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LA ATMÓSFERA


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1. La atmósfera como sistema

2. La composición de la atmósfera

3. La estructura de la atmósfera

4. La presión atmosférica

5. La humedad de la atmósfera
        5.1. Formación de nubes y precipitaciones

6. Dinámica de las masas de aire
       6.1. Los vientos locales: las brisas
       6.2. Circulación general de la atmósfera

7. El tiempo meteorológico.
       7.1. Gradientes verticales
       7.2. Formación de Frentes
       7.3. Precipitaciones
       7.4. Gota fría
       7.5. Efecto Föhn
       7.6. El mapa meteorológico

8. El clima.
       8.1. Factores que determinan el clima.
       8.2. Los tipos de climas.
       8.3. Los climas de España.



1. La atmósfera como sistema

La atmósfera es la capa más externa de la Tierra que limita con el espacio exterior. Está en contacto con los otros sistemas: hidrosfera, geosfera y biosfera.
La atmósfera es un sistema abierto, aunque la composición se mantienen casi constante, se producen intercambios de materia con los otros  sistema, como el vapor de agua que procede de la evaporación del agua de la hidrosfera.
La energía solar llega a la atmósfera en forma de luz y calor, y se emite en forma de calor. Esta energía recibida, pone en movimiento las masas de aire, produciendo la circulación atmosférica.
La interacción entre los sistemas atmósfera e hidrosfera determina la humedad o cantidad de vapor de agua en la atmósfera. Esta humedad influye en las precipitaciones y en las características climáticas.

2. La composición de la atmósfera

La atmósfera es la capa gaseosa que envuelve la Tierra. No es una cubierta homogénea, sino que la mayor parte de su masa se encuentra en los primeros kilómetros de altura. El 95% de su masa se encuentra en los primeros 15 kilómetros.
Los gases están mezclados, sin reaccionar entre sí. En la atmósfera también hay polvo, partículas en suspensión derivadas de los incendios de bosques y de las erupciones volcánicas y partículas de sales procedentes de la evaporación de gotas de agua salada. Los principales gases que forman la atmósfera son:

Gases
Porcentaje e volumen
Nitrógeno (N2)
78%
Oxígeno (O2)
21%
Argón (Ar)
0,93%
Dióxido de carbono (CO2)
0,033%
Helio (He), metano (CH4), hidrógeno (H2), ozono (O3) y vapor de agua (H2O)

0,01%

3. La estructura de la atmósfera

La atmósfera se extiende hasta una altura de 10.000 km. En ella se distinguen una serie de capas horizontales.
Según su comportamiento, se divide en dos partes: la homosfera en la que se distinguen tres capas: troposfera, estratosfera y mesosfera, y la heterosfera que se divide en termosfera y exosfera. El límite entre ambas capas se denomina homopausa.

3.1. La homosfera. Es una capa uniforme que se extiende hasta los 80 km de altitud. Está formada por una mezcla de los gases que recibe el nombre de aire. La uniformidad de esta capa se debe a los movimientos de la masa de gases.

Troposfera
Se extiende desde la superficie hasta unos 12-15 km de altura. La temperatura va descendiendo con la altitud desde los 15ºC de media en la superficie hasta los -60ºC en el límite superior. Contienen el 75% de la masa de la atmósfera y casi todo el vapor de agua y  los aerosoles (partículas en suspensión). En esta capa se dan las corrientes ascendentes y descendentes de aire por lo que se producen la mayor parte de los fenómenos meteorológicos.   El límite superior se llama tropopausa y se sitúa a unos 17 km sobre el Ecuador y a 7 km sobre los polos.

Estratosfera
Se extiende desde la troposfera hasta los 50-60 km de altitud. Entre los 25 y 30 km se encuentra la capa de ozono donde se encuentra la mayor parte del ozono atmosférico que constituye un filtro de la radiación ultravioleta procedente del sol. Se produce según la reacción:
O2 + hv = O + O; O2 + O -> O3         O3 + uv ->3/2 O2 + 34 Kcal/mol + O; O + O2 -> O3
Esta reacción libera calor, por lo que la temperatura en la estratosfera aumenta progresivamente hasta llegar a los 0ºC. Su límite superior se llama estratopausa.

Mesosfera
Se extiende hasta la mesopausa situada a unos 80 km de altitud. La temperatura desciende con la altitud, hasta llegar a unos –100ºC. Los meteoritos al entrar en la atmósfera rozan con los gases de al mesosfera, inflamándose, volviéndose incandescentes y originando las estrellas fugaces.

3.2. La heterosfera. Situada encima de la homosfera, llega hasta unos 10.000 km. En esta capa no existen mecanismos de mezcla por lo que los gases se distribuyen en capas según su densidad.

