La meteorología - La Atmósfera - Meteorología y Navegación

El siguiente texto es un extracto del libro La meteorología(ISBN: 9781646998364). Conocerlo, entenderlo, interpretarlo y ayudarlo, escrito por J. Oldani, publicado por de Vecchi /DVE ediciones.

Introducción

… intentemos, por ejemplo, prever el tiempo que hará dentro de un año en la misma fecha de hoy.

En primer lugar, habrá que escribir cuanto se sepa sobre el estado de la atmósfera en este momento y luego se tendrán que introducir en el ordenador los datos históricos (…).

Supongamos que el resultado sea: buen tiempo, sin nubes.

Ahora bien, se da la circunstancia de que, en algún lugar del planeta, una mariposa ha emprendido el vuelo justo en el momento en que el ordenador ha empezado a trabajar. No se ha tenido en cuenta, pues, el ligero soplo provocado por el movimiento de sus alas… Eso bastará para modificar el pronóstico para el año siguiente: ¡lloverá!

Hubert Reeves

Actualmente, cerca de diez mil estaciones de control terrestre controlan los movimientos del aire, y otras cuatro mil han sido instaladas a bordo de naves que se apostan en pleno océano o en el interior de centralitas flotantes situadas en puntos estratégicos del globo. A esos centros se suman centenares de satélites que analizan la atmósfera constantemente y con los más sofisticados instrumentos. Todo está conectado las 24 horas del día con los centros de elaboración de datos, y quienes operan en esas estructuras tienen a su disposición el ordenador más potente jamás diseñado por el ser humano.

Sin embargo, ningún meteorólogo digno de tal nombre pretende establecer previsiones ciertas al cien por cien; tampoco se le pide que estas tengan una validez que supere las 24 horas o, como máximo, las 36 horas. Quienquiera que opere profesionalmente en el campo meteorológico sabe que, en este terreno, no sólo no existe la certeza para mañana, sino que, por añadidura, ni siquiera se tiene la seguridad de que el hoy se mantenga fiel a sí mismo. Ciertamente, si se está en medio de un desierto, en pleno verano y con una temperatura de 50° a la sombra, es fácil prever que al día siguiente todavía hará calor y que el sol no faltará. Pero la previsión se convierte en una apuesta si ese espléndido día se sitúa en la alta montaña.

Pero ello no significa que la meteorología no sea una ciencia exacta. Por el contrario, precisamente son sus teorías y sus estadísticas las que permiten entender cómo tienen lugar los distintos fenómenos y explicar con exactitud las causas que los generan. El problema, en todo caso, reside precisamente ahí, en las causas.

Y es por ese motivo que el lector irá advirtiendo, a lo largo del libro, que el uso del condicional es habitual. No se ha pretendido con ello parapetarse en un modo elegante de rehuir las afirmaciones directas; más bien se trata de una necesidad, inducida por una materia que versa sobre los movimientos del aire y del agua, dos elementos que nadie, ni los físicos más tenaces, han conseguido jamás someter a la férrea lógica de las matemáticas. De ahí la invitación a leer estas páginas con espíritu abierto, con la mentalidad de quien quiere adentrarse en el porqué de las cosas, sabiendo bien que tales «cosas» son fáciles de explicar «después» de que hayan tenido lugar. Por lo tanto, no se debe caer en la presunción de pensar que, al llegar a la última página, se podrá competir con las previsiones oficiales efectuadas con las técnicas de análisis más sofisticadas, cuando estas mismas técnicas muestran con frecuencia su falibilidad «humana».

La Atmósfera

La atmósfera es la capa gaseosa que envuelve la Tierra, el volumen de aire en el que encuentran su origen los fenómenos meteorológicos que condicionan el clima. Casi todos los planetas que orbitan en el sistema solar tienen su propia atmósfera, pero la terrestre es la única que posee las características necesarias para dar lugar a las formas de vida que conocemos, una increíble variedad de animales y plantas que encuentran en el átomo del carbono su común denominador. Esto no quita que, en otros planetas, puedan existir formas de vida distintas a la nuestra y basadas en otros elementos químicos. Pero hasta ahora todas las investigaciones se han revelado vanas; tampoco es creíble que se pueda vivir en condiciones extremas como las que ofrecen los otros planetas del sistema solar. La atmósfera de Venus, por ejemplo, que está formada casi exclusivamente de anhídrido carbónico, es atravesada con frecuencia por lluvias de ácido sulfúrico y de ácido clorhídrico, y su temperatura es del orden de 500 °C.

Por otra parte, la atmósfera terrestre actúa verdaderamente como un escudo frente a los asteroides: los cuerpos celestes ambulantes que cada día se precipitan sobre la Tierra son millares, pero todos, incluso los más grandes, se desintegran antes de llegar al suelo (el roce con el aire los calienta hasta carbonizarlos).

