Clima

La Tierra vista desde el Apolo XVII, mostrando los patrones de nubosidad, que dan indicaciones de temperaturas, lluvias, humedad, presiones y vientos, lo que permite realizar pronósticos meteorológicos para regiones extensas. Los satélites meteorológicos realizan sus órbitas a menor altitud, con lo que los pronósticos son aún más precisos para lugares o áreas de pequeña extensión.
El clima abarca los valores estadísticos sobre los elementos del tiempo atmosférico en una región durante períodos que se consideran suficientemente representativos, de 30 años o más, tal como señala F. J. Monkhouse.1 Estos períodos conviene que sean más largas en las zonas subtropicales y templadas que en la zona intertropical, especialmente, en la faja ecuatorial, donde el clima es más estable y menos variable en lo que respecta a los parámetros meteorológicos. Los parámetros meteorológicos más importantes que integran el concepto de clima son temperatura, presión, vientos, humedad y precipitaciones. Estos valores se obtienen con la recopilación de forma sistemática y homogénea de la información meteorológica.
Los factores naturales que afectan al clima son la latitud, el relieve (incluyendo la altitud y la orientación del mismo), la continentalidad (o distancia al mar) y las corrientes marinas. Según se refiera al mundo, a una zona o región, o a una localidad concreta se habla de clima global, zonal, regional o local (microclima), respectivamente.
El clima es un sistema complejo por lo que su comportamiento es difícil de predecir, por una parte hay tendencias a largo plazo debidas, normalmente, a variaciones sistemáticas como las derivadas de los movimientos de rotación y de traslación de la Tierra y la forma como estos movimientos afectan de manera distinta a las diferentes zonas o regiones climáticas de nuestro planeta, las variaciones de la radiación solar o los cambios orbitales.
Existen también fluctuaciones más o menos caóticas debidas a la interacción entre forzamientos, retroalimentaciones y moderadores. De cualquier forma el efecto de las fluctuaciones poco predecibles del tiempo atmosférico es prácticamente anulado si nos ceñimos al estudio de las tendencias a corto plazo en el campo de la meteorología y podemos hacer predicciones con considerable precisión.2 Asimismo, el conocimiento del clima del pasado es, también, más incierto a medida que se retrocede en el tiempo. Esta faceta de la climatología se llama paleoclimatología y se basa en los registros fósiles; los sedimentos; la dendrocronología, es decir, el estudio de los anillos anuales de crecimiento de los árboles; las marcas de los glaciares y las burbujas ocluidas en los hielos polares. De todo ello los científicos están sacando una visión cada vez más ajustada de los mecanismos reguladores del sistema climático.
Componentes del clima

El clima es el resultado de numerosos factores que actúan conjuntamente. Los accidentes geográficos, como montañas y mares, influyen decisivamente en sus cvaracterísticas.

Para determinar estas características podemos considerar como esenciales un reducido grupo de elementos: la temperatura, la humedad y la presión del aire. Sus combinaciones definen tanto el tiempo meteorológico de un momento concreto como el clima de una zona de la Tierra.
La temperatura y la sensación térmica
La temperatura atmosférica es el indicador de la cantidad de energía calorífica acumulada en el aire. Aunque existen otras escalas para otros usos, la temperatura del aire se suele medir en grados centígrados (ºC) y, para ello, se usa un instrumento llamado "termómetro".

La temperatura depende de diversos factores, por ejemplo, la inclinación de los rayos solares. También depende del tipo de sustratos (la roca amsorbe energía, el hielo la refleja), la dirección y fyerza del viento, la latitud, la altura sobre el nivel del mar, la proximidad de masas de agua, ...

Sin embargo, hay que distinguir entre temperatura y sensación térmica. Aunque el termómetro marque la misma temperatura, la sensación que percibimos depende de factores como la humedad del aire y la fuerza del viento. Por ejemplo, se puede estar a 15º en manga corta en un lugar soleado y sin viento. Sin embargo, a esta misma temperatura a la sombra o con un viento de 80 km/h, sentimos una sensación de frio intenso.
La humedad del aire
La humedad indica la cantidad de vapor de agua presente en el aire. Depende, en parte, de la temperatura, ya que el aire caliente contiene más humedad que el frio.

