3. LOS FACTORES TERMODINÁMICOS

Los factores termodinámicos del clima son los responsables de la circulación atmosférica o sucesión de masas de aire, que determina los distintos tipos de tiempo atmosférico y de clima.

La circulación atmosférica está regida en altura por la corriente en chorro, y en superficie, por los centros de acción, las masas de aire y los frentes.

3.1 La circulación en altura: la corriente en chorro

En la zona templada donde se sitúa España, la circulación atmosférica en altura está dirigida por la corriente en chorro o jet stream polar. Se trata de una fuerte corriente de viento, de estructura tubular, que circula en dirección oeste-este entre los nueve y los once kilómetros de altitud, en la diferencia de altura existente entre la tropopausa* polar y la tropopausa de la zona templada. El chorro separa las bajas presiones existentes en altura sobre el polo —que quedan a la izquierda de su trayectoria—, de las altas presiones tropicales —situadas a su derecha—.

La corriente en chorro es la responsable del tiempo en superficie. Este depende de las variaciones que experimenta la velocidad de la corriente y de sus desplazamientos estacionales:

• La velocidad de la corriente es variable. Cuando circula rápido, a más de 150 km/h, tiene un trazado casi zonal (oeste-este), con suaves ondulaciones, que corresponde en superficie con el frente polar y sus borrascas. Pero cuando su velocidad disminuye, describe profundas ondulaciones: crestas o dorsales que originan altas presiones y valles o vaguadas que originan bajas presiones. Ambas se reflejan en superficie y dan lugar a anticiclones y borrascas dinámicos. Las ondulaciones, que pueden llegar a desprenderse del chorro principal, permiten al aire tropical desplazarse hacia el norte y al aire polar penetrar muy al sur, lo que confiere gran variabilidad al tiempo de la zona templada.

• Los desplazamientos estacionales del chorro en latitud determinan que en invierno, cuando circula más al sur, afecte al conjunto de España. En cambio, en verano se traslada hacia el norte y suele incidir solo en la franja cantábrica peninsular.

Vocabulario

La tropopausa es la capa atmosférica de transición entre la troposfera —en contacto con la superficie terrestre— y la estratosfera, situada sobre ella.

La altitud de la tropopausa es mayor cuanto más caliente está el aire. Por tanto, se encuentra más baja en las latitudes altas donde predomina el aire frío polar; y más alta en las latitudes medias y bajas donde impera el aire cálido tropical. Entre estos escalones de la tropopausa circulan las corrientes en chorro polar y subtropical.

En invierno, la corriente en chorro circula más baja en latitud, por lo que afecta al conjunto del territorio español.

En cambio, en verano, asciende en latitud, por lo que suele incidir solo en la franja cantábrica.

3.2 La circulación en superficie

La circulación atmosférica en superficie está dirigida por los centros de acción, las masas de aire y los frentes.

a) Los centros de acción son áreas de altas y bajas presiones. La presión atmosférica es el peso del aire sobre una unidad de superficie. Se mide en milibares (mbar) o en hectopascales (hPa)* con el barómetro y se representa en los mapas del tiempo mediante isobaras o líneas que unen puntos con la misma presión. En estos mapas, las isobaras van de 4 en 4  mbar y suele redondearse la presión normal de 1013 mbar a 1016 mbar.

• Los tipos de centros de acción son los anticiclones y las borrascas. Los anticiclones son áreas de altas presiones (más de 1016 mbar) rodeadas por otras de presión más baja. El viento gira a su alrededor en el sentido de las agujas del reloj y producen tiempo estable. Las borrascas, depresiones o ciclones son áreas de bajas presiones (menos de 1016 mbar) rodeadas de otras de presión más alta. El viento gira en torno a ellas en sentido contrario a las agujas del reloj y producen tiempo inestable, frecuentemente lluvioso.

• El origen de los centros de acción puede ser térmico o dinámico.

