Universidad de Playa Ancha. Facultad de Humanidades. Departamento de Filosofía y Ciencias Sociales Carrera de Pedagogía en Historia y Geografía Carrera de Geografía.
MANUAL DE ESTUDIO CLIMATOLOGIA E HIDROGRAFIA
Profesor Gastón Gaete Coddou. Ayudante académico Carlos Espinosa Lasnibatt Ayudante meritante Alexis Muñóz Rojo
Valparaíso, Marzo del 2005.
Indice
Primera parte: Síntesis de los conceptos de Climatología y Meteorología
1-. Meteorología 2-. Climatología 2-1.
Ramas de la Climatología 2-1.1 Piel aérea 2-1.2 Climatología Sinóptica
3-. Diferencias conceptuales entre la Climatología y la Meteorología 4-. Uso de los datos atmosféricos por parte de la Climatología
Segunda parte: Climatología 1-. Formación de la atmósfera terrestre 1-1. 1-2. 1-3. 1-4. 1-5.
Desgasificación continua o catastrófica Los gases nobles: un testimonio concordante Como se comporta el agua y el gas carbónico La atmósfera actual y su estadio inicial Cuando la actividad solar era muy intensa
2-. Datos generales de la atmósfera 2-1.
Capas de la atmósfera 2-1.1 Tropósfera a) Divisiones de Troposfera • Capa Microclimática • Capa Geográfica • Plepopausa • Atmósfera Libre
2
2-2.
2-3.
• Fenómenos climáticos que ocurren en la Tropósfera • El azul del cielo 2-1.2 Estratósfera a) Fenómenos climáticos que ocurren en la Estratósfera 2-1.3 Mesósfera a) Fenómenos climáticos que ocurren en la Mesósfera 2-1.4 Heterósfera o Quimioésfera 2-1.5 Magnetósfera El aire homosférico 2-2.1 Composición del aire homosférico a) Vapor de agua b) Gas carbónico (CO2) o bióxido de carbono c) Ozono (O3) d) El polvo e) Las cenizas f) Sales y cuerpos químicos g) Los microorganismos 2-2.2 Propiedades físicas del aire a) Termodinámica b) Estática de la atmósfera c) Dinámica meteorológica d) Cinematismo meteorológico Movimientos de la atmósfera 2-3.1 Vientos Planetarios 2-3.2 Importancia de la circulación general de atmósfera
3-. Fenómenos geográficos del clima 3-1.
Oceaneidad y Continentalidad 3-3.1 Continentalidad 3-3.2 Oceaneidad
3-2.
Relación geográfica entre la zonificación vegetacional y el clima 3-4.1 Alturas de la zona ecuatorial 3-4.2 Tipos de Sabanas a) Sabana Húmeda b) Sabana Espinosa c) Sabana Seca 3-4.3 Estepa 3-4.4 La Pradera 3-4.5 Desierto
4-. Los factores cósmicos del Clima
3
4-1. 4-2. 4-3. 4-4. 4-5. 4-6.
Influencia del sol sobre la biósfera Los Equinoccios Los Solsticios Altura La vegetación y el clima Radiación solar 4-6.1 Radiaciones del espectro visible 4-6.2 La constante solar 4-6.3 Algunas leyes de la radiación solar a) Segunda ley de Kirchoff b) Ley de desplazamiento o de corrimiento de Wein 4-6.4 Distribución de la energía emitida por los cuerpos negros 4-6.5 Incidencia de la radiación solar en el globo terrestre 4-6.6 Insolación 4-6.7 Efectos de la forma de la Tierra en la radiación solar 4-6.8 Transparencia total del aire 4-6.9 Efectos de los movimientos terrestres a) Rotación b) Traslación c) El Perihelio d) El Afelio 4-6.10 Interacción de la radiación solar con el sistema atmósfera superficie terrestre a) Factores Propiamente Atmosféricos b) Reflexión c) Absorción y dispersión de la radiación solar en la atmósfera d) Radiación difusa de la atmósfera 4-6.11 Balance general del calor recibido por radiación y perdido por irradiación a) Radiación b) Balance de energía c) Balance y transferencia de calor d) Transferencia a escala planetaria por advección e) Latitud f) Contraste entre la tierra y el agua, proximidad del mar g) Diferencia de comportamiento de la temperatura en el agua y la tierra h) Temperaturas entre los meses de enero y julio
4-7.
Los climas solares 4-7.1 Inclinación 4-7.2 Latitud 4
5-. Los elementos del clima 5-1. 5-2. 5-3.
5-4. 5-5.
5-6.
5-7. 5-8.
5-9
Introducción Ideas generales sobre la temperatura Medición de la temperatura 5-3.1 La temperatura del aire y su medición instrumental 5-3.2 Explicación de las variaciones de las isotermas Las barreras geográficas Radiación 5-5.1 Conducción 5-5.2 Convección Temperatura 5-6.1 Antecedentes generales 5-6.2 Medición de la Temperatura 5-6.3 Temperatura como elemento ecológico Humedad atmosférica Precipitación 5-8.1 Tipos de precipitación 5-8.2 Por qué se produce la precipitación 5-8.3 Calor latente y el balance energético e hídrico del planeta Presión 5-9.1 Representación gráfica de la presión 5-9.2 Mapas isobáricos 5-9-3 Medición de la presión atmosférica
6-. Antecedentes del clima de Chile 6-1.
6-2.
6-3.
Modelo general de zonificación 6-1.1 Tierras bajas 6-1.2 Montes y mesetas a) Nivel pre andino b) Nivel andino c) Nivel nevado Factores climáticos 6-2.1 Latitud a) Latitud y obliquidad de los rayos solares b) Latitud y duración de días y noches c) Anticiclón del Pacífico 6-2.2 Oceaneidad 6-2.3 Relieve a) Los relieves y la altura Comportamiento de los elementos del clima en Chile 6-3.1 El régimen pluviométrico 6-3.2 Vientos 6-3.3 Régimen de vientos 5
7-. Zonificación climática de Chile 7-1.
7-2.
7-3.
7-4. 7-5. 7-6. 7-7.
Zona de ambiente árido 7-1.1 Desértico Litoral o Costero 7-1.2 Desértico Interior 7-1.3 Desértico de altura con influencias amazónicas 7-1.4 Los recursos del ambiente árido 7-1.5 Ciudades del ambiente árido Zona de ambiente semiárido 7-2.1 Semiárido costero 7-2.2 Semiárido interior 7-2.3 Recursos del ambiente semiárido 7-2.4 Ciudades de ambiente semiárido Zona de ambiente templado o mediterráneo 7-3.1 Recursos del ambiente templado 7-3.2 Ciudades del ambiente templado Zona de bosque Zona de las estepas frías Zona de las praderas Climas de hielo
8-. Clasificación climática de Chile 8-1.1. 8-1.2 8-1.3 8-1.4 8-1.5 8-1.6 8-1.7 8-1.8 8-1.9 8-1.10 8-1.11 8-1.12 8-1.13 8-1.14
Clima Desértico Costero Clima Desértico Normal Clima Desértico de Altura Clima de estepa con nubosidad abundante o estepárico costero Clima de Estepa con gran sequedad atmosférica o Estepárico Interior Clima Templado Cálido con lluvias todo el año Subtropical Clima Mediterráneo o Mediterráneo con Estación Seca Prolongada Clima Mediterráneo con Estaciones Semejantes Clima Templado Lluvioso Clima Marítimo Lluvioso Clima de Tundra o Templado Frío Lluvioso Clima de Hielo de Altura Clima Estepárico Frío Climatología Antártica a) Consideraciones Generales b) Ciclo Antártico c) El Clima de la Península Antártica(Tierra de O¨Higgins) • Nubosidad y Visibilidad • Vientos en Superficie • Vientos Catabáticos 6
Tercera parte: Hidrografía 1-. Conceptos básicos 1-1. 1-2. 1-3.
1-4. 1-5. 1-6. 1-7. 1-8.
Océano Cuencas Depresiones 1-3.1 Fosas Abisales ( F.A.) 1-3.2 Dorsales (D) Plataforma Continental ( P.C.) Talud Continental (T.C.) Fondo o Piso Oceánico (F.O.) Aguas oceánicas ( A.O.) Movimientos de las aguas del Océano 1-8.1 Marea 1-8.2 Efectos de las Mareas 1-8.3 Olas 1-8.4 Las corrientes oceánicas (C.O.)
2-. Circulación oceánica mundial 3-. Oceanografía de Chile 3-1. 3-2. 3-3.
Corriente de la Deriva del Viento del Este La Rama Costera: Fenómeno del Niño 3-3.1 Causas 3-3.2 Consecuencias 4-. Hidrografía 4-1.
4-2. 4-3.
4-4.
Evolución de las redes hidrográficas 4-1.1 Captura 4-1.2 Derrames 4-1.3 Alimentación fluvial 4-1.4 Regímenes mixtos Influencia de la estructura geológica en la red hidrográfica Hidrografía de Chile continental sudamericano 4-3.1 Zona Endorreica 4-3.2 Zona Arreica 4-3.3 Zona Exorreica Características generales de los ríos nacionales 4-4.1 Características de los ríos endorreicos 4-4.2 Características de los ríos arreicos 4.4.3 Características de los ríos exorreicos a) Ríos entre el Copiapó y el Aconcagua 7
b) c) d) e) f)
Ríos entre el Maipo y el Mataquito Ríos entre el Maule y el Itata Ríos de la Frontera Ríos de los Lagos Ríos de la Patagonia
8
I PARTE Síntesis del concepto de climatología, meteorología. Diferencias entre ambas disciplinas científicas y clasificaciones climáticas: Meteorología Es la ciencia de la atmósfera y significa en griego " tratado de lo que se encuentra en la atmósfera". Esta disciplina teóricamente se encuentra enlazada a la física química, estadística y oceanografía; y, de acuerdo a su aplicabilidad, se halla relacionada con la: geografía, botánica, economía, etc. El cuerpo conceptual de la meteorología suele dividirse en: Hidrodinámica: Movimientos de la atmósfera. Termodinámica: Que se preocupa del calor y la humedad. Por otra parte, es necesario decir que en la actualidad el estudio estadístico de los elementos meteorológicos(temperatura, presión, humedad, régimen de lluvias, etc.) conduce a la Climatología, la cual se desarrolla mas a impulsos de la estadística matemática. Climatología Es la geografía del clima y según Blüthgen, el Clima es: “La síntesis de los fenómenos y procesos atmosféricos que influyen en la superficie de contacto TierraAtmósfera- y que ocurren durante un período prolongado de tiempo, en distribución características de sus valores mas frecuentes y externos”. Max Sorre, llama al Clima como: “La serie de estados de la atmósfera sobre un lugar en su sucesión habitual”. Durst, lo define al Clima como: ” Síntesis del tiempo meteorológico”. Debe tenerse en cuenta que en el estudio del clima deben estar presentes las nociones y principios inherentes a todo estudio geográfico científico, las cuales apuntan a la expresión espacial, énfasis de la causalidad y de las interrelaciones, jerarquización e integración de complejos, dinamismo y preocupación por el hombre y sus vínculos con el medio. La moderna climatología según Terjung debe ser comprendida en su tránsito a través de cinco niveles: 1. - Inventario cualitativo y las asociaciones. 2. - Las asociaciones estructurales cuantitativas (sistemas morfológicos). 3. - Los procesos funcionales (sistemas de cascadas). 4. - Los procesos físicos de proceso - respuesta. 5. - Los sistemas físico - humanos de procesos - respuesta. 9
La cascada de energía - masa y momento del tercer nivel, están relacionados recíprocamente con los componentes morfológicos del segundo nivel, produciendo como resultado el sistema de proceso - respuesta llamado Clima. Este proceso queda estabilizado en el quinto nivel debido a que se le agrega la acción humana que busca deliberadamente la optimización de los procesos o provoca disfunciones de modo inadvertido o indeseado. En el quinto nivel suelen recibir influencias de los sistemas socioeconómicos, de toma de decisiones. Considerando estos antecedentes se entiende que Tenjung, haya definido la Climatología como: “el análisis físico de las relaciones fundamentales del sistema de proceso respuesta tierra -atmósfera, con referencia al hombre y sus actividades “. Ramas de la Climatología Piel Aérea Son los 4 o cinco metros de altura sobre el nivel del suelo en el que viven la mayoría de las plantas y por ello es objeto de atención de la Microclimatología. Que estudia la adaptación de los vegetales con el tiempo de cosechas, inundaciones, plagas, etc.. Climatología Sinóptica Es el estudio del Clima basado en el proceso que deriva de la circulación general de la atmósfera. Sobre la base de los datos meteorológicos para áreas mas o menos extensas, tratando de llegar a una explicación de las particularidades climáticas que allí se observan. Esto se relaciona con una definición de la climatología como el estudio de la dinámica de los procesos responsables d su diversidad, repartición geográfica de la variabilidad, mas que la tradicional, basándose en la estadística de los elementos del clima. Entre los objetivos de tales estudios destacamos los tipos de tiempo, es decir, de la particular distribución de los sistemas de presión, flujos de aire, masas de aire, en una región determinada, cuya frecuencia específica, variación y periodicidad, constituye el Clima de ese sector geográfico. Por otra parte, la climatología implica el conocimiento de los estados de la atmósfera, esto quiere decir: Temperatura, humedad, (vapor de agua, agua condensada en nubes o precipitación) dinámica(presión, movimientos advectivos y convectivos). La climatología es una ciencia de análisis y de síntesis y se nutre de la meteorología para la configuración de sus modelos y sus estructuras de análisis espaciales.
10
Diferencias conceptuales entre la Climatología y la Meteorología Los climatológicos consideran el orden y la suma de los fenómenos atmosféricos dentro de un espacio, dado a que ellos son por lo general geógrafos e incluso naturalistas. Mientras que las preocupaciones de los meteorólogos pasan por conceptos físicos en donde hay un uso constante de las matemáticas dentro de sus descripciones y explicaciones. Por otra parte, la meteorología nació de las necesidades de la navegación marítima y aérea y se deriva hacia la predicción del tiempo. Por otro lado, existe otra diferencia que apunta que la Meteorología es PROSPECTIVA(análisis breves de lo que va a pasar), mientras que la Climatología es RETROSPECTIVA, porque ella se fundamenta en largas series de observaciones anteriores(10 años al menos y 30 años sí es posible). Largamente, el análisis de los climas, esta permanentemente separado, es decir, hay una tematización en la que se distingue el estudio estadístico de la repartición de los diversos fenómenos atmosféricos: Presión, vientos, nubosidad, etc. De un clima a otro aparecen diferencias cuantitativas por lo que se puede hablar de Transición, incluso de Influencias recíprocas. Después de 30 años, a medida que se desarrolló la aviación y la exploración de la atmósfera en toda su densidad, el análisis se ha hecho Sinóptico. En esta materia, la interpretación de los fenómenos atmosféricos ha sido traducido a la confección de cartas sinópticas, en las que se define un estado de tiempo por cada porción de atmósfera considerada, aunque hay que agregar que estos estados se define no solamente por las características físicas de al atmósfera sino que también por su ubicación dentro de la evolución diaria y por la estación del año. Como resumen, bien podría indicarse que Clima, se puede definir una vez que se haya considerado como elemento base a los estados de tiempo y después de haber analizado el contenido y la sucesión propender a proyectar cual es su articulación habitual en el curso de las estaciones. La climatología, tiene entonces por misión aclarar el problema de la sucesión de los estados de tiempo atmosféricos. El carácter geográfico de la climatología hace referencia a este hecho de que ella se preocupe de los fenómenos localizados en interrelación con los otros subsistemas que inciden en la Biosfera y en contacto con la corteza terrestre. La climatología, debe dar cuanta y explicar los fenómenos y la distribución de los parámetros dentro del subsistema atmosférico que en conjunto con la Litosfera e Hidrosfera forman el sistema biosférico mundial. Teniendo como consideración esencial que la mayoría de los agentes y activantes de esta condición geográfica se produce él la Troposfera. Como el tiempo meteorológico es una combinación de carácter totalmente integrado pero efímera, es menester discernir las tendencias estables y permanentes de la atmósfera de algún espacio geográfico, para llegar a definir los estados de tiempo típicos que son los hechos naturales de real utilidad para los climatólogos.
