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CLIMATOLOGÍA
DR. RAÚL EDUARDO RIVAS
CURSO 2016
Facultad de Ciencias Humanas Universidad Nacional del Centro de la provincia de Buenos Aires UNCPBA
Parte Teórica
Climatología
La climatología consiste en el estudio del clima, sus
variaciones y extremos y su influencia en varias
actividades, sobre todo (aunque no exclusivamente) en los
ámbitos de la salud, la seguridad y el bienestar humanos.
En sentido estricto, se entiende por clima las condiciones
meteorológicas normales correspondientes a un lugar y
período de tiempo determinados.
Explicación del clima
El clima puede explicarse mediante descripciones
estadísticas de las tendencias y la variabilidad
principales de elementos pertinentes, como la
temperatura, la precipitación, la presión atmosférica, la
humedad y los vientos, o mediante combinaciones de
elementos, tales como tipos y fenómenos
meteorológicos, que son característicos de un lugar o
región, o del mundo en su conjunto, durante cualquier
período de tiempo.
Definición simple de climatología
La climatología es la ciencia que estudia la serie de
estados atmosféricos que se suceden habitualmente en un
determinado lugar.
Pensemos en nuestros lugares en que vivimos y como es el
clima.
Si tuvimos la oportunidad de viajar por Argentina o
recordar las clases de geografía del secundario podemos
conocer los climas mas representativos de Argentina.
Pensando en un viaje por Argentina
Pensemos todos juntos…..al momento de preparar nuestras valijas antes de un viaje….¿qué pensamos?
Entramos en internet???? Discutamos un momento juntos con un mapa de Argentina que vamos a dibujar en la pizarra….
¿Qué podemos decir?
¿Cuáles serían las variables mas importantes que tendría en cuenta?
Anoten en sus cuadernos
Hagamos una gráfica con datos
El sistema climático
El sistema climático
El sistema climático lo podemos considerar como complejo
en el que ocurren procesos entre variables que tienen lugar
en la tierra y la atmósfera (capa delgada de gases que
cubre la tierra sujeta a ésta por la fuerza de gravedad).
Es decir el sistema está constituido por la hidrósfera, la
criósfera, la litósfera y la biósfera (Figura transparencia
anterior). Cada componente tiene diferentes características
físicas y se relacionan entre sí por medio de una amplia
variedad de procesos físicos (por ejemplo erosión) y
biofísicos (por ejemplo evapotranspiración).
Escalas de los procesos
Predicción del clima por tamaño
Ver las
diferentes
predicciones
que se pueden
dar de acuerdo
al tamaño en
metros y el
tiempo que
duran los
procesos.
Meteorología
De gran
aplicación en la
producción
agropecuaria
de la región
pampeana.
La meteorología es la ciencia interdisciplinaria, de la física de la atmósfera, que estudia el estado del tiempo, el medio atmosférico, los fenómenos producidos y las leyes que lo rigen. La meteorología es una ciencia auxiliar de la climatología ya que los datos atmosféricos obtenidos en múltiples estaciones meteorológicas durante largo tiempo se usan para definir el clima, predecir el tiempo, comprender la interacción de la atmósfera con otros subsistemas, etc.
Tiempo y clima
Ver Figura de
precipitación
siguiente e
identificar el
comportamiento
en el tiempo.
Identificar las
variaciones
observadas.
El tiempo es el estado de la atmósfera y la
evolución de un proceso en un momento y
lugar determinado. Si se analiza el
comportamiento durante años de una
variable es posible distinguir patrones de
comportamiento, además de, poder
cuantificar las variaciones ocurridas en el
tiempo. El comportamiento de largo plazo
de los eventos de tiempo en un lugar
determinado es el clima.
La serie de datos de una determinada variable puede ser caracterizada por medio de
estadísticos básicos (media y desviación).
Una serie de datos
Comportamiento de la precipitación
Precipitación Máxima
Precipitación Mínima
Precipitaciones mayores
Radiación solar (Rs)
Los conceptos teóricos desarrollados en clase
Anotar a éstos ya que no están incluidos en los apuntes
Solicitar tiempo para copiar lo escrito en la pizarra
Ver las unidades utilizadas
Relacionar con datos de Rs medidos en la estación Tandil
Analizar el concepto de Heliofanía relativa (Hr) y su sentido físico
Relacionar Rs medida versus la teórica para el lugar
La unidad de medida de radiación, ecuación de estimación de Hr
Atención de recordar Para el práctico
En inglés se indica como “relative sunshine duration” y no tiene unidad. Se calcula haciendo el cociente
entre n/N donde n es el número de horas de sol medidas en el lugar y N es del número de horas de sol
máximas que se registrarían en ese lugar (totalmente despejado).
