El tiempo es un conjunto de valores de elementos meteorológicos y fenómenos atmosféricos observados en un momento determinado en un punto particular del espacio. El concepto " Tiempo " se refiere al estado actual de la atmósfera, a diferencia del concepto " Clima ", que se refiere al estado promedio de la atmósfera durante un largo período de tiempo. Si no hay aclaraciones, entonces el término "Tiempo" significa el clima en la Tierra. Los fenómenos meteorológicos ocurren en la troposfera (parte inferior de la atmósfera ) y en la estratosfera, la capa atmosférica, ubicada a una altitud de aproximadamente 11 a 50 kilómetros. El clima se puede describir por la presión , la temperatura y la humedad., fuerza y dirección del viento , nubosidad , precipitación atmosférica , rango de visibilidad , fenómenos atmosféricos (nieblas, nevadas, tormentas eléctricas) y otros elementos meteorológicos.
El tiempo experimenta cambios continuos, que pueden ser muy notorios no solo de un día para otro, sino incluso durante unos minutos. Los cambios climáticos son periódicos y no periódicos. Los cambios periódicos son aquellos cambios que tienen carácter periódico, porque están asociados a la rotación de la Tierra alrededor de su eje (cambios diarios) o alrededor del Sol (cambios anuales). Los más notables son los cambios diarios directamente en la superficie terrestre, debido a que están determinados por los cambios en la temperatura de la superficie terrestre, y otros elementos meteorológicos están asociados con la temperatura del aire. Los cambios anuales se expresan en el cambio de estaciones. Los cambios no periódicos, especialmente significativos en latitudes extratropicales, se deben a la transferencia de masas de aire . Los desajustes de la fase de los cambios periódicos con la naturaleza de los no periódicos conducen a los cambios más dramáticos en el clima. Las masas de aire, al trasladarse de una región de la Tierra a otra, traen consigo sus propias características climáticas, distintas a las existentes previamente en la zona. Estas características están determinadas por el origen de la masa de aire y qué propiedades posee en relación con esto. Con la altura, la intensidad de los cambios climáticos no periódicos generalmente disminuye. Para la aviación, es importante tener en cuenta los fuertes aumentos del viento y la turbulencia , que están asociados con las corrientes en chorro [1] .
Los fenómenos meteorológicos comunes en la Tierra son el viento , las nubes , las precipitaciones ( lluvia , nieve , granizo , etc.), la niebla , las tormentas eléctricas , las tormentas de polvo y las tormentas de nieve . Ocurrencias más raras incluyen desastres naturales como tornados y huracanes . Casi todos los fenómenos meteorológicos ocurren en la troposfera (parte inferior de la atmósfera).
Las diferencias en las propiedades físicas de las masas de aire surgen debido a los cambios en el ángulo de incidencia de los rayos del sol, dependiendo de la latitud y la lejanía de la región de los océanos. La gran diferencia de temperatura entre el aire ártico y el tropical es una causa probable de las corrientes en chorro a gran altura . Las formaciones báricas en latitudes medias, como los ciclones extratropicales , generalmente se forman como resultado del desarrollo de ondas planetarias en una zona de corriente en chorro a gran altitud. Estas formaciones, que tienen un gran impacto en los cambios climáticos, vienen en serie como resultado de la inestabilidad de las corrientes en chorro (el llamado ciclo índice ). Dado que el eje de rotación de la Tierra está inclinado con respecto al plano de su órbita, el ángulo de incidencia de los rayos del sol depende de la época del año. En promedio, la temperatura en la superficie de la Tierra varía durante el año dentro de ±40 °C. Los cambios en los parámetros de la órbita, el ángulo de inclinación del eje y la velocidad angular de rotación de la Tierra afectan la cantidad y distribución de la energía solar en el planeta, siendo la principal causa del cambio climático a largo plazo.