– Los centros de acción térmicos se originan por el enfriamiento o calentamiento del aire. Un anticiclón térmico se forma cuando una masa de aire se enfría: pesa más, desciende y ejerce una alta presión. Una baja térmica se forma cuando el aire se calienta: pesa menos, se eleva y ejerce una baja presión.

– Los centros de acción dinámicos se forman a partir de las crestas y las vaguadas de la corriente en chorro, que se reflejan en superficie: las crestas crean anticiclones y las vaguadas generan borrascas.

• Los principales centros de acción que dirigen la circulación atmosférica sobre la Península son los siguientes:

Centros de acción anticiclónicos. El anticiclón de la Azores, que en verano se desplaza hacia el norte y en invierno hacia el sur. Los anticiclones polares atlánticos. El anticiclón escandinavo. Y los anticiclones térmicos del continente europeo y del interior de la Península, formados por el enfriamiento del suelo en invierno.

– Centros de acción depresionarios. La depresión de Islandia. La depresión del golfo de Génova, formada cuando coladas de aire frío continental europeo llegan al Mediterráneo, más cálido y húmedo. Y las depresiones térmicas del norte de África y del interior peninsular formadas por el calentamiento del suelo en verano.

El hectopascal (hPa) es una unidad de presión atmosférica equivalente a 1 milibar. Su uso se está imponiendo progresivamente en lugar del milibar.

Actividades

STEM, CD, CCL de acción positivos o anticiclónicos. Centros de acción negativos o depresionarios. b) Las masas de aire son porciones de aire con unas características concretas de temperatura, humedad y presión. Estas características las adquieren en sus regiones de origen o regiones manantiales. España, debido a su latitud, recibe masas de aire frías árticas (A) o polares (P) y masas de aire cálidas tropicales (T). Las tres, dependiendo de la superficie sobre la que se originan, pueden ser marítimas húmedas (m) o continentales secas (c). Estas características originales pueden modificarse si las masas de aire recorren grandes distancias. c) Los frentes son superficies que separan dos masas de aire de características distintas. Por tanto, a ambos lados de un frente se produce un cambio brusco de las propiedades del aire. En España, el frente más importante es el frente polar, que separa las masas de aire tropical y polar. Sus ondulaciones originan borrascas de dos frentes, que provocan precipitaciones.

6 Indica la información sobre la corriente en chorro que aportan los dibujos y mapas de la página anterior.

7 Busca en Internet cuándo se descubrió la corriente en chorro y la primera utilidad que se dio a esta fuerte corriente de viento.

8 Compara un anticiclón y una borrasca y explica la diferencia entre los anticiclones y las borrascas térmicos y dinámicos.

• Am: originaria de la cubeta ártica; es muy fría y seca, pero en su recorrido hacia la Península se recalienta por la base y se humedece. Produce nevadas y temperaturas bajas.

• Ac: originaria del noreste de Europa o de Siberia; es muy fría y seca. Da lugar a cielos claros y heladas.

• Pm: originaria del Atlántico norte, es inicialmente fría. En su recorrido hacia el sur se calienta y se humedece. En invierno produce precipitaciones en la cordillera Cantábrica y en el occidente peninsular. En verano origina fuertes tormentas.

• Pc: originaria del continente europeo, surge a partir del anticiclón térmico que se forma en invierno. Si llega fría y seca, produce tiempo frío y soleado. Si se recalienta sobre el Mediterráneo, causa precipitaciones en el levante peninsular.

• Tm: se origina en el Atlántico, junto a las Azores. Es cálida y húmeda. En su recorrido hacia el norte se enfría relativamente por la base y se estabiliza. Produce temperaturas altas en verano y suaves el resto del año.

• Tc: se forma en el norte de África, sobre el Sáhara. Se caracteriza por su temperatura elevada y por su extrema sequedad y estabilidad. Provoca olas de calor.

1. Frente polar estacionario

Frente estacionario

El

La pared de separación entre ambos frentes no es vertical: como el aire frío pesa más que el cálido, se introduce por debajo de este como una cuña.