Termosfera o ionosfera
Hasta los 600 km. Está formada por nitrógeno, oxígeno y helio, que se colocan de forma estratificada. En su zona inferior encontramos una mayor concentración de nitrógeno y oxígeno. Estos gases actúan de filtro absorbiendo los rayos X y los rayos g procedentes del sol. Cuando estas radiaciones inciden sobre las moléculas de nitrógeno y de oxígeno, producen la rotura de los enlaces y la formación de iones, con desprendimiento de calor. Como consecuencia de estas reacciones, la temperatura de la termosfera asciende hasta los 1000ºC.
En esta capa se producen las auroras boreales  en las zonas de latitudes altas y se reflejan las ondas de radio emitidas desde la superficie de la Tierra.

Exosfera  
Se extiende hasta el final de la atmósfera a unos 10000 km.  El gas que predomina es el hidrógeno. La densidad es muy baja, la concentración de gases es muy baja, parecida a la del espacio exterior.

Funciones de la atmósfera

La estructura y composición de la atmósfera la confieren una serie de características que favorecen el desarrollo de la vida:
a) Actúa de pantalla protectora. Evita el impacto de meteoritos y otros cuerpos que se desintegran en al atmósfera y actúa de filtro de la radiación solar. Cuando la radiación llega a la superficie de la Tierra ocurre lo siguiente:
-          La radiación UV (200 y 300nm) es absorbida por la capa de ozono (O3) en la estratosfera, antes de llegar a la superficie terrestre.
-          La radiación visible pasa a través de la atmósfera y llega a la superficie de la Tierra.
-          Los rayos X y g son filtrados por los gases de la ionosfera o termosfera.
-          Los rayos infrarrojos son absorbidos por el CO2 de la troposfera y por la superficie de la Tierra, que se calienta. Una parte de la radiación absorbida por la Tierra es emitida en forma de calor que es captado por el CO2, el vapor de agua y otros gases de la atmósfera, provocando el efecto invernadero natural, que hace que la temperatura media de la Tierra se mantenga en unos márgenes que permiten en desarrollo de la vida.
-          Parte de la radiación que llega a la atmósfera y a la superficie terrestre es reflejada hacia el espacio. La radiación reflejada por un planeta recibe el nombre de ALBEDO. Los agentes responsables del albedo son las nubes, el polvo atmosférico, los gases atmosféricos, las zonas cubiertas de hielo y nieve, los océanos y los continentes. El albedo más elevado corresponde a las nubes y a las zonas cubiertas de hielo o nieve, mientras que las superficies continentales libres de hielo o nieve presentan un albedo menor. (Figura)

b) Interviene en el ciclo del agua. El vapor de agua que contiene se condensa, forma nubes y precipita.

c) Contiene los gases necesarios para la vida. El O2 y el CO2 son imprescindibles para los seres vivos. El O2 para la respiración y el CO2 para la fotosíntesis.

d) Mantiene una temperatura media adecuada para la vida. Gracias al efecto invernadero que impide que parte del calor que llega a la Tierra se disipe provocando que la temperatura media global en la superficie de nuestro planeta sea de 15º, lo que permite la existencia de agua líquida y vida sobre la tierra. Este valor de la temperatura media global, se ha mantenido más o menos constante en los últimos millones de años, lo que indica que existe un equilibrio térmico entre nuestro planeta y el medio exterior, la Tierra cede una cantidad de energía igual a la que absorbe. Este balance entre energía recibida y energía radiada al exterior ha sufrido desviaciones transitorias, en algunas épocas de la historia de la Tierra, que se han traducido en cambios climáticos.

4. La presión atmosférica

Es el peso que ejerce la atmósfera sobre una superficie. Se mide con el barómetro. Puede expresarse en mm de Hg (la presión al nivel del mar es de 760 mm de Hg, o una atmósfera) o en milibares (mb). Una atmósfera equivale a 1013 mb.
La presión atmosférica varía con la altura y con la latitud:
-          Variación de la presión con la altura: La presión atmosférica disminuye con la altura, debido a dos factores: la atmósfera pierde densidad con la altura y, al ascender en la atmósfera, la columna de aire que queda por encima es menor. El descenso medio de la presión es de 11 mb por cada 100 m en los primeros 1500 m de la atmósfera.
-          Variación de la presión con la latitud: Se debe a los diferencias de temperatura. El aire caliente se dilata y al ser más ligero tiene tendencia a elevarse, y ejerce una presión menor sobre el suelo. Inversamente el aire frío se comprime, es más denso, ejerce una presión mayor. El aire húmedo es más ligero que el aire seco. Un aire cálido y húmedo da lugar a un área de bajas presiones. Por esta razón, las zonas más cálidas, ecuador y los trópicos, que reciben más calor, tienen menor presión atmosférica que las zonas más frías.

