Clima: Elementos, Factores y Clasificación Climática

Definición de Clima

El clima se define como el conjunto de valores estadísticos de los elementos del tiempo atmosférico (temperatura, humedad, presión, vientos y precipitaciones) que caracterizan una región durante un período representativo, generalmente de 30 años o más. La recopilación sistemática y homogénea de la información meteorológica permite obtener estos valores. En zonas subtropicales y templadas se requieren períodos más largos que en la zona intertropical, especialmente en la franja ecuatorial, donde el clima es más estable y menos variable.

Factores que Influyen en el Clima

Los factores naturales que influyen en el clima son las estaciones del año, la latitud, la altitud, el relieve, la continentalidad (distancia al mar) y las corrientes marinas. Según la escala geográfica, se puede hablar de clima global, zonal, regional o local (microclima).

Comportamiento del Clima y su Predicción

El clima es un sistema complejo, lo que dificulta la predicción de su comportamiento. Por un lado, existen tendencias a largo plazo, generalmente debidas a variaciones sistemáticas como la concentración de gases de efecto invernadero, la radiación solar o los cambios orbitales. Por otro lado, hay fluctuaciones más o menos caóticas causadas por la interacción entre forzamientos, retroalimentaciones y moderadores. Sin embargo, el estudio de las tendencias climáticas (climatología) permite realizar predicciones con considerable precisión, minimizando el efecto de las fluctuaciones impredecibles del tiempo atmosférico. El conocimiento del clima pasado (paleoclimatología) es más incierto a medida que se retrocede en el tiempo y se basa en registros fósiles, sedimentos, dendrocronología (estudio de los anillos de crecimiento de los árboles), marcas de glaciares y burbujas ocluidas en hielos polares. Estos datos permiten a los científicos comprender mejor los mecanismos que regulan el sistema climático.

Parámetros Climáticos

El estudio del clima implica el análisis de los elementos del tiempo meteorológico: temperatura, humedad, presión, vientos y precipitaciones. Los datos más relevantes en los gráficos climáticos suelen ser las temperaturas medias mensuales y los montos pluviométricos mensuales registrados durante un período prolongado.

Diversos factores influyen sobre estos elementos: la latitud geográfica, la altitud, la orientación del relieve respecto a la incidencia de los rayos solares (laderas de solana y umbría) y a los vientos predominantes (barlovento y sotavento), las corrientes oceánicas y la continentalidad.

Estudio del Tiempo Meteorológico

El tiempo meteorológico se manifiesta de diversas formas: cálido o frío, húmedo o seco, despejado o tormentoso. Estas variaciones son el resultado de diferentes combinaciones de variables atmosféricas como la temperatura, la presión, el viento, la humedad y la precipitación. El tiempo siempre ha tenido una gran influencia en las actividades humanas. La meteorología es la ciencia que estudia la atmósfera y sus fenómenos. El tiempo es el estado de la atmósfera en un momento y lugar determinados, y sus cambios son impulsados por la energía solar que calienta los océanos y continentes, generando los movimientos atmosféricos.

Las variaciones a corto plazo de la atmósfera, que constituyen el tiempo meteorológico, están estrechamente relacionadas con nuestra vida diaria. La lluvia, los huracanes, los tornados y los rayos son ejemplos de fenómenos meteorológicos que nos afectan directamente.

Inicialmente, los seres humanos se limitaban a observar el tiempo. Luego, intentaron utilizar sus observaciones para predecir las condiciones meteorológicas. Finalmente, comprendieron que la predicción precisa requería un conocimiento profundo del funcionamiento de la atmósfera. El estudio de los procesos atmosféricos ha llevado a considerar la posibilidad de alterarlos. Estos son los temas que se abordan aquí: los esfuerzos humanos para observar, predecir, entender y mitigar los efectos negativos del tiempo atmosférico.