11
Hay que indicar que la climatología es principalmente descriptiva, siendo su objeto principal la clasificación de los diferentes tipos de climas existentes y el estudio e investigación y además explicación de su distribución espacial y temporal. Dentro de la ciencia geográfica, la climatología, se ubica en la rama de la llamada geografía física, es decir, aquella sección que centra su interés de investigación principalmente por los elementos naturales(físicos y/o materiales) del espacio geográfico. Con relación a la materia de estudio de la climatología, hay que indicar que la sucesión de tendencias de los estados de tiempo diarios, aunque no regulares y en un mismo lugar va consolidando en determinadas épocas del ciclo solar algunos homólogos momentos que determinan los climas. Respecto de lo que es en si la variabilidad climática, se puede decir, respecto de esta idea que el clima no es un fenómeno constante, por cuanto, como todo hecho natural, tiene una evolución y , en este caso, es de carácter lento ( miles o centenas de miles de años) y una prueba de ello es lo ocurrido en gran parte de la cordillera de Los Alpes, la que hasta hace 1000 años se encontraba cubierta por los hielos que ocupaban un límite altimétrico de hasta 2000 m.s.n.m. En la misma dirección apuntan los criterios mas respetados de los climatólogos actuales quienes han advertido que parece ineludible y potencialmente catastrófico el Calentamiento Terrestre, que ya se inició con indesmentibles registros térmicos durante la década de los 90, considerada la más calurosa del siglo XX, alteración que ha causado la interrupción de la producción de alimentos y elevará consecutivamente el nivel de los océanos del momento que sé esta registrando un acelerado retroceso en las masas de hielos polares. La fuente de este caldeamiento es el aumento del Bióxido de Carbono y Metano, gases pesados que se encuentran en los primeros kilómetros de la atmósfera y que tienen por finalidad absorber una fracción importante de radiación infrarroja de onda larga que es producida por la reflexión terrestre lo que inhibe entonces la expulsión del calor terrestre hacia el espacio y que en si es la causante junto al efecto de estos cuerpos químicos que "El Efecto Invernadero", antecedente que podría causar a nivel planetario de la prevalencia mundial de un clima subtropical hacia el año 2100. En resumen se puede aventurar que la actual temperatura promedio del mundo (15º C.) podría aumentar en 1,9º C., para el año 2040 y cinco grados para el 2100, triplicándose esos aumentos en los polos. Uso de los datos atmosféricos por parte de la Climatología En esta rama de la geografía física los antecedentes numéricos que registran las observaciones diarias de los elementos del clima (temperatura, humedad, precipitación, presión, vientos) son aplicables a sus estudios bajo la condición de los valores promediados de dichos elementos, por lo que estas cifras se establecen a lo largo de cuidadosas y constantes prácticas durante un período de tiempo prolongado mínimo de 35 años hasta 100 12
años, y, más cuando se tienen los datos necesarios). El climatólogo necesita de estas cifras exactas y que expresen las condiciones generales del lugar a que se refieren. Formación de la atmósfera terrestre Siempre resulte necesario establecer el origen de esta envoltura invisible y sobre este inicio se han aventurado diversas teorías y modelos. Lo primero eso sí es que se puede establecer de manera segura es que la vida natural del planeta no puede existir si no fuera por la presencia de la atmósfera, otro hecho que puede afirmarse, es que el inicio de esta envoltura se formó después del nacimiento del planeta hace unos 4600 millones de años, a raíz de la liberación de los gases presentes al interior del planeta, o bien, de las grandes cantidades de los gases esenciales especialmente de agua presente en los innumerables meteoritos que impactaron, en la antigüedad, sobre la superficie aún en formación, y, por ende, mas elástica de la corteza terrestre, teniendo presente que en ese tiempo pretérito no se había formado la atmósfera, que inhibe mas del 90% el actual golpear de estos cuerpos sobre la superficie terrestre. Por otra parte, los testigos geológicos de es época -3000 millones de años - son escasos, por lo que los científicos han cifrado sus esperanzas en la desgasificación y formación de las atmósferas de otros planetas (Marte, Venus), del momento que estas masas gaseosas son importantes laboratorios naturales que podrían proporcionar antecedentes para la formulación de un modelo general de la distribución de los gases nobles en el sistema solar. En este sentido hay que complementar esta idea de la formación de la atmósfera del momento que el científico Harrinson Brown, en 1947, fue el primero en establecer las proporciones de los gases nobles en la atmósfera(Helio, Neón, Argón, Kriptón, Xenón), todos los cuales, reaccionan difícilmente con otros átomos debido a su poca afinidad química y constituyen por esto importantes trazadores geológicos. La proporción de estos cuerpos es diferente en la atmósfera terrestre y el sistema solar en su conjunto, por lo que es improbable que tengan para ambos casos una relación directa con la nebulosa primitiva. Desgasificación continua o catastrófica En la década del 50’, W. Rubey, se interesó en la manera de cómo los elementos volátiles fueron mezclados con los materiales terrestres y como ellos fueron liberados. En primer lugar, Rubey, consideró a las rocas superficiales, por cuanto, estas contienen parcialmente la mayor parte de los componentes del suelo. Se ha demostrado que cuando las rocas se disgregan bajo los efectos de choques térmicos o mecánicos, parece probable que los elementos se escapen. Rubey, comprobó que las rocas superficiales solamente han entregado tentativamente el 1% de los elementos volátiles de la atmósfera y que el 99% restante de los gases atmosféricos han debido ser extraídos del manto terrestre. Seguidamente, Rubey, estudió como pudieron los elementos volátiles escapar del manto y atribuyó este transporte a fenómenos volcánicos y geotermales. Estimó que si el 1% de los fluidos integrados por gases volcánicos, aguas superficiales, aguas calientes, son 13
originarios del manto, el volumen total emitido por ellos, no bastaría para formar la atmósfera. Descubrimientos recientes han venido a reducir el valer de esta tesis ya que hoy se sabe que numerosas rocas de antigua formación(3,8 mil millones de años), son de origen sedimentario, lo que estaría indicando que ya por ese entonces existían océanos como una extensión suficientemente importante como para permitir el desarrollo de este tipo de rocas.
Los gases nobles: un testimonio concordante Entre los isótopos de los gases raros el argón 40 es él más abundante en la atmósfera, esta particularidad es debido a su producción en el curso de la desintegración radioactiva del isótopo 40 del Potasio. Acerca de la desgasificación que se produjo en el planeta cabe preguntarse ¿ Si el proceso fue violento? Y en este caso ¿ cuándo se produjo?. Inversamente, si fue continua a ¿Qué se debió?. Para intentar responder a estas preguntas debemos conocer otros parámetros, como la cantidad de Potasio presente en la Tierra y la cantidad de argón inicialmente atrapados, aunque en la práctica sea muy difícil estimar estos valores. Además, como ha demostrado Ozima, las características isotópicas del Argón en el manto terrestre son valores muy importantes lo cual limita particularmente el número de posibilidades. El valor medio de la relación isotópica del Argón en el interior de la Tierra, mas concretamente en el manto, se estima en 10.000 como mínimo. Este cálculo, demuestra que el único escenario que satisface este valor implica una desgasificación casi instantánea que debió producirse al menos 500 millones de años después del nacimiento de la Tierra. Se deduce igualmente que la desgasificación fue intensa y que el 80% del Argón inicialmente encerrado, fue liberado después de este acontecimiento, al que sucedió una desgasificación residual que prosigue hasta nuestros días y un transporte continuo de Potasio desde el manto hacia la corteza. Como se comporta el agua y el gas carbónico Hasta el momento no ha sido establecido de manera rigurosa si otro elemento gaseoso de la atmósfera ha tenido un proceso análogo al indicado. En el estadio actual del conocimiento, el mecanismo más probable parece ser el transporte del magma del interior de la Tierra hacia la superficie. La subida de este material fluido y su erupción, permitían entonces la extracción de gases raros del manto. Este tipo de transporte es él más verosímil ya que los demás fenómenos, como la difusión sólida de gases nobles a través del manto superior y de la corteza, son mucho más rápidos. 14
Por otro lado, las moléculas anhídrido carbónico(CO2) y de agua, dos cuerpos volátiles mayores, se disuelven fácilmente en el magma y es probable que estas moléculas sufran el mismo proceso de transporte que los gases raros. Las observaciones realizadas concuerdan con estas hipótesis. Durante una erupción volcánica el CO2 y el Argón de origen profundo son, pues, liberados conjuntamente a la atmósfera y es verosímil que igual suceda con los demás cuerpos volátiles que la constituyen. Por tanto, es probable que la desgasificación de los elementos mayores se haya producido al mismo tiempo que los gases nobles y el magma constituiría el vector intermediario entre el manto y el exterior del globo. Ello implica, igualmente, una desgasificación precoz y intensa para los principales elementos volátiles que constituyen la atmósfera. La atmósfera actual y su estadio inicial ¿ Era parecida la composición de los elementos volátiles liberados durante la desgasificación precoz a la de los gases volcánicos contemporáneos?. La respuesta esto indica que la composición depende de las condiciones ambientales del sistema generador, como de la temperatura, la fugacidad del oxígeno y sus características químicas y no hay ninguna razón para afirmar que la composición de la Tierra en el inicio de su historia era similar al manto contemporáneo. En 1942, H. Holland, sugirió que la atmósfera antigua era muy reductora(formada por CH4, NH3, N2 o agua) y seguidamente oxidante. La primara fase es al parecer necesaria para la aparición de la vida en el planeta. Cuando la actividad solar era muy intensa Se cree que al principio de la existencia de nuestro planeta existió una atmósfera particularmente densa. Fundándose en consideraciones astrofísicas, C. Hayashi, K.Nakazawa y H. Nizumo, establecieron hace poco tiempo el siguiente escenario: Durante el crecimiento de la proto Tierra por acreción (aumento) de planetesimales (pequeños cuerpos planetarios), se formó una atmósfera densa y opaca, gracias a la captura gravitacional de una parte de la nebulosa solar primitiva. Este hecho, se aceleró cuando la masa de la proto Tierra sobrepasó una décima parte de la masa actual. La densidad de esta atmósfera debía impedir la disipación del calor terrestre por irradiación, lo que impulsó un aumento de la temperatura considerable a nivel de superficie y la fusión de las capas superiores del globo. El tiempo de vida de esta atmósfera fue verdaderamente limitada ya que los gases nobles de la atmósfera actual no registran su existencia. Por otra parte, se admite que, poco a poco, después de la formación del sistema solar, la radiación extra ultravioleta y/o el viento solar, era al menos 100 veces más intensa que en la actual. Es probable que un bombardeo de este tipo provocara la disipación de la atmósfera primitiva terrestre. Según esta hipótesis, la actividad no impidió la formación de una atmósfera posterior, lo cual indica que el bombardeo se atenuó considerablemente a partir de esa desgasificación catastrófica del planeta. De esta forma, los gases raros imponen igualmente limitaciones temporales a las teorías referentes a la evolución del sistema solar.
15
Datos generales de la atmósfera Debido a la fuerza de gravedad la atmósfera puede retener el aire hasta los 32.000 kilómetros de altura, en este sentido, hay que indicar que hasta los primeros cinco y medio kilómetros de altura se encuentran la mitad del aire atmosférico, mientras que a los 12 presenta las ¾ partes. Hay que indicar que la atmósfera es diaterma por lo que se calienta de abajo hacia arriba y en ella se dan todos los fenómenos meteóricos que se conocen. Capas de la atmósfera Después de haber examinado algunas de las recientes teorías acerca del origen y formación de la atmósfera, se puede agregar ahora que ella se encuentra dividida en las siguientes capas: Primera capa atmosférica: la Tropósfera Esta constituye la primera capa con un espesor medio de 12 kilómetros, en ella, se concentran las ¾ del aire atmosférico en sus tres estados, el que debido a su peso y a la acción de la fuerza de la gravedad terrestre determinan su constante agitación en sentido horizontal (advectivo) y vertical (convectivo). A partir de estos movimientos, se logra asegurar una combinación química aérea entre los componentes gaseosos relativamente constante. En la Tropósfera, ocurren aquellos climas que en conjunto determinan el tiempo, a pesar de ser, esta primera capa objeto de la climatología, hay ciertas influencias de la Estratósfera (ozono, fenómenos electromagnéticos), que vendrán a repercutir en los hechos climáticos troposféricos, y, de ahí, que el ámbito de estudio se extienda a la Estratósfera. Divisiones de Tropósfera Capa Microclimática Es aquella sección de la baja atmósfera en que se localiza en la vertical ascendente entre la superficie sólida y/o líquida a una altura que varía entre algunos centímetros a decímetros. En esta capa se producen algunos fenómenos como son las heladas y/o escarchas. Capa Geográfica Comprendida entre los primeros kilómetros de espesor, entre los niveles de presión 1000 y 700 Mb. Esta división es también llamada "Capa Turbulenta", ya que esta manifiestan directamente las influencias térmicas y químicas producidas por la vecindad inmediata del suelo, en esta capa, no hay cambios de la temperatura ambiental (efecto de diatermia). Al efectuarse un diagrama aerológico de esta sección atmosférica, se puede detectar la presencia de dos inversiones: la primera de ella es en la superficie y corresponde a la Inversión Radiacional que se extiende hasta los 900 metros de altura; mientras que la 16
segunda hace mención a una de carácter de Subsidencia (movimiento lento de ascenso del aire sobre una gran extensión terrestre), esta inversión, se desarrolla a los 3000 metros de altura y coincide con el límite de la Capa Geográfica- se trata ésta de un nivel de inversión dado en la que aire en convección no puede pasar produciéndose una concentración de impurezas (capa sucia). Por encima de esta sección limite, se desarrolla la Plepopausa Que es una capa de aire puro que marca el comienzo de la: Atmósfera Libre Que se extiende entre los 3 y 12 kilómetros de altura, donde tanto la temperatura como la presión atmosférica disminuyen a medida que se aumenta la altura, reducciones que para el segmento térmico es a razón de 1º celcius (C) por cada 100 metros de altura, mientras que la presión se reduce de 700 a 200 milibares(Mb), lo que significa que se reduce a razón de 5,5 Mb. por cada 100 metros de altura. En esta capa se desarrollan y localizan las nubes altas y medias, disminución de la humedad y de los vientos, etc. En los 12 kilómetros se presenta la Tropopausa que es el límite de la Troposfera, y, es a su vez, una capa donde los movimientos desordenados de desarrollo vertical y el descenso de la temperatura se frenan. La ubicación de esta capa varía de acuerdo a la latitud terrestre, aunque su altura promedio es equivalente a los 12 kilómetros, valor real para las latitudes medias; ya que tanto que en las latitudes altas con bajas varía respectivamente 6 y 18 kilómetros de altura, lo cual tiene particular importancia en este sector, porque permite un gran desarrollo vertical de la nubosidad, lo que involucra una mayor precipitación con respecto a otras latitudes. La forma de la Tropopausa como una esfera aplastada. Esta capa es mas alta con tiempo anticiclónico y de acuerdo al espesor que varía hacia los Polos es posible advertir que hay una clara disminución de las temperaturas en su límite y ello se expresa en los rangos que se entregan a continuación: Ecuador: -85º C. Latitudes Medias (N y S): -55º C. Polos(N y S): -45º C. Por otra parte, no se debe considerar a la Tropopausa como un límite o techo continuo porque tiene varias rupturas y es por esas discontinuidades que se produce el flujo de una cierta cantidad de Ozono estratosférico, elemento que es fácilmente reconocible en la parte posterior de una perturbación, existe a la vez, un paso de aire troposférico hacia la 17