5. La humedad de la atmósfera

La atmósfera contiene agua en tres estados: en forma de vapor, en estado sólido y  líquido formando parte de las nubes.
La concentración de vapor de agua en las nubes depende de:
  1. La proximidad de las grandes masas de agua: el agua de los océanos, mares, lagos, se evapora en contacto con la atmósfera  y pasa a formar parte de ésta.
  2. La temperatura del aire. La cantidad de vapor de agua que puede contener el aire aumenta con la temperatura.
La cantidad de vapor de agua en la atmósfera puede expresarse de dos maneras:
La humedad absoluta: Es la cantidad de vapor de agua que hay en un determinado volumen de aire (gramos de vapor de agua en un metro cúbico de aire): g /metro cúbico.
La humedad relativa: Es la cantidad de vapor de agua que contiene el aire en relación con la cantidad máxima que puede contener a una temperatura determinada. Se expresa en porcentaje.
                                                    Humedad absoluta
               Humedad relativa =                                                  . 100
                                                     Humedad máxima

El aire totalmente seco contiene una humedad relativa del 0 %, mientras que cuando alcanza el punto de saturación (humedad máxima), la humedad relativa es del 100 %.
El punto de saturación es la cantidad máxima de vapor que admite una masa de aire. Corresponde a la humedad máxima. El punto de saturación aumenta con la temperatura. Por ejemplo, 1 metro cúbico de aire tiene un punto de saturación de 12,8 g de vapor a 15º C, mientras que a menos 10º C es de 2,23 g de vapor de agua.

5.1. Formación de nubes y precipitaciones

Cuando el aire alcanza su punto de saturación, el agua se condensa en minúsculas gotas que quedan en suspensión en el aire. Cuando este fenómeno se produce a cierta altura se forman las nubes y cuando tiene lugar a nivel del suelo se forma la niebla.
Si existen partículas en suspensión en el aire como polvo o humo, las gotitas de agua se depositan sobre ellas. Estas partículas constituyen núcleos de condensación porque favorecen este proceso.

La lluvia se produce cuando la temperatura en el interior de la nube desciende se incrementa la condensación. Las partículas de agua se hacen más grandes y la fuerza de la gravedad las hace caer sobre la superficie terrestre.

La nieve Cuando las temperaturas dentro de la nube son muy bajas y las partículas que se forman son de hielo se origina la nieve. Al caer los cristales de hielo actúan como núcleos de condensación a los que se adhieren pequeñas gotas de agua, que solidifican.

El granizo se produce en  las tormentas de verano o primavera. Es una precipitación en forma de masas de hielo sin cristalizar de diámetro variable. Se produce cuando las partículas de agua de las nubes son impulsadas por vientos interiores hacia altitudes elevadas, donde solidifican y caen por efecto de la gravedad. Si el proceso se repite varias veces pueden alcanzar gran tamaño El granizo de gran tamaño se llama pedrisca.

El Rocío y la escarcha. Se deben al enfriamiento del suelo. Se crea una situación de inversión térmica, ya que la temperatura del suelo es menor que la del aire situado encima. De esta manera el vapor de agua se condensa sobre la superficie terrestre. Si la condensación ocurre a menos de 0º C, se forma la escarcha. Hay que señalar que la escarcha no es el rocío que se hiela, sino el vapor de agua que por sublimación pasa de gas a sólido sin pasar por el estado líquido.
La cantidad de agua depositada por el rocío es pequeña en climas templados, en comparación con las lluvias, pero en climas áridos y semiáridos puede igualarla o incluso superarla, por lo que resulta de gran valor para la agricultura.

6. Dinámica de las masas de aire

La diferencia de presión y de temperatura (debido al desigual calentamiento de la tierra, ya que las zonas ecuatoriales reciben mayor cantidad de energía por unidad de superficie que las zonas polares) entre las masas de aire de la Troposfera provoca desplazamientos horizontales.
Este movimiento horizontal de las masas de aire se realiza según el modelo de célula convectiva: el aire caliente es poco denso y asciende; a medida que el aire asciende, se enfría, y se hace más denso, de modo que tiende a descender. Así pues:
-    Las zonas con masas de aire caliente que se eleva son zonas de bajas presiones.
-    Las zonas en las que el aire es frío y desciende son zonas de altas presiones.
Se establece pues un movimiento de las masas de aire que va desde las zonas de altas presiones a las zonas de bajas presiones, y que recibe el nombre de viento.

6.1. Los vientos locales: las brisas

Los vientos locales más conocidos son las brisas. Estos vientos son de dos tipos:
Las brisas marinas
Se producen en la costa. En ella aparece una brisa diurna y una brisa marina nocturna.
  1. La brisa marina diurna. Durante el día, la radiación solar calienta la costa. El agua debido a su elevado calor específico se calienta más lentamente que la tierra. Por ello el aire en contacto con el mar está más frío (mayor presión) y tiende a descender, mientras que el aire en contacto con la tierra se calienta más, tiende a ascender (menor presión). Como consecuencia se produce una circulación de aire fresco cargado de humedad desde el mar hacia la tierra.
  2. La brisa marina nocturna. Durante la noche la situación se invierte. La tierra se va enfriando rápidamente, mientras que el mar pierde el calor lentamente. Por ello el aire situado sobre la tierra está ahora más frío que el aire que se encuentra sobre el mar, de manera que la presión atmosférica es mayor en la tierra (donde desciende el aire) que sobre el mar (donde asciende el aire). Se produce una circulación de aire fresco y seco desde la tierra hacia el mar.