Elementos del Clima

Los elementos que constituyen el clima son la temperatura, la presión, los vientos, la humedad y las precipitaciones. El registro de estos elementos durante muchos años en un lugar determinado permite definir el clima de ese lugar. La temperatura y las precipitaciones son los elementos más importantes, ya que los otros tres están estrechamente relacionados con ellos. La temperatura influye en la presión atmosférica: el aire caliente, menos denso, asciende (ciclón o baja presión), mientras que el aire frío, más denso, desciende (anticiclón o alta presión). Estas diferencias de presión generan los vientos, que transportan la humedad y las nubes, originando la distribución desigual de las lluvias.

Temperatura Atmosférica

Artículo principal: Temperatura atmosférica

Se refiere al grado de calor específico del aire en un lugar y momento determinados.

Presión Atmosférica

Artículo principal: Presión atmosférica

Es la presión que ejerce el aire sobre la Tierra. Varía con la altitud y la temperatura.

Viento

Artículo principal: Viento

Es el movimiento en masa del aire en la atmósfera.

Humedad

Artículo principal: Humedad

Es la cantidad de vapor de agua presente en el aire.

Precipitación

Artículo principal: Precipitación

Es cualquier forma de hidrometeoro que cae del cielo y llega a la superficie terrestre.

Factores que Modifican el Clima

• Latitud
• Altitud
• Orientación del relieve
• Masas de agua
• Distancia al mar
• Dirección de los vientos planetarios y estacionales

Latitud Geográfica

Efectos sobre la Temperatura Atmosférica

La latitud determina la inclinación de los rayos solares y la duración del día y la noche. Cuanto más directa es la incidencia de la radiación solar, más calor recibe la Tierra.

Las variaciones en la insolación se deben a los movimientos de rotación (variaciones diarias) y traslación (variaciones estacionales) de la Tierra. La inclinación del eje de rotación terrestre es la causa principal de las diferencias estacionales. Los rayos solares inciden con mayor inclinación en invierno, calentando menos debido a que el calor se reparte en un mayor espesor de atmósfera. Esto se puede comprobar comparando la insolación de la mañana y la tarde con la del mediodía. Una mayor inclinación implica que los rayos atraviesan más atmósfera, atenuándose más. Además, a mayor inclinación, mayor es la componente horizontal de la intensidad de radiación: I (incidente) = I (total) • cosθ. En invierno, los rayos solares inciden con mayor inclinación, calentando menos. Diariamente, las temperaturas más bajas se registran al amanecer y las más altas, por la tarde.

Efectos sobre las Precipitaciones

La latitud determina la ubicación de los centros de acción que originan los vientos: anticiclones (altas presiones) y ciclones (bajas presiones o depresiones). Los anticiclones son áreas donde el aire desciende por ser frío y seco. La ubicación de estos centros determina la dirección de los vientos planetarios y, por ende, las zonas de mayor o menor precipitación. Los trópicos y círculos polares generan zonas anticiclónicas y depresiones dinámicas (originadas por la rotación terrestre) y térmicas (originadas por el calentamiento desigual de la atmósfera).

Altitud

Artículo principal: Pisos térmicos

La altitud modifica el clima, especialmente en la zona intertropical, donde se convierte en el factor modificador más importante. Esto ha dado lugar al concepto de pisos térmicos, que son franjas climáticas delimitadas por curvas de nivel que generan curvas de temperatura (isotermas) establecidas en función de la vegetación, la temperatura y la orientación del relieve. En la zona intertropical se distinguen cuatro o cinco pisos térmicos:

1. Macrotérmico (menos de 1 km de altura): temperatura entre 27°C al nivel del mar y 20°C.
2. Mesotérmico (1 a 3 km): temperatura entre 10 y 20°C, clima templado de montaña.
3. Microtérmico (3 a 4,7 km): temperatura entre 0 y 10°C, clima de páramo o frío.
4. Gélido (más de 4,7 km): temperatura menor de 0°C, clima de nieves perpetuas.

Algunos autores subdividen el piso mesotérmico en dos: un piso subtropical entre 1000 y 1500 m (nombre poco apropiado, ya que se refiere a una latitud y no a una altitud) y un piso templado entre 1500 y 3000 m, seguido del piso de páramo hasta los 4700 msnm.

