V. CLASIFICACION CLIMATICA DEL MUNDO Siempre se ha querido establecer una clasificación mundial de los climas tomando como base características térmicas, físicas, vegetacionales, etc. De hecho muchos geógrafos han planteado sus propias clasificaciones, como Von Humboldt, De Martonne, Strahler, etc. Pero sin lugar a dudas la clasificación más trascendente y la que se ocupa más en el mundo entero es la del geógrafo alemán W. Koeppen, el verdadero creador de la climatología moderna. De acuerdo a Koeppen, hay 5 zonas fundamentales, que son las siguientes9: A B Clima tropical (se le denomina también como clima tropical lluvioso) Clima seco • • • • • • C D E Clima templado (se le denomina también como clima templado moderadamente lluvioso; clima templado y húmedo; o clima mesotérmico) Clima frío (se le denomina también clima boreal; clima de bosque nevado; clima de nieve y bosque; o clima microtérmico) Clima polar (se le denomina también clima nevado; o clima de hielo) • • • • • • • En promedio la temperatura es superior a los 18° C todos los meses del año. La pluviometría es superior a los 750 mm. Las lluvias exceden la evaporación terrestre a lo largo de todo el año. No hay una estación fría. La evaporación excede la precipitación sobre un promedio anual (no hay excedente hídrico) El total de las precipitaciones en cms debe ser menor a la fórmula 33+T° (donde T° es la temperatura media del lugar). El mes más frío tiene una temperatura media entre –3°C y 18°C. Por lo menos un mes al año tiene una T° promedio superior a los 10°C. Presenta una estación invernal y otra estival. El mes más frío tiene una T° media inferior a los –3°C. En el mes más cálido el valor de la T° media es superior a 10°C. Isoterma que coincide con el límite septentrional de crecimiento de bosques en el hemisferio norte) La T° media en todos los meses del año es inferior a los 10°C. No presenta estaciones cálidas o húmedas. 9 Poner especial cuidado en si las letras son mayúsculas o minúsculas, para no confundirse, ya que hay letras que son mayúsculas y minúsculas (ejemplo S,s) 20 Nota: En algunos textos se agrega una sexta zona fundamental, que es el clima de altura (G o H), en donde la T° desciende a medida que se ascienda en altura. Cuatro de las zonas fundamentales descritas (A, C, D, E) se definen por las temperaturas medias. El clima B lo hace por medio del balance evaporación – precipitación. Los climas A, C, D poseen el suficiente calor y precipitación como para permitir que se desarrolle vegetación selvática o arbórea. Las 5 zonas fundamentales se dividen a su vez en subgrupos o tipos fundamentales, que son los siguientes (sólo se especifican algunos): • S: semiárido (o estepa) • W: árido (o desértico) Nota: Ambos se asocian sólo a los climas de zona B. • f: húmedo (en donde la precipitación es suficiente durante todo el año, por lo que no hay estación seca) Nota: aplicable a climas A, C, D. • w: estación seca durante el período invernal del respectivo hemisferio. • s: estación seca en el verano respectivo de cada hemisferio. • m: clima forestal lluvioso (a pesar de la corta duración de la estación seca) Nota: este último tipo es aplicable a climas A. En consecuencia, si desglosamos cada una de las zonas climáticas y agregamos estos tipos climáticos, tenemos que: Clima A La clasificación de este grupo se hace sobre la base de la pluviosidad del mes más seco. Af Clima de selva (de selva tropical lluvioso) • • • Aw Clima de sabana (de sabana tropical) • • • Am Clima de bosque lluvioso monzónico (variedad monzónica del clima Af) • • • la lluvia es regular y durante todo el año. No hay estación seca definida. La precipitación del mes más seco es de 60 mm o más. La lluvia es periódica. Las estaciones más secas están en invierno. Un mes precipita menos de 60 mm. Llueve en el verano. La estación seca invernal no alcanza para secar la tierra. El mes más seco precipita menos de 60 mm. 21 Clima B BS Clima de estepa (semiárido o templado seco) • • • BW Clima desértico • Clima templado húmedo sin estación seca • Caracterizado por la existencia de praderas y muy pocos árboles. Las precipitaciones anuales son menores a 33+T° y mayores a (33+T°)/2. Estación seca muy prolongada. Clima árido con precipitaciones anuales muy reducidas inferiores a (33+T°)/2. Clima C Cf • • Cw Clima templado húmedo con estación seca invernal. • • • Cs Clima templado con veranos secos (mediterráneo) • • • • Lluvias irregulares que caen durante todo el año. No hay estación seca definida. La precipitación del mes más seco es superior a 30 mm. Lluvia periódica durante el verano. Estación seca en invierno. El mes más lluvioso tiene 10 veces más precipitación que en el mes más seco. Lluvia periódica durante el invierno. Estación seca en verano. Las lluvias en el mes más seco son muy inferiores a los 30 mm. El mes más lluvioso tiene 3 veces mas precipitación que el mes más seco. 22 Clima D Df Clima boreal o de bosque nevado con inviernos húmedos. • • Dw Clima boreal o de bosque nevado con inviernos