Las brisas de Montaña

  1. La brisa de montaña diurna: El Sol incide sobre la ladera de la montaña calentando el aire. Este aire caliente asciende mientras que el aire mas frío de las capas superiores desciende hacia el fondo del valle.
  2. La brisa de montaña nocturna: Al anochecer, el aire situado a mayor altura se enfría antes que el del fondo del valle, que se mantiene más caliente. El aire frío desciende por la ladera de la montaña y hace que se eleve el aire más caliente que esta en el fondo del valle.

6.2. Circulación general de la atmósfera

Las grandes masas de aire se mueven debido a la diferencia de presión que se establece entre las distintas latitudes como consecuencia de la diferencia de energía recibida por el Sol en las distintas zonas de la tierra. Así el aire se desplaza desde las zonas de la Tierra donde existen altas presiones (menos calentamiento) a las zonas con bajas presiones (mayor calentamiento).
El primer modelo para explicar la circulación atmosférica fue propuesto por Hadley a principios del siglo XVIII que afirmaba que el aire caliente de las zonas próximas al ecuador asciende y el frío de los polos desciende, formando una gran célula convectiva para cada hemisferio.
Sin embargo, este esquema se complica ya que en la distribución de las presiones intervienen: la posición de los continentes y los océanos, los relieves de los continentes y el efecto Coriolis.

El efecto Coriolis hace que las masas de aire se desplacen hacia la derecha de su trayectoria en el hemisferio Norte y hacia la izquierda en el hemisferio Sur.
El efecto Coriolis se debe al movimiento de rotación de la Tierra, y es la desviación de su trayectoria que sufren los fluidos como el aire y el agua. Esta desviación es máxima en el ecuador y mínima en los polos.

Debido a estos factores la situación real es la siguiente:
-          Las bajas presiones aparecen en la zona del ecuador y sobre los 60º de latitud norte y sur. Por tanto son las zonas en las que el aire asciende.
-          Las altas presiones se sitúan en las latitudes subtropicales, entre los 30º y 40º de latitud de ambos hemisferios, y en los dos polos. En estas zonas el aire desciende.

Se forman tres células convectivas en cada hemisferio y los vientos casi nunca se desplazan en dirección Norte-Sur, sino de forma oblicua o incluso perpendicular a los meridianos por el efecto Coriolis.

Las tres células convectivas son:

- La célula de Hadley: Desde el ecuador hasta los 30º de latitud tanto norte como Sur. En la zona ecuatorial el aire se calienta, pierde densidad y se eleva, constituyendo una zona de bajas presiones. El aire se enfría y desciende en las latitudes tropicales (30º de latitud Norte y Sur) y se desplaza una parte hacia el polo y otra hacia el ecuador donde se calienta de nuevo.

Por efecto Coriolis el aire se desvía originando los vientos alisios. Proceden del NE en el Hemisferio Norte y del SE en el hemisferio Sur. Convergen en una estrecha franja denominada Zona de Convergencia Intertropical (ZCIT)

- La célula de los vientos del oeste. En la zona de las latitudes medias o templadas. Los trópicos son zonas de altas presiones. Una parte de los vientos refuerza a los alisios y otra parte se dirige hacia los polos desde el Oeste por lo que se denominan Vientos del Oeste.

- La célula convectiva polar. Se extiende desde las zonas de altas presiones polares y las zonas de bajas presiones situadas a los 60º de latitud. El aire desciende en la zona polar y se desplaza hacia el sur desde el Este en ambos hemisferios, son los vientos polares del Este.
En estas latitudes medias es donde tiene lugar el choque entre el aire cálido subtropical y el polar, dando lugar a un área de gran turbulencia. La zona de choque entre ambas corrientes es el frente polar, en ella el aire cálido asciende sobre el aire frío polar. Este esquema global se complica por la aparición de vientos locales.

En las capas altas de la troposfera, sobre los 11Km de altitud, se forma la corriente en chorro, un viento que se desplaza a una velocidad entres los 180 y 385 Km/h. Se origina en distintas latitudes, distinguiéndose la corriente en chorro polar sobre los 60º de latitud, la subtropical sobre los 30º y la tropical en los 15º. En las dos primeras, el aire se desplaza de Oeste a Este, mientras que la corriente tropical lo hace de Este a Oeste. Desempeñan un importante papel en la formación de precipitaciones.