La humedad relativa se expresa en forma de tanto por ciento (%) de agua en el aire. La humedad absoluta se refiere a la cantidad de vapor de agua presente en una unidad de volumen de aire y se expresa en gramos por centímetro cúbico (gr/cm3).

La seturación es el punto a partir del cual una cantidad de vapor de agua no puede seguir creciendo y mantenerse en estado gaseoso, sinó que se convierte en líquido y se precipita.

Para medir la humedad se utiliza un instrumento llamado "higómetro". Presión atmosférica
La presión atmosférica es el peso de la masa de aire por cada unidad de superficie. Por este motivo, la presión suele ser mayor a nivel del mar que en las cumbres de las montañas, aunque no depende únicamente de la altitud.

Las grandes diferencias de presión se pueden percibir con cierta facilidad. Con una presión alta nos sentimos más cansados, por ejemplo, en un bochornoso día de verano. Con una presión demasiado baja (por ejemplo, por encima de los 3.000 metros) nos sentimos más ligeros, pero también respiramos con mayor dificultad.

La presión "normal" a nivel del mar es de unos 1.013 milibares y disminuye progresivamente a medida que se asciende. Para medir la presión utilizamos el "barómetro".

Las diferencias de presión atmosférica entre distintos puntos de la corteza terrestre hacen que el aire se deplace de un lugar a otro, originando los vientos. En los mapas del tiempo, los distintos puntos con presiones similares se unen formando unas líneas que llamamos "isobaras".
Si la temperatura, la humedad y la presión son los elementos que determinan el clima, el viento y las precipitaciones son sus más evidentes (y perceptibles) consecuencias.

El viento es la circulación del aire de un lugar a otro, con más o menos fuerza. Su principal efecto es el de mezclar distintas capas o bolsas de aire. Cuando se concentra la humedad en una zona y esta asciende hasta una capa de aire más fría, se producen las precipitaciones.
Vientos y brisas
El viento se produce cuando una masa de aire se vuelve menos densa, al aumentar su temperatura, asciende y entonces, otra masa de aire más densa y fria se mueve para ocupar el espacio que la primera ha dejado.

Hay vientod generales y permanentes que recorren todo el globo terráqueo como consecuencia de la circulación general de la atmósfera, y otros vientos que se desencadenan a causa de los cambios meteorológicos locales. Algunos de estos últimos son periódicos, otros no; algunos afectan grandes regiones de la tierra, otros tienen un ámbito de actuación muy limitado.

Las condiciones topográficas de la Tierra hacen que haya vientos producidos por pequeñas alteraciones regionales. Por ejemplo, las brisas de tierra, aire fresco del mar hacia tierra durante el día, y las brisas de mar, aire fresco que viaja de la tierra al mar durante la noche.

Algo parecido ocurre en las zonas de montaña. Durante el dia, la brisa de montaña del valle asciende hacia las cumbres, y la brisa de valle, que desciende desde las cumbres por la noche.
Lluvia, nieve, granizo, tormentas
Cuando la humedad del aire supera el punto de saturación, se condensa alrededor de pequeñas partículas sólidas que flotan en la atmósfera y se forman las nubes. Algunas de ellas se desarrollan en vertical, corrientes internas hacen que el aire ascienda hacia zonas más frías, mientras las gotas aumentan de tamaño ya que, al descender la temperatura, el agua en estado gaseoso tiende a convertirse en líquida.

Si las gotas de agua o hielo superan en peso a las fuerzas que las sostienen, caen por la fuerza de la gravedad y forman lo que llamamos una "precipitación".

Dependiendo de la temperatura y el grado de condensación, el agua se puede precipitar en forma de lluvia líquida, pero también puede hacerlo en forma de cristales de hielo (nieve) o de masas densas de hielo de diverso tamaño (granizo).