Comportamiento de la radiación solar
Media
28,1
MJ/m2.día
Desviación
10,3
MJ/m2.día
Mínimo
Máximo
Heliofanía relativa (Hr)
Heliofanía efectiva (n): es el período de tiempo (expresado en horas) durante el cual el lugar de observación ha recibido radiación solar directa (es decir, que no ha sido interceptada por obstáculos) y que ha sido, además, registrada por el instrumental de medición.
Heliofanía teórica astronómica (N): es el máximo período de tiempo (expresado en horas) durante el cual se podría recibir radiación solar directa, independientemente de las obstrucciones causadas por fenómenos meteorológicos o relieves topográficos, para un lugar y fecha determinada.
La medición de la Heliofanía efectiva (n) requiere de un instrumento conocido como heliofanógrafo.
En la práctica la docente a cargo explicará detalles del instrumento.
Horas máximas de sol (N) latitudes Norte y
Sur (día 15 del mes). Ecuación usada*
* ωs ángulo horario al ocaso [en radianes “rad”]
Para pensar: ¿a qué se debe la diferencia
en estas Figuras Logan (EEUU) – Tandil (RA)?
Elementos y factores
Elementos y factores
Elemento corresponde al conjunto de variables
(temperatura y humedad del aire, radiación, viento,
precipitación, presión atmosférica) mediante las
cuales es posible describir el estado actual de la
atmósfera;
Factores son los fenómenos de diferente naturaleza
que actúan sobre los procesos ocurridos en la
atmósfera generando modificaciones en la magnitud
de los elementos.
Clasificación de factores
Los factores externos pueden clasificarse en tres grandes grupos que son:
i) astronómicos [radiación solar y emisión del sol-movimiento de la tierra-distancia tierra sol-duración de la radiación solar],
ii) geográficos [latitud-altura sobre el nivel del mar-corrientes marinas-orografía-distancia a grandes masas de agua entre otros] y
iii) meteorológicos [viento-humedad-temperatura entre otros].
Clasificación de factores
astronómicos
geográficos
meteorológicos
La atmósfera, la tierra y el balance radiativo
Gases, ozono y capas de la atmósfera
Gases permanentes
Variación de vapor de agua
Perfil de la atmósfera
Los gases de la atmósfera
cumplen un rol
fundamental para la vida
en la tierra. Además el
ozono y el vapor de agua, a
pesar de la baja proporción
en que se presentan
juegan un rol relevante en
el balance de energía.
Posición capa de O3
Estructura vertical de la atmósfera
Satélites
Videos del ciclo del agua y el aporte de los satélites. Tipos de órbitas. Ir a Bibliotecas\Vídeos
Ejemplo de satélite con órbita polar
ubicado a 789 km de altitud.
órbita circular
órbita en el plano ecuatorial
aplicaciones: meteorológicas. geológicas. etc.
La altura, aproximada en la que se ubican estos satélites,
es de 36000 km por encima de la zona ecuatorial.
GOES: Geostationary Operational Environmental Satellites
Entrar en http://www.smn.gov.ar/ y ver imágenes GOES actuales
Capas de la atmósfera e instrumental usado
en para su monitoreo
Movimiento y sus efectos
La tierra
Traslación (izquierda) y rotación (derecha)
Rotación
Teniendo en
cuenta las
gráficas de
radiación
mencionada en
las clases
anteriores
comprender el
significado del
texto de la
derecha.
La Tierra como cuerpo esférico, en cualquier punto de su superficie pasará diariamente de la iluminación a la oscuridad. Excepto en las zonas polares, donde la inclinación del eje terrestre modifica esta idea. Esta consecuencia es muy importante y regula la vida cotidiana de los animales, las plantas y, especialmente, de nosotros los seres humanos.
A su vez, la sucesión del día y de la noche determina la exposición diaria de la superficie terrestre a la radiación solar y a una serie de procesos de compensación en las partes sólida, líquida y gaseosa de nuestro planeta que suavizan en gran medida los valores extremos a que daría lugar una exposición directa a dicha radiación. La atmósfera y, sobre todo, la hidrosfera, absorben gran cantidad de calor durante el día y lo ceden durante la noche. Este hecho permite, en consecuencia, la vida sobre la Tierra.