Se estima que la temperatura disminuye 1°C por cada 160 m de ascenso. Sin embargo, en la zona intertropical, debido al mayor espesor de la atmósfera, la temperatura desciende 1°C cada 180 m aproximadamente.

Orientación del Relieve

La disposición de las cordilleras con respecto a la incidencia de los rayos solares determina dos tipos de vertientes: solana y umbría.

Al norte del Trópico de Cáncer, las vertientes de solana están orientadas al sur, y al sur del Trópico de Capricornio, al norte. En la zona intertropical, la orientación del relieve tiene menos influencia, ya que el sol incide desde el norte y el sur durante el año.

La orientación del relieve respecto a los vientos dominantes también determina dos tipos de vertientes: barlovento y sotavento. Las vertientes de barlovento reciben más precipitaciones debido a las lluvias orográficas, causadas por el ascenso forzado de las masas de aire húmedo.

Continentalidad

La proximidad del mar modera las temperaturas extremas y proporciona más humedad cuando los vientos proceden del mar. Las brisas marinas atenúan el calor diurno y las terrestres limitan la irradiación nocturna. En la zona intertropical, las brisas refrescan las zonas costeras, siendo más fuertes durante las horas de más calor.

Una alta continentalidad, en cambio, acentúa la amplitud térmica, provocando inviernos fríos y veranos calurosos. Un ejemplo notable es Rusia, especialmente Siberia central y oriental, donde se registran temperaturas extremadamente bajas en invierno (menos de 70°C bajo cero). Estas zonas están relativamente cerca del Océano Ártico y el Pacífico, pero lejos del Atlántico, de donde proceden los vientos dominantes.

La continentalidad se debe al alto calor específico del agua, que le permite mantenerse más fría en verano y más cálida en invierno. El agua no es diatérmana, se calienta con los rayos solares, pero tiene una gran inercia térmica: tarda en calentarse y en enfriarse. Las masas de agua son el principal agente moderador del clima.

Corrientes Oceánicas

Las corrientes oceánicas transportan grandes cantidades de agua y energía térmica (calor). La Corriente del Golfo, que trae aguas cálidas desde latitudes intertropicales, hace que la costa atlántica de Europa sea más templada de lo que le correspondería por su latitud. En cambio, zonas de la costa este de América del Norte, a la misma latitud, tienen temperaturas más bajas, especialmente en invierno. Washington D.C. tiene inviernos más fríos que Sevilla, a pesar de estar a la misma latitud. Hacia el norte, la diferencia es mayor debido al alejamiento de la Corriente del Golfo y la influencia de la Corriente del Labrador. Oslo, Estocolmo, Helsinki y San Petersburgo, a la misma latitud que la península del Labrador y la Bahía de Hudson, tienen climas mucho más fríos. Las aguas oceánicas en España y Portugal son más cálidas que en las costas de Canarias y Mauritania, a pesar de la menor latitud de estas últimas, debido a la influencia de la Corriente del Golfo en Europa y la Corriente de Canarias en África.

Las corrientes frías también influyen en el clima. En la zona intertropical, producen climas áridos en las costas occidentales de África y América. Estas corrientes frías no se deben a un origen polar de las aguas, sino al ascenso de aguas profundas en dichas costas. Este ascenso es evidente en la Corriente de Humboldt en Perú, rica en plancton y pesca. Las aguas frías producen alta presión atmosférica, lo que reduce la humedad relativa y las lluvias, como en el desierto de Atacama, el más árido del mundo.

El ascenso de las aguas frías se debe a dos razones relacionadas con la rotación terrestre:

• Primero, la dirección de los vientos planetarios y las corrientes ecuatoriales en la zona intertropical. Los vientos y las corrientes se desplazan de este a oeste, alejándose de la costa. Este alejamiento crea condiciones que favorecen el ascenso de aguas profundas. En la zona intertropical, los vientos son de componente Este, por lo que en las costas occidentales soplan del continente al océano, con poca humedad. A menor escala, este fenómeno se observa en las playas levantinas españolas: cuando sopla el viento de Poniente, el Mediterráneo está en calma, pero las aguas en la playa están más frías. En la isla de Margarita, los vientos del Este son constantes, y la temperatura en la playa de La Galera es más fría que en Playa El Agua o Playa de El Tirano, ubicadas a unos 15 km al Este.
• Segundo, la rotación terrestre es responsable del ascenso de aguas frías en las costas occidentales de los continentes en latitudes subtropicales. Las aguas de los fondos oceánicos, que se desplazan con la parte sólida de las cuencas, ascienden cuando el talud continental actúa como una pala que corta su desplazamiento de oeste a este.