La diferencia de temperatura en la superficie terrestre, a su vez, provoca una diferencia en el campo de la presión atmosférica. Una superficie caliente calienta el aire sobre ella, expandiéndolo, reduciendo la presión y la densidad del aire. El gradiente de presión horizontal , actuando junto con la fuerza centrífuga y la fuerza de Coriolis asociada con la rotación de la Tierra, crea un viento dirigido en la atmósfera libre a lo largo de líneas de igual presión - isobaras. La atmósfera es un sistema complejo, por lo que pequeños cambios en una parte pueden tener un gran impacto en el sistema como un todo.
Las nubes están formadas por gotas de agua muy pequeñas o cristales de hielo, que son tan pequeños que solo se hunden lentamente por la gravedad. Cuando aumentan de tamaño y se vuelven más pesados, caen más rápido y la lluvia o la nieve caen de la nube. En cualquier nube, el vapor de agua se encuentra en estado saturado, es decir, la nube contiene la mayor cantidad de vapor posible a una temperatura determinada. Si no fuera así, las gotitas que forman la nube se evaporarían y la nube se derretiría. La precipitación cae de las nubes, que son una mezcla de gotas de agua y cristales de hielo. Debido a la propiedad del hielo de atraer agua, los cristales crecen gradualmente y se convierten en copos de nieve. Esto explica no solo las nevadas, sino también la lluvia. En la troposfera, la temperatura del aire disminuye con la altura y, a una altitud de varios kilómetros, siempre hace frío. Por lo tanto, casi todos los veranos la lluvia comienza como nieve, y solo cuando caen en las capas cálidas inferiores, los copos de nieve se derriten y se convierten en gotas de lluvia [2] .
El aire está en constante movimiento, especialmente debido a la actividad de ciclones y anticiclones.
Una masa de aire que se mueve de regiones más cálidas a regiones más frías provoca un calentamiento inesperado con su llegada. Al mismo tiempo, al entrar en contacto con una superficie terrestre más fría, la masa de aire que se mueve desde abajo se enfría y las capas de aire adyacentes a la tierra pueden resultar incluso más frías que las capas superiores. El enfriamiento de la masa de aire caliente procedente de abajo provoca la condensación del vapor de agua en las capas inferiores del aire, lo que da lugar a la formación de nubes y precipitaciones. Estas nubes son bajas, a menudo caen al suelo y causan niebla. En las capas inferiores de la masa de aire caliente, hace bastante calor y no hay cristales de hielo. Por lo tanto, no pueden dar lluvias fuertes, solo ocasionalmente cae una lluvia fina y llovizna. Las nubes de masa de aire cálido cubren todo el cielo con una capa uniforme (entonces se llaman estratos) o una capa ligeramente ondulada (entonces se llaman estratocúmulos).
La masa de aire frío se mueve de regiones frías a regiones más cálidas y trae enfriamiento. Moviéndose a una superficie terrestre más cálida, se calienta continuamente desde abajo. Cuando se calienta, no solo no se produce condensación, sino que las nubes y nieblas ya existentes deberían evaporarse, sin embargo, el cielo no se vuelve despejado, solo se forman nubes por razones completamente diferentes. Cuando se calientan, todos los cuerpos se calientan y su densidad disminuye, por lo que cuando la capa más baja de aire se calienta y se expande, se vuelve más liviana y, por así decirlo, flota en forma de burbujas o chorros separados, y el aire frío más pesado desciende en su lugar. El aire, como cualquier gas, se calienta cuando se comprime y se enfría cuando se expande. La presión atmosférica disminuye con la altura, por lo que el aire, al ascender, se expande y enfría 1 grado por cada 100 m de ascenso, y como resultado, a cierta altura, comienza en él la condensación y la formación de nubes. Los chorros de aire que descienden se calientan por compresión y no sólo nada se condensa en ellos, sino que incluso los restos de nubes que caen en ellos se evaporan. Por