Tiempo y climaTiempo y clima

GVNC

Tiempo y climaTiempo y climaCuando la repentina entrada de un frente frío nos arruina nuestros planes del fin de semana de salir al campo, nos estamos refiriendo a un fenómeno meteorológico que puede durar desde varias horas a varios días. Estamos hablando de “tiempo” (meteorológico).

Cuando afirmamos que en nuestra ciudad los inviernos son muy fríos y secos, estamos considerando un periodo de tiempo de decenas de años para realizar una valoración promedio de las temperaturas y precipitaciones invernales. En este caso, estamos hablando del « clima » de nuestra ciudad.

Podríamos decir que el clima es la síntesis del tiempo. Formalmente, el clima se define como el conjunto de estados de tiempo atmosférico que se producen en una determinada región y que otorgan a ésta una particular idiosincrasia. El concepto de clima incluye no sólo los valores medios de las variables meteorológicas, sino también sus extremos. Típicamente se promedia en 30 años.

““Weather is what you get, climate is what you expect”Weather is what you get, climate is what you expect”

Mark Twain

Tiempo cronológico (time)Tiempo cronológico (time)

clima (climate)

tiempo meteorológico / temperie (weather)

Elementos diarios como temperatura, precipitación o viento que cambian en forma horaria o diurna

Cómo cambia el tiempo en periodos largos (normalmente 30 años).Puede pensarse como el comportamiento estadístico en un largo periodo.

Tiempo y climaTiempo y clima

Datos de Datos de aeronavesaeronaves

RadiosondasRadiosondas Imágenes de Imágenes de satélitessatélites

Redes de Redes de superficiesuperficie

Previsión humanaPrevisión humana

(monitoreo de la atmósfera,(monitoreo de la atmósfera,análisis sinópticos,análisis sinópticos,

interacción hombre-máquina,interacción hombre-máquina,cadena de decisiones)cadena de decisiones)

PNTPNT

Asimilación de datosAsimilación de datos(análisis numérico)(análisis numérico)

Previsión con modelosPrevisión con modelos- DinámicaDinámica

- Parametrizado de procesosParametrizado de procesos

Proceso de previsión del Proceso de previsión del tiempotiempo

Pronóstico del tiempoPronóstico del tiempo

OB

SO

BS

Modelos numéricos de previsión y diagnosisModelos numéricos de previsión y diagnosis

V. Bjerknes,1904L. F. Richardson,1922

J. Charney, R. Fjørtoft & J. von Neuman, 1950

Esquema para un modelo global de la atmosfera

Malla horizontal (latitud-longitud)

Malla vertical (altura o presión)

Procesos físicos en un modelo

No existen soluciones analíticas del sistema y se resuelven con métodos

numéricos sobre una malla 3-D (regional, hemisférica o global)

Evolución histórica de los modelos numéricos Evolución histórica de los modelos numéricos de previsión meteorológicade previsión meteorológica

Etapas en la corrida de un Pronóstico Numérico del Tiempo

Ejemplos de productos numéricos

Ejemplos de productos numéricosCPTEC

Ejemplos de productos numéricosINUMET

Índices de aciertos de previsiones numéricas

Evolución del “skill score” (“índice de aciertos” : 100 es un pronóstico perfecto) de los modelos operacionales de la NOAA en los últimos 60 años

habilidad de previsión

habi

lidad

de

prev

isió

n (%

)

Una medida de la habilidad de pronóstico a intervalos de tres, cinco, siete y diez días, calculada sobre los hemisferios extratropicales norte y sur.Valores superiores al 60% indican previsiones útiles .

ECMWF

Índices de aciertos de previsiones numéricas

Evolución del “skill score” (“índice de aciertos” : 100 es un pronóstico perfecto) de los modelos operacionales de la NOAA en los últimos 60 años

habilidad de previsión

habi

lidad

de

prev

isió

n (%

)

Una medida de la habilidad de pronóstico a intervalos de tres, cinco, siete y diez días, calculada sobre los hemisferios extratropicales norte y sur.Valores superiores al 60% indican previsiones útiles .

ECMWF

CLIMATOLOGÍACLIMATOLOGÍA

La climatología es la ciencia que estudia el clima y sus variaciones a lo largo del tiempo. Aunque utiliza los mismos parámetros que la meteorología, su objetivo es distinto, ya que no pretende hacer previsiones inmediatas, sino estudiar las características climáticas a largo plazo.