Cuando las diferencias de temperatura entre dos masas de aire son muy grandes, la condensación se produce con enorme repidez y abundancia, hay precipitaciones intensas, acompañadas de movimientos bruscos del aire y de intercambio eléctrico entre las masas (rayos y relámpagos). Es lo que llamamos "tormentas" y, en algunos casos, pueden llegar muy violentas.
En climatología, se define como elementos del clima al conjunto de componentes que lo caracterizan y que interactúan entre sí en las capas inferiores de la atmósfera, la llamada tropósfera. Estos componentes o elementos son el producto de las relaciones que se producen entre distintos fenómenos físicos que les dan origen y que a su vez se relacionan con otros elementos.
Entre los elementos del clima más conocidos por el hombre están: * Temperatura: Es la cantidad de temperatura o vapor que posee la atmósfera y se determina usando un termómetro. * Precipitaciones: Son la forma que adopta el agua después de su condensación y antes de caer en la Tierra y depende de la temperatura, para que sea lluvia, nieve o granizo. Se mide con el pluviómetro. * Humedad: Es la cantidad de vapor de agua que tiene la atmósfera. Se puede medir con el higrómetro. * Viento * Presión atmosférica * Evaporación * Nubosidad
Los factores del clima
Los elementos del clima son modificados por los factores del clima, modificaciones que finalmente serán las responsables de la caracterización climática de un lugar determinado. Entre los factores más relevantes están: * Latitud * Altitud * Corrientes marinas * Relieve * la altura sobre el nivel del mar * acercamiento y alejamiento del mar
La temperatura
La temperatura es la cantidad de calor que posee la atmósfera, dependiendo de la energía que el Sol genere. La insolación (ver glosario) se produce cuando la radiación solar es interceptada por algún objeto terrestre.
Asimismo, el aire se calienta por la absorción de temperatura por los gases e irradiación de la energía solar absorbida por el suelo.
La diferencia entre la temperatura máxima y la mínima se denomina amplitud térmica. La presión atmosférica
Es la fuerza que ejerce la atmósfera en todas las direcciones, como consecuencia del peso de las capas superiores. Por eso en las capas bajas el aire es más denso, característica que disminuye a medida que aumenta la altitud. La temperatura alta también hace que el aire sea más liviano y se eleve (baja presión). Pero donde reina el frío, el aire se vuelve más denso (alta presión).
Un centro de baja presión se denomina ciclón y uno de alta presión anticiclón (ver infografía). Los vientos
Los vientos son corrientes de aire que se producen a partir de una diferencia de la presión atmosférica, que provoca un desplazamiento del aire desde las zonas de mayor a menor presión.
Existen dos grupos principales: los planetarios, que cubren y se desplazan por grandes extensiones de la Tierra, y los vientos locales, que obedecen a condiciones topográficas particulares de cada lugar, por lo que afectan a menos terreno.
El viento posee velocidad y dirección. La primera tiene que ver con la diferencia de presión entre dos áreas y la distancia existente entre ellas. Por ejemplo, si la distancia es grande y la diferencia de presión es muy baja, el viento será muy débil, y viceversa.
Los vientos se mueven debido a los cambios de presión, los que dependen fundamentalmente de la temperatura. Cuando la atmósfera se calienta, sus capas más bajas lo hacen antes que las superiores, lo que provoca la dilatación del aire y este empieza a subir. Este fenómeno crea un flujo circular en que el aire y el calor interactúan.
Los vientos pueden ser regulares y periódicos. Los primeros soplan constantemente en la misma dirección y, generalmente, con igual intensidad, como los alisios, que se mueven entre los trópicos y el Ecuador (estos son vientos planetarios). Los periódicos se presentan solo en ciertas épocas del año y con diferentes direcciones. Es el caso de los monzones, que afectan al Asia meridional. La humedad
La humedad del aire es la cantidad de vapor de agua presente en el aire, originada en la evaporación de este elemento desde los océanos, lagos y ríos. La cantidad límite de humedad que puede contener una porción de aire sin precipitar (ver glosario) en forma de lluvia se llama punto de saturación.
Existen dos tipos de humedad: la relativa y la absoluta. La primera corresponde al cuociente entre la parte de vapor de agua y la cantidad que podría llegar a contener sin precipitarse; la segunda es la cantidad de vapor de agua que abarca la atmósfera en un momento dado.
Las más comunes formas de precipitación son: lluvia, granizo y nieve.
Cada gota de lluvia está formada, a su vez, por millares de gotitas. Cuando estas gotitas incrementan su tamaño, adquieren un peso suficiente como para no flotar y lograr caer a la tierra. Dependiendo del clima, la lluvia puede ser una simple llovizna o un fuerte aguacero.
La forma más común de precipitación helada es el copo de nieve, compuesto por muchos cristales de hielo hexagonales que se han congelado juntos, debido a un lento descenso de temperatura a menos 0 °C.
Finalmente, el granizo es un grano blanco y opaco de hielo que puede medir entre 2 y 5 milímetros de diámetro y que al caer al suelo rebota. El granizo se forma por el ascenso de rápidas corrientes de aire que llevan vapor de agua que, al congelarse, caen por su propio peso. Factores del clima
Las variaciones de los elementos del clima están también determinadas por los factores del clima, es decir, los que influyen para que se produzca un clima con características específicas. Los principales factores son: Latitud: Esta actúa sobre la temperatura. Mientras más próximo al Ecuador se esté, más cálida será la temperatura; pero si uno se va acercando a los polos, la temperatura descenderá considerablemente.
[[Altitud]]: Es la distancia (altura) de un lugar de la superficie terrestre con relación al nivel del mar. Los elementos afectados son la lluvia y la temperatura. En las zonas de mayor altitud el aire no puede retener el calor, por lo que las temperaturas son bajas. En cambio, en las de menor altitud sucede lo contrario.
Corrientes Marinas: Afecta a la temperatura, humedad y pluviosidad o lluvia. Los lugares más cercanos al mar poseen temperaturas más moderadas y con menor oscilación térmica (la diferencia entre la temperatura máxima y mínima del día) que el interior de los continentes. Relieve: Por forma y posición actúa sobre las temperaturas y las precipitaciones. Para los vientos es como un biombo climático. También produce diferencias de insolación según la ladera expuesta y modifica el régimen de precipitaciones, de acuerdo a la falda de barlovento (abierta al viento) y a la de sotavento (protegidas del viento).
Temperatura