Actividades

STEM, CCL, CPSAA

9 Fíjate en el dibujo y redacta un texto explicando la formación y la evolución de una borrasca de dos frentes.

10 Sintetiza en un cuadro los factores geográficos y termodinámicos que influyen en el clima de España.

Frente frío

A1 El aire tropical empuja al aire polar delantero y lo obliga a retroceder.

A2 El aire polar empuja por detrás al aire tropical. Así, se forma una borrasca de dos frentes.

B1 El aire tropical se desliza suavemente por encima del aire polar de delante a lo largo de una pendiente poco pronunciada, formando nubes estratiformes. Al ascender, origina precipitaciones suaves.

B2 El aire polar se introduce por debajo del tropical de delante y lo obliga a ascender por una pendiente pronunciada, originando nubes de desarrollo vertical e intensas precipitaciones.

B2

B3

B1

Frente cálido

B3 Entre ambos frentes, existe un sector de aire cálido a nivel del suelo.

A2

A3

A1 el frente frío al cálido, el aire cálido queda flotando en altura. En superficie solo queda aire frío a ambos lados del frente ocluido.

A1 Como el frente frío avanza más rápido que el cálido, el sector cálido que los separa se reduce hasta desaparecer (oclusión).

A2/A3 Al quedar solo aire frío a ambos lados del frente, la mezcla entre ambos es rápida y se produce un gigantesco remolino de aire frío con el que termina la energía de la borrasca.

Frente cálido

Los elementos del clima

Los elementos del clima son los componentes observables y medibles de la atmósfera. Los más importantes son la insolación, la nubosidad, la temperatura, la humedad, la presión, el viento, las precipitaciones, la evaporación, la evapotranspiración y la aridez. Todos ellos pueden presentar grandes variaciones en función de la influencia de los factores del clima.

1. LA INSOLACIÓN Y LA NUBOSIDAD

a) La insolación es la cantidad de radiación solar recibida por la superficie terrestre. Se mide con el heliógrafo. En España, por su latitud, se superan las 2 000 horas de sol al año. No obstante, existen marcados contrastes entre la cornisa cantábrica, que no alcanza los valores medios, y las áreas de elevada insolación, como el sureste peninsular y Canarias.

b) La nubosidad es el estado de la atmósfera en el que el cielo aparece cubierto de nubes, en mayor o menor grado. Se mide con el nefoscopio. En España el área con más nubosidad es la cornisa cantábrica. El mayor número de días despejados corresponde al valle del Guadalquivir, la costa surmediterránea peninsular, Extremadura y algunas áreas de Canarias.

Los factores principales que explican la diversidad de temperaturas de España son tres:

• La latitud: las temperaturas descienden hacia el norte, al disminuir la perpendicularidad con la que inciden los rayos solares.

• La influencia del mar: los contrastes térmicos son más suaves en la costa y más elevados en el interior porque el mar se calienta y se enfría más despacio que la tierra.

• La altitud: las temperaturas descienden con la altura.

11 Observa el mapa de la insolación y razona:

• Cómo influyen en la insolación los factores y los elementos del clima.

• Las diferencias de insolación entre la cornisa cantábrica y el resto de España.

• Algunas consecuencias de la insolación sobre ciertas actividades económicas.

12 Localiza en el mapa de la temperatura media anual Burgos, Albacete y Málaga y explica las diferencias entre sus temperaturas medias anuales.

13 Escribe las causas de la distinta amplitud térmica de las islas Canarias, las costas peninsulares y el interior peninsular.

TEMPERATURA MEDIA ANUAL (ºC)

Menos de 7,5 (Muy baja)

De 7,5 a 10 (Baja)

De 10 a 12,5 (Fresca)

De 12,5 a 15 (Moderada)

De 15 a 17,5 (Cálida)

Más de 17,5 (Alta) b) Las heladas se producen cuando la temperatura del aire baja de 0  "C. Entonces, el agua que contiene se congela y se deposita en forma de hielo sobre las superficies. Pueden ser heladas de irradiación producidas por el enfriamiento del suelo en noches despejadas que se transmite al aire que está en contacto con él; o heladas de advección causadas por la llegada de una masa de aire muy fría. En España el menor número de heladas se da en las costas, donde el mar suaviza las temperaturas. El mayor número corresponde a la submeseta norte y el valle del Ebro, donde en invierno son frecuentes las inversiones térmicas que las favorecen.