lo tanto, las nubes de masas de aire frío son mazas que se amontonan en altura con espacios entre ellas. Tales nubes se llaman cúmulos o cumulonimbos. Nunca descienden al suelo y no se convierten en niebla y, por regla general, no cubren todo el cielo visible. En tales nubes, los flujos de aire ascendentes llevan consigo gotas de agua a aquellas capas donde los cristales de hielo siempre están presentes, mientras que la nube pierde su característica forma de “coliflor” y la nube se convierte en una nube cumulonimbus. A partir de este momento caen precipitaciones de la nube, aunque copiosas, pero de corta duración debido al pequeño tamaño de las nubes. Por lo tanto, el clima de las masas de aire frío es muy inestable. [2]
Frente atmosféricoEl límite de contacto entre diferentes masas de aire se denomina frente atmosférico. En los mapas sinópticos, esta frontera es una línea que los meteorólogos llaman "primera línea". El límite entre la masa de aire cálido y frío es una superficie casi horizontal, que desciende imperceptiblemente hacia la línea del frente. El aire frío está debajo de esta superficie y el aire caliente está arriba. Dado que las masas de aire están en constante movimiento, el límite entre ellas cambia constantemente. Una característica interesante: la línea del frente pasa necesariamente por el centro de la zona de baja presión, y el frente nunca pasa por los centros de las zonas de alta presión.
Un frente cálido ocurre cuando una masa de aire cálido avanza y una masa de aire frío retrocede. El aire caliente, como más ligero, se desliza sobre el aire frío. Debido al hecho de que el ascenso del aire conduce a su enfriamiento, se forman nubes sobre la superficie del frente. El aire cálido asciende con bastante lentitud, por lo que la nubosidad del frente cálido es un velo uniforme de cirroestratos y altoestratos, que tiene un ancho de varios cientos de metros y, a veces, miles de kilómetros de largo. Cuanto más adelante de la línea del frente están las nubes, más altas y delgadas son.
Un frente frío se está moviendo hacia aire más cálido. Al mismo tiempo, el aire frío se arrastra bajo el aire caliente. La parte inferior del frente frío, debido al rozamiento con la superficie terrestre, queda rezagada con respecto a la parte superior, por lo que la superficie del frente sobresale hacia adelante. [2]
El desarrollo y movimiento de ciclones y anticiclones provoca el traslado de masas de aire a distancias considerables y los correspondientes cambios meteorológicos no periódicos asociados a un cambio en la dirección y velocidad del viento, con aumento o disminución de la nubosidad y la precipitación. En los ciclones y anticiclones, el aire se mueve en la dirección decreciente de la presión atmosférica , desviándose bajo la acción de diversas fuerzas: centrífugas , de Coriolis , de rozamiento , etc. En consecuencia, en los ciclones, el viento se dirige hacia su centro con rotación antihoraria en el sentido de las agujas del reloj. Hemisferio Norte y en el sentido de las agujas del reloj en el Sur , en anticiclones, por el contrario, desde el centro con rotación opuesta.
Un ciclón es un vórtice atmosférico de gran diámetro (de cientos a 2-3 mil kilómetros) con una presión atmosférica reducida en el centro. Hay ciclones extratropicales y tropicales .
Los ciclones tropicales ( tifones ) tienen propiedades especiales y ocurren con mucha menos frecuencia. Se forman en latitudes tropicales (de 5° a 30° de cada hemisferio) y son más pequeños (cientos, rara vez más de mil kilómetros), pero mayores gradientes báricos y velocidades de viento que alcanzan los huracanes . Estos ciclones se caracterizan por el " ojo de la tormenta ", una región central de 20 a 30 km de diámetro con un tiempo relativamente despejado y tranquilo. Alrededor hay poderosas acumulaciones continuas de nubes cumulonimbus con fuertes lluvias. Los ciclones tropicales pueden transformarse en ciclones extratropicales durante su desarrollo.