La temperatura de un gas ideal monoatómico es una medida relacionada con la energía cinética promedio de sus moléculas al moverse. En esta animación, se muestra a escala la relación entre el tamaño de los átomos de helio respecto a su espaciado bajo una presión de 1950 atmósferas. Estos átomos, a temperatura ambiente, muestran una velocidad media que en esta animación se ha reducido dos billones de veces. De todas maneras, en un instante determinado, un átomo particular de helio puede moverse mucho más rápido que esa velocidad media mientras que otro puede permanecer prácticamente inmóvil.
La temperatura es una magnitud referida a las nociones comunes de calor, frío, templado o tibio, medible mediante un termómetro. En física, se define como una magnitud escalar relacionada con la energía interna de un sistema termodinámico, definida por el principio cero de la termodinámica. Más específicamente, está relacionada directamente con la parte de la energía interna conocida como «energía cinética», que es la energía asociada a los movimientos de las partículas del sistema, sea en un sentido traslacional, rotacional, o en forma de vibraciones. A medida de que sea mayor la energía cinética de un sistema, se observa que éste se encuentra más «caliente»; es decir, que su temperatura es mayor.
En el caso de un sólido, los movimientos en cuestión resultan ser las vibraciones de las partículas en sus sitios dentro del sólido. En el caso de un gas ideal monoatómico se trata de los movimientos traslacionales de sus partículas (para los gases multiatómicos los movimientos rotacional y vibracional deben tomarse en cuenta también).
El desarrollo de técnicas para la medición de la temperatura ha pasado por un largo proceso histórico, ya que es necesario darle un valor numérico a una idea intuitiva como es lo frío o lo caliente.
Multitud de propiedades fisicoquímicas de los materiales o las sustancias varían en función de la temperatura a la que se encuentren, como por ejemplo su estado (sólido, líquido, gaseoso, plasma), su volumen, la solubilidad, la presión de vapor, su color o la conductividad eléctrica. Así mismo es uno de los factores que influyen en la velocidad a la que tienen lugar las reacciones químicas.
La temperatura se mide con termómetros, los cuales pueden ser calibrados de acuerdo a una multitud de escalas que dan lugar a unidades de medición de la temperatura. En el Sistema Internacional de Unidades, la unidad de temperatura es el kelvin (K), y la escala correspondiente es la escala Kelvin o escala absoluta, que asocia el valor «cero kelvin» (0 K) al «cero absoluto», y se gradúa con un tamaño de grado igual al del grado Celsius. Sin embargo, fuera del ámbito científico el uso de otras escalas de temperatura es común. La escala más extendida es la escala Celsius, llamada «centígrada»; y, en mucha menor medida, y prácticamente solo en los Estados Unidos, la escala Fahrenheit. También se usa a veces la escala Rankine (°R) que establece su punto de referencia en el mismo punto de la escala Kelvin, el cero absoluto, pero con un tamaño de grado igual al de la Fahrenheit, y es usada únicamente en Estados Unidos, y solo en algunos campos de la ingeniería.
Precipitación (meteorología)
Para el proceso químico, véase precipitado.

