Capítulo 2: Elementos y factores del clima

Radiación Solar

En el capítulo anterior se mencionó que el planeta recibe energía del Sol; por lo tanto la radiación solar se entenderá como la cantidad de calor recibida por la Tierra. De este 100% de energía emitida por el Sol, la atmósfera, la posición de la Tierra, así como sus movimientos de rotación y traslación intervienen de manera significativa en la variación de la radiación solar captada por las diferentes regiones del mundo. Dicha energía es transformada por tres procesos: 1) absorción, 2) reflexión, 3) dispersión y distribución.

Magallón (citado en Brenes y Saborío, 2010) expresa que aproximadamente 33% de la radiación solar que intercepta la Tierra llega a la superficie terrestre; es energía suficiente para que ocurran los diferentes procesos atmosféricos, y el inicio del ciclo vegetativo, de importancia para el desarrollo de la vida. La Tierra tiene forma de geoide: achatada en los polos y ensanchada en el ecuador, lo que permite que la radiación solar se distribuya de manera desigual. Así, la zona entre el trópico de Cáncer y trópico de Capricornio, se establece la región tórrida o caliente del planeta, ya que recibe de manera más directa los rayos solares. Entonces, se puede entender, en un primer momento, las condiciones climáticas que imperan en Costa Rica.

Observe detenidamente la animación y las zonas climáticas señaladas:

Conforme los rayos solares atraviesan la Tierra de manera más oblicua y se alejan del ecuador, se localizan las regiones templadas y frías del planeta, donde ocurren los cambios más drásticos de temperatura. Esta dinámica influye en el desarrollo de las sociedades de acuerdo a la zona climática en que se encuentren.

Temperatura del aire

La temperatura del aire depende de la cantidad de radiación solar percibida en la superficie; es la cantidad calor existente en el aire como producto de los rayos solares, varía de acuerdo con la altitud y la latitud.

Con respecto a la variación de la temperatura y la distancia, existen dos tipos de gradiente:

• El gradiente térmico vertical, que se define como la variación de la temperatura con respecto a la altura; a razón de cada kilómetro ascendido; la temperatura desciende 6°C.
• El gradiente térmico horizontal genera diferencias de presión que permiten el movimiento de las masas de aire y la formación de los sistemas de alta y baja presión. En la siguiente animación. se presenta este fenómeno gráficamente:

De acuerdo con la latitud, recuerde que conforme los rayos solares se alejan del ecuador las temperaturas descienden a causa de la dinámica antes estudiada en radiación solar.

Presión atmosférica

Se entiende como el peso que ejerce la atmósfera sobre la superficie terrestre; esta presión es modificada por la temperatura.

La temperatura, como se explicó, aumenta o disminuye dependiendo de la altitud. ¿Qué sucede con la presión atmosférica? Al disminuir la temperatura, el aire se vuelve más pesado y más denso; por eso, tiende a bajar y crea lo que se conoce como una alta presión o anticiclón.

Si la temperatura aumenta, el aire se vuelve menos pesado y menos denso o más liviano, lo que permite que suba y cree las bajas presiones o depresiones; tales depresiones son ocupadas por el aire que fluye desde las altas presiones. La alta presión o anticiclón es un centro de divergencia a partir del cual sopla el viento y la baja presión o depresión es un centro de convergencia que aspira viento (Vargas, 2009: p. 92).

Analice la siguiente animación.

Viento

Se define como el movimiento del aire en relación con la superficie terrestre; se mueve de las altas a las bajas presiones.

Existen dos características implícitas del viento: la dirección y velocidad. La dirección permite conocer de dónde viene el viento, pero no hacia dónde va; la velocidad se caracteriza por ser muy variable, ya que las masas de aire no se mueven de manera uniforme (Brenes y Saborío, 2010: p. 21).

Para que el viento se genere, deben presentarse varios factores, a saber:

• Las diferencias de temperatura entre los océanos y los continentes debido a la desigual en la distribución de la radiación solar en la superficie terrestre.
• Las variaciones de la presión atmosférica producidas por el factor anterior.
• La acción de la fuerza de fricción o fuerza de rozamiento con la superficie terrestre, la cual influye en la velocidad y la circulación del viento.
• El efecto de rotación de la Tierra, que cumple una función determinante en el cambio de dirección del aire en movimiento.

Debido al movimiento de rotación de la Tierra, se genera una fuerza conocida como efecto de la fuerza de Coriolis, como se presenta en la siguiente animación.

Este efecto provoca que los vientos del hemisferio Norte sean desviados hacia la derecha y los del hemisferio Sur, hacia la izquierda.

En Costa Rica, como producto de dicho efecto, ingresan por el Caribe los vientos alisios del Noreste y por el Pacífico Sur los alisios del suroeste. Ambos sistemas de vientos influyen directamente en el clima de ambas regiones; la temática se tratará en un próximo capítulo.

Según Fallas y Oviedo (1994), el viento es uno de los elementos de más relevancia en meteorología, ya que afecta la formación y la evolución del estado del tiempo y modifica los climas del planeta.

Humedad del aire

El Instituto Meteorológico Nacional (IMN) define humedad como agua en estado gaseoso; popularmente, es lo mismo que humedad relativa. Mata y Quevedo (2005) la definen como presencia de vapor de agua en la atmósfera.

La cantidad de vapor de agua presente en el aire depende de la cantidad de calor en el aire o la temperatura del aire; entonces, en aquellas zonas cercanas a la costa el vapor de agua contenido en el aire es mayor que en la cima de una montaña. Se debe a que el aire se expande conforme aumenta la temperatura o se contrae conforme disminuye, como sucede en las altas montañas.