El clima (del griego klima, que hace referencia a la inclinación del Sol) es el conjunto de fenómenos meteorológicos que caracterizan las condiciones habituales o más probables de un punto determinado de la superficie terrestre .

El clima tiende a ser regular en períodos muy largos, incluso geológico, determinando de gran manera la evolución del ciclo geográfico de una región, lo que permite el desarrollo de una determinada vegetación y un tipo de suelos determinados por la latitud. Pero, en períodos geológicos, el clima también cambia de forma natural, los tipos de tiempo se modifican y se pasa de un clima a otro en la misma zona.

Métodos de análisis climatológicoMétodos de análisis climatológico

Para el estudio de la climatología tenemos que considerar tres métodos que son fundamentales:

La climatología analíticaclimatología analítica; que está basado en el análisis estadístico de las características que se consideran más significativas. En ella se establecen los valores medios de los elementos atmosféricos y establecer la probabilidad de que se alcancen determinados valores extremos.

La climatología dinámicaclimatología dinámica; que proporciona una visión dinámica y de conjunto de las manifestaciones cambiantes que se registran en la atmósfera como una unidad física. Es una explicación matemática de la atmósfera mediante las leyes de la mecánica de fluidos y de la termodinámica.

La climatología sinópticaclimatología sinóptica; consiste en el análisis de la configuración de los elementos atmosféricos en un espacio tridimensional y a unas horas concretas y de su evolución. Se pretenden descubrir leyes empíricas e incrementar el conocimiento acerca de la atmósfera.

Earth System Sciences(ESS) Atmósfera

R=6370 km

H~30 km

Biósfera

Criósfera

Hidrósfera

Litósfera

Esfera rotando360 grados cada24 horas

La Tierra como sistema complejo

Ciencias de la Tierra (Earth System Sciences)

COMPONENTES del sistema

• BIOSFERA (organismos vivientes)(organismos vivientes)• ATMOSFERA (gases)(gases)• HIDROSFERA (agua (agua líquidalíquida))• CRIOSFERA (hielos)• LITOSFERA (tierras)

ENERGIA : flujos, ciclos , balances

ECOSFERAECOSFERA

EL SISTEMA CLIMATICO Y SUS SUBSISTEMASEL SISTEMA CLIMATICO Y SUS SUBSISTEMAS

SALINIDAD ESCORRENTIA

HUMEDAD DEL SUELO

H : Hidrosfera (oceános) L : Litosfera (tierras)

C : Criosfera (nieve & hielo)A : Atmosfera B : Biosfera

FUSION DENIEVES

CONGELAMIENTOY FUSION DEHIELO MARINO

PREC

IPIT

ACI

ON

EVAP

ORA

CIO

N

GLACIARES

Earth System ScienceFenómenos

Astronómicos

Radiación

SOL

Hidrosfera

Criosfera Biosfera

Antroposfera

LitosferaTierra sólida

Atmosfera

TIERRA

Pérdida de calor

El clima es consecuencia del vínculo que existe entre la atmosfera, la hidrosfera, las capas de hielos (criosfera), los organismos vivientes (biosfera), los suelos, sedimentos y rocas (litosfera) y el hombre (antroposfera).

Sólo si se considera al sistema climático bajo esta visión holística, es posible entender los flujos de materia y energía en la atmosfera y finalmente comprender las causas del cambio global .

341 Wm-2

239 Wm-2

Reflejada 102 Wm-2

ESS y el climaESS y el clima

Balance de energíaBalance de energía

La atmósfera es clave en el mantenimiento del equilibrio entre la recepción de la radiación solar y la emisión de radiación infrarroja. La atmósfera devuelve al espacio la misma energía que recibe del Sol. Esta acción de equilibrio se llama balance energético de la Tierrabalance energético de la Tierra y permite mantener la temperatura en un estrecho margen que posibilita la vida.

En un periodo de tiempo suficientemente largo el sistema climático debe estar en equilibrio, la radiación solar entrante en la atmósfera está compensada por la radiación saliente. Pues si la radiación entrante fuese mayor que la radiación saliente se produciría un calentamiento y lo contrario produciría un enfriamiento. Por tanto, en equilibrio, la cantidad de radiación solar entrante en la atmósfera debe ser igual a la radiación solar reflejada saliente más la radiación infrarroja térmica saliente. Toda alteración de este balance de radiación, ya sea por causas naturales u originado por el hombre (antropógeno), es un forzamiento radiativo y supone un cambio de clima y del tiempo asociado.