Estratosfera, se calcula por este hecho que se necesitarían 1 o 2 años para reemplazar todo el aire que existe en la baja y media Estratosfera por parte del aire troposférico. Cabe destacar que en la Troposfera se encuentra prácticamente todo el Vapor de Agua atmosférico, los núcleos de condensación y las más notorias variaciones de temperatura. Dentro de ella, el aire, está en continuo movimiento a causa que el Sol lo calienta desigualmente, echo que provoca la formación de Centros de Altas y Bajas Presiones, originando de esta forma a los Vientos. Algunos fenómenos climáticos que ocurren en la Tropósfera Vientos de bajo nivel 0 a 150 metros de altura Precipitación en todos sus estados. Variaciones de temperatura con la altura (1º C por cada 100 metros de altura). Variaciones de presión(5,5Mb por cada 100 metros de altura). Concentración de Núcleos Higroscópicos. Presencia de casi todo el vapor de agua de la atmósfera, y, por ende, de la humedad. Presencia de Inversión de temperaturas con la altura. Formación de diversos tipos de nubes. Capa turbulenta. Vientos de altura a 12 kilómetros (Corrientes de Chorro). Formación de Centros de Alta y Baja presión. El azul del cielo Esta coloración se debe a que las moléculas del aire detienen y reflejan a un gran porcentaje de la radiación azul(que en lo que se refiere a su longitud de onda son extremadamente cortos), proceso físico que determina la difusión por todo el espacio de estas longitudes. Mientras los colores rojos y amarillos, que son de longitud larga, pueden pasar. En nuestro derredor vemos lo rojo y lo amarillo de la luz del cielo. Esta dispersión de la luz azul ocurre principalmente hacia los 20 kilómetros inferiores de la atmósfera, lugar, en que el cielo, presenta el color que le es característico, mientras que a mayor altura, el cielo se ve violeta, coloración que a mas de 35 kilómetros de altura, tiende a ser una bóveda oscura. Con relación a los Arcoiris, éstos se deben a la reflexión y dispersión que los cristales de hielo realizan sobre la luz solar. Segunda capa atmosférica: La Estratósfera En esta capa la ordenación de las características dinámicas y físicas del aire se produce en estratos de composición horizontal, el aire es aquí menos denso y en esta capa se desarrolla entre los 12 a los 50 kilómetros de altura y fluctúa, a su vez, entre los niveles isobáricos de 200 a Mb. 18
Dentro de ella se reparte también la otra cuarta parte del aire atmosférico, siendo por esta razón, muy baja la densidad atmosférica de este elemento. En esta misma división se reparte la mayor parte del Ozono estratosférico, que halla su eje entre los 20 y 35 kilómetros, aunque con una densidad máxima hacia los 48 kilómetros situación válida para las latitudes bajas y de 35 kilómetros para las latitudes altas. La presencia de este gas, ocasiona un aumento de la temperatura porque el Ozono absorbe algunas bandas de onda Infrarroja. En lo que se refiere a esta benéfica capa que tiene por misión filtrar las radiaciones ultravioleta (aunque de éstas principalmente se filtran las de más alta frecuencia las que en si son lesivas para la supervivencia de las especies vivientes del planeta), existen de acuerdo a su nivel de altura existe él: ozono troposférico, que debe su presencia a movimientos advectivos y convectivos; un ozono estratosférico: que posee efectos estacionales que modifican el equilibrio fotoquímico, y, por último, se encuentra el ozono mesosférico, que conduce a equilibrios fotoquímicos posee variaciones que están de acuerdo al día respecto de la noche. La Estratosfera se inicia con una sostenida isotermia que se mantiene parecida y luego presenta una notable inversión térmica a través de casi todo su espesor hasta llegar a una temperatura máxima cercana a los 0o C. En la parte superior de la Estratosfera, es decir, en la Estratopausa. Algunos fenómenos climáticos que ocurren en la Estratósfera Presencia de Ozono(O3) Zona relativamente tranquila. Movimientos advectivos importantes, soplan fuertes vientos zonales del oeste y del este. Presencia de alguna nubosidad. Escasa presión y humedad atmosférica. Temperaturas en descenso por la altura, salvo que se produce por la existencia del Ozono, aumentos del rango térmico hasta llegar a una máxima de 0o C. Con respecto a los vientos estratosféricos hay que agregar que si bien los movimientos convectivos son despreciables pero si los advectivos en la Estratosfera Tropical, donde hay un régimen bianual de vientos que soplan del Este entre los 18 y los 30 kilómetros de altura, para luego ser reemplazados por vientos del oeste, soplando a igual altura. Cada flujo dura alrededor de 13 meses, creyéndose que pueden tener influencias sobre el clima, aunque sus causas no están claras. Finaliza la Estratosfera en la capa llamada Termósfera donde se desarrollan ciertas nubes noctilucentes y su composición es principalmente vapor de níquel. Luego de este nivel, comienza otra parte de atmósfera que puede ser llamada en bloque como Atmósfera Superior, siendo su capa o divisiones las siguientes: 19
Mesósfera Donde la temperatura desciende con la altura hasta llegar a un mínimo de 90º C. a 80 kilómetros, lo que marca a su vez el límite superior de la Mesósfera (50 a 80 kilómetros), desde esa altura comienza a aumentar él calor produciéndose a los 80 kilómetros una inversión térmica llamada Menopausia. Esta a su vez, es el límite de la capa en cuestión, en ella, se observan ciertas nubes las que son nítidamente observables durante las noches de verano. Este hecho físico reviste extraordinaria importancia si se piensa que en la Mesosfera hay casi inexistencia de vapor de agua para la formación de estos cuerpos de nubosos, por lo que se estima que estos se deberían a la existencia de polvo meteórico que actuaría como núcleo de condensación en torno al cual se formarían cristales de hielo, situación que se apoyaría en fuertes movimientos convectivos, los que harían llegar cierta cantidad de Vapor de Agua desde la baja atmósfera. La presión, por su parte, es de 1 milibar(Mb), lo que es indicativo de la inexistencia de aire. En suma las tres capas descritas, constituyen la Homósfera (igual o casi igual atmósfera - de acuerdo a sus características), de los 80 kilómetros. Hacia arriba la composición química del aire y el conjunto de capas atmosféricas pasa en la Mesósfera a un cielo que es oscuro debido a que no se encuentra a esa distancia de la superficie las partículas necesarias que posibiliten el efecto de difusión de la luz, lo que se denomina proceso de dispersión de Raileight. Es en igual altura que la atmósfera es llamada Quimioésfera o Heterósfera, debido a los cambios químicos que se producen en los gases. fenómenos climáticos que ocurren en la Mesósfera Disminución de la presión atmosférica. La casi inexistencia de aire atmosférico. Disminución y luego aumenta de la temperatura atmosférica. Capa tranquila. Presencia de ciertas nubes. Ausencia de movimientos advectivos(horizontal), pero presencia de otros en sentido convectivo(vertical) que tentativamente llevan una cantidad de vapor de agua desde la baja atmósfera. Heterósfera o Quimioésfera En ella se distinguen dos regiones principales: Termósfera: que va desde los 80 a los 1000 kilómetros de altura, siendo su característica principal que a partir de las temperaturas existentes en la Mesopausa de casi 100º C y luego de una capa de isotermia de 10 kilómetros de espesor, las temperaturas se 20
elevan hasta los 1500º C. A los 500 kilómetros de altura siendo a los 1000 kilómetros de altura de carácter estable, situándose en ese nivel el límite de la Termósfera, la Termopausa. En este sector, existe otra capa que se denomina Ionosfera que resulta importante él individualizarla del momento que en ella se distinguen ciertos efectos sobre las condiciones atmosféricas y más que nada por el gran papel que ejerce sobre las comunicaciones. Ella aparece situada entre los 80 y 400 kilómetros de altura. En la Ionosfera ocurre el proceso de la ionización, que significa que las partículas allí presentes, están cargadas eléctricamente iones y electrones - y gracias a esta características eléctrica, son posibles, la transmisión a larga distancia de las ondas electromagnéticas (de radio). Se puede decir que esta capa es en realidad un conjunto de regiones ionosféricas ubicadas a diferentes alturas. La causa del fenómeno de la ionización son los rayos ultravioletas, lo que es válido para las capas D y E mientras que para la capa E, son los rayos X los generadores de este proceso de fotoionización. La primera región es la D, que se localiza hacia los 80 kilómetros de altura, luego viene la capa E, que se encuentra hacia los 100 kilómetros de altura. En realidad esta región se encuentra en F1 y F2. La transformación eléctrica de estas partículas se produce gracias a la acción de la energía solar, las regiones ionosféricas, tienen mayor espesor e intensidad en el hemisferio que esta de día, debido a que las moléculas de los átomos de nitrógeno y oxígeno absorben las radiaciones de más corta longitud del espectro electromagnético solar (rayos gama, X y ultravioleta), en este proceso de absorción, cada molécula o átomo, cede un electrón y se convierte en un ion con carga positiva, son éstos que en el movimiento libre por la Termósfera, los que ocasionan la Ionosfera y sus capas. Esta misma absorción es la que explica el hecho que en la Termósfera, la temperatura llegue hasta los 1500º C.. Esta disociación eléctrica que ocurre en este nivel de la Ionosfera, provoca cambios en la composición del aire, de tal manera que a los 80 kilómetros de altura hacia arriba, se hace necesario reconocer la presencia de la Heterósfera. En el fondo, se trata de reconocer y distinguir una región donde estaría en contacto la atmósfera solar con la terrestre, contacto que se manifiesta por el intercambio de Hidrógeno atómico lo que quiere decir, que en la práctica, la Atmósfera Terrestre termina en la capa H3. En la Heterósfera existen cuatro capas aparte de esta (H3) y ellas se caracterizan por la preponderancia de ciertos elementos químicos que por su concentración le otorgan a la Heterósfera el nombre de Quimioésfera, donde la mas baja de sus capas es la de Nitrógeno Molecular, que va hasta los 200 Km., luego prosigue una de Ozono, una tercera de Helio y finalmente la de Hidrógeno Atómico. Por encima de la segunda parte de la Heterósfera, se localiza la Exósfera, la cual viene a marcar el límite de la atmósfera terrestre, se desarrolla desde los 1000 kilómetros sin establecimiento de límite, de manera que ella, evoluciona a una región todavía mas alta, que 21
ya no es parte de la atmósfera terrestre, pero que constituye una entidad importante dentro del sistema terrestre con influencia en el clima. El nombre que recibe esta región superior es: Magnetósfera Fuera de la atmósfera pero formando parte de las entidades que constituyen el sistema terrestre, esta la Magnetósfera que es una manifestación en altura de las fuerzas magnéticas terrestres, es decir, de los procesos que se producen a partir del campo magnético del planeta que atraviesa la Homosfera y la Magnetosfera. La Magnetosfera puede ser importante porque constituiría el paso de las influencias solares a la atmósfera propiamente tal y por lo tanto, esas influencias tendrían efectos climáticos. El límite de la Magnetósfera es la Magnetopausa, ambas están muy distorsionadas de tal modo, que la posición de nuestro planeta, respecto de esta capa es claramente excéntrica, distorsión de estas capas que es consecuencia del Viento Solar(un flujo constante de electrones y protones emitidos por el sol). Con respecto a la Magnetósfera, debe decirse que el límite efectivo del campo magnético externo de la Tierra se halla quizás entre los 64.000 y 130.000 kilómetros de altura. Toda la región comprendida entre ellos es la Magnetosfera. La presión ejercida por el viento solar empuja a esta capa acercándola así hacia la Tierra - distancia de 64.000 kilómetros de altura. Con respecto a la parte posterior, se puede agregar que esta cola magnética, se halla alineada por el sol (líneas de fuerza) y se prolonga a medida que se atenúan las líneas de fuerza, desconociéndose la extensión. El descubrimiento de la Magnetósfera es reciente, por cuando, solo en 1958, los satélites mediante contadores geyger incluidos en si interior registraron una intensa actividad radioactiva en altura, de manara que de los 100 golpes registrados se aumento violentamente a los 10.000 a una altura de 3600 kilómetros de altura, luego este valor descendió a 1000 para posteriormente y a una altitud de 13000 a 19000 kilómetros de altura se verificó nuevamente un registro de 10.000 pulsaciones (cinturón interno y externo de James Van Allen). Las protuberancias solares, tienen lugar en la superficie astral a intervalos irregulares y envían en eso períodos ráfagas de iones hacia la Tierra. Al producirse este hecho se intensifica la actividad de las partículas de los cinturones generándose Tormentas Magnéticas que alteran seriamente las comunicaciones radiales. Paralelo a esto, se registran la presencia de la Auroras Boreales, que son fenómenos luminosos vistosos de colores de fuerte tonalidad rojiza, verde o amarilla, las que se presentan en formas complejas. Pero otro lado, durante el año 1958, con ocasión del año geofísico se descubrió la existencia dentro de la Magnetósfera de dos zonas de partículas, en las que en si interior hay una concebida concentración de radioactividad. Estas dos áreas son los llamados cinturones de Van Allen: El primero de ellos (interior) se encuentra a 3600 kilómetros de altura y el otro (externo), entre los 13000 y 19000 kilómetros de altura. 22
Estos cinturones son concentraciones de partículas cargadas protones (+) y electrones (-) atrapados por las líneas de fuerza magnética (campo magnético externo), estas partículas provienen del Sol. La intensidad de las radiaciones de ambos cinturones presenta grandes fluctuaciones en la medida que cambia la actividad solar. El aire homosférico El aire debe ser definido como una mezcla de gases y no una combinación de los mismos, dado que los gases no reaccionan químicamente entre sí, prueba de ello es que el Oxígeno es activísimo y esta mezclado con gases inactivos tales como el Argón. El hecho que sea una mezcla tiene importancia desde el punto de vista físico, porque cada uno de los gases forma una Atmósfera independiente, por lo que la presión total, es la suma de las parcialidades, lo que se explica a través de la ley de consecuencias parciales de Dalton en la que se expresa que los gases contenidos en un espacio reaccionan entre y obran independientemente. Los gases del aire no reaccionan debido a la mezcla, por lo que es posible trabajar en forma separada con ellos. Composición del aire homosférico El aire de la Baja Atmósfera esta constituido por tres grupos, cuyos componentes principales los cuales son: Aquellos que intervienen en proporciones fijas o llamados gases permanentes, éstos en si no tienen gran importancia climática porque son frecuentes, se encuentran en la misma proporción en cualquier sector de la atmósfera. Los gases permanentes son él: Oxígeno y el Nitrógeno. Además de éstos, se presentan los gases raros que se pueden dividir en gases pesados: Argón, Neón, Xenón, Kriptón y Metano. A ellos se unen los gases ligeros: Hidrógeno y Helio. Es en la Exósfera donde los gases que aparecen en mayor proporción son los Ligeros. En la mezcla de gases homosféricos la participación individual de cada uno de los gases es la siguiente: Nitrógeno 78%, Oxígeno 21%, Argón 0, 9%, mientras que el 0,003%, lo aportan la suma total de los demás gases, todo lo anterior considerando un desarrollo en una parcela de aire seco y puro. Otro componente del aire homosférico son los llamados gases variables, los que muestran una rápida disminución con la altura entre estos se encuentran: El vapor de Agua, el gas carbónico o Dióxido de Carbono y el Ozono. Desde el punto de vista de la historia, fue en 1744, cuando Lavoisier y Scheele demostraron que el aire es una mezcla. Hacia 1787, el físico español Antonio de Martí y Franques fijó el actual contenido de oxígeno en el aire (21%). 23