Precipitación media anual global.

Precipitación en estado líquido y en forma de un chubasco común en Dinamarca.
En meteorología, la precipitación es cualquier forma de hidrometeoro que cae de la atmósfera y llega a la superficie terrestre. Este fenómeno incluye lluvia, llovizna, nieve, aguanieve, granizo, pero no virga, neblina ni rocío, que son formas de condensación y no de precipitación. La cantidad de precipitación sobre un punto de la superficie terrestre es llamada pluviosidad, o monto pluviométrico.
La precipitación es una parte importante del ciclo hidrológico, llevando agua dulce a la parte emergida de la corteza terrestre y, por ende, favoreciendo la vida en nuestro planeta, tanto de animales como de vegetales, que requieren agua para vivir. La precipitación se genera en las nubes, cuando alcanzan un punto de saturación; en este punto las gotas de agua aumentan de tamaño hasta alcanzar una masa en que se precipitan por la fuerza de gravedad. Es posible inseminar nubes para inducir la precipitación rociando un polvo fino o un químico apropiado (como el nitrato de plata) dentro de la nube, acelerando la formación de gotas de agua e incrementando la probabilidad de precipitación, aunque estas pruebas no han sido satisfactorias.
Si bien la lluvia es la más frecuente de las precipitaciones, no deben olvidarse los otros tipos: la nevada y el granizo. Cada una de estas precipitaciones puede a su vez clasificarse en diversos tipos.
Medición de la precipitación

Animación del mapa mundial de las precipitaciones por mes.
Los valores de precipitación, para que sean válidos, deben ser científicamente comparables.
La precipitacion es importante para el pluviómetro y los pluviógrafos, estos últimos se utilizan para determinar las precipitaciones pluviales de corta duración y alta intensidad. Estos instrumentos deben ser instalados en locales apropiados donde no se produzcan interferencias de edificaciones, árboles, o elementos orográficos como rocas elevadas.
La precipitación pluvial se mide en mm, que sería el espesor de la lámina de agua que se formaría, a causa de la precipitación, sobre una superficie plana e impermeable y que equivale a litros de agua por metro cuadrado de terreno (L/m2).
A partir de 1980 se está popularizando cada vez más la medición de la lluvia por medio de un radar meteorológico, que generalmente están conectados directamente con modelos matemáticos que permiten determinar la intensidad de lluvia en una zona y los caudales en tiempo real, en una determinada sección de un río en dicha zona.
Origen de la precipitación
En esencia toda precipitación de agua en la atmósfera, sea cual sea su estado (sólido o líquido) se produce por la condensación del vapor de agua contenido en las masas de aire, que se origina cuando dichas masas de aire son forzadas a elevarse y enfriarse. Para que se produzca la condensación es preciso que el aire se encuentre saturado de humedad y que existan núcleos de condensación.
a) El aire está saturado si contiene el máximo posible de vapor de agua. Su humedad relativa es entonces del 100 por 100. El estado de saturación se alcanza normalmente por enfriamiento del aire, ya que el aire frío se satura con menor cantidad de vapor de agua que el aire caliente. Así, por ejemplo, 1 m³ de aire a 25 °C de temperatura, cuyo contenido en vapor de agua sea de 11 g, no está saturado; pero los 11 g lo saturan a 10 °C, y entonces la condensación ya es posible.
b) Los núcleos de condensación (que permiten al vapor de agua recuperar su estado líquido), son minúsculas partículas en suspensión en el aire: partículas que proceden de los humos o de microscópicos cristales de sal que acompañan a la evaporación de las nieblas marinas. Así se forman las nubes. La pequeñez de las gotas y de los cristales les permite quedar en suspensión en el aire y ser desplazadas por los vientos. Se pueden contar 500 por cm³ y, sin embargo, 1 m³ de nube apenas contiene tres gramos de agua.
Las nubes se resuelven en lluvia cuando las gotitas se hacen más gruesas y más pesadas. El fenómeno es muy complejo: las diferencias de carga eléctrica permiten a las gotitas atraerse; los «núcleos», que a menudo son pequeños cristales de hielo, facilitan la condensación. Así es como las descargas eléctricas se acompañan de violentas precipitaciones. La técnica de la «lluvia artificial» consiste en «sembrar» el vértice de las nubes, cuando hay una temperatura inferior a 0 °C, con yoduro de sodio; éste se divide en minúsculas partículas, que provocan la congelación del agua; estos cristales de hielo se convierten en lluvia cuando penetran en aire cuya temperatura es superior a 0 °C.1
Humedad