Las estimaciones actuales obtienen una absorción neta de calor de 0,9 W/m2, que actualmente está provocando el calentamiento de la Tierra.

El Balance global annual medio de energía en la Tierra para el período marzo 2000 a marzo 2004 (W m-2). El ancho de las flechas indica su importancia o magnitud

Trenberth y otros, BAMS, marzo 2009

Onda corta Onda larga

CLIMACLIMA

Compuesto por Modificado por

FACTORESELEMENTOS

• Temperatura

• Precipitación

• Humedad

• Insolación

• Nubosidad

• Viento

• ASTRONÓMICOS

• GEOGRAFICOS

• METEOROLOGICOS/ SINOPTICOS

FACTORES ASTRONÓMICOSFACTORES ASTRONÓMICOS

Período diario

Movimiento de traslación de la Tierra Período anual

EQUINOCCIO

EQUINOCCIO

SOLSTICIOSOLSTICIO

invierno

inviernoverano

verano

primavera

primavera

otoño

otoño

Continentalidad/Oceanidad

ZONA FRIA

ZONA FRIA

ZONATEMPLADA

ZONA TEMPLADA

ZONACALIDA

LATITUD (esquemático)LATITUD (esquemático)

La temperatura en la atmosfera estándar disminuye con la altura 6,5º C por kilometro

ALTITUD ALTITUD FRÍO

CÁLIDO

CONTINENTALIDADCONTINENTALIDAD

• La lejanía de las grandes masas de agua dificulta que llegue aire húmedo hasta estas regiones. Se observa un aumento de la amplitud térmica y un descenso de las precipitaciones debido a la ausencia de masa de agua.

• En las regiones cercanas a grandes masas de agua las temperaturas son más constantes. El agua absorbe calor lentamente y lo desprende más despacio que la tierra, por lo que las zonas costeras presentan una menor amplitud térmica anual y diaria.

• Existe una inercia térmica, es decir un retraso en los extremos. Por ejemplo en la evolución térmica diaria junto al mar el máximo térmico se produce más tarde que en las zonas del interior.

• La ausencia de esta influencia acuática. se llama continentalidad. continentalidad.

Factores Meteorológicos/SinópticosFactores Meteorológicos/Sinópticos

• Corrientes en chorro

• Masas de aire

• Frentes

• Centros de acción (anticiclones semipermanentes)

Hemos visto que en la distribución de las zonas climáticas de la Tierra intervienen lo que se ha denominado factores climáticos, tales como la latitud, altitud y localización de un lugar y dependiendo de ellos variarán los elementos del clima.

Justamente la latitud es uno de los factores principales que determinan las grandes franjas climáticas. En ello interviene por un lado la inclinación del eje de la Tierra respecto del plano orbital (23.5°) y, por otro, la forma esférica de la Tierra, ya que su mayor extensión en el Ecuador permite un mayor calentamiento de las masas de aire en estas zonas permanentemente; disminuyendo progresivamente desde los Trópicos hacia los Polos, que quedan sometidos a las variaciones estacionales según la posición de la Tierra en su movimiento de traslación alrededor del Sol.

Zonas climáticas y clases de climasZonas climáticas y clases de climas

Zonas climáticas y clases de climasZonas climáticas y clases de climas

CLASIFICACIÓN DE W. KÖPPENCLASIFICACIÓN DE W. KÖPPEN

La clasificación de Wladimir Köppen se basa en el sistema simple de los climas astronómicos donde el más eficiente de todos lo factores climatológicos es la latitud, pero lo mejora agregándole una indicación sobre la existencia o la ausencia de una estación seca, sobre el grado de sequía o de frío y la presencia o falta de vegetación arbórea.Utiliza letras, mayúsculas y minúsculas, correspondiendo en general a iniciales de palabras alemanas. El primer esquema incluía once tipos principales de clima:

A

C

B

DEH

Clima polar

Clima de altura

- Clima templado, moderado y lluvioso (temperatura del mes más frío entre -3° y 18°C): "tipo C". - Clima de temperie húmeda (La lluvia es irregular, condiciones intermedias entre el w y el s de Koeppen): "Tipo f"- Temperatura mes más cálido superior a 22 grados Celsius: "tipo a"

Clima de Uruguay según Köppen: Caf