En 1882, mediante la destilación del aire líquido se logró separar a los gases raros o nobles esto fue obra de Rayleigh y Ramsay, quienes fijaron los nombres de "Kripto" por oculto, "Argón" por inactivo, "Neón" por nuevo y "Xenón" por extranjero. Hay que advertir que la composición del aire se mantiene constante hasta los 20 kilómetros de altura rango a partir del cual comienza a disminuir el Oxígeno y aumentar el Helio, entre los 50 y 100 kilómetros de altura, hay una variación muy pequeña sobre todo en el límite de los 100 kilómetros de altura, por cuanto, a ese nivel empieza la atmósfera de iones (Ionosfera). A la par, existe una disminución del Nitrógeno pero aumenta nítidamente la presencia del Oxígeno Atómico conocido también como Ozono, cuya función reguladora se basa en la absorción de las radiaciones ultravioleta de la banda de los 2900 Amstrong, lo que protege al planeta al bajar en este el efecto actínico de esta radiación. La presencia del Ozono disminuye desde el Ecuador hacia los Polos. Por último, se puede agregar que la forma de la atmósfera y en especial la Tropósfera debe su modelado a la fuerza centrífuga que en sí determina un ancho para esta capa de 18 kilómetros de altura en las bajas latitudes hasta llegar a 6 kilómetros de altura en los polos. Vapor de agua Este gas varía latitudinalmente dado que en los 70º Norte su proporción es de 0,22% hacia los 48º de latitud es de 0,92% mientras que en el Ecuador es de 2,63%. A raíz de esto se infiere que la circulación general de la atmósfera debe en lo que a sus células convectivas, se refiere un juego que esta directamente relacionado por la disposición planetaria de las líneas de altas y bajas ecuatoriales y subpolares a las que se agregan las anticiclonales subtropicales y polares. La proporción ya comentada del Vapor de agua se debe así mismo a la distancia respecto de las fuentes de humedad la temperatura y la latitud considerada. Él porque depende de la temperatura se encuentra ligado a la siguiente explicación: La Capacidad Higrométrica del aire (es decir, su posibilidad de contener vapor de agua) es directamente proporcional con la temperatura, esto equivale a decir que: A mayor temperatura mayor es la Capacidad Higrómétrica, por lo tanto, los máximos valores de la cantidad de Vapor de agua se encuentran en las latitudes intertrópicales (23° L.N a 23° L.S.), cerca de la superficie, estando los montos mínimos situados en las latitudes altas(66° a 90° LN y LS). Cuando se hace mención a las fuentes de humedad, se piensa en las napas líquidas las que tienen como máximo representante, por lo tanto, aquellas regiones continentales ubicadas cerca de los mismos poseen una humedad constante con relación a las interiores que registran una variabilidad que estará afectada y regida por el fenómeno de la continentalidad. 24
También la humedad es intensamente proporcional en aquellas áreas con vegetación exuberante es por eso que el aire ecuatorial posee una ambivalencia de vapor de agua al interior como en el sector costero. El transporte vertical del Vapor de agua por turbulencia se restringe a los primeros kilómetros de altura. La razón de esto radica en que dicho gas es pesado por lo que su presencia en la Tropósfera Superior es escasa. El Vapor de agua, no es el constituyente de las nubes, la columna blanquecina es debida a la condensación de esta sustancia volátil, debe agregarse que el Vapor es invisible. La atmósfera en sus primeros kilómetros de espesor contiene el agua en sus tres estados. Los cambios de estado o condición es fundamental en la determinación de las condiciones climáticas, todos los cambios están agrupados en el Ciclo hidrológico, ahí entonces que dentro del estudio del clima se considere a dicho ciclo como un ciclo energético. Gas carbónico(CO2) o bióxido de carbono Forma parte de la atmósfera gracias a la descomposición y respiración de los organismos vivos, a la combustión, a la actividad volcánica e hidrotermal. Desde 1880, se registra un aumento de más de un 15% en la proporción de CO2 contenido en el aire como efecto del uso creciente de combustibles fósiles - orgánicos (petróleo, carbón, gas) se ha calculado que si el aumento llegará a un 100% en cuanto a la proporción de CO2 en la atmósfera, podría producirse un aumento de las temperaturas en 3,4ºC, parece ser que en él calculo se ha subestimado la capacidad de absorción de CO2, por parte del agua del océano, este hecho conduciría a que nunca se lograría este 100% de aumento. La razón científica que se entrega para comprender el alza de la temperatura, es que dicho gas absorbe energía en la banda de la "radiación Infrarroja(I.R.), rango electromagnético de onda larga comprendido entre los 12 y 16 micrones o 1200 a 1600 nanómetros(nm); esta radiación es principalmente la que emite nuestro planeta (luego de absorbido otra de menor longitud de onda que hace que el planeta se caliente a otra Tº y luego emita en otra banda de longitudes), en particular, la superficie terrestre. La absorción citada es debida al CO2 provoca un aumento térmico atmosférico. En cuanto al CO2, éste se concentra cerca de la superficie terrestre y en las latitudes bajas circulando, desde ahí, hacia los Polos geográficos. La atmósfera, en lo que se refiere a su dinámica y los fenómenos que en ella se producen, se debe a la radicación solar, energía que cubre una amplia gama de longitudes de onda que van desde las mas cortas (ultravioleta(U.V.)) hasta las mas largas (infrarrojas(I.R.)), pasando por las radiaciones luminosas del espectro visible. 25
Ozono(O3) Se trata de oxígeno triatómico (O3), cuya presencia en la Estratósfera se debe precisamente la radiación U.V. que es la responsable de generar la disociación del Oxígeno Biatómico, mediante un proceso llamado fotodisociación, el que una vez generado, induce a que el átomo de oxígeno(O) se recombine con un O2 dando lugar al ozono(03). Molécula de O3: oxígeno(o2) u.v = 0 + o2 = 03. El ozono es un compuesto muy inestable en presencia de luz solar, cuando este compuesto absorbe nuevamente energía solar del orden de los 1,1 micrones, vuelve a su estado de O2 y oxígeno atómico el que recombinado nuevamente con el ozono produce dos moléculas de oxígeno biatómicos: O3 + O = O2 + O2 Estos procesos son comunes que ocurran en una larga capa cuyo espesor varía entre los 15 y los 22 kilómetros de altura y es precisamente el origen de la Ozonósfera. Existe también ozono troposférico pero su producción y sus cambios se deben a descargas eléctricas, a la actividad industrial y a movimientos atmosféricos. Su distribución varía en el tiempo y el espacio, las máximas concentraciones se registran en la estación de primavera y verano en las latitudes altas a una altura de 15 kilómetros, por su parte, en las latitudes medias esos máximos son en verano y a 30 kilómetros de altura. En general, la concentración en las latitudes altas es mayor mientras que en lasque en las tropicales existe un rango importante de este gas atmosférico. Por su parte, el sistema de bajas presiones y las Vaguadas en la Troposfera Media y Alta, son más ricas en ozono que los anticiclones y las dorsales de altas presiones. La importancia del ozono radica en que absorbe, como capa, una fracción considerable de energía solar, aquella que corresponde a las radiaciones de onda corta (200 a 300 nanómetros) o Ultravioletas, esta parte de la radiación solar es pequeña pero de efecto letal para los seres vivos. Aparte de esta función, el ozono, absorbe parte de la radiación infrarroja y de la visible, motivando con ello el aumento de la temperatura que se observa a los 50 kilómetros de altura. Además de servir como pantalla protectora, el O3, destaca como indicador de la circulación atmosférica, particularmente el de la circulación estratosférica, aunque debe indicarse que este gas es también parte de la contaminación atmosférica. Aparte de este componente, en la atmósfera existen otros compuestos sulfurosos, como el: óxido de Carbono, Aldehído Fórmico, etc. En otro ámbito, el tercer componente del aire lo constituyen las: Suspenciones Sólidas o Partículas Extrañas (polvo, cenizas, sales, cuerpos químicos y microorganismos).
26
El polvo En general, este elemento, proviene de la destrucción de cuerpos animados y desanimados que son partículas no vivientes, que suelen ser transportadas muy lejos por los movimiento atmosféricos. Las cenizas Son producidas por el fenómeno de uso de los combustibles fósiles, mala manutención de chimeneas, modos de locomoción a las que se agregan las de origen natural y que se originan en incendios forestales y erupciones volcánicas preferentemente. Sales y cuerpos químicos En partículas las más importantes son el Yodo (I) y el Cloruro de Sal (Nacl) que son originarios de las aguas oceánicas por lo que es importante señalar tienen adicionadas a su aire estos cuerpos. Los microorganismos Tienen también un papel destacado en la composición del aire dado que su accionar es de servir de Núcleos Higroscópicos, cuerpos vivientes o no en su presencia decidirá la posibilidad de formar mayores gútulas en el aire de las ciudades que es mucho más rico en estos elementos, por lo que la condensación será mayor y por lo tanto la ocurrencia de ciertos tipos de nubosidad será asimismo más recurrente como es el caso de las neblinas. Las suspensiones tienen importancia en los procesos radiacionales, en la atmósfera de las ciudades, donde es más abundante se forma una verdadero techo que dificulta el paso de las radiaciones solares, así como aquellas que rebotan desde la superficie terrestre hacia el espacio, razón por la cual las temperaturas urbanas son mas elevadas que en la periferia, siendo esta indexión del orden de 0,5 a 1º C. Hay dos funciones climáticas importantes por parte de estas suspenciones y se vinculan a su origen, por lo que este indicativo tiene que ver con la contaminación atmosférica y en segundo lugar, por el peso de ellas se encuentran concentradas cerca de la superficie aunque se hallan en gran cantidad en el nivel inferior de la Termodinámica a 1,3 kilómetros de altura como resultado de los movimientos convectivos troposféricos, lo que origina una compactación llamada Capa Sucia. Existe, por último, otro nivel secundario a unos 10 o 12 kilómetros, como consecuencia de esos mismos movimientos y corresponde al nivel de la capa llamada Tropopausa. Propiedades físicas del aire Estas derivan de su condición de mezcla de gases, siendo ésta una masa que se debe regir y comportar como gas, de ahí que para su estudio, los tópicos para su análisis se centren en cuatro principios de la física:
27
Termodinámica Es el estudio de las variaciones en la temperatura, presión y densidad de los gases causados por variaciones en el aprovechamiento y extracción de calor. Estática de la atmósfera Se supone en su estudio que la presión, temperatura, densidad y humedad varían continuamente en el espacio y, por lo tanto, se investigan las relaciones entre las distribuciones espaciales de esas variables. Dinámica meteorológica Es el estudio de los movimientos atmosféricos a través del concepto de la hidrodinámica clásica. Cinematismo meteorológico Son movimientos atmosféricos independientes de sus causas y consecuencias termodinámicas y dinámicas. En los temas de la termodinámica atmosférica debe considerarse las leyes de los gases fundamentales y que fueron formuladas por Boyle, Gay Lussac y Avogadro, con ellas se llega a la formulación de la ecuación del Estado Mayor de los Gases: P: R · D · T Donde: P: Presión. R: Constante que varía según el gas, para el aire seco: 2870. D: Densidad de relación Masa/volumen (gr/cent3). T: Temperatura absoluta en grados Kelvin (o A) -273º C. Según ella cualquier cambio en las tres variables produce una alteración compensatoria en 1 o los 2 restantes; esta ecuación se complementa con el primer principio de la termodinámica, según el cual la energía interna de los gases: la temperatura de un gas depende de la intensidad del movimiento de las moléculas de ese gas. La temperatura es proporcional a la energía cinética media de las moléculas en movimiento, por lo tanto, el recalentamiento del gas va acompañado por un aumento de las moléculas y en consecuencia, un aumento en la energía cinética del gas, sino se agrega calor, pero el gas se comprime, también se incrementará la energía cinética de tal modo que la temperatura del gas subirá. Formula del primer principio de la Termodinámica:
28
Dq: dV + Dw Donde: dQ: Cantidad de calor requerido para hacer variar la temperatura de una substancia. dV: Cambio de la energía interna del sistema. dW: Elemento de trabajo efectuado por una porción de gas para expandirse. A lo anterior es conveniente indicar el siguiente: Adiabático: Son aquellas transformaciones en que no hay intercambio de calor con el exterior del gas, esto quiere decir que al no entregarle calor al gas y a su vez al comprimirlo y/o expandirlo, la energía cinética que se desprende de los choques moleculares hará que la todo de ese gas (aire) aumente o disminuya. La equivalencia entre el trabajo proporcionado y el calor desprendido, será distinta según se trate de aire seco o saturado, por cuanto un aire húmedo o saturado que asciende se enfría y condense su humedad, con lo que se produce una restitución parcial a la atmósfera la Energía Latente que se encuentra presente el Vapor de Agua. De esa manera, la reducción adiabática de la temperatura, por el proceso de distensión se suaviza y adquiere valores que son iguales a la mitad de los correspondientes al aire seco (gradiente saturado o suedoadiabático= 0,5º /100 m. de altura mientras que el gradiente para el aire seco = 1º C por cada 100 m. de altura) estos gradientes son constantes para todos los lugares y momentos que indican los comportamientos de una partícula seca o saturada en movimiento. A veces, los vientos no soplan o lo hacen imperceptiblemente(calma anenométrica), los vientos actúan sobre la Temperatura, la humedad relativa, evaporación y modelado del paisaje. Fenómenos geográficos del clima Al introducirnos en este capítulo resulta necesario establecer que el clima se encuentra afectado por una serie de hechos que de una u otra manera alteran modificando los elementos climáticos (temperatura, humedad, precipitación, presión, viento), por otra parte, son estos numerosos fenómenos los que también participan decisivamente en los cambios que experimentan a escala temporal y espacial aspectos como: La población, agricultura, vegetación, vivienda, actividades recreacionales, etc. Sin duda, uno de los principales factores del clima lo constituyen las llamadas corrientes marinas, estas se tratan de movimientos de translación de grandes masas de agua marina, también son concebidas como desplazamientos de aguas individualizadas por océanos y mares. A partir de lo enunciado se pueden establecer algunas correlaciones que perfilan un comportamiento disímil entre el océano y el continente, diferencias que se basan 29
esencialmente por tener ambas superficies distintas albeados respecto de la radiación solar. Visto así se puede representar estas observaciones bajo el de: Maritimidad y continentalidad Existen marcadas diferencias entre los términos expuestos ya que estas desigualdades destacan: •
• •
•
• •
• •
Que los océanos tienen una gran capacidad de almacenamiento de energía solar y ello se debe a su transparencia, a su elevada temperatura de ebullición y muy bajo grado de congelación y asimismo al movimiento permanente de las corrientes oceánicas. Hay diferencias de Albedo - Reflexión, por cuanto el Albedo de las aguas respecto de la Tierra es menor por la condición de opacidad y transparencia de ambos cuerpos. A esto se agregan los procesos de evaporación y condensación que reducen el calor superficial de los océanos, el que se evapora junto al calor latente (vapor de agua) por la atmósfera. Estos hechos físicos provocan la inercia, determinando con ello un desface de las temperaturas máximas y mínimas, y, por ello, tengan respecto de los montos máximos y mínimos de insolación, una prolongación de uno o dos meses en las estaciones con influencia oceánica en relación de aquellas situadas al interior de los continentes. Lo anterior lo determina la condición que señala la influencia oceánica sobre los registros térmicos, esto se traduce en que esta situación se prolonga desde el verano hasta el otoño, de tal modo, que esta estación es más cálida en las riberas oceánicas que en el interior de los continentes. Las amplitudes térmicas anuales son mas acentuadas en el interior de los continentes que las estaciones que se localizan en la costa, siendo ejemplo de ello las variaciones térmicas anuales de: San Antonio: 6,4º C.,Quillota: 8º C.,Jahuel: 11,2º C. Los promedios del mes mas frío son mas altos en las regiones costeras que aquellas localizadas a igual latitud pero hacia el interior. Por ejemplo, en la Quinta región y específicamente en Valparaíso los promedios térmicos del mes mas frío(julio) están siempre sobre los 10º C, en tanto y a diferencia de esto en Los Andes esta situación se centra en los 9º C. La cercanía del mar suaviza y regula las temperaturas. La amplitud térmica mensual y anual aumenta con la latitud y grado de continentalidad siendo ejemplo de ello, las estaciones de: Meses: E
F
M
A
M
J
J
A
S
O
N
D
Estación:
Copiapó: 20,2º 20,5º 19,1º 16,4º 13,9 13,8 12,9º 13º 13,4º 14,9º 16,7º 18,2º. Latitud: 27º 25’ s. Altura m.s.n.m: 380, temperatura promedio: 16,2º C, variación anual: 7.6º C.