Movimientos en el plano de la eclíptica
El 21 de junio, inicio del invierno
en el hemisferio sur, el área
iluminada por el sol es
significativamente menor que la
sombreada lo cual indica una
mayor cantidad de horas de noche
que de día. Menor cantidad de
energía disponible. Ver video en:
https://www.youtube.com/watch
?v=0T78mU-m_K0
Temperatura
La temperatura puede ser considerada como un indicador del nivel de calor de un cuerpo, calor que se transmite de un cuerpo de mayor temperatura a uno de menor temperatura (segundo principio de la termodinámica). Las formas de transmitir el calor son las siguientes: i) conducción (mediante la agitación de las moléculas de un cuerpo se transmite el calor a las moléculas adyacentes), ii) convección (el calor se redistribuye en el interior de los fluidos mediante corrientes) y iii) radiación (la radiación se transmite mediante ondas electromagnéticas sin la necesidad de la materia).
Leer el Segundo Principio de la Termodinámica o buscar los apuntes del curso de Física
Proceso de calentamiento del aire
Capa límite
Es importante indicar que existe una capa muy fina de aire de escasa movilidad que se encuentra fuertemente adherida al suelo denominada capa límite. En ésta domina la conducción a favor de un gradiente térmico que no se equilibra con el transporte de energía como consecuencia de la movilidad del aire por encima de la capa, que reemplaza el aire calentado por aire más frio. Por encima de la capa límite el calor es redistribuido en la atmósfera por movimientos convectivos, turbulentos y advectivos.
Conceptos y figuras
Viento
Los vientos se originan como consecuencia de las diferencias en la presión atmosférica y estas diferencias se producen por las distintas temperaturas en el aire. El aire frío por su densidad tiende a estar abajo, mientras que el aire caliente “menos denso” se desplaza hacia arriba. Estas zonas pueden abarcar cientos de miles de km2 y son conocidas como áreas ciclónicas y anticiclónicas respectivamente.
Cuando una masa de aire se calienta se eleva y el aire más frío pasa a ocupar su lugar. Esto provoca el movimiento de aire (lo que llamamos viento), que son los desplazamientos de masas de aire superficial en la zona de la atmósfera, técnicamente conocida como la tropósfera. El viento es producido por causas naturales y existen algunos vientos que son bien conocidos y que participan del ciclo natural que regula la atmósfera.
Concepto
Viento
Las principales causas de la circulación de aire atmosférico son el calentamiento de la superficie terrestre, originando centros de alta presión (anticiclones) y de baja presión (ciclones). Pero también se producen vientos de manera más global, según la latitud. Por ejemplo, entre el ecuador y los polos hay mucha diferencia de temperaturas, y esto provoca un movimiento de aire muy grande caracterizado por producir vientos estacionales, monzones o tormentas que todos los años, más o menos para la misma fecha, soplan sobre ciertos países.
Otros factores que influyen en el viento se dan por ejemplo en zonas costeras, donde la brisa marina y los ciclos de las mareas pueden alterar los vientos locales. En zonas montañosas o con un relieve variado, las montañas y las brisas del valle influyen en los vientos. También influye la rotación del planeta que hace que el aire se mueva en un fenómeno llamado efecto de Coriolis.
En palabras sencillas
Recordando la clase previa
https://www.youtube.com/watch?v=DJWsby1cssI
Recordando clase anterior
Fuerzas que intervienen en la dirección
Los vientos geostróficos se dan en capas altas de la atmósfera
Desviación
Cont. desviación
Flujos Ciclónicos y Anticiclónicos
Brisas de mar día - noche
INCLUIR FIGURA
Tomado de Servicio Meteo de Perú, 2015.
Otro modo de esquema de brisas
Brisas de montaña
Los cinturones de presión definen los vientos.
Podemos definir diferentes zonas de vientos.
Vientos a escala planetaria
Vientos a escala de planeta
Temperatura en latitud
Conceptual a partir del análisis de los conceptos
básicos logrados hasta el momento en estado
estacionario. Posteriormente veremos la circulación
general considerando el movimiento de la tierra y
analizaremos la importancia del contenido de
vapor de agua de la atmósfera.
Circulación general atmosférica
Circ. Atmos. Cont.
Circ. Atm. Cont.
Cont.
Definición, medida, tipo, variabilidad.
Precipitaciones
Tomando en cuenta lo solicitado en clase 10 se
incluyen transparencias para analizar la presión
atmosférica.
Presión atmosférica
Presión unidades – repaso +Bonus
Leer libro de apuntes iniciación a la meteorología y climatología
(página 88 del libro). Disponible en biblioteca. En los apuntes de la
cátedra están estos conceptos desarrollados.