Dos aspectos importantes de las temperaturas en relación con el clima es la diferencia entre la temperatura media del mes más cálido y la del mes más frío. En España, las amplitudes más bajas se dan en Canarias y en las costas, especialmente en las del norte peninsular. Las más altas corresponden al interior peninsular.

3. LA HUMEDAD, LA NIEBLA Y LA CALIMA

a) La humedad del aire es la cantidad de vapor de agua que contiene. Se mide con el higrómetro. Depende de la proximidad al mar y de la temperatura, pues disminuye cuando aumenta la temperatura. Por eso, sus valores más altos se registran en las costas; y decrecen hacia el interior, alcanzándose los mínimos en la submeseta sur.

b) La niebla es la suspensión de diminutas gotas de agua en la capa inferior de la atmósfera, que limitan la visibilidad a menos de un kilómetro. Se produce cuando el aire de la capa inferior de la atmósfera se enfría y se condensa. La niebla puede ser de irradiación, por pérdida nocturna de calor del suelo, propia del invierno; y de advección, por la llegada de masas de aire cálidas y húmedas sobre un suelo frío, o por la llegada de masas de aire frías sobre un suelo más cálido y muy húmedo, como el mar, un embalse, o un río.

AMPLITUDES TÉRMICAS ANUALES (ºC)

Menos de 8º (muy baja)

Entre 8º y 12º (baja)

Entre 12º y 16º (moderada)

Entre 16º y 20º (alta)

Más de 20º (muy alta) y húmedo Masa de aire frío

14 ¿En qué se diferencian las heladas y las nieblas?

15 Redacta un pie para el mapa de la humedad relativa media anual.

Niebla de irradiación

El suelo pierde calor por el enfriamiento nocturno

Agua: mar, lago, río, embalse c) La calima es una bruma seca que reduce la visibilidad. Está causada por la presencia de gran cantidad de finas partículas de polvo en las capas bajas de la atmósfera. Se forma en la España seca en verano, en situación anticiclónica, cuando los suelos están resecos y las partículas que contienen se elevan y se mantienen en suspensión por los movimientos ascendentes del aire originados por el fuerte calentamiento del suelo.

4. LA PRESIÓN Y EL VIENTO

a) La presión atmosférica depende de las características de las masas de aire que se sitúan sobre España a lo largo del año. Se mide con el barómetro. En la Península dominan en invierno las altas presiones; en otoño y primavera las bajas; y en verano nuevamente las altas, aunque en el interior se producen bajas térmicas por el calentamiento del suelo. En Canarias predominan las altas presiones.

b) El viento es el movimiento horizontal del aire respecto a la superficie terrestre. Su dirección se mide con la veleta y su velocidad con el anemómetro. El viento se produce a causa de las diferencias de presión y va siempre desde las altas a las bajas presiones. En la Península, por su latitud, dominan los vientos del oeste, aunque existen numerosos vientos locales.

En Baleares predominan el levante y la tramontana; y en Canarias el alisio del NE. Las diferencias de presión originan también vientos alternantes, como las brisas marinas y de montaña.

5. LA PRECIPITACIÓN

La precipitación es el agua que cae a la superficie terrestre procedente de las nubes, tanto en forma líquida como sólida. Se mide con el pluviómetro en milímetros (mm) o litros por medio cuadrado. En los mapas se representa mediante isoyetas o líneas que unen puntos de igual precipitación.