30
San Fernando: 20,7º 20,2º 18,3º 12,8º 9,5º 10,7º 7,8º 7,9º 9,6º 12º 16,4º 17,8º Latitud: 34º 45´ s. Altura m.s.n.m: 350, temperatura promedio: 13,6º C, variación anual: 12,9º C. Balmaceda: 12,8º 10,5º 10,4º 6,1º 1,4º 2,3º -4,9º -2,4º 3,7º 6,3º 9º 9,2º Latitud: 45º 55´s. Altura m.s.n.m: 520, temperatura promedio 5,7º C, variación anual: 17,7º C. Fuente. Anuario Meteorológico de Chile. •
La continentalidad se manifiesta con una amplitud térmica estacional más acusada, con un verano más cálido y un invierno algo más frío. Continentalidad
Se trata de un conjunto de caracteres climáticos determinados por la disminución de las influencias marítimas a medida que se avanza hacia el interior del continente. Los rasgos esenciales de los climas continentales son la fuerte oscilación térmica(diurna, mensual y anual), la sequedad y la transparencia del aire. Estas condiciones son más notorias en la medida en que nos vamos alejando de los océanos ya que las masas oceánicas al estar mas alejadas hace que las influencias aéreas se desequen y pierdan fuerza por la frotación o roce con los elementos. La oceaneidad En cambio, esta directamente influida por el aire húmedo y las áreas más beneficiadas por este efecto son las vertientes occidental y oriental de los continentes, suavidad en sus temperaturas, humedad relativa alta y poca variación anual del gradiente térmico y la diferencia entre las noches respecto del día se atenúan en lo que se refiere a la variación de la temperatura y por lo general no existen heladas ni escarchas en esas condiciones ambientales. Hay que advertir que la amplitud térmica estacional (estival) es mas marcada en las estaciones continentales respecto de las oceánicas. Esta situación se repite y aumenta en latitud para ambos tipos de estaciones. En lo referente al Otoño esta estación es también más cálida en las ciudades de la costa que aquellas del interior a pesar del aumento en latitud y es mas existe un desface de dos meses al prolongarse las temperaturas. Relación geográfica entre la zonificación vegetacional y el clima Cuando se habla de vegetación es posible establecer cuatro tipos de subdivisiones, cada una de las cuales establecerán diferencias de las restantes de acuerdo a: densidad vegetacional, altura y variedad de las especies, requerimientos biológicos(agua, luz, tierra, temperatura, etc.), etc. Así de esta manera, nos encontraremos con una primera instancia conocida como el Bosque y por esta asociación se entenderá como un amplio 31
espacio poblado de árboles que parecen en forma natural allí donde su presencia no es impedida por: la fría aridez, el viento, el agua, condiciones edáficas desfavorables, etc. Variedad de bosques con o sin intervención humana: Bosques primarios: Selva virgen según la naturaleza de sus árboles y según su fenología (hechos biológicos dependientes del clima- floración, aparición y maduración de los frutos, etc.). Bosque Semperviventes: Coníferas, laurifolios y los durifolios de hoja perenne. Bosques Caducifolios o Aestisilva: De hoja caduca como es el caso de los bosques de álamos, arboles frutales. Bosques Mixtos: Son aquellas asociaciones en las cuales existen en proporciones variables árboles de hoja caduca, perenne y coníferas. La clasificación de los grandes bosques considera el parámetro climático. Dentro de la bíocora (límite entre zonas climáticas de diferentes floras, o espacio vital de una comunidad de vida de distintos animales y plantas dentro de un bíotopo. Tienen un equilibrio dinámico) de Bosque, existen diferentes tipos de formaciones: Pluvusilva ecuatorial: La distribución de esta formación son el territorio sudamericanos y el congoles en Africa, así como la región costera entre Nigeria y Guinea(océano Atlántico), y, por último, desde Sumatra hasta las islas del Pacífico Occidental, por el Este. Esta agrupación forestal es la respuesta de la vegetación a un régimen climático uniforme que se caracteriza por sus copiosas precipitaciones, a lo que se une un elevado registro térmico, una alta humedad relativa. El clima ecuatorial indica por sus características físicas que hay un excedente hídrico que al tener alternancia de estaciones contribuye positivamente al crecimiento diario de todas las plantas. En segundo lugar se desarrolla la Pluvusilva tropical: La que se encuentra ubicada aproximadamente entre los 10 y los 23° de latitud para ambos hemisferios. En esta zona, existe cierta forma, un ritmo aperiódico de las lluvias por cuanto éstas se alternan con una estación de sequía, época en la que hay temperaturas mas bajas debido al cambio de dirección que experimenta el rayo solar en las latitudes tropicales.. En este período seco hay una gran nubosidad y presencia de aire húmedo que resulta de la incidencia de las masas de aire marino tropical contra las alienaciones montañosos costeras. Por otra parte, se presenta el Bosque Monzónico: Que es un tipo de vegetación que es la respuesta a un régimen climático caracterizado por una prolongada estación lluviosa que se sucede con otra de sequías y que es relativamente fría por lo que se comprende porque la mayoría de las especies sean caducifolias.
32
La ubicación espacial de esta agrupación es: Birmania, Tailandia, Camboya, oeste de Africa, América Central y Sur, Indonesia, Australia, Madagascar, etc. Es decir, un verdadero cinturón verde. En cuarto lugar aparece la Pluvusilva templada: Las características meteorológicas de esta área mundial están matizadas por una leve oscilación térmica y una adecuada distribución temporal de las aguas meteóricas. Existen tres sectores donde se pueden advertir los hechos climáticos mencionados: Alturas de la zona ecuatorial Márgenes orientales continentales Islas situadas entre los 25º y los 40º de latitud. Las costas occidentales de los continentes desde los 35º y los 55º de latitud, como es el caso nacional de las selvas del sur de Chile entre las IX y la XII regiones. Dentro de las características vegetativas de esta agrupación destacan: Existencia de pocas especies de árboles lo que involucra grandes poblaciones de individuos de la misma especie, estos árboles tienen hojas coriáceas o dura y tienen un dosel relativamente denso. Pasando a otra clase de bosque podemos encontrar el Bosque Estivifolio: El cual se encuentra definitivamente centrado en las zonas continentales de latitud media del hemisferio boreal. En si es la adaptación a un régimen climático continental que al mismo tiempo recibe un monto adecuado y mensual de lluvias, siendo mayor su milimetráje en los meses de verano justamente cuando la demanda de humedad es más expresiva. Aparte de lo anterior, se desarrolla el Bosque Acicufolio: Que predomina en dos extensas zonas continentales, tanto, en Norteamérica como en Euroasia. Se localizan entre los 45 y 75º de latitud norte. Se trata de un bosque típico de regiones tipificadas por sus inviernos fríos y veranos frescos, con altos índices de precipitación y humedad ambiental. Por último, dentro de esta biocora boscosa encontramos al Bosque Perinnifolio: El cual se encuentra íntimamente vinculado al clima subtropical de verano seco, conocido también como clima Mediterráneo con estación seca prolongada lo que lo sitúa entre los 30 y 45º de ambos hemisferios y de preferencia en las costas. Este régimen afecta al bosque en cuanto representa para él un gran esfuerzo biológico debido a los rasgos físicos que se enmarcan en una atmósfera de contraposiciones debido a que existe una alta temperatura lo que ocasiona estrés hídrico y un invierno a veces muy lluvioso que representa la época en que las plantas crecen. 33
Como consecuencia de lo indicado para el estrato boscoso se puede inferir los siguientes hechos: • Los bosques se adecuan a las características climáticas, las que a su vez determinan especies predominantes. • Existe en el mundo una notoria seguidilla de bandas o cinturones boscosos que responden a las condiciones ambientales circundantes. Existe una diferenciación en cuanto a la estructura física, densidad y extensión espacial de las agrupaciones vegetales estudiadas y la respuesta a esta diferenciación son las adaptaciones ecológicas de la masa vegetal. En segundo lugar se presenta la Sabana: Se trata de un tipo de vegetación es de los trópicos y se adapta a los climas en los que existen dos estaciones muy marcadas: la lluviosa y la seca. En esta asociación predominan las plantas herbáceas, acompañadas circunstancialmente de árboles(sabanas arboladas) de África y sur América y de matorrales. La vegetación es exuberante solo en la época de invierno. Tipos de Sabanas Sabana Húmeda Se encuentra asociada a un régimen climático en el que la aridez del paisaje esta lo suficientemente desarrollado como para impedir que crezcan árboles, dando entonces lugar a una extensión tapizada por un espeso grado de cobertura. La sabana húmeda tropical, esta muy extendida por Africa, América del Sur, S.E. asiático, N. de Australia, América Central y las islas del Caribe.
Sabana Espinosa Esta responde a las condiciones de un clima con estación seca prolongada y con una estación húmeda corta pero con fuerte precipitación líquida. La formación vegetal, esta conformada por arbustos leñosos altos y poco separados entre sí, en su gran mayoría son espinosos y caducifolios. Sabana Seca Es aquella que se extiende por lugares donde existe un clima tropical húmedo / seco, es decir, donde hay un período seco y relativamente frío y otra época húmeda y cálida. Por otro lado, encontramos a los Brezales, Landas o Heides: Estas son grandes extensiones de terreno llano y arenoso, pobre en vegetación. Elementos típicos de esta formación son los brezos( planta arbustiva de altura variable muy ramosa, posee madera 34
dura de la cual se extrae carbón de fragua). , Pero también los abedules, enebros(que es un arbusto europeo bajo aromático y de estructura leñosa) y las retainas (planta pequeña típica de España). Otros tipos de Landas son las tundras y dentro de ellas encontramos la Tundra Herbácea: Que es una formación de la bíocora de praderas restringida a climas muy fríos que poseen una gran cantidad de humedad y menudo suelos saturados. Tundra Artica: Se localiza por sobre los 84º de latitud norte o sur, en sectores asolados por el clima de tundra fría y casquetes de hielo. Por su parte entenderemos por Tundra: Nombre ruso que se le da a la estepa fría sin árboles mas allá del límite arbolado de ártico y del antártico, en ella el período vegetativo estival es demasiado corto para que crezcan los árboles. Distintas modalidades de Tundra existen y dentro de éstas se distinguen: Tundra de los Musgos, la de las Plantas Enanas y la de los Líquenes. Estepa Es una zona que periódicamente esta seca y se localiza en los subtrópicos(franjas que rodean los desiertos); así como en las regiones subtropicales de las zonas templadas. Generalmente sin árboles, en la estepa, existe una cubierta de hierbas bajas y discontinuas en manchones y los arbustos se encuentran aislados y de pequeño tamaño. Su localización geográfica va entre el Ecuador y los 35º de latitud norte y los 45º de latitud sur. En tercer lugar se presenta la bíocora de Pradera: Que puede ser entendida como un sector ocupado en su mayor parte por una cobertura herbácea de diferentes tamaños y variedades. Estas pueden formar estratos o escalones vegetacionales y pueden coexistir con árboles en aquellos lugares más húmedos como son los fondos de valle o cursos hídricos. La Pradera Es característica de climas con escasa precipitación anual, pero esta formación puede desarrollarse desde climas de calor extremo hasta aquellas regiones donde el frío es intenso. En general puede afirmarse que la Pradera se asocia a los climas continentales de latitudes medias que se denominan Subhúmedos(precipitación anual entre 500 y 1000 milímetros(mm), temperatura estival alta, tanto en superficie como en altura evotranspiración equivalente con la precipitación anual). Por último se encuentra la bíocora de: Desierto 35
Que se caracteriza por ser una superficie de tierra con vegetación muy pobre y dispersa o totalmente sin vegetación. Su cariz fundamental es la aridez extrema, es decir, es un clima con balance hídrico negativo. Existe una variedad de desiertos entre los que encontramos al: Desierto Seco Que es una formación de plantas xerófilas y suculentas (Agave y suculentas) muy dispersas. Desierto Continental Tropical Se trata de un paisaje de extrema aridez, con temperaturas ambientes de fuerte oscilación entre el día y la noche. Prácticamente es inexistente la presencia de vegetales adaptados a este paraje y solo su vigencia se debe al estado de latencia de sus semillas que se desarrollan en condiciones de humedad favorable. Desiertos Tropicales de la Costa del Oeste: Estas unidades poseen una notable uniformidad y suavidad térmica debido a las persistentes nieblas costeras que deben su origen a las inversiones térmicas fruto de las corrientes frías que rebaja la temperatura de la parcela de aire marino, fenómeno meteórico que se traduce en un horizonte nuboso principalmente constituido por nubes del tipo Cúmulo con un techo no superior a los 400 metros de altura. Esta formación se desplaza hacia el continente y al encontrar una estructura morfológica perpendicular a su línea de viaje ocasiona un alzamiento y la ocupación de los sectores más bajos por este cuerpo húmedo que genera con su precipitación, montos cercanos a los 1000 mm anuales que posibilitan la persistencia de algunos bosques relictos, como es el caso de los Bosques de Fray Jorge, Talinay, quebrada del Tigre, las Petras, etc. Desierto Salinos Que son aquellas unidades morfológicas, en los cuales, abunda el estrato salino como consecuencia de la evaporación de flujos aperiódicos de agua, que, en síntesis, tienden a formas grandes extensiones llanas como es el caso de los salares del norte grande de Chile. Desierto Frío Que se identifica con los polos geográficos, y, en donde, el rango térmico característico son las gradaciones bajo cero, lo que inhibe la proliferación de rasgos vegetales, siendo, quizás, el único exponente válido la presencia de musgos, y, en particular, líquenes. 36
Los factores cósmicos del Clima Sistema Planetario: Llamado también sistema solar, está constituido por el Sol y los cuerpos celestes(planetas, asteroides, cometas y meteoritos) ligados al, según las leyes de gravitación y de Kepler. Sin embargo, los descubrimientos mas recientes, han puesto de manifiesto que la familia solar esta integrada también por otros cuerpos mucho más pequeños que los antes citados, como son por ejemplo las partículas de luz zodiacal, los protones y los electrones libres del plasma solar y de los rayos cósmicos, cuya presencia en los espacios interplanetarios se ha comprobado ya plenamente. •
Hipótesis de Kant: Según la cual a partir de una nebulosa primitiva provista de movimientos internos desordenados se formó progresivamente un núcleo central, el Sol, a consecuencia de la condensación de la materia por efecto de la gravitación. Después, a diversas distancias del centro, los núcleos más grandes de condensación dieron lugar a los planetas y los satélites, que continuaron girando alrededor del astro central en el sentido del movimiento original.
•
Hipótesis de Laplace (1796): Sostuvo que la nebulosa primitiva estaba animada por un movimiento regular de rotación. Por efecto de la concentración de la materia, su diámetro se redujo progresivamente y su velocidad aumento; la nebulosa se aplasto cada vez más hasta que la fuerza centrífuga, al vencer la atracción gravitatoria ocasionó el desprendimiento de materia en el Ecuador, la cual pasó a formar parte del planeta. El fenómeno se repitió más veces y dio lugar a todo el sistema. Hay que indicar que esta hipótesis se encuentra fuera de contexto en el mundo actual.
• •
Hipótesis de Jeans, Chamberlain y otros: Para ellos el origen de los planetas se debería a la acción de fuerzas de mareas determinadas por una estrella al pasar por las proximidades del sol. Hipótesis de Kuiper: Según la cual la nebulosa originaria, luego de formas parte del disco, se dividió en fragmentos para formar posteriormente los planetas. El Sol, astro central y animador del sistema, se mueve con un cortejo de cuerpos celestes a la velocidad de 19,5 k./hora.
Desde el punto de vista de su constitución física, el Sol, es una estrella fija y forma parte del vasto sistema galáctico de la Vía Láctea. En el sistema es el único con luz propia; esta compuesto de una masa gaseosa muy concentrada hacia el centro.