Los monzones

Se originan a causa de las diferencias de temperatura entre el océano Índico y en continente asiático, de manera similar a las brisas aunque a mayor escala.
En invierno, el continente asiático sufre un fuerte enfriamiento, el aire frío tiende a descender produciendo condiciones anticiclónicas, tiempo despejado, seco y frió; es el monzón de invierno.
En el verano, la circulación se invierte, el viento sopla desde el océano hacia el continente. Este aire cargado de humedad al penetrar en el continente, se encuentra con la cordillera del Himalaya, asciende y se enfría adiabáticamente, produciendo abundantes nubes y precipitaciones muy intensas que ocasionan graves inundaciones. Es el monzón de verano. Estas lluvias son de gran importancia para el cultivo de arroz.

7. El Tiempo meteorológico

El tiempo meteorológico son las condiciones de la atmósfera en un momento concreto, mientras que el clima viene definido por las condiciones atmosféricas más características de una zona.

El Tiempo Meteorológico es un comportamiento de la atmósfera de un lugar en un momento determinado. Las variables atmosféricas que determinan el tiempo son: La presión atmosférica, la temperatura, el viento, la humedad, la nubosidad y las precipitaciones.

En la Tierra pueden diferenciarse zonas de altas presiones o anticiclones  y zonas de bajas presiones o depresiones. En los mapas meteorológicos se unen todos los puntos que tienen igual presión atmosférica con unas líneas que se denominan isobaras.

Como consecuencia de la diferencia de presión atmosférica, se produce el movimiento de las masas de aire entre las zonas de mayor presión y las de menor presión. El aire circula en forma de corrientes de convección entre los anticiclones y las depresiones.
Anticiclón
Es un centro de altas presiones (superiores a 1014 mb). El aire que desciende gira y tiende a escaparse hacia la zona periférica. La presión de las isobaras disminuye desde el centro hacia el exterior. En el hemisferio Norte, el sentido de giro de los anticiclones sigue el de las agujas del reloj, en el hemisferio Sur, siguen el sentido contrario.

Depresión o borrasca
Es un centro de bajas presiones (inferiores a 1014 mb). Los valores de las isobaras van aumentando desde el centro hacia el exterior. La borrasca se produce cuando existe una masa de aire poco denso (cálido y/o húmedo) que comienza a ascender. Como consecuencia de su elevación en el lugar que ocupaba se crea un vacío en el que el aire pesa menos (tiene menor presión). Entonces, el aire frío de los alrededores se mueve originando un viento que sopla desde el exterior hacia el centro de la borrasca. En el hemisferio norte, el sentido de giro de las borrascas es contrario al de las agujas del reloj; en el hemisferio sur, el sentido del giro es el mismo que el de las agujas del reloj.

El recorrido del aire se forma pues de la siguiente forma:
-          El aire que circula hacia el interior de la depresión tiende a ascender desde su centro.
-          A continuación circula por las capas altas de la atmósfera y se dirige hacia el anticiclón.
-          En el anticiclón, el aire desciende hasta el centro de altas presiones, desde donde tiende a salir hacia el exterior del anticiclón.
Cuando un anticiclón se sitúa sobre una zona de la superficie terrestre el tiempo en esta zona es estable y el cielo está despejado, sin embargo, cuando se sitúa una borrasca la zona es inestable,  el cielo suele presentar nubosidad y puede haber precipitaciones.

7.1. Gradientes verticales

Se denomina gradiente vertical a la variación de temperatura entre dos puntos situados a 100m de distancia en sentido vertical. En el aire en reposo existe un descenso de la temperatura con la altura que se denomina gradiente vertical de temperatura (GVT).
La temperatura del aire desciende 0,65 °C cada 100m de ascenso.

En el aire en movimiento interviene otro gradiente denominado gradiente adiabático seco (GAS). Cuando una masa de aire asciende, la presión que soporta disminuye y el aire se expande. Debido a esto la temperatura de la masa de aire desciende. Por el proceso contrario, cuando una masa de aire desciende, la presión que soporta se incrementa, el aire se contrae y la temperatura aumenta.
Este fenómeno es un proceso adiabático, porque se produce a causa de una variación de la presión del aire, sin intercambio de calor. El valor medio del GAS es la disminución de 1°C por cada 100 m ascenso.

A partir de 1000 m medida que se asciende y la temperatura disminuye, la humedad relativa del aire va aumentando hasta llegar a la condensación del vapor, lo que hace disminuir el ritmo de descenso de la temperatura entre 0,3 º C y 0,6 C /100m se le denomina Gradiente Adiabático Saturado o Húmedo (G.A.M.).

7.1.1. Estabilidad e inestabilidad Atmosférica.

Existe una relación directa entre la dinámica vertical de las masas de aire y la estabilidad e inestabilidad atmosférica.