Aire
Acción de la
gravedad
Tiene un peso determinado
La presión atmosférica es el peso del aire
por cada unidad de superficie. Por
normativa se usa la presión normal que
corresponde a un sitio ubicado a nivel del
mar con una Ta de 15 Celsius.
La presión se mide con un barómetro.
La presión atmosférica
se mide con el
barómetro. Hay dos
tipos de modos de
medir: con barómetro
de mercurio o aneroide.
Conceptos a tener en cuenta
El barómetro de mercurio se basa en el
experimento del físico Torricelli (Fig.
1.5 tomada de Yague, 2000)..
Tubo de vidrio de 90 cm
con mercurio (Hg) de base
de 1 cm cuadrado (1033 g
por cm2 es el peso de 760
mm de Hg de altura). El
cubo contiene Hg.
Cuando se iguala el
peso de la columna
de Hg con el peso
de la atmósfera
sobre la superficie
libre de mercurio se
realiza la medida.
Si el experimento se
realiza a 0 m sobre
el nivel del mar y a
15 °C el valor es de
760 mm (
Para recordar de lo dicho en clase sobre
densidad del aire
El aire húmedo pesa menos que el aire seco.
Cuando el aire se enfría se comprime e
incrementa su densidad. .
Cuando se calienta se expande y disminuye
la densidad.
La presión en superficie es mayor con aire
frío que con aire caliente.
A mayor contenido de
humedad menor
densidad del aire
(debido a que el vapor
de agua tiene menor
densidad que otros
componentes del aire). Es
importante tener en
cuenta que la densidad
también depende de la
presión y es para tratar
el tema en un curso mas
avanzado.
Definición
En el estudio de climatología tener en cuenta
Tipos de precipitación
Tipos de precipitación
Ciclo hidrológico
Precipitación por continentes
Tomado de La influencia del hombre en el ciclo hidrológico, UNESCO.
Tipos de nubes
Tomado de libro Meteorología y Climatología, 2004.
Métodos de satélite para estimar P
Las transparencias siguientes son apoyo a los esquemas y gráficas presentadas en la
pizarra.
Clasificaciones climáticas
Evolución de las clasificaciones
Las clasificaciones de principios del siglo pasado son demasiado simplistas. En
general dividían al planeta en 5 zonas. Tenían en cuenta solo la componente
astronómica. No consideraban la distribución de océanos y continentes, el relieve, la
circulación general de la atmósfera y los océanos, entre otras variables.
Las clasificaciones actuales consideran al menos 2 elementos, particularmente
precipitación y temperatura, utilizando prioritariamente uno de
ellos o asignando igual peso a cada elemento. Así se confeccionan INDICES
(combinación cuyos valores numéricos sirven de clasificación) como el desarrollado
en clase con datos de P (mm) para la estación Azul.
En general, las clasificaciones climáticas propuestas hasta el presente se pueden
considerar en cuatro grupos, según estén fundamentadas en las temperaturas, las
precipitaciones, combinaciones de ambos factores, o la distribución de los seres
vivos (bioclimáticas).
Clasificaciones basadas en (visión general)
Temperatura
• destacan las similitudes existentes entre isotermas y paralelos, pero debido a las diferentes propiedades térmicas de las masas de tierra y agua, no es posible correlacionar los regímenes de temperatura con las zonas latitudinales.
Precipitación
Mixtas
• consideran tipos climáticos a partir de criterios combinados de P y Ta
• Se suelen plasmar en índices climáticos
Seres vivos
• Relacionadas con la distribución de las plantas han permitido mayores avances en la clasificación.
• Las plantas son capaces soportar periodos climáticos adversos del año y se adaptan a los cambios para sobrevivir. Las plantas vasculares de ciclo anual son buenas indicadores de la estacionalidad de las precipitaciones.
• Distinguen entre las zonas más áridas y las muy húmedas, con diversas denominaciones (árido, semiárido, seco, subhúmedo, húmedo, muy húmedo, ...).
• Al no tener en cuenta la distribución de las precipitaciones mensuales ni considerar el factor temperatura pasa a ser una mala clasificación
Clasificaciones agroclimáticas y fitoclimáticas
• Fitoclimáticas: basadas en la distribución de plantas y
comunidades vegetales naturales, bajo el supuesto de que
la vegetación refleja el conjunto de condiciones
ambientales y las formas vitales representan adaptaciones
a medios particulares, especialmente a las circunstancias
climáticas.
• Agroclimática: sustentada en la ecología de los cultivos,
intenta establecer el espectro cultural de una zona dada y
fundamentar la utilización agraria de la misma según
parámetros meteorológicos sencillos.