secos. • • • Ds Clima de lluvia invernal y estación seca en verano. • • Lluvia irregular que cae durante todo el año. No hay estación seca muy definida. Lluvia periódica durante el verano. Estación seca en invierno. El mes más lluvioso tiene 10 veces más precipitación que el mes más seco. Lluvia periódica durante el invierno. Estación seca en verano. Clima E ET Clima de tundra • • EF Clima de nieves eternas o perpetuas • • • EB Clima seco de alta montaña • No hay vegetación arbórea. La T° media del mes más cálido es superior a 0°C pero inferior a 10°C. No hay vegetación. La T° media de todos los meses es inferior a 0°C. Clima de casquetes glaciares. Puede ser de tundra o nieves eternas pero la vegetación es la típica de la que se encuentra sobre 3.000 msnm. 23 Koeppen, para respetar una mayor cantidad de variaciones climáticas, agrega una tercera letra a las zonas y tipos climáticos, siendo los más importantes los siguientes: • • • • • • a: veranos calurosos. (el mes más cálido tiene una T° superior a 22°C). Se da en climas C y D. b: veranos cálidos. (el mes más cálido es térmicamente inferior a 22°C). Se da en climas C y D. c: veranos cortos y frescos. (menos de 4 meses al año están sobre los 10°C). Se da en climas C y D. d: inviernos muy fríos. (el mes más frío está por debajo de los –35°C). Se da en climas D. h: seco y caluroso (la T° media anual es superior a 18°C). Se da en climas B. k: seco y frío. (la T° media anual es inferior a 18°C). Se da en climas B. Por lo mismo se establecen variedades de climas al interior de las zonas y tipos climáticos. En el caso de B, tenemos BS y BW, que a su vez pueden ser BSh, BSh’, BWh, BWh’, BSk, BSk’, BWk, BWk’. Donde: • • • • h: caliente (T° media anual superior a 18°C y la media del mes más frío es inferior a 18°C). h’: muy caliente (la T° media anual es superior a 18°C y la T° media del mes más frío es superior a 18°C) k: frío (T° media anual inferior a los 18°C y T° media del mes más cálido es superior a los 18°C). k’: muy frío (T° media anual inferior a los 18°C y T° media del mes más caluroso es inferior a los 18°C). Para el mismo caso de B, el clima BS puede dividirse en BSn, BSn’, BSn’’. Donde: • • • n: alta humedad relativa y mucha niebla. n’: alta humedad relativa y poca niebla (el verano tiene una T° media inferior a los 24°C) n’’: alta humedad relativa y poca niebla (el verano tiene una T° media superior a los 24°C). Situación chilena. Sobre la base de la clasificación antes expuesta tenemos que para el territorio nacional encontraremos climas tales como (ver en detalle el “Atlas de la República de Chile” del Instituto Geográfico Militar (1982) páginas 84 – 85. Impreso en Talleres IGM. o el “Atlas Geográfico para la Educación” del Instituto Geográfico Militar (2003) página 98. Impreso en Talleres IGM): • • • • • • • • BWk: desértico normal. (depresión intermedia desde Arica a La Serena) BWn: desértico con nublado abundante. (costa desde Iquique a La Serena) BWk’: desértico frío (franja paralela al BWk desde límite con Perú hasta sur de Copiapó). BWhn: desértico cálido con nublados abundantes (costa de Arica) BSks: semiárido templado con lluvias invernales. (sector central de Chile, desde La Serena hasta La Ligua) BSk’s: semiárido frío con lluvias invernales. (l interior de la cuarta región) BSn: semiárido con nublados abundantes. (costa, desde Coquimbo hasta Los Molles) ETH (w): tundra por efecto de altura con lluvias estivales. (altiplano o alta montaña desde límite con Perú hasta el sur del trópico de Capricornio) 24 • • • • • • • • • • • • ETH (ws): tundra por efecto de altura con escasa precipitación. (alta montaña entre la segunda y tercera región) ETH: tundra por efecto de altura (alta montaña desde la parte sur de la tercera región hasta el sur de la décima región) ET: tundra (desde Campo de Hielo Sur hasta Cabo de Hornos, a excepción de la parte oriental de Tierra del Fuego y en Campo de Hielo Sur) EFH: polar por efecto de altura (Campo de Hielo Sur y algunos sectores entre el Estrecho de Magallanes y el Paso Drake) EF: polar (Antártica chilena) Csbn: templado cálido con lluvias invernales y gran nubosidad (costa de la quinta y parte de la costa de la sexta región) Csb: templado cálido con lluvias invernales (depresión intermedia y parte de la cordillera de La Costa desde Chacabuco hasta Los Ángeles) Csbn’: templado cálido con lluvias invernales y gran humedad atmosférica (costa desde la sexta a la octava región). Cfsb: templado cálido lluvioso con influencia mediterránea (depresión intermedia y costa desde Los Ángeles hasta Canal de Chacao y algunas zonas de Chiloé) Cfsc: templado frío lluvioso con influencia mediterránea ( sectores cordilleranos de la novena y décima región) Cfb: templado cálido lluvioso sin estación seca (sector oriental y occidental de Chiloé. Zona de costa desmembrada de la décima y décima primera región. Península de Taitao) Cfc: templado frío lluvioso sin estación seca. (buena parte de la décima primera región, desde puerto Chacabuco a Villa O’higgins) 25