Inestabilidad Atmosférica
Existe inestabilidad atmosférica cuando el gradiente adiabático seco es menor que el gradiente vertical de temperatura (GAS < GVT). Esto significa que la temperatura de la masa de aire ascendente disminuye más lentamente que la temperatura del aire circundante inmóvil.
Cuando esto ocurre, el aire asciende con facilidad originando un núcleo de baja presión en la superficie y la convergencia del aire circundante hacia el mismo. Estas zonas son depresiones, borrascas o ciclones. Esta situación es de mal tiempo, porque el aire a medida que asciende se va enfriando y el vapor de agua se condensa en forma de nubes, que pueden dar lugar a precipitaciones.
Las depresiones se simbolizan en los mapas meteorológicos con una B de baja presión.

Estabilidad Atmosférica
En este caso el gradiente adiabático seco es mayor que el gradiente vertical de temperaturas (GAS > GTV). Esto quiere decir que si una mesa de aire es forzada a ascender, su temperatura disminuirá más deprisa que la del aire circundante inmóvil, por lo que de manera natural tender a descender (subsidencia).
Estas áreas de alta presión o anticiclones son consideradas como situaciones de buen tiempo pues el aire a medida que desciende se va calentando y el agua que contiene se evapora por lo que las nubes desaparecen o a lo sumo existen nubes bajas.
Los anticiclones se simbolizan con una  A de alta presión.

Inversión térmica
Las inversiones térmicas se dan a cualquier altura de la troposfera pero un caso muy corriente es el que se produce a nivel del suelo sobre todo con cielo despejado, aire en calma y una fuerte irradiación nocturna de calor de la superficie terrestre. A medida que se enfría el suelo, también lo hace el aire situado sobre él de manera que éste adquiere una temperatura inferior a la que existe en las capas superiores. En estas circunstancias los contaminantes atmosféricos quedan atrapados cerca de la superficie al impedir su ascenso la capa de aire caliente superior. La situación se agrava si se forma niebla. La inversión térmica se rompe cuando la radiación solar llega a la superficie con la suficiente intensidad y duración como para calentar la masa de aire fría.

7.2. Formación de Frentes

Cuando en la Troposfera una masa de aire caliente cargada de humedad se encuentra con una masa de aire frío más seco entran en contacto sin que se produzca una mezcla. Este fenómeno recibe el nombre de frente. La superficie de contacto entre ambas masas se denomina superficie frontal. Los frentes provocan nubosidad y precipitaciones.

Se pueden presentar tres tipos de frentes:

1. Frente Frío: La masa de aire frío más denso y rápido se introduce a modo de cuña bajo la cálida obligando a la masa de aire cálido a ascender. Durante el ascenso el aire cálido y húmedo se condensa, forma nubes de desarrollo vertical (cumulonimbos) y se provocan intensas precipitaciones.

2. Frente Cálido: La masa de aire más caliente avanza sobre la masa de aire más fría. Al igual que en el caso anterior la que asciende por el frente es la cálida, que es la masa más densa. Este ascenso es más lento que en el caso anterior y da lugar a nubes de desarrollo horizontal, llamadas nimbostratos las inferiores y altostratos las superiores, que cubren el cielo con un color gris plomizo. Dan lugar a lluvias débiles y persistentes.

3. Frente Ocluido: Se produce cuando un frente frío alcanza a un frente cálido. El aire cálido asciende dejando dos masas de aire frío por debajo en contacto con la superficie.

7.3. Precipitaciones

Cuando el aire cálido asciende, se enfría, de modo que el vapor de agua que contiene se condensa y se forman las nubes. Si el aire sigue enfrián­dose, se producen las precipitaciones, en forma de lluvia, nieve o gra­nizo.

Las tormentas tienen lugar a partir de nubes altas y densas como los cumulonimbos. El proceso de formación de una tormenta es el siguiente:
- Los vientos superficiales fuertes forman corrientes ascendentes que circulan dentro de la nube.
- Además de la solidificación de las partículas, estas corrientes pro­vocan la electrización.
- La descarga de esta electricidad se produce en forma de relámpa­gos cuando sucede dentro de la misma nube, o bien, en forma de rayos si la descarga tiene lugar entre una nube y el suelo.
- Las descargas vienen acompañadas de ruidos intensos, los truenos.
Otros fenómenos asociados a las precipitaciones son la gota fría y el efecto Fohn.

7.4. Gota fría
Se produce en zonas cercanas al mar, normalmente en otoño o invier­no, cuando la radiación solar es menor y el aire es más frío.
- En los meses fríos, el mar tiene una temperatura más alta que la tie­rra debido a que el agua posee un elevado calor específico y se enfría más lentamente.
- El viento que sopla desde el mar hacia la tierra es cálido y está carga­do de humedad.
- Este aire cálido es poco denso, por lo que asciende hacia capas altas de la troposfera.
- En las zonas más altas de la troposfera se encuentran masas de aire muy frío. Cuando el aire caliente y húmedo se pone en contacto con el aire frío, se produce una rápida condensación del agua que trans­porta, lo que provoca lluvias torrenciales.
La gota fría es un fenómeno típico de las zonas de la costa mediterrá­nea española.