Clasificaciones Climáticas

Artículo principal: Clasificación climática de Köppen

Clasificación Climática de Köppen en Función de la Temperatura y Precipitaciones

La obra principal de Köppen sobre climatología es"Die Klimate der Erd" (El Clima de la Tierra), publicada en 1923. Describe los climas del mundo en función de su régimen de temperaturas y precipitaciones. Fue la primera obra sistemática sobre climatología y estableció un sistema de letras mayúsculas y minúsculas para clasificar los climas. La letra A se usa para climas cálidos, C para templados, D para fríos, E para polares y B para secos (BS para semidesértico y BW para desértico). La letra H se usa para climas indiferenciados de alta montaña, aunque se ha mejorado con la clasificación de pisos térmicos.

Resumen de la clasificación climática de Köppen:

1. A - Climas Macrotérmicos (Cálidos)
2. B - Climas Secos (Desértico BW y Semidesértico BS)
3. C - Climas Mesotérmicos (Templados)
4. D - Climas Fríos
5. E - Climas Polares
6. H - Climas Indiferenciados de Alta Montaña

Subtipos:

1. f - Lluvias todo el año (Af = clima de selva)
2. w - Lluvias en verano (Aw = clima de sabana)
3. m - Lluvias de monzón (sur y sureste de Asia)
4. s - Lluvias en invierno (clima mediterráneo Csa)

Modificaciones al sistema de Köppen incluyen las de Trewartha y Thornthwaite, considerado por Strahler como un sistema aparte.

Clasificación en Función Exclusivamente de la Temperatura

• Climas sin inviernos: el mes más frío tiene una temperatura media mayor de 18°C (zona intertropical, áreas inferiores a 1000 m de altitud).
• Climas de latitudes medias: con las cuatro estaciones.
• Climas sin verano: el mes más caluroso tiene una temperatura media menor a 10°C.

Clasificación en Función de la Altitud

Artículo principal: Pisos térmicos

En la zona intertropical existen 4 pisos térmicos (o climas de montaña), ya que los elementos del clima varían con la altitud. Algunos autores añaden un piso intermedio (subtropical) entre el macrotérmico y el mesotérmico.

• Macrotérmico: temperaturas elevadas y constantes, entre el nivel del mar y los 800-1000 msnm.
• Mesotérmico o templado: entre 800-1000 m y 2500-3000 m de altitud.
• Microtérmico o frío (páramo): desde 2500-3000 msnm hasta las nieves perpetuas (4700 msnm).
• Gélido o de nieves perpetuas: a partir de 4700 m de altitud (isoterma de 0°C).

A mayor latitud, el número de pisos climáticos disminuye, ya que la influencia de la altitud es sustituida por la latitud. El piso macrotérmico desaparece en las zonas templadas. En la zona intertropical, los climas son isotermos (temperaturas similares todo el año), mientras que en las zonas templadas, las temperaturas varían con las estaciones.

Clasificación en Función de la Precipitación

• Árido
• Semiárido
• Subhúmedo
• Húmedo
• Muy húmedo

Los umbrales que separan los climas según las precipitaciones varían según los autores y deben basarse en los montos pluviométricos y las temperaturas medias mensuales, como se indica en el índice xerotérmico de Gaussen. Una precipitación de 40 mm en un clima cálido no tiene el mismo efecto que en un clima frío. En un clima de tundra, una escasa precipitación puede permanecer en el suelo debido a la baja evaporación.