La causa de la precipitación es la elevación, enfriamiento y condensación del vapor de agua contenido en el aire. Según el motivo de la elevación del aire la precipitación puede ser orográfica, debida al relieve; convectiva, por el calentamiento del suelo; o de frente: al entrar en contacto dos masas de aire de características distintas, la fría se introduce por debajode la cálida, obligándola a ascender.

Los factores que explican la notoria variabilidad interanual, estacional y espacial de las precipitaciones en España son tres:

• La latitud y la situación: determinan el predominio y la sucesión anual de borrascas o de anticiclones.

La inversión térmica es una situación atmosférica anómala en la que la temperatura del aire es más fría en el suelo que en altura. Es típica del invierno, con situación anticiclónica, en topografías donde se estanca el aire durante varios días, como los fondos de los valles y las cuencas intermontañosas. Ahí, el enfriamiento nocturno del suelo se transmite al aire que está justo encima, que se vuelve más frío que el de las capas altas. Provoca nieblas bajas, rocío o heladas al amanecer.

Actividades

16 Busca en Internet un dibujo de las brisas de mar y de montaña y explica su funcionamiento teniendo en cuenta las diferencias de presión entre el mar y la tierra y entre la ladera y el valle de una montaña por el día y por la noche.

17 Averigua los nombres de los vientos que afectan al valle del Ebro; al NE de Cataluña y Baleares; al litoral mediterráneo; y al SO peninsular; y explica sus efectos.

18 Señala las diferencias entre las precipitaciones orográficas, convectivas y de frente.

19 Explica las diferencias de precipitación entre la cornisa cantábrica y las islas Canarias.

• La apertura al mar: en la costa, las precipitaciones se ven favorecidas por la humedad aportada por el mar. En cambio, en el interior, el frío invernal favorece la formación de anticiclones térmicos y el calor estival dificulta la condensación del aire, aunque puede causar tormentas convectivas.

• El relieve: las precipitaciones aumentan con la altura y disminuyen en las zonas encerradas por montañas.

6. LA EVAPORACIÓN, LA EVAPOTRANSPIRACIÓN Y LA ARIDEZ

a) La evaporación es el proceso por el cual el agua se transforma en vapor a temperatura ambiente. La intensidad de la evaporación crece cuando aumentan la temperatura, la insolación, la sequedad del aire, la velocidad del viento y la desprotección vegetal del suelo. Por tanto, se incrementa de norte a sur, en verano y en las horas centrales del día.

b) La evapotranspiración es la pérdida de humedad de la superficie terrestre debida a la insolación y a la transpiración de las plantas y del suelo. La evapotranspiración real es la que se produce verdaderamente y la evapotranspiración potencial —ETP— la que se produciría en caso de existir una cantidad suficiente de agua.

c) La aridez es la insuficiencia permanente o habitual de agua en el suelo y en la atmósfera. Se produce cuando la precipitación es inferior a la evaporación. Por tanto, depende de la relación entre la precipitación y la temperatura, responsable en su mayor parte de la evaporación del agua. Así, la aridez es mayor cuanto menor es el volumen de precipitación y cuanto más alta es la temperatura. Para calcular la aridez hay diversos índices:

• La aridez mensual suele medirse con el índice de Gaussen. Un mes es árido cuando 2 T "C ≥ P mm; es decir, cuando el doble de su temperatura media es mayor o igual que el total de sus precipitaciones en mm.

• La aridez general de una zona puede calcularse con el índice de De Martonne: P/T + 10; es decir, el total de precipitación dividido entre la temperatura media anual más diez. Se habla entonces de zona desértica (índice entre 0 y 5); esteparia (entre 5 y 10); semiárida (entre 10 y 20); semihúmeda (entre 20 y 30) y húmeda (más de 30).

Actividades

20 Calcula los índices de aridez de Gaussen y de De Martonne de todas las tablas climáticas que figuran en las actividades del epígrafe 4. Señala respectivamente cuántos meses áridos hay y cómo es la aridez general.

21 Explica las diferencias de aridez que se aprecian en el mapa y menciona algunas consecuencias de la elevada aridez para los territorios que la padecen.