Consideración
Este año vamos a desarrollar la clasificación de Köppen y la de Thorntwaite
considerando que éstas son las mas utilizadas en general.
Clasificación de Köppen
Köppen (1918), fue el primero en clasificar los climas teniendo en cuenta
precipitación y temperatura. Fijo los límites de cada tipo climático en función de la
distribución de la vegetación.
Reconoció cinco zonas bioclimáticas en el mundo: i) tropical, ii) subtropical, iii)
templada, iv) fría y v) polar.
Propone definir el clima de un lugar mediante una combinación de letras que
indican, cada una según su lugar en la fórmula, una o varias características de
la temperatura de aire, de las precipitaciones, de la distribución mensual de cada
elemento “gang”) de uno u otro de esos elementos, etc.
Las letras utilizadas corresponden en general a iniciales de palabras alemanas.
Clasificación de Köppen cont.
Köppen sustenta sus ideas en los factores
astronómicos ya que el más eficiente de
todos los factores climatológicos es la
latitud. En el sistema de Köppen inicial las
letras recibieron nombres geográficos: A
(tropical lluvioso); C (templado húmedo); D
(templado frío), y E (polar). Los climas A,
C, D fueron calificados de arbóreos; el
clima E se caracteriza por la falta de
vegetación arbórea. Sin embargo si se
mira la clasificación se puede comprobar
que es dependiente de la latitud.
Clasificación de Köppen cont.
La clasificación inicial la mejora agregándole una indicación sobre la existencia o la ausencia de
una estación seca, y sobre el grado de sequía o de frío.
Valores adoptados para la elección de las mayúsculas principales
Clase A – la temperatura media del mes más frío > 18ºC
Clase C – la temperatura media del mes más frío <18ºC, pero >–3ºC
Clase D – la temperatura media del mes más frío < –3ºC, pero el mes
más cálido tiene una temperatura media >10ºC
Clase E – la temperatura media del mes más cálido <10ºC. Si es superior a 0ºC, es del tipo ET,
si es inferior a 0 ºC, es del tipo EF.
Se agrega la letra H (hole de altitud), al grupo ET o EF, cuando la altitud de ese lugar
sobrepasa los 1500 m.
Clasificación de Köppen cont.
Se encuentran también climas ETC (cuando la temperatura media del mes más
frío es superior a –3ºC) y climas EB (las precipitaciones son inferiores a los límites de la clase
B). La clase B son los climas secos.
Letras adoptadas para las minúsculas secundarias.
Los grupos en minúsculas son utilizados con los climas de las clases A, C y D. Las
letras S y W, sólo con la clase B; y la clase E se detalla con las letras T y F.
En el caso de la sequía, la segunda letra de la fórmula es una de las siguientes minúsculas:
f – fehlt: falta, ausencia de estación seca
s – sommer: verano, la estación seca ocurre en el verano del hemisferio correspondiente
w - Winter: invierno,la estación seca es el invierno
En el segundo caso, la segunda letra es una de las siguientes mayúsculas:
S – steppe: estepa
W – wuste: desierto
T – toundra: tundra
F – frost ewig: hielo permanente
Clasificación de Köppen cont.
De esta manera, el primer esquema de Köppen contiene once tipos principales de climas:
Climas Tropicales Húmedos: Af – sin estación seca (ecuatoriales)
Aw – con inviernos “secos”
Climas Templados: Cf – sin estación seca
Cs – con veranos secos
Cw – con inviernos secos
Climas secos:
BS – estepas
BW – desiertos
Clima subártico:
Df – sin estación seca
Dw – con inviernos fuertes
Clima de nieve o polares:
ET – tundra
EF – hielos permanentes
Es de destacar que los tipos As (tropical húmedo con invierno seco) y Ds (subártico con invierno frío y verano
seco) no aparecen en la lista. Pues son difíciles de encontrar ejemplos de ellos en la superficie de la Tierra.
Mapa resultante de la clasificación
Tabla de referencia
Clasificación de Thorntwaite
Leer pdf del sito, tomar los apuntes de la pizarra. En caso de estar
interesado en clasificar una zona de Argentina se puede ir al
siguiente link http://es.scribd.com/doc/16567801/PRACTICA-5-
CLASIFICACION-CLIMATICA-THORNTHWAITE#scribd para conocer
los pasos a seguir. También se puede consultar el material
bibliográfico de la materia, en bibliografía complementaria.
Clasificaciones
Tomado de Cátedra de Climatología UV, 2012.
Patrón de prueba de pantalla panorámica (16:9)
Prueba de la
relación de
aspecto
(Debe parecer circular)
16x9
4x3