Estratificación

El aire que circunda la Tierra está constituido por una mezcla gaseosa cuyas moléculas son atraídas hacia el suelo por la fuerza de la gravedad.

Esta capa gaseosa cambia de composición con la altura y se extingue a una cota de unos 800.000 m, la distancia que más o menos separa Zaragoza de Almería. Sin embargo, los gases necesarios para la vida se sitúan en los primeros 5.500 m, y la mayor parte de los fenómenos atmosféricos que más inciden en el tiempo se desarrolla dentro de los primeros 20.000 m de altitud.

Por otra parte, la atmósfera no envuelve la Tierra de manera homogénea y uniforme, sino que en los polos alcanza la menor altura, y en el Ecuador, la máxima, de modo que adopta una forma que no es exactamente esférica. Con todo, esto no altera su estratificación, término que hace referencia a las distintas capas de aire, dentro de cada una de las cuales tiene las mismas características químicas, físicas y térmicas. La primera capa es la troposfera. Va desde el nivel del mar hasta una altitud de unos 7.000 m, en los polos, y de 17.000 a 20.000 m, en el Ecuador.

La troposfera constituye la parte de la atmósfera en la que vivimos todos nosotros, y tiene una temperatura media al nivel del mar de 15 °C y, en sentido ascendente, una variación de temperatura (gradiente término vertical) del orden de 6,5 °C menos cada 1.000 m. Por eso, en verano pueden alcanzarse temperaturas de unos 30 °C, al tiempo que a 2.000 m de altura apenas se superan los 17 °C. Siempre al nivel del mar, la presión media del aire(el peso con el que el gas que compone el aire comprime cada centímetro cuadrado de la superficie terrestre [véase pág. 11]) se sitúa en los 1.000 hPa (un hectopascal vienea ser un kg/cm2) y su densidad es de 1,225 g.

El límite de la troposfera está situado en la tropopausa, una capa que se caracteriza por tener una temperatura media de –57 °C.

Su altura varía entre los 20.000 y los 30.000 m en los polos y en el Ecuador, respectivamente, según las temperaturas y presiones que se verifican en la superficie terrestre.

La composición, la temperatura y la presión del aire varían con la altitud. Y precisamente sobre estas variaciones se basa la división de la atmósfera en diversas capas. En el gráfico de abajo, la altura de las diferentes capas está relacionada con las altitudes alcanzadas por las sondas aéreas más comunes y los satélites artificiales. Los aviones de línea vuelan generalmente por debajo de los 8.000 m.

Inmediatamente encima se halla la estratosfera, que llega hasta los 50.000 m de altitud y encierra la capa de ozono que nos protege de las radiaciones solares. Aquí, la temperatura aumenta gradualmente con la altura hasta alcanzar los20 °C. La presión, por el contrario, baja hasta Pa y, en consecuencia, es mil veces más baja que al nivel del mar. Con la estratosfera limitan la estratopausa, la mesosfera y la mesopausa, tres capas que llegan al umbral de los 85.000 m de altitud y dentro de las cuales la temperatura desciende de nuevo hasta los –100 °C.

La presión cae hasta valores aproximados a las 2 centésimas de hectopascal unos (20 g/cm2), de modo que puede afirmarse que están muy próximas al vacío sideral. Antes de llegar al espacio en sí, todavía hay que atravesar la termosfera (que coincide en buena parte con la ionosfera), que alcanza los 600.000 m de altitud y dentro de la cual la temperatura vuelve a subir, a causa de las radiaciones solares ultravioletas, y la exosfera, el último confín de nuestro planeta, frontera que nos separa del espacio. Las temperaturas pueden alcanzar los 2.200 °C y el aire está tan ionizado que actúa como conductor de la electricidad.

La presión, en cambio, cae paulatinamente hasta asociarse a la mera presencia de las moléculas más ligeras —en vías de zafarse de la fuerza de la gravedad—, que se desprenden lentamente y se pierden en el espacio. Dicha presión se reduce a un valor de prácticamente cero.

Composición

El aire de la troposfera está formado por una mezcla gaseosa en la que predomina el nitrógeno en una proporción del 78 %.

El nitrógeno es incoloro, inodoro y no participa en los procesos vitales, para los que es necesario el oxígeno, presente en sólo un 21%. El 1% restante está compuesto de otros gases, entre ellos, el argón o el anhídrido carbónico.

También está presente un importante componente de vapor de agua procedente de los fenómenos de evaporación: mares y lagos son calentados por el Sol, se evaporan lentamente y ceden parte de su contenido a la atmósfera. El porcentaje de vapor de agua puede variar mucho, depende de la presión. Y es precisamente en la continua modificación de estos parámetros donde se encuentra el origen de los fenómenos que caracterizan el tiempo.