37
Es además, fuente considerable e inagotable de energía hasta el punto de determinar las condiciones ambientales de muchos componentes de su vasto imperio. Los cuerpos principales del sistema son los nueve planetas: Mercurio, Venus, Tierra, Marte, Júpiter, Saturno, Urano, Neptuno, Plutón, enumerados todos ellos de acuerdo su distancia ( de menos a más) respecto del Sol. Los planetas, describen alrededor del Sol órbitas elípticas muy próximas a la forma circular, cuyos planos están aproximadamente concentrados sobre el plano de la elíptica. El movimiento de los planetas fue enunciado por Nicolás Copérnico, pero ya en la antigüedad, había sido previsto por Aristarco y Heraclides. La masa del conjunto de planetas se evalúa n 2,7 x 10 elevado a 30 g, mientras que la del Sol es de 1,98 x 10 elevado a 33 g. Todos los planetas a excepción de: Mercurio, Venus y Plutón poseen satélites, estimándose la cantidad de 31. Saturno tiene también un anillo que gira alrededor de él, en correspondencia con el plano ecuatorial, a una velocidad distinta a la de la rotación del planeta. Los planetas y los satélites, tienen movimiento de rotación en torno a su propio eje y completan revoluciones alrededor del Sol a velocidades decrecientes según aumenta la distancia media a éste. Los cometas, forman en su conjunto una especie de nube gigantesca cuyo borde exterior se extiende fuera de los límites del sistema planetario propiamente dicho. Se calculan que deben existir 100.000 millones de cometas. Los meteoritos, son partículas de materia sólida (roca o hielo) y diámetro muy variable que describen órbitas cerradas de diversa excentricidad y están distribuidos, en parte, sobre la elíptica y en parte vagan sin regularidad. Si penetran en la atmósfera terrestre entran en ignición y originan con el fenómeno de los meteoros o las estrellas fugaces. El polvillo (finos de polvos cósmicos) y los electrones libres dan lugar al fenómeno de la luz zodiacal; en su conjunto, forman una nebulosa aplastada, concentrada sobre la elíptica, y cuyo centro lo constituye el sol. Influencia del sol sobre la Biósfera Ya se ha mencionado que la energía solar constituye para la dinámica atmosférica, su combustible. Las razones para esto se pueden resumir en lo siguiente: El aire se calienta o enfría determinando con ello movimientos en la vertical(convectivos) y horizontal(advectivos), desplazamientos que en si significan transporte de calor, lo que evidentemente influirá en la temperatura, presión, humedad, vientos, precipitación de una región del planeta. 38
Ahora bien, en cuanto a la Biosfera (sector de la tierra en donde se manifiesta vida y que alcanza algunos kilómetros de altura (8 a 10 kilómetros máximo) y en profundidad (2 a 3 kilómetros lugares donde se encuentran las bacterias relacionadas con el petróleo), la acción del Sol, se puede entender como: La tierra recibe en cuanto a la insolación un 2000 millonésimos partes de energía total del Sol. Ello equivale mas o menos a unos 230 billones de caballos de fuerza (la luz solar llega a nuestra superficie en forma de ondas cortas de hasta 25 millonésimo de longitud a 300.000 kilómetros por seg.), Dé esta fracción de luz, las plantas realizan su proceso de Fotosíntesis, de lo cual se deduce, que si no hay Sol, no existe vegetación, por lo cual, careceríamos de animales herbívoros y de ello la inexistencia de carnívoros, o bien, todo lo que es Cadena Trófica o Alimentaria. Por otro lado, no habría ciclo hidrológico, la atmósfera al no existir el Sol se congelaría, etc. Como resumen podemos decir que casi todo el calor que recibe la corteza terrestre proviene del Sol. Sabemos que él aire es díatermo, es decir, se deja atravesar por los rayos solares, sin aumentar su temperatura y una vez llegados al suelo el calor solar producto de la reflexión del rayo solar y del caldeamiento de la superficie recién comienza a entibiar progresivamente la parcela de aire adyacente. La primera consecuencia del calor irradiado por el Sol hacia la tierra es la temperatura. El Calor solar esta desigualmente repartido sobre la superficie terrestre, por la acción de la latitud, las alturas y la desigual distribución de las aguas y las tierras. La cantidad de calor que un lugar recibe depende de la inclinación con que los rayos solares caen y es así como en la zona tórrida(latitudes ecuatoriales) es mayor porque dichos rayos llegan verticalmente, en tanto, en las regiones templadas o medias esta situación presenta un cuadro de variabilidad por el fenómeno de la variabilidad que se deriva de la estacionalidad que determinarán mayores o menores montos energéticos a lo largo del año(mayor o menor oblicuidad de los rayos). Por último, en las latitudes mayores, los rayos solares caen casi tangentes. La inclinación del eje terrestre respecto del solar, origina también las estaciones y la desigualdad de los días y las noches, lo que asociado a los movimientos más importantes de la Tierra (rotación y traslación) producen desigualdades lumínicas y de calor en una misma región a lo largo del año. Por otra parte, el movimiento de Rotación al causar el enfrentamiento de un hemisferio al sol, origina como hemos indicado el calentamiento de ese sector planetario y determina asimismo los husos horarios. Hay que indicar además que el movimiento citado esta con relación al plano inclinado de la Tierra. Los Equinoccios 39
Son días en que la llegada al planeta a un punto en el espacio (21 de marzo y 21 de setiembre) ese día con relación al sol los días y la noche son iguales. En estas fechas hay que indicar que el Sol, se encuentra en los 0º de latitud, es decir, en el Ecuador y es precisamente las fechas en que los rayos solares caen verticalmente sobre dicha zona y para el resto de las latitudes terrestres es el inicio de diversas estaciones(primavera u otoño, dependiendo del hemisferio; como asimismo el acortamiento o alargamiento de la noche polar, hecho que dependerá del polo considerado. Los Solsticios Indican el día mas largo del año (verano) o lo que es equivalente al mas corto del hemisferio contrario, lo que equivale a decir que para el hemisferio boreal es el 21 de junio, mientras que para el lado austral es el 21 de diciembre. Hay que indicar que estos hechos climáticos se deben al movimiento de traslación del planeta que forma una órbita elíptica en la que suceden no solo estos días sino que también que las estaciones del año en que se originan las diferencias de iluminación y de calefacción del suelo terrestre, diferencias entre el día y ña noche, siendo mas marcadas éstas en la medida que nos alejamos del Ecuador y nos movemos hacia los polos. Ello, con relación al plano inclinado de la Tierra y a la estación que el movimiento de traslación determine para la recepción de la luz y el calor. Asimismo, el plano de inclinación terráqueo, determina las zonas en que se divide el planeta, horizontalmente de acuerdo a la inclinación con que caen los rayos solares y eso da origen a las líneas imaginarias que cortan la Tierra determinando zonas entre cada línea, siendo la primera de ella: el Ecuador, que corta al planeta en norte y sur, graduando cada uno de ellos por una línea imaginaria (los trópicos) que dan origen a las zonas templadas y tórridas, asimismo, a los sectores polares.
Altura La temperatura disminuye con la altura, por regla general, salvo en algunas capas de la atmósfera situadas sobre la Ozonósfera. La razón del porque se produce este paulatino enfriamiento es por la disminución del vapor de agua que a esas alturas, y, por su poca presencia, no es capaz de absorber el calor irradiado por la superficie terrestre, y, además, porque los vientos en altura diluyen el calor. Ello se puede ver en los distintos pisos de la biosfera. Por otro lado, las tierras y los mares se recalientan de diferente manera y es así como los continentes tienes la cualidad de irradiar mas velozmente que las aguas. En este sentido las líneas que unen puntos de igual temperatura media anual del planeta las: isotermas, poseen una regularidad mayor en el hemisferio Sur y en lo que respecta a su distribución anual porque el agua, que ocupa preferentemente los mayores espacios de este hemisferio, tiene los puntos de congelación y ebullición a reducidas y elevadas 40
temperaturas, lo que garantiza una gran capacidad de absorción, que sé favorecida por la transparencia del cuerpo y los movimientos periódicos que distribuyen los montos de energía calórica en diferentes latitudes del orbe. Esto ocasiona climas con un grado de regularidad mayor a los existentes en el hemisferio boreal, donde la continentalidad y, por ende, los bruscos movimientos de las isotermas registran climas con un gran componente de estacionalidades marcadas, las que ven mas extremizados sus comportamientos del momento de la gran extensión de las tierras y la existencia de accidentes físicos extensos y de primer orden, que reducen los efectos positivos de la oceaneidad. Asimismo, el aumento o disminución de la presión tiene como causa principal a la temperatura originada por el calor solar. Cuando el aire se calienta, aumenta su volumen y se hace más liviano, entonces la presión disminuye. Si el aire se enfría, el aire al disminuir su volumen se hace más denso y la presión aumenta. Hay que indicar que el coeficiente de variación de la presión es de un milibar por cada 11 metros de altura y la razón de ello, se debe a la inexistencia en altura de menores capas de aire, lo que hace disminuir el peso del aire sobre la corteza. Con relación a las líneas que unen punto de presión media anual semejante estaríamos en presencia de las isobaras, las cuales tienen un comportamiento relativamente parecido a ocurrido para las isotermas, lo cual se hace extensible para el perfil de los hemisferios, denotando para el hemisferio austral una tendencia a la variación moderada por la existencia de mayor masa acuosa respecto del hemisferio norte donde el predominio de las tierras hace que se origine una fuerte dosis de continentalidad en el rango de cambio estacional de estas líneas. En este sentido hay que indicar que el sur del mundo hay un predominio de las altas presiones respecto del norte del orbe, estos centros se llaman respectivamente anticlonales y los ciclonales, que son, a su vez, las altas y las bajas presiones, lo que implica que el desplazamiento de una parcela de aire en el sentido horizontal, es decir, advectivo será equivalente en lo que a su fuerza se refiere al diferencia isobárica que existe entre las dos masas de aire. Por otra parte, el aire contiene siempre una cantidad variable de Vapor de Agua humedad relativa- la cual dependerá de las fuentes de agua, de la evaporación de los seres vivos, de las fuentes hidrotermales; de la presión atmosférica, por cuanto a menor presión hay una mayor temperatura; de la temperatura, porque a mayor temperatura mayor evaporación y por ultimo, de la sequedad del aire. Cuando el aire se satura de Vapor de Agua al bajar la temperatura, se produce la condensación o transformación del Vapor de Agua en agua liquida, la que precipita en forma de lluvia. El descenso de la temperatura necesaria para la condensación es causado por la por la irradiación del calor, por el enfriamiento de los suelos en la noche, por el movimiento del aire hacia regiones mas altas de la atmósfera, por contacto sobre superficies gélidas que deben su reducción por estar afectas a fenómenos circulatorios como son las corrientes frías, por movimiento de dos masas de aire de distinta temperatura, una de las cuales, al entrar en contacto, debe necesariamente bajar su temperatura, situación valida para la mas caliente de ellas. 41
La vegetación y el clima El factor climático, por otro lado, determina junto a otros hechos(suelos, latitud, altura, etc.)la vida vegetal y su distribución. De esta forma, el calor y la luz irradiada por el Sol hacen posible la vida vegetal, creando ciclos para este tipo de vida, sobre la base de los cuales se mueven los vegetales. El calor, determina limites tanto para la germinación (limite inferior de temperatura) y un limite superior (sobre los 40º C) a lo que se vincula un estadio intermedio o de confort que oscila entres los 20 y 25º C. Por su parte, la luz solar, produce la función de absorción del anhídrido carbónico y su conversión en aire, útil para los seres vivos, la transpiración de las hojas, etc. La planta evapora por las hojas lo que ha absorbido a través de sus raíces, de esta forma, la adaptación de estos seres dependerá del clima en particular; visto así, en el ecuador tropical serán las largas y anchas hojas, largos tallos y un color verde fuerte. En los piases con climas secos la vegetación será de carácter xerófilo, en el cual aumenta la absorción y disminuye la evaporación y para ello su morfología derivara en raíces largas, espinas y tallos bulbosos. Los arboles con hoja caduca - que son aquellos que se caen en la estación seca -, son propios de aquellas regiones con climas de transición, o bien, templados, que en resumen se tipifican con regiones forestales ubicadas preferentemente en Europa occidental del norte, de coníferas en la Eucrasia (Europa oriental y Siberia). Las estepas del Asia Central, con sus inviernos fríos y sus veranos muy calurosos originan llanuras herbáceas en primavera, merced a sus lluvias estacionales, que luego el sol del estío quema y seca - estepas o praderas -. La zona ártica, con sus suelos helados permanentemente -permafrost- solo permite con su escasa pluviosidad la formación de líquenes y musgos, son estas las llamadas tundras del norte europeo o asiático y las tierras estériles de norte América o barrens grounds. Por último, esta la vegetación de altura o de alta montaña, que con la disminución de la temperatura a medida que se avanza en altura, la sequedad del aire y la violencia de los vientos va originando pisos vegetacionales presididos por arboles de hoja caduca en los pendientes interiores, las coníferas y las plantas enanas, culminando en la lata meseta con la hierba conocida como Pajonal. Radiación solar Debemos concebir a nuestro planeta como un gran sistema, el cual se encuentra compuesto por cuatro subsistemas: • Biósfera: Esfera de la vida, la cual tiene 10 kilómetros de altura y 2,3 de profundidad (bacterias del petróleo). • Litosfera: Corteza terrestre. • Hidrósfera: Envoltura acuosa. • Atmósfera: Envoltura gaseosa transparente. 42
La Tierra como sistema debe ser considerado abierto, desde el momento que incorpora la energía solar, mientras que simultáneamente del sistema sale energía. Este sistema esta limitado por fronteras por donde se produce intercambio de energía. La energía que viene a interesar a este sistema es la energía solar, que proviene de la única estrella del sistema y cuya distancia respecto de la Tierra es de 149,6 millones de kilómetros de altura y de su enorme cantidad de energía emitida nuestro planeta, solo capta un 2000 millonésimo(1/ 2000.000.000), fracción que basta para que el sistema solar este en continuo movimiento. La emisión de esta enorme energía hace suponer que al interior del Sol, la temperatura, es del orden de los 15 millones de grados, registro térmico solar que disminuye hacia la periferia, de tal modo que hacia la Fotósfera solar, la temperatura es de 6000º C. La Fotosfera o esfera de luz, es la cara usualmente conocida, esta sección es la que radía la mayor la mayor parte del calor y la luz solar al espacio. Para la mayoría de las personas la Fotósfera es el Sol, aún cuando es una capa muy delgada de unos 500 kilómetros de espesor, que en si es menos del 1% del radio solar. Su densidad es tan pequeña que aquí en la tierra, la consideramos un vacío perfecto. Hay que indicar que la temperatura que allí se registra es conocida como la Temperatura Efectiva del Sol, rango calórico que se origina por reacciones químicas de materias similares a las terrestres, siendo la más importante de estas transformaciones la que experimenta el Hidrógeno al variar en Helio, actuando el Carbono como catalizador. Esta situación ocurre a razón de cuatro átomos de Hidrógeno por uno de Helio, con una natural diferencia de masa que aparece manifiesta como energía radiante. De la observación del Sol, se ha percibido una especie de granulación en la Fotosfera. Es precisamente en aquellas regiones fuertemente perturbadas, en que dichos granos son reemplazados por poros, a los que se les llama Manchas Solares, cuando crecen de tamaño. Las Manchas Solares, son las principales manifestaciones de actividad fotosféricas y representan las primeras características que fueron descubiertas y su presencia por siglo ha dado una periodicidad de 5 o 10 veces. Hoy se acepta que estas Manchas, constan de una parte central llamada Sombra rodeada por un anillo llamado Penumbra. El tamaño medio de las Manchas Solares es de 1500 km2 y otras de 150.000 kilómetros cuadrados de diámetro, estimándose que su temperatura es de 4500º C. Del ciclo de las Manchas - cada once años- se han querido desprender algunos fenóme- nos climáticos aunque no hay una clara relación entre estos acontecimientos con la periodicidad solar, aunque si existen algunas correlaciones en especial con la interferencia de las emisiones de radio y el aumento de la actividad solar, como es el caso de lo registrado en marzo del 2000, cuando se produjo una alteración de los envíos y recepción de información a nivel de satélites y de ondas de radio, lo que se interpreta como una desestructuración pasajera de la Ionósfera.
43
Por otra parte, la radiación solar es un espectro continuo de energía máxima emitida en la longitud de los 470 nm, que corresponde al límite entre el azul y el verde en el Espectro Visible. A partir de este punto culminante, se produce una caída de los montos de energía más rápida hacia la región del violeta, y, mucho más lenta hacia la región del rojo o del infrarrojo, de tal manera, que la curva energética es claramente disimétrica. De estas radiaciones, las que incluyen a los rayos Gamma, X y los ultravioletas (UV), es decir aquellos montos por debajo de los 400 nanómetros, transportan el 9% de las radiaciones solares. Mientras que las espectro luminoso, que son aquellas que se localizan entre los 400 y los 700 nanómetros (400 - 780 nanómetros), transportan el 41% de la radiación solar; finalmente, las radiaciones que están por sobre los 780 nm, transportan el 50% de la radiación solar restante. Las propiedades de estas radiaciones es su velocidad del orden de los 300.000 kilómetros por segundo, asimismo, todos los fenómenos se caracterizan por su frecuencia ( V) o número de vibraciones por segundo y por la longitud de (A) de onda, que es la distancia recorrida durante la vibración, de este modo, la velocidad de onda es : V x A, lo que quiere decir que la frecuencia es inversamente proporcional a la longitud de onda, lo que nos lleva a establecer que las radiaciones de alta frecuencia son las de menor longitud de onda y viceversa. Las radiaciones UV, Gamma y las X, son la de corta longitud de onda y mas alta frecuencia, en todo su contexto no son percibidas por el ojo humano, pero si en cambio son recibidas por el planeta realizando diversas estimulaciones especialmente en el campo de la electricidad atmosférica.