Ciclo del agua. El vapor de agua procedente de los lagos, ríos, océanos... se eleva hacia la atmósfera y allí se condensa formando las nubes; cuando las gotas de agua o cristales de hielo pesan mucho caen en la superficie terrestre originando las precipitaciones.
Se denomina humedad al agua que impregna un cuerpo o al vapor presente en la atmósfera. El agua está presente en todos los cuerpos vivos, ya sean animales o vegetales, y esa presencia es de gran importancia para la vida.
Humedad del aire
La cantidad de vapor de agua presente en el aire, se puede expresar de forma absoluta mediante la humedad absoluta, o de forma relativa mediante la humedad relativa o grado de humedad. La humedad relativa es la relación porcentual entre la cantidad de vapor de agua real que contiene el aire y la que necesitaría contener para saturarse a idéntica temperatura.
La humedad del aire es un factor que sirve para evaluar la comodidad térmica del cuerpo vivo que se mueve en cierto ambiente. Sirve para evaluar la capacidad del aire para evaporar la humedad de la piel, debida a la transpiración fundamentalmente. También es importante, tanto la del aire, como la de la tierra, para el desarrollo de las plantas.
El vapor de agua tiene una densidad menor que el aire, luego el aire húmedo (mezcla de aire y vapor) es menos denso que el aire seco. Además, las sustancias, al calentarse, dilatan, luego tienen menor densidad. El aire caliente que contiene vapor de agua se eleva en la atmósfera. La temperatura de la atmósfera disminuye una media de 0,6 °C cada 100 m. Al llegar a zonas más frías el vapor de agua se condensa y forma las nubes (de gotas de agua o cristales de hielo). Cuando estas gotas de agua o cristales de hielo pesan demasiado caen y originan las precipitaciones en forma de lluvia o nieve.
Humedad del suelo
El contenido de humedad en los suelos es la cantidad de agua que el suelo contiene en el momento de ser extraído. Una forma de conocer el contenido de humedad es pesar la muestra cuando se acaba de extraer, m1, y después de haberla mantenido durante 24 horas en un horno a una temperatura de 110 °C se vuelve a pesar, m2, y se halla el porcentaje de humedad con:
Porcentaje de Humedad = . m1 = Masa de la muestra recién extraída. m2= Masa de la muestra después de estar en el horno.
Humedad en los alimentos
Artículo principal: Análisis de Humedad en los alimentos
La humedad en los alimentos, es un parámetro de importancia desde el punto de vista económico y de la calidad, y de las cualidades organolépticas y nutricionales. Debido a ello su medición está incluida dentro del Análisis Químico Proximal de los alimentos (en el cual se mide principalmente el contenido de humedad, grasa, proteína y cenizas).