En España, la pluviosidad disminuye de noroeste a sureste, desde 1500 mm anuales en Galicia hasta 300 mm o menos en Almería. La Sierra de Grazalema, declarada Reserva de la Biosfera por la UNESCO en 1977, tiene una alta pluviosidad debido a su exposición a los vientos del oeste (barlovento). En cambio, el valle de Tabernas, en Almería, tiene un clima desértico por estar a sotavento de los vientos del oeste.

Clasificación Genética

Clasifica los climas en función de las masas de aire que los originan:

• Clima I: vaguada ecuatorial y clima seco.
• Clima II: controlado por la zona de contacto de viento tropical y polar.
• Clima III: controlado por vientos polares y árticos y tundras.

Es una clasificación muy sintética que no tiene en cuenta las variaciones continentales, regionales y locales.

Diferentes Tipos de Clima

Los climas del mundo se clasifican en tres grupos:

Climas Cálidos

• Clima ecuatorial: región amazónica, parte oriental de Panamá, Península del Yucatán, centro de África, occidente costero de Madagascar, sur de la Península de Malaca e Insulindia.
• Clima tropical: Caribe, Llanos y costas de Colombia, Costa Rica y Venezuela, costa del Ecuador, costa norte del Perú, mayor parte del este de Bolivia, noroeste de Argentina, oeste de Paraguay, centro y sur de África, sudeste asiático, norte de Australia, sur y parte del centro de la India, Polinesia y costa surcentral del Pacífico de México.
• Clima subtropical árido: suroeste de América del Norte, norte y suroeste de África, Oriente Medio, costa central y sur del Perú, norte de Chile, centro de Australia. Se ubica entre los climas desérticos subtropicales y las franjas de clima mediterráneo.
• Clima desértico y semidesértico (estepario): interior de los continentes en la zona templada (Asia Central, centro-oeste de América del Norte, Mongolia, norte y oeste de China).

Climas Templados

Los climas templados se encuentran en latitudes medias, entre los paralelos 30° y 70°. Se caracterizan por contrastes estacionales de temperatura y precipitaciones, y una dinámica atmosférica condicionada por los vientos del oeste. Las temperaturas medias anuales rondan los 15°C y las precipitaciones varían entre 300 y más de 1000 mm anuales, dependiendo de factores como la exposición del relieve a los vientos y la insolación, la distancia al mar y otros.

Se dividen en climas subtropicales (templados-cálidos) y climas templados propiamente dichos (templados-fríos), cada uno con varios subtipos.

• Clima subtropical húmedo: sudeste de Estados Unidos y Australia, sur de China, noreste de Argentina, sur de Brasil y Uruguay, norte de la India y Pakistán, Japón y Corea del Sur.
• Clima mediterráneo: zona del Mediterráneo, California, centro de Chile, sur de Sudáfrica, suroeste de Australia.
• Clima oceánico o atlántico: zona atlántica europea, costas del Pacífico del noroeste de Estados Unidos y Canadá, sureste de Australia, Nueva Zelanda, sur de Chile, costa de la Provincia de Buenos Aires, Argentina.
• Clima continental: centro de Europa y China, mayor parte de Estados Unidos, norte y noreste de Europa, sur y centro de Siberia, Canadá y Alaska.

Climas Fríos

• Climas polares: al norte del Círculo Polar Ártico y al sur del Círculo Polar Antártico.
• Clima de montaña: en montañas altas.

Microclimas

• Clima urbano: originado por el calentamiento del aire debido a actividades urbanas, industria, transporte, calefacción, etc. Produce un clima más seco y con mayores extremos meteorológicos.
• Incendios: ver tormenta ígnea. Los incendios forestales tienen efectos similares a los climas urbanos debido al calentamiento del aire.
• Erupciones: las erupciones volcánicas pueden producir lluvias torrenciales, nubes de polvo y agua, y tormentas eléctricas por el ascenso de aire caliente con gases y vapor.

Un microclima es un clima local con características distintas a las de la zona en la que se encuentra. Es un conjunto de valores meteorológicos que caracterizan un ámbito reducido y se diferencian de los de su entorno.

Los factores que lo componen son la topografía, temperatura, humedad, altitud, latitud, insolación y cobertura vegetal.