Radiaciones del espectro visible Tienen sus más altas frecuencias y menor longitud de onda en la zona del violeta (40 a los 400 nm) y, por otro lado, las mas bajas frecuencias y las mayores longitudes de onda cercana a la zona del rojo (780 nm). Entre ambos sectores del Espectro Solar, se ubican los colores del Arcoiris y que en conjunto forman la Luz Blanca. Las radiaciones de más baja frecuencia son aquellas que van desde el Infrarrojo hasta las Hertzianas, son invisibles al ojo humano, pero pueden estimular y activar células fotoeléctricas y también pueden ser captados y amplificadas. La constante solar Es importante advertir que la investigaciones de Amgstrnog, Ppaschën y Fowle, que han estudiado a varias alturas la radiación solar que absorbe la atmósfera, ha permitido por extrapolación la que recibiría cada minuto 1 centímetro 2 de superficie situado el 44
límite de la atmósfera y en posición perpendicular al rayo solar, esta cantidad se llama La Constante Solar(S). Habitualmente, se le expresa como S en la atmósfera y le mide en calorías/ gramo, las que expresan para S una constante media de: 1,94 gramos/calorías x centímetro cuadrado y por minuto, con un error medio de 0,02., que es la cantidad de valor necesaria para elevar en 2º C la temperatura de 1 cm.3 de agua que estuviese a 0º C. Se le llamado Constante a esa cantidad con impropiedad, pues las medidas de mayor precisión que hoy pueden efectuarse, demuestran que es variable según las estaciones, en un 10% en más o menos, y que además, tiene una fluctuación dependiente del número de manchas solares, con período de unos diez días. Consecuencia de estos estudios ha sido determinar que por el calor que nos envía y a la distancia a que se halla el Sol, la temperatura de la superficie del astro ha resultado ser menor a los 6000º C. Aparte de lo indicado S se puede medir en Langley por minuto, aceptando que un Langley es la unidad de medición de 1 gramos/calorías por minuto. S, varía con la estacionalidad, siendo su valor más elevado cuando la Tierra esta más cerca del Sol (Perihelio), lo cual ocurre en el Solsticio de verano para el Hemisferio Austral y mucho más baja cuando el planeta se encuentra a la distancia mas alejada del astro Sol, es decir, durante el Afelio. Debe agregarse que los valores mas reducidos se dan también cuando se esta al nivel del mar y a mayor altura, por lo que el valor típico según el criterio aceptado es en la Tropopausa y ello, se debe, al efecto regulador de la Ozonósfera , que es, a su vez, una capa de equilibrio en la alteración de la radiación solar. Para otros investigadores, la emisión solar es regulada desde el Sol mismo, a pesar de las Manchas y las erupciones. Sin embargo, como sea el asunto lo concreto es que en un nivel de la atmósfera o fuera de ella, la Tierra recibe 1,94 gr/cal x ctm2 y por minuto. Algunas leyes de la radiación solar Podemos recalcular la temperatura de la Fotósfera Solar, aplicando la ley de Stefan - Boltzmann, según la cual la energía que irradia un cuerpo negro es proporcional a la cuarta potencia de su temperatura absoluta: S: P x T4 Donde : P: 8,13 x 10 -11 calorías x centímetro cuadrado mm T-1º 4 constante de Boltzmann. T º : Temperatura absoluta en grados Kelvin. 45
Aprovechando la fórmula expresada, se puede calcular la temperatura absoluta de la Fotosfera Solar, la que indica un rango de: 5760º K, y del mismo modo usando la formula es posible advertir que para un cuerpo negro a 15oC , su constante es de 289° K, lo que se traduce en 800 Langley por día, que en sí es el mismo valor al monto radiacional del planeta, al considerar que su temperatura promedio es de 15oC , aunque debe indicarse que este monto variará de acuerdo a la temperatura de la superficie en cuestión, a la estación del año, que determinará la inclinación del rayo solar, y ,por último, de la latitud del lugar. De la relación en cuestión se deduce la importancia que tiene la temperatura de un cuerpo emisor respecto de a los montos de radiación, de este modo entenderemos que las amplitudes y/o oscilaciones térmicas serán más fuertes en verano que en invierno, aduciendo, además, que la irradiación nocturna en el verano será mayor, por cuanto durante el día el suelo absorvió una cuota mayor de radiación solar, por el aumento en la duración del día, es decir, en la cantidad de horas calorías. Segunda ley de Kirchoff Este enunciado establece que el poder absorbente de un cuerpo es proporcional a su poder emisivo más absorción más emisión. Los Cuerpos Negros: Son aquellos que emiten una mayor cantidad de energía a una temperatura dada y para una longitud de onda en particular. Por la razón enunciada, es que a éstos se les puede llamar Radiadores Integrales o Perfectos, siendo la nieve un cuerpo físico que absorbe casi todas la radiaciones infrarrojas, no así las visibles y es así como dentro de esa onda energética se comporta. Ni el Sol ni la Tierra, emiten toda la energía por la cantidad de temperatura que emiten y/o reciben y es por eso que la Tierra sería más bien un Cuerpo Gris. Ley de desplazamiento o de corrimiento de Wein Es aquella que expresa que la longitud de onda correspondiente al máximo de energía (Am) en la distribución del espectro de un cuerpo radiante, varía en relación inversa a su temperatura absoluta de acuerdo a A m x Tº Kelvin ( K ): C, donde C: es una constante igual a 2900. Am: expresada en micrones o Langley, de esta manera, usando esta relación, la temperatura de la superficie de la tierra es 288º K, la Am para el espectro solar: 10 Micrones, la longitud de onda terrestre: 10 micrones, es decir se encuentra dentro del rango Infrarrojo y la Solar, cuyo valor. O,47 Micrones, se encuentra dentro del espectro visible, debido a que su temperatura puede producir diferentes rangos de energía y por ende, de longitud y frecuencia variable. Distribución de la energía emitida por los cuerpos negros 46
Esto se determina con la ayuda de la ley de Planck que dice que el poder emisivo de tales cuerpos negros en todas las longitudes de onda, depende de sus temperaturas. En la ecuación de Planck, se integran Boltzmannn y Wein, con su ayuda se ha diseñado la curva de distribución de la energía solar y terrestre. En la determinada ley de onda no hay emisión ni por la Tierra, ni por el Sol. En el caso del Sol hay Ultravioleta, porque la alta atmósfera solar absorbe las radiaciones de onda larga. La atmósfera terrestre impide el paso de estas radiaciones, de esa absorción son responsables los gases de la atmósfera, entidades que absorben diferentes longitudes de onda. En general, a partir de esta distribución, suele afirmarse que la radiación solar en su conjunto es la radiación de onda corta y la terrestre en su conjunto es de onda larga. Incidencia de la radiación solar en el globo terrestre Las radiaciones solares deben hacer un largo recorrido para llegar a la superficie terrestre y de ahí entonces que su viaje se encuentra condicionado por varios factores cósmicos y atmosféricos.
Insolación
Es aquella radiación solar incidente en algún punto y sobre una superficie horizontal. La cantidad de insolación que recibe algún punto del globo dependerá del " Angulo de Incidencia de los Rayos Solares" y de la "Duración de la exposición de esos rayos solares", factores que están en función de la latitud y de los cambios estacionales, los que se encuentran, a su vez, determinados por la forma del globo terrestre y sus movimientos. Efectos de la forma de la Tierra en la radiación solar Lo primero que se debe decir es que nuestro esférico planeta se encuentra achatado en los polos en un 1/297. El radio polar es de 6378 kilómetros, lo que desarrolla una forma esférica que implica que los rayos solares incidan sobre distintos lugares de la superficie terrestre, con distintos ángulos variables de inclinación, y, que además, recorren distancias diferentes dentro de la atmósfera. Debemos considerar que por Incidencia, se concibe a la dirección según la cual un cuerpo choca con otro. A lo anterior, hay que agregar, que el Angulo de Incidencia: 47
Es el comprendido entre un rayo incidente sobre un plano reflector y la perpendicular a dicho plano en el punto incidente(I): Los rayos solares que llegan a las altas latitudes llegan con un ángulo de inclinación más agudo respecto de aquellos que se dirigen hacia las latitudes ecuatoriales, los cuales, ingresan respecto de la superficie terrestre con un ángulo casi recto. Debe agregarse que mientras más agudo sea el ángulo más reducido es el monto de energía que llega y distribuye en la unidad base (un centímetro cuadrado), por lo que la capacidad calorífica en esas áreas, respecto de las latitudes medias y bajas, es reducida, lo que explica la existencia para esas zonas de una masa de aire de altas presiones que se identifica con las altas presiones polares, que rigen los estados de tiempo y el clima de las adyacentes y los cinturones subpolares,y, mas aún, de las latitudes medias en sus bordes oceánicos o interiores al derivar de estos sectores de anticiclón corrientes de aguas frías que moderan las latitudes en dirección al Ecuador. Lo indicado se explica aún más del momento que para una misma área de las bajas latitudes se dispone de la misma radiación que para las latitudes medias y altas, por lo tanto, los efectos calóricos serán mayores al estar mas concentrados los rayos solares y esto se expresa a través de la Ley del Coseno de la Oblicuidad: que explica que siendo la cantidad calorífica recibida la misma, ésta varía proporcionalmente al coseno del ángulo que forman el plano de la superficie considerada y un plano perpendicular a los rayos solares
De este modo, los rayos solares que inciden verticalmente sobre una superficie concentran su máximo de radiación posible(en una hipótesis de total transparencia de la atmósfera) en el Ecuador y en las latitudes intertropicales(23º 27’ 00" N o S) Transparencia total del aire Para lograr esta condición es necesario que se encuentre descubierto el cielo, lo que determina que en el Ecuador se den los máximos de energía recibida durante el día para las fechas en que se registran los Equinoccios, es decir, el 21 de marzo y 21 de septiembre; mientras que para los Trópicos, esto se extiende a los Solsticios, condicionante que se da para los días 21 de Diciembre y 21 de Junio y en particular debe decirse que el monto mas elevado se produce al mediodía de esas fechas y para las latitudes singulares consideradas. Mientras que para la franja latitudinal que se registra entre los 0° y los 23º de latitud , las fechas serían dentro del período de tiempo en que teóricamente se mueve el Sol, de acuerdo a la estación de año considerada, así por ejemplo para: A:12º de Latitud Sur, primeros días de Noviembre B: 12º de Latitud Sur, primeros días de Febrero. 48
Para el caso A, esto se debe porque es cuando el Sol se dirige hacia el Trópico de Capricornio y en segundo ejemplo B, ello se debe a que el Sol se devuelve en dirección al Ecuador, es decir, del Solsticio al Equinoccio. Para esta latitud habrá entonces dos fechas, en cambio, para el Trópico de Capricornio, existirá una sola, es decir en el Solsticio del 21 de Diciembre. Por su parte, para el Hemisferio Norte, y conservando igual latitud, la máxima cantidad de energía calórica de origen solar serán los primeros días de Mayo y Agosto respectivamente, considerando las mismas razones antes expuestas haciendo el hincapié que en este caso, el Sol, se traslada desde el Trópico de Cáncer. En lo que respecta a las zonas que encuentran fuera de estos ámbitos, es decir, son regiones extratropicales, ellas, recibirán el mayor ángulo de oblicuidad en la medida que la estacionalidad indica que el mayor o menor alejamiento del Sol respecto del Trópico respectivo y para ello citaremos el ejemplo de Valparaíso, comuna que al encontrarse a una latitud media de 33º 01' Sur, condicionara su montos máximos y mínimos para los 21 de Diciembre y 21 de Junio respectivamente, es decir sólo tienen esta y otras regiones extratropicales una fecha para ambas condiciones. Por Oblicuo: Debe entenderse a la inclinación, es decir, al ángulo no recto que se forma, en relación, al encuentro entre el rayo solar con respecto de la superficie terrestre o uno un plano en particular. Desde esta perspectiva, será el 21 de Diciembre, el momento en que los rayos caen con menor oblicuidad; mientras que el momento en que se produce la mayor oblicuidad será cada 21 de Junio. Hacia las regiones polares, la que se encuentras circunscritas a los círculos polares respectivos ( 66º 33' 00"), acontece que los rayos caen para esa zona con la mayor oblicuidad y ello se bebe a la forma esférica del planeta , la mayor distancio a que deben recorren los rayos, a una mayor superficie en que deben repartirse la Constante Solar, a la duración del día respecto de la noche, etc.. Resaltando eso si, que la mayor tangencialidad para esas regiones se da para el Hemisferio Norte, el 21 de Diciembre, mientras que para el Hemisferio Austral, ello acaece el 21 de Junio. Por Tangencialidad: Se debe entender a aquella línea que toca a otra o a una superficie en un solo punto. En base a lo expresado, se podrá ahora comprender que si están opuestas las condiciones entre las zonas planetarias, se podrá comprender la diferenciación térmica entre las latitudes mundiales, es decir, las ecuatoriales, tropicales, las medias, las subpolares y las polares. Por otra parte, y en 1760, Buggert y Lambert, demostraron que cuando un rayo atraviesa un medio transparente y homogéneo de espesor S, la intensidad de los rayos se debilita de acuerdo a la siguiente ley: 49
I : Io x L x S. Donde: Io: Intensidad que se recibe a través de un espesor S. L: Es la constante que representa la proporción de radiación transmitida por unidad. S, que es el espesor, depende directamente de la longitud de onda (A), de acuerdo a esta ecuación, la intensidad calórica es función inversa de la S de la capa atmosférica. Se plantea la intensidad calórica de la radiación solar que atraviesa a la atmósfera, decrece en progresión geométrica cuando el espesor de la masa atmosférica crece en progresión matemática. La absorción de la radiación solar por la atmósfera, es mayor, cuando el camino de los rayos solares es más largo según la ley exponencial. La ley de Bouger y la del Coseno de Oblicuidad, actúan en el mismo sentido, es decir, acomulan y suman sus efectos, y por una u otra razón, la intensidad calórica que llega al Ecuador es mayor que cualquiera otra intensidad del planeta.
Efectos de los movimientos terrestres Rotación Se trata del giro completo de la Tierra sobre su eje en 24 horas, de ello se desprende la sucesión de días y noches, en la mayor parte del planeta. De esta alternancia, se origina la base de los regímenes diarios que se reconocen para los elementos del clima y la explicación es evidente ya que se refiere a los distintos comportamientos de la atmósfera, cuando el Sol esta o no en forma directa, lo que ocasiona que la curva diaria de las temperaturas experimente un máximo en el mediodía y un mínimo en las horas de la madrugada, de esa manera, los restantes elementos del clima, como son la: Humedad y la Presión, demostraran comportamientos vinculados directamente al patrón térmico de la atmósfera, por cuanto como es el caso de la humedad, esta tiene para su curva, un comportamiento inverso a la señalada para la temperatura, desarrollándose con esto una fluctuación de los otros elementos, o bien, que son consecuencia de los cambios que tengan en los patrones de registro como es el caso de los vientos, o de las lluvias. Traslación La Tierra se mueve en torno al Sol, sobre una órbita ligeramente elíptica, en la el astro ocupa de los focos. El período que transcurre para que la Tierra efectúe dicho proceso es de 365 días y un cuarto, y lo podemos descomponer el movimiento en dos momentos: 50
El Perihelio Que es la distancia menor que hay entre nuestro planeta y el Sol, lo que nos lleva a una relación de 147,1 millones de kilómetros y es precisamente en ese instante en que la Tierra recibe la mayor cantidad de energía solar. S: 2.01Langley(Lg.) por minuto, monto que contrasta con la media de 1,94 Lg, por minuto, esto significa teóricamente un verano mas caluroso para el Hemisferio Austral , aunque ello se ve compensado por la mayor velocidad del movimiento terrestre que se calcula para esa fecha - 2 de Enero - de 30.270 metros por segundo.