El vapor de agua depende de otros factores como las plantas y la cantidad de lluvia precipitada.

Para referirse a la cantidad de humedad presente en el aire, se debe hacer referencia a estas dos variables: la humedad relativa y la humedad absoluta.

• El IMN define la humedad relativa de la siguiente manera: relación entre la tensión de vapor existente, expresada en porcentaje, y la máxima que puede existir a una temperatura dada. En otras palabras, esta humedad se refiere a la cantidad de vapor de agua que podría admitir una masa de aire con respecto a la máxima humedad absoluta y sin llegar a condensarse. Es la definición más común en climatología: cuando la cantidad de vapor de agua es la mitad de lo que podría contener, la humedad relativa es de 50%.
• La humedad absoluta se define como la masa de vapor de agua por unidad de volumen de aire y se expresa en gramos de vapor por metro cúbico (Brenes y Saborío, 2010: p. 24). La variable permite conocer la máxima cantidad de vapor de agua que puede contener una masa de aire.

Cuando la masa de aire se satura, máxima de saturación, significa que el aire ya no admite más vapor si sigue incrementando la temperatura. Se producen fenómenos de condensación como: el rocío, el vapor que sale de las bocas o vaho y la neblina, entre otros. Significa que la humedad relativa llegó a su máxima de 100% y no puede retener más agua.

Existen otra variables como la humedad específica y la razón de mezcla, las cuales se calculan de la siguiente manera:

• Humedad específica: se mide la masa de agua que se encuentra en estado gaseoso en un kilogramo de aire húmedo y se expresa en gramos por kilogramo de aire; permite hacer estudios de comparación entre las masas de aire (Brenes y Saborío, 2010: p. 249).
• Razón de mezcla: es muy semejante a la humedad específica; corresponde a la masa de vapor de agua, en gramos, que hay en un kilogramo de aire seco.

Precipitación

La precipitación está asociada a los movimientos verticales del aire. Se define como la cantidad de agua que cae sobre la superficie terrestre; esta agua puede ser en estado líquido o sólido, por consiguiente, la lluvia, la nieve y el granizo son formas de precipitación. La cantidad de agua que cae puede variar dependiendo de la latitud y la temperatura.

La lluvia, que es la principal forma en que precipita el agua en las zonas intertropicales, se caracteriza por ser torrencial durante casi todo el año debido a las altas temperaturas. ¿Qué se requiere para que llueva?

Para que la lluvia se forme, son necesarias ciertas condiciones especiales de humedad, de temperatura y de partículas muy diminutas de agua. Vargas, en su libro Geografía de Costa Rica, cita que:

La lluvia se produce cuando en el interior de una nube se da con rapidez la condensación, provocando la coalescencia de numerosas gotitas, que dan lugar a gotas mayores, incapaces de mantenerse en suspensión. Las gotas aumentan de tamaño al chocar unas con otras, hasta alcanzar 7 milímetros de diámetro, tamaño en que son inestables y caen en forma de lluvia (2009: pág. 89).

Existe diferencia entre lluvia, llovizna y aguacero. La lluvia se caracteriza porque el diámetro de las gotas es mayor a 0,5 mm; la llovizna, por su parte, se caracteriza por ser una precipitación bastante uniforme, con gotas inferiores a los 0,5 mm; por último, el aguacero es una lluvia repentina, abundante, impetuosa y de poca duración. Como puede notar, la diferencia entre estos tipos de precipitación radica en el tamaño de la gota y el tipo de nube que la origina.

Anteriormente, se dijo que la lluvia está asociada a algún tipo de nube, por lo que las características de las precipitaciones se asocian a la formación de las nubes. Se dedicará el siguiente apartado al desarrollo de dicha temática.

La nubes

El agua pasa por una serie de procesos y de transformaciones. Tres son las más significativas: la evaporación, la condensación y la precipitación, que constituyen el ciclo del agua. Analice e interactúe con la siguiente animación.

Las nubes son el resultado del proceso de la condensación, el cual culmina, como se explicó, en lluvia. De acuerdo a Fallas y Oviedo (1994), existen tres mecanismos que permiten la formación de la nube y el enfriamiento del vapor de agua para que haya condensación y ascenso vertical del aire; los mecanismos son:

• al calentamiento de la superficie terrestre (convección térmica)
• por turbulencia mecánica a la interacción del aire con obstáculos en la superficie terrestre
• por una barrera orográfica

Para que se forme la nube, es necesario siempre el ascenso de la masa de aire. Esto permite el cambio de temperatura y su disminución para que el aire enfríe y se condense. Se trata de un principio en la formación de las nubes, con excepción de las nubes estratiformes, que se enfrían sin que intervenga ningún movimiento vertical.

El IMN define el término nube como:

Conjunto de partículas minúsculas de agua líquida o de hielo, o de ambas cosas a la vez, en suspensión en atmósfera. Este conjunto puede contener también partículas de agua líquida o de hielo de mayores dimensiones y partículas procedentes, por ejemplo, de vapores industriales, de humo o de polvo (Pereira, s.f.: párr. 7).

Las nubes se clasifican por su aspecto, altura y género. Para establecer las características de cada una de las clasificaciones, se ha tomado como referencia la información que brinda el instituto oficial en meteorología y climatología en Costa Rica. De acuerdo al IMN, las nubes se clasifican:

Note que hasta el momento se han estudiado los elementos que determinan el clima de una región, sus principales relaciones y las manifestaciones siempre presentes en los diversos climas del mundo. A partir de este punto, se centra la atención en aquellos factores que modifican los elementos del clima, que no siempre determinan el clima de una región. Estos factores se han clasificado en tres tipos: los astronómicos, los geográficos y los meteorológicos.