Los ciclones extratropicales se forman principalmente en frentes atmosféricos, con mayor frecuencia ubicados en regiones subpolares, y contribuyen a los cambios climáticos más significativos. Los ciclones se caracterizan por un clima nublado y lluvioso, y la mayor parte de la precipitación en la zona templada está asociada con ellos. El centro de un ciclón extratropical tiene la precipitación más intensa y las nubes más densas.
Un anticiclón es una zona de alta presión atmosférica. Por lo general, el clima anticiclónico es claro o parcialmente nublado. [3] [4] [5]
Los torbellinos de pequeña escala ( tornados , coágulos de sangre, tornados ) también son importantes para el clima.
" Meteorología (del griego metéōros - elevado, celestial, metéōra - fenómenos atmosféricos y celestes y... lógica), la ciencia de la atmósfera y los procesos que ocurren en ella". [6]
La Organización Meteorológica Mundial coordina las actividades de los servicios meteorológicos de varios países. [6]
Hay dos tipos de información meteorológica:
El éxito de los pronósticos meteorológicos elaborados depende en gran medida de la calidad de la información meteorológica primaria.
Los principales consumidores de información meteorológica son la aviación y la marina ( transporte acuático ). La agricultura también depende en gran medida de las condiciones meteorológicas y del clima . La productividad está muy influenciada por la humedad del suelo y del aire, la lluvia, la luz y el calor. A fines del siglo XIX, se formó una rama independiente de la meteorología, la agrometeorología . La información climática se usa ampliamente en el diseño y operación de diversas estructuras: edificios, aeródromos, vías férreas, líneas eléctricas, etc.
Rusia tiene una extensa red de estaciones meteorológicas (de varias categorías con diferentes programas de observación), puestos meteorológicos e hidrológicos. Las observaciones realizadas por radares meteorológicos (imágenes espaciales de las capas de nubes y la intensidad de las precipitaciones y tormentas eléctricas en un radio de hasta 250 km desde la ubicación del radar) y satélites meteorológicos artificiales de la Tierra (imágenes de televisión de nubes en varios rangos de longitud de onda, perfiles verticales de temperatura y humedad del aire en la atmósfera). Las observaciones en altitud se llevan a cabo en una red de estaciones especiales en altitud que utilizan radiosondas , a veces con la ayuda de cohetes meteorológicos y geofísicos. Observaciones en los mares y océanos desde barcos especialmente equipados.
La red meteorológica terrestre de la URSS alcanzó su máximo desarrollo a mediados de la década de 1980. La crisis económica iniciada a finales de los 80 provocó una importante reducción de la red meteorológica. De 1987 a 1989, el número de estaciones meteorológicas en la URSS disminuyó en un 15 %; a principios de 1995, la disminución en el número de estaciones meteorológicas en la Federación Rusa fue del 22 %. En el futuro, también es posible reducir las estaciones meteorológicas debido al desarrollo de otros métodos de obtención de información meteorológica (satélite y radar).
Un mapa sinóptico ( del griego συνοπτικός , “visible al mismo tiempo”) es un mapa geográfico en el que se marcan con signos convencionales los resultados de las observaciones de muchas estaciones meteorológicas. Este mapa ofrece una representación visual del estado del tiempo en ese momento. En la compilación secuencial de mapas se aclaran las direcciones de movimiento de las masas de aire, el desarrollo de los ciclones y el movimiento de los frentes . El análisis de mapas sinópticos le permite predecir los cambios climáticos. Es posible realizar un seguimiento de los cambios en el estado de la atmósfera, en particular, el movimiento y evolución de las perturbaciones atmosféricas , el movimiento, transformación e interacción de las masas de aire, etc. topografía. Desde finales del siglo XX, también se ha utilizado ampliamente la información satelital sobre el estado de los océanos y partes de la tierra donde no hay estaciones meteorológicas. Fotografiar sistemas de nubes desde satélites permite detectar el origen de los ciclones tropicales sobre los océanos.