7.5. Efecto Föhn

El relieve interviene en el movimiento de las masas de aire y en las pre­cipitaciones.
- Cuando una masa de aire húmedo circula hacia una zona montañosa, se eleva hasta llegar a la cima de la montaña.
- Al ascender, se enfría y el agua que contiene se condensa, por lo que se producen precipitaciones y la masa de aire pierde humedad.
- Al pasar a la otra vertiente de la montaña, el aire seco desciende y se calienta. Se genera un viento seco y cálido.
Así las laderas por las que asciende el aire son húmedas. Pero cuando el aire sobrepasa las montañas cae hacia niveles más bajos, produciéndose el efecto contrario reciben mucha menos lluvia y son zonas secas. Este efecto es el responsable de las grandes diferencias de pluviosidad que se producen entre zonas muy cercanas de la península Ibérica, por ejemplo entre el sur y el norte de los Pirineos o de la cordillera Cantábrica.

7.6. El mapa meteorológico

Para describir la situación meteorológica y hacer las predicciones del tiempo se utiliza como modelo el mapa meteorológico. En un mapa se representan los siguientes aspectos:
Presencia de anticiclones y depresiones: Determinan la dirección de los vientos, la nubosidad y las lluvias.
Potencia de los anticiclones y depresiones: Es la capacidad de producir vientos y precipitaciones, y depende del valor de la presión en la isobara central. En los anticiclones cuanto mayor sea la presión en el centro, mayor es la potencia, mientras que en una depresión, la potencia es mayor cuanto mas bajo sea el valor de la presión en el centro.
Gradiente de Presión: Nos indica la fuerza del viento por la separación de las isobaras. Cuanto mas juntas estén las isobaras, mayor es la fuerza del viento que se genera.
Frentes: Se sitúan en las zonas de contacto de las masas de aire caliente y las de aire frío.
-          Un frente cálido puede provocar un aumento de las temperaturas y precipitaciones en forma de lluvia de larga duración.
-          Un frente frío suele producir un descenso de las temperaturas y chubascos intensos y de corta duración.
-          Un frente ocluido puede provocar ligeros aumentos o descensos de temperatura y lluvias o chubascos débiles.

8. El clima

Llamamos clima al estado medio de la atmósfera en un lugar dado de la superficie terrestre. El clima es por tanto constante, al contrario que el tiempo que es sumamente variable, y se refiere al estado de la atmósfera en un momento dado.

8.1. Factores que determinan el Clima
Los principales factores que determinan el clima son:
-          La Latitud. El calor del Sol se distribuye de manera desigual en la superficie de la Tierra. En las zonas próximas al ecuador se recibe la máxima insolación del Sol ya que las radiaciones inciden de forma perpendicular, mientras que en las zonas polares la insolación es mínima ya que los rayos llegan más oblicuos, con lo que el calor recibido por unidad de superficie es menor. Este es el principal factor que determina las grandes unidades climáticas.
-          La Temperatura. Depende principalmente de la latitud, aunque las corrientes atmosféricas también influyen en la temperatura del aire.
-          La Humedad. Varia en función de las precipitaciones. Las precipitaciones tienen una distribución muy irregular y están condicionadas a la circulación de la atmósfera y de los océanos. La temperatura y la humedad se representan en unas gráficas llamas climogramas.
-          La Altitud. La Temperatura del aire desciende unos 0,6ºC cada 100m de altura. Por esta razón, el clima de las regiones montañosas es más frío que el de las zonas bajas. Las bajas temperaturas favorecen la formación de nubes y niebla, que hacen que el clima de  montaña sea un clima húmedo.  
-          La Vegetación. Las zonas con abundante vegetación mantienen la humedad del suelo, que es captada por las plantas y cedida a la atmósfera mediante la evapotranspiración.
-          La Continentalidad. Los continentes y los océanos influyen en la distribución de las altas y las bajas presiones, y por tanto, de las anticiclones y las depresiones o ciclones.

8.2. Los Tipos de Clima.  

El clima está en función de la temperatura y de las precipitaciones y muestra una distribución en zonas según la latitud. Aunque existen muchas subdivisiones, pueden distinguirse los siguientes climas:

. Climas tropicales: se localizan en el ecuador y en latitudes comprendidas entre los trópicos de Cáncer y Ca­pricornio. Las temperaturas medias mensuales son superiores a los 18°. No tienen estación fría. Las precipitaciones son muy abundantes, especialmente en la zona ecuatorial, y superiores a la evaporación.

. Climas secos: están situados alrededor de los trópicos. Las temperaturas medias son muy altas y las precipitaciones muy escasas.