El Afelio Es el momento a través del movimiento de traslación en que la Tierra se sitúa a mayor distancia del Sol - 152.1 millones de kilómetros. -, y, para ese momento, se determina una valoración para S de: 1,87 Lg. por minuto. Mientras que la velocidad de desplazamiento es de 29.270 metros por segundo. La razón de estos cambios en la velocidad de la traslación terrestre se encuentra asociado a las leyes de Kepler, en las cuales, se describen la mecánica esencial de los planetas. La primera ley de Kepler, establece que todas las órbitas son elípticas. Por su parte, la segunda Ley establece que: El Radio Vector que va desde el Sol al planeta barre áreas iguales en tiempos iguales: La velocidad media de desplazamiento del planeta terrestre es de 29.770 metros por segundo, lo que nos permite recorrer los 149,6millones de kms. en 365 días y un cuarto. De esta forma, es posible compatibilizar que la duración de las estaciones es respectivamente: Estación: Otoño Invierno Primavera Verano Total(en días)
Duración(en días): 89,20 89,00 92,19 93,15 365,25
El tiempo en que los días son más largos que las noches (verano), resulta ser más largo en el Hemisferio Norte. En su movimiento, la Tierra, determina un plano que es fijo y que recibe el nombre de plano de elíptica. El eje terrestre, por su parte, se encuentra inclinado y permanece constantemente inclinado sobre si mismo en un ángulo de 66º 33' respecto del Plano de Elíptica, lo que permite determinar algunas latitudes singulares, como es el 51
caso de los trópicos y de los círculos polares. A partir de estas medidas especiales es posible advertir que hay una zona ecuatorial por donde el Sol pasa por el cenit dos veces al año (equinoccios), lo que equivale a decir que esas fechas serán los mayores montos del rango de la Constante Solar. Mientras en los Trópicos, ello ocurre una sola vez al año (Solsticios). Mientras que en los círculos polares y en algún momento del año, el Sol del medio día, esta tangente simplemente se mantiene sobre el horizonte, lo cual para el circulo polar antártico es el 21 de Diciembre, fecha en la cual el Sol incide verticalmente sobre el Trópico de Capricornio. Por su parte, esta misma área geográfica presenta una obscuridad total durante seis meses(el Sol esta por debajo del Horizonte), o cual ocurre entre los meses de Marzo y Septiembre de cada año, por cuanto el Sol, se ha desplazado en su movimiento aparente hacia el Norte, y, por ende, se encuentra verticalmente sobre el Trópico de Cáncer, por lo que el Círculo de Iluminación va por detrás del Circulo Polar Artico, y, por delante del Circulo Polar Antártico ( día polar para el hemisferio Boreal y noche Polar para el Hemisferio Austral). En el Solsticio de Diciembre, tienen su máxima verticalidad sobre los círculos polares, el rayo de Sol, por lo que se produce el fenómeno del Sol a Medianoche. Entre los Trópicos y los Círculos Polares, se localizan las Latitudes Medias, en las cuales, el día y la noche, se suceden regularmente cada 24 horas, aunque estas duraciones van a depender de la latitud del lugar y de la estación del año considerada. En este sentido, a los 45º de Latitud Sur, el sol alumbra durante el mes de Diciembre: 15,5 horas y tan sólo 8,5 horas en el invierno (Junio).La Prolongación del día que pude considerarse como el Período de Insolación, y la inclinación de los rayos solares que resultan de la forma de la Tierra son fundamentales para determinar los Montos de Energía en cualquier lugar, así pues, en Primavera y Verano coinciden los períodos más prolongados, con la mayor altura del Sol sobre el horizonte, esto a la vez es paralelo a la duración del día, por que bien puede sintetizarse que a mayor duración del día mayor es la concentración de calorías por centímetro cuadrado y que a medida que nos alejamos del Ecuador mas contrastados será la duración de los días y las noches. En los polos, los días y las noches tienen seis meses y el Sol pasa con una altura máxima de 23º 27`, a su total desaparición durante seis meses, extremos donde se mueven las radiaciones y temperaturas, que parten de los movimientos y la estructura global de nuestro planeta. Interacción de la radiación solar con el sistema atmósfera superficie terrestre Factores Propiamente Atmosféricos Dentro del Espectro Electromagnético solar, se notan la absorción diferencial de ciertas longitudes de onda por parte de algunos componentes físicos de la atmósfera. Por su parte, José de Fraunhofer, fue el primero en advertir la ausencia en el espectro solar de algunas longitudes, de hecho este descubrimiento se hace patente en la representación espectrográfica de las radiaciones solares. La razón de esta inexistencia se debe a la absorción que efectúan en altura algunos gases de la fotósfera solar. Otras 52
funciones que faltan en este espectro, se deben a Langley y ello resulta de procesos que ocurren a la atmósfera. Se les llamó a estas bandas: BANDAS FRIAS, así pues, el Anhídrido Carbónico absorbe principalmente en la banda cercana a los 15 micrones: 1500 nanómetros, y, asimismo, en el rango de los 4 micrones: 400 namómetros. El Vapor de Agua, absorbe principalmente en la banda de los 13 micrones o 1300 namómetros, entre los 5 y 7 micrones. 500 a 700 namómetros (región visible) y por último, hacia los 15 micrones, lo que es equivalente a 1500 namómetros (región Infrarroja). Resulta de todo ello que la acción absorbente de la atmósfera terrestre será mayor sobre los 1000 namómetros de longitud. De la capacidad de absorción de la radiación Infrarroja, por parte del Vapor de Agua, se produce lo que se denomina: Efecto de Invernadero. Por su parte, el Ozono, absorbe radiaciones que se encuentran entre los 0,2 y los 0,3 micrones. 200 a 300 namómetros. También, hay que destacar el papel que le corresponde al Oxígeno y a las partículas en suspensión, resultando de todos los procesos que la única región que no es absorbida por los agentes físicos de la atmósfera, es la porción que oscila entre los 8 y los 13 micrones. 800 y los 1300 namómetros. Además de esto, el sistema Atmósfera - Superficie terrestre, se manifiesta a través de la Difusión y de la Reflexión de la energía radiante. Reflexión En al atmósfera hay múltiples reflexiones de la radiación solar por parte de las moléculas gaseosas y las suspensiones aéreas, igual que la absorción, la difusión, es selectiva, así pues, las más cortas longitudes de onda, corresponde una mayor difusión. Es precisamente debido a este fenómeno que el Cielo tiene color azul. En relación con esta coloración, hay que profundizar al decir que las moléculas del aire detienen muchos de los rayos solares de tonalidad azul, que son de onda corta y los diseminan por todo el firmamento, mientras que los rayos rojos y amarillos pasan fácilmente, por lo que vemos a nuestro alrededor, es decir lo ocre y lo carmesí de la luz solar, mientras que el azul esta en el cielo. La dispersión de la luz azul ocurre principalmente a los 20 kilómetros de altura, a mayor altura, es decir a los 35 kilómetros el cielo se ve negro. Los Arcoiris, que es otro fenómeno luminescente, al igual que los halos y las coronas, son el resultado de la acción de las gotas de lluvia, diminutos cristales de hielo y las nubes que refractan y reflejan la luz, descomponiéndola en diferentes colores. El proceso físico que determina la coloración del cielo se llama proceso de dispersión de Rayliegh: Las radiaciones de onda más larga que van del rojo al Infrarrojo, son afectadas en menor cuantía por esta dispersión, de este modo el color del cielo es rojizo cuando el espesor de la atmósfera es mayor, situación que ocurre al alba o al crepúsculo, así pues, los rayos solares deben hacer un viaje mas largo y por lo tanto 53
atravesar una capa mas gruesa de aire. La atmósfera, bloquea y dispersa los rayos amarillos y azules, determinando con ello el color rojizo del cielo al atardecer. Las suspensiones sólidas de tamaño medio y las partículas mayores, difunden todas las radiaciones por igual y de allí el color blanquecino del cielo, aunque este color es sinónimo de una atmósfera sucia porque el blanco hay una mayor mezcla de colores por la radiación. La difusión molecular, la absorción selectiva de los componentes atmosféricos y la difusión del polvo y otras suspenciones en conjunto, determinan el grado o los grados del Coeficiente de Transición o Transparencia de la atmósfera: P : Grado de transmisión o transparencia atmosférica. Cuando P: 1, significa transparencia total y cuando ese valor oscila entre 1 y 0 se habla de Degradé de la Transmisión, y cuando P: 0, se habla de Opacidad absoluta. Si consideramos a P: 1,y ,si además, los rayos solares inciden en ángulo recto sobre una superficie horizontal, la Insolación, al nivel del suelo (S): 1,94 o 2,0 Langley por minuto. Aunque todo esto, sea nada mas que una situación teórica, por cuanto, se suele considerar el valor de P en: 0,7. Ahora bien, si P:0,7 y S: 2,0 Langley y además los rayos en posición recta, obtendremos para esa superficie horizontal una Energía Incidente ( S): 1,4 Langley, por cuanto, ese resultado será consecuencia de la multiplicación de P x S. De lo que se desprende que mientras menor sea la latitud del lugar más alta será la emisión de Energía Incidente, por cuanto, los rayos caerán con una mayor verticalidad, aunque no por esto, se los registros más representativos, se darán en los Trópicos respecto del Ecuador, por cuanto, en estas zonas, los estos de tiempo revelan una mayor transparencia motivada por la existencia en esas latitudes singulares de áreas de Altas Presiones o Anticiclones, o ,por lo general, dan una particularidad de estabilidad a la parcela de aire. Para el caso de Valparaíso, se estima un monto de radiación cercano a los 750 Langley. Por otra parte, hay que indicar que en el espesor atmosférico, los gases, las partículas, las gotas de agua, además del suelo, el agua oceánica y lacustre como la vegetación; reflejan las radiaciones solares en magnitudes variables, lo que esta de acuerdo a la longitud de onda y el ángulo de incidencia. Se estima que cerca del 40% de la energía que llega al límite exterior de al atmósfera, es reflejada por las nubes, superficies sólidas y líquidas, conociéndose esta fracción de energía reflejada en relación con la energía incidente o coeficiente de reflexión, como Albedo, el cual se manifiesta en porcentajes(%). Los albedos individuales más altos se manifiestan en la Radiaciones Visibles y ellos corresponden a la nieve fresca cuyo porcentaje se eleva entre el 80 y 90%, mientras 54
que los coeficientes más bajos son los emitidos por los océanos, cuyo valor: 0,37%, lo que no deja de explicarse porque el medio acuático, por la transparencia de su cuerpo de agua, lejos de transferir una fracción importante de radiación visible, refractan la inclinación del rayo e incorporan a esta banda del espectro solar hasta casi los 150 metros de profundidad. A ello se asocia la gran movilidad que los espejos de agua, lo que se traduce en corrientes y mareas, que tienen ascensos y desplazamientos en la vertical y horizontal, que en si produce intercambio de aguas cálidas con las frías. Por último, hay que decir que el Albedo de los suelos: 5 al 14% de las radiaciones visibles, el de la vegetación es cercano el 10 y el 15%, lo que se eleva en los bosques de coníferas, cuyos rangos van entre el 20 y el 40%, para finalmente considerar el Albedo de las nubes que se acerca al 75% de la radiación visible incidente sobre estos cuerpos acuosos en suspensión. Todos los antecedentes entregados se refieren a rayos solares de incidencia perpendicular o semivertical a esas superficies, por lo que cuando el ángulo aumenta, lo hacen también los Albedos y la Reflexión. Absorción y dispersión de la radiación solar en la atmósfera La radiación solar al atravesar la atmósfera en parte es absorbida, reflejada y refractada múltiples veces por las partículas y los cuerpos gaseosos de, de manera tal que las bandas más afectas a este proceso son las radiaciones de onda corta. Estas bandas, son asimismo difundidas, influjo que será mayor o menor, de acuerdo, a la más o menos oblicuidad de los rayos solares, porque de esa manera tendrán que atravesar una mas amplia o reducida capa atmosférica. Se toma como unidad de poder de transmisión el de al atmósfera atravesada verticalmente, es decir, cuando los rayos vienen de Cenit. Si llegan oblicuos, se disminuye la radiación a un valor que se obtiene multiplicando la recibida del rayo vertical por un número llamado coeficiente de transmisión, que es variable según la inclinación con que cae el rayo solar. Considerando lo anterior, es posible advertir que la radiación solar se disminuye notablemente y ello se debe a que aparte de la absorción regular, proceso que es mayor para los rayo de menor longitud de onda, produce también una absorción selectiva, irregular. Para este proceso se le conferido un nombre cual es el de Bandas Frías, la cual esta constituido por cuatro rangos que se ubican por debajo de los 264 y los 1100 nanómetros. Dichas bandas son debidas a la existencia en la atmósfera de Vapor de Agua y Anhídrido Carbónico, en que el primero de ellos es responsable de la formación de las bandas por debajo de los 264 y aquella comprendida entre los 500 y 1100 nanómetros, mientras que, el Anhídrido Carbónico es el generador de aquellas que se enrielan entre menos de los 264 y casi en la equivalencia de ese valor. Esto da la explicación de que en invierno, con aire seco, sea mayor la transparencia de la atmósfera que en verano, en que la atmósfera contiene mayor Vapor de Agua, a consecuencia de una mayor evaporación. 55
También el Ozono produce una mayor absorción en al parte visible y, sobre todo, en la ultravioleta del espectro solar; pero la energía absorbida es muy pequeña, si bien es interesante por su calidad, ya que la esa disminución de radiación ultravioleta tiene importantes consecuencias biológicas. La radiación difusa de la atmósfera Además, de la radiación directa, llega a la superficie de la tierra, en buena proporción, la difundida por la atmósfera. En las altas latitudes, en donde la radiación directa tiene menos importancia, esta otra indirecta ejerce gran influjo en el caldeamiento de la superficie terrestre. Aboot, calculó que un 25% de la directa, y según Trabert, en días nublados, llega a un 30% o más. Esto explica que al anochecer no baje rápidamente la temperatura después de ponerse el Sol. En las latitudes altas, se da el caso de que durante la mayor parte del año la radiación difusa es mayor que la directa. También, recibe la Tierra, la radiación casi inapreciable de los otros planetas, de la Luna y de las estrellas. Por ejemplo, la de estrella Arturo es una cienmillonésima de la que envía la llama de una vela a un metro de distancia; la de Júpiter, dos cienmillonésimos. Ya dijimos que, unida toda la energía que radian las estrellas, los planetas y la Luna sobre la Tierra, no llega a valer la diezmillonésima parte de lo que nos envía el Sol. La radiación total que por todos los conceptos recibe la superficie de la Tierra es irradiada por ésta hacia la atmósfera, la cual, absorbe casi la totalidad de eta energía, especialmente si es grande en contenido de vapor de agua. De este modo, se calienta la atmósfera, sobre todo las capas bajas, y, a su vez, éstas vuelven a enviar una radiación oscura contra el suelo, que se llama contrarradiacion, la cual tiene gran importancia para el caldeamiento terrestre. Si no fuese por ella y por la radiación difusa, la superficie terrestre se enfriaría considerablemente durante la noche. En las latitudes medias llega a valer tanto esta contrarradiacion como la radiación directa del Sol. Balance general del calor recibido por radiación y perdido por irradiación. La Tierra, recibe diariamente del Sol una cantidad de energía, que, si se divide por el número de centímetros cuadrados que tiene la superficie terrestre, da para cada uno un promedio de 720 calorías gramo. Según Alt, de cada 100 unidades de energía radiadas por el Sol hacia la Tierra, 14 son absorbidas por la atmósfera, 24 son reflejadas en las nubes y, por lo tanto, vuelven al espacio, 223 son absorbidas por el suelo, y 39 son dispersadas por reflexión difusa en las partículas de la atmósfera.
56
La Tierra, por su parte, estando ella a unos 15º C. por término medio, emite radiaciones que pueden evaluarse en 115 unidades. Esta radiación se propaga en onda de color oscuro, que es absorbida en gran cantidad por la atmósfera, 104 unidades, perdiéndose 11 hacia el espacio. La evaporación del agua de los mares y la condensación del vapor de agua en el seno de la atmósfera representa un transporte de calor del suelo al aire de 16 unidades, que, con las 104 anteriores y las 14 absorbidas por la radiación solar, suman 143, de ellas, 88 vuelven al suelo y 46 se pierden en el espacio. En total, en el espacio, en el aire y en el suelo se compensan las pérdidas y las ganancias. Si no ocurriese eso, la Tierra iría sucesivamente calentándose o enfriándose. Pero, claro es, esta compensación se refiere al año en total, porque en cada una de sus estaciones se verifica un caldeo progresivo en primavera y verano y un enfriamiento en otoño e invierno. Esto, de modo alternado en cada hemisferio de la Tierra. Radiación La fuente principal de la energía es la Radiación Solar. Luz y calor son formas de energía transmitida por las radiaciones electromagnéticas a 300.000 kilómetros por hora. Los rayos solares al atravesar un prisma se descomponen en varios colores que se diferencian entre sí por su longitud de onda. Todo cuerpo radia energía, pero su cantidad que emite por unidad de superficie depende de su constitución. Un cuerpo que emite mucha radiación es porque tiene una buena capacidad de absorción de la misma. La resultante entre la emisión y la absorción, dependerá de la temperatura del cuerpo(la de su superficie). Para una temperatura determinada, hay una longitud de onda en la cual puede emitir una cantidad máxima de energía y si un cuerpo radia la máxima energía en todas las longitudes de onda se llama radiador perfecto o cuerpo negro. La absorción de la radiación por un cuerpo cualquiera, es, en realidad la energía radiante