El clima existe no solo en la Tierra, sino también en otros cuerpos celestes ( planetas y sus satélites ) que tienen atmósfera. El estudio del clima en otros planetas se ha vuelto útil para comprender los principios del clima cambiante en la Tierra. Un objeto de investigación bien conocido en el sistema solar, la Gran Mancha Roja de Júpiter , es una tormenta anticiclónica que existe desde hace al menos 300 años. Sin embargo, el clima no se limita a los cuerpos planetarios. La corona del Sol se pierde constantemente en el espacio, creando una atmósfera esencialmente muy delgada en todo el Sistema Solar. El movimiento de las partículas emitidas por el Sol se denomina viento solar .
Un pronóstico del tiempo es una suposición científica y técnicamente sólida sobre el estado futuro de la atmósfera en un lugar en particular. La gente ha estado tratando de predecir el clima durante milenios, pero los pronósticos oficiales solo aparecieron en el siglo XIX. Para hacer un pronóstico del tiempo, se recopilan datos cuantitativos sobre el estado actual de la atmósfera y, con la ayuda de una comprensión científica de los procesos atmosféricos, se proyecta cómo cambiará el estado de la atmósfera.
Anteriormente, los pronósticos se basaban principalmente en los cambios en la presión atmosférica , las condiciones climáticas actuales y el estado del cielo, pero ahora se utilizan modelos de pronóstico para determinar el clima futuro. La participación humana es necesaria para seleccionar el modelo de pronóstico más apropiado, en el que se basará el pronóstico en el futuro. Esto incluye la capacidad de elegir una plantilla de modelo, teniendo en cuenta la relación de eventos remotos, el conocimiento de los principios de funcionamiento y las características del modelo seleccionado. La naturaleza compleja de la atmósfera, la necesidad de computadoras potentes para resolver las ecuaciones que describen la atmósfera, la presencia de errores en la medición de las condiciones iniciales y una comprensión incompleta de los procesos atmosféricos hacen que la precisión del pronóstico se reduzca. Cuanto mayor sea la diferencia entre la hora actual y la hora prevista (rango de previsión), menos precisa. Usar varios modelos y llevarlos a un solo resultado ayuda a reducir el error y obtener el resultado más probable.
Mucha gente usa los pronósticos del tiempo. Las advertencias de tormenta son pronósticos importantes, ya que se utilizan para proteger la vida y la propiedad. Los pronósticos de temperatura y precipitación son importantes para la agricultura y, por lo tanto, incluso para los comerciantes en los mercados de valores. Además, hay incluso los llamados. derivados del tiempo . Las redes de calefacción también necesitan pronósticos de temperatura para evaluar la energía térmica necesaria en los próximos días. Todos los días, las personas usan el pronóstico del tiempo para decidir qué ponerse ese día. Los pronósticos de lluvia, nieve y vientos fuertes se utilizan para planificar el trabajo y las actividades al aire libre.
Actualmente, existe un proyecto grid ClimatePrediction.net , cuyo objetivo es encontrar el modelo de cambio climático más adecuado y construir a partir de él una previsión para los próximos 50 años.
El clima juega un papel importante y, a veces, incluso decisivo en la historia humana. Además del cambio climático que provocó la migración gradual de los pueblos (por ejemplo, la desertificación del Medio Oriente y la formación de puentes terrestres entre continentes durante las glaciaciones), los fenómenos meteorológicos extremos provocaron movimientos más pequeños de los pueblos y estuvieron directamente involucrados en los acontecimientos históricos. Uno de esos casos es el rescate de Japón por los vientos kamikazes de la invasión de la flota mongola de Kublai Khan en 1281. Los reclamos franceses sobre Florida terminaron en 1565 cuando un huracán destruyó la flota francesa, dejando a España libre para conquistar Fort Carolina. Más recientemente, el huracán Katrina obligó a más de un millón de personas a mudarse de la costa central del Golfo a los Estados Unidos, creando la comunidad de expatriados más grande en la historia de los Estados Unidos.