. Climas templados: se localizan en latitudes medias. Las temperaturas y las precipitaciones varían de manera estacional.
En las zonas con clima templado cálido los inviernos son suaves, con temperaturas comprendidas entre los -3° y los 18 °. Las precipitaciones pueden producirse durante todo el año.
Las zonas con clima templado frío se caracterizan por tener inviernos rigurosos, con temperaturas inferiores a -3°, y veranos frescos, con temperaturas sobre los 10°.

. Climas fríos: se sitúan en los polos y en las zonas próximas. Las temperaturas son muy bajas y pocas veces superan los 10°. Carecen de verdadero verano. Se caracterizan por la presencia de hielos permanentes.

. Clima de alta montaña: algunas zonas de latitudes medias, debido a la altitud que alcanza el relieve, tienen características similares a los climas fríos.

8.3. Los climas de España

La Península Ibérica situada entre las zonas tropicales y las templadas hace que sea una zona en la que se mezclan las influencias frente polar y borrascas asociadas, y las altas presiones tropicales del anticiclón de las Azores.

En verano los anticiclones de las zonas tropicales, como el de las Azores, se desplazan hacia el norte provocando una prolongada sequía veraniega y frecuentes olas de calor provocadas por la llegada de masas de aire cálido desde el norte de África. Los frentes y borrascas característicos de la zona templada sólo afectan a la franja cantábrica en donde llueve con frecuencia, aunque en menor cantidad que en otras épocas. En el resto de la península se suelen producir tormentas que se forman cuando el aire de la superficie, recalentado fuertemente por la insolación del día, asciende y se enfría.

En invierno los frentes y borrascas de la zona templada se desplazan hacia el Sur llegando a afectar a toda la península. En esta época del año se produce el paso de borrascas acompañadas de lluvias y nieves que se alterna con otros periodos secos y fríos cuando entra en la península aire frío procedente de las zonas polares del norte de Europa y Siberia.

Primavera y otoño son dos estaciones de transición en las que se dan indistintamente situaciones típicas de invierno o verano.

En la España peninsular se distinguen cuatro grandes zonas climáticas: clima mediterráneo, clima oceánico, clima continental y clima de montaña.

Clima Mediterráneo. Es el clima dominante en la mayor parte del territorio. Los veranos son cálidos y secos, y los inviernos suaves. Las precipitaciones son irregulares y se concentran en otoño, sobre todo en las zonas costeras. Las precipitaciones disminuyen hacia el sur con lo que los veranos se hacen más calurosas y los inviernos más suaves. Se considera pues un clima mediterráneo árido.
El bioma dominante es el bosque mediterráneo.

Clima Oceánico. Característico del Norte y Noroeste de la península. Los veranos son frescos, los inviernos suaves y las precipitaciones frecuentes en todas las estaciones. En la zona costera la influencia marítima hace que el clima sea más templado. Las borrascas y los vientos del oeste provocan lluvias más abundantes en la parte occidental.
El bioma dominante es el bosque caducifolio.

Clima Continental. De las regiones del interior, Extremadura, la Meseta y la depresión del Ebro. Existe una gran diferencia de temperaturas entre el invierno y el verano. La temperatura media en invierno se sitúa alrededor de los 4ºC y en verano oscila entre los 20º y los 24ºC. Las precipitaciones no son muy abundantes, como máximo llegan a 400mm anuales. Encontramos bosques de encinas, pinos y matorrales.

Clima de Montaña. Se localiza en la cordillera Cantábrica, los Pirineos, las Cordilleras Béticas y el Teide. Debido a la altitud las temperaturas son bajas, media de unos 5ºC. Del océano Atlántico soplan masas de aire húmedo que hacen que las precipitaciones sean abundantes, sobre unos 1700mm anuales en el Cantábrico y 1200mm en los Pirineos. Son frecuentes las precipitaciones en forma de nieve.
En estas zonas se desarrollan los bosques de coníferas, pinos y abetos principalmente.

Clima de las Islas Canarias. Con temperaturas muy suaves y uniformes a lo largo del año entre los (15ºC y los 20ºC) y con precipitaciones similares a las del clima mediterráneo, aunque más escasas, en general. Lo más característico de este clima es la gran influencia de las montañas. Las masas de aire procedentes del mar vienen cargadas de vapor de agua que se condensa al chocar con las laderas de la montaña, formando mares de nubes que humedecen los lugares en los que se sitúan, aunque no llueva. 



Los Climogramas: Son representaciones gráficas del clima de una región que facilitan la comparación entre localidades distintas. Se representan los valores de la temperatura del aire y de las precipitaciones en ordenadas y los meses del año en abcisas. La escala de precipitaciones es doble que la escala de temperaturas. En ellos se puede estudiar las oscilaciones térmicas anuales, la distribución a lo largo del año de las precipitaciones, los periodos secos y los periodos húmedos