Además de un efecto tan radical en las personas, el clima puede afectar a una persona de formas más simples, manifestándose en forma de dependencia meteorológica . Las personas no toleran los extremos de temperatura, humedad, presión y viento. El clima también afecta el estado de ánimo y el sueño. .
El deseo de influir en los fenómenos meteorológicos se puede rastrear a lo largo de la historia de la humanidad: desde los ritos rituales más antiguos realizados en un intento de llamar a la lluvia, hasta las operaciones militares especiales modernas, como la Operación Popeye del ejército estadounidense durante la Guerra de Vietnam (1965). -1973), cuando se intentó impedir el suministro de armas y alimentos a las guerrillas de Vietnam del Sur extendiendo el período del monzón vietnamita . Los intentos más exitosos de influir en el clima incluyen la siembra de nubes , la manipulación activa de las nieblas y las nubes estratos para disiparlas, utilizadas por los grandes aeropuertos, las técnicas para aumentar las nevadas sobre las montañas y reducir el granizo [9] .
Un ejemplo reciente del impacto en los procesos hidrometeorológicos son las medidas adoptadas por China para los Juegos Olímpicos de Verano de 2008 . Se lanzaron 1104 cohetes, con la ayuda de los cuales se siembran reactivos especiales en las nubes. Realizadas sobre Pekín, estaban destinadas a evitar la lluvia durante la ceremonia inaugural de los Juegos el 8 de agosto. Hu Guo, jefe del Buró Meteorológico de la Ciudad de Beijing, confirmó el éxito de la operación. [diez]
Si bien la eficacia de tales métodos para influir en el clima aún no se ha probado de manera concluyente, existen pruebas convincentes de que la agricultura y la industria influyen en el clima [9] :
Los efectos de los cambios no deseados en los patrones climáticos pueden representar una seria amenaza para muchos componentes de nuestra civilización, incluidos los ecosistemas , los recursos naturales , el desarrollo económico y la salud humana [13] .
La micrometeorología , que considera los fenómenos meteorológicos de pequeña y ultrapequeña escala, tanto en el tiempo como en el espacio, se ocupa de los fenómenos atmosféricos menores de un kilómetro, es decir, aquellos que ya no son considerados por la meteorología de escalas medias ( ing. Meteorología de mesoescala ). Estas dos ramas de la meteorología a veces se combinan e incluyen el estudio de objetos cuyas escalas son más pequeñas que las consideradas por la meteorología de escala sinóptica y no pueden reflejarse en un mapa sinóptico . Esto puede incluir nubes pequeñas y generalmente errantes y objetos similares [14] .
El estudio de las características climáticas en otros planetas contribuye a una comprensión más profunda de los procesos que ocurren en la Tierra [15] . En otros planetas, los patrones climáticos siguen muchos de los mismos patrones físicos que el clima de la Tierra, pero ocurren en diferentes escalas y en atmósferas que son químicamente diferentes a las de la Tierra. La misión Cassini-Huygens a Titán descubrió en la luna nubes formadas por metano o etano que producen lluvia compuesta por metano líquido y otros compuestos orgánicos [16] . La atmósfera de la Tierra consta de seis zonas de circulación en latitud, tres en cada hemisferio [17] A diferencia de la Tierra, Júpiter está rodeado por muchas de esas zonas [18] . Titán tiene solo una corriente cerca del paralelo 50 de latitud norte [19] y otra cerca del ecuador [20] .
Los registros meteorológicos son indicadores meteorológicos extremos que se han registrado oficialmente en la superficie de la Tierra. La temperatura más baja jamás registrada fue el 21 de julio de 1983 en la estación Vostok , Antártida -89,2 °C. El más alto registrado el 13 de septiembre de 1922 en Alazizayi, Libia . Luego el termómetro subió a +58°C; sin embargo, el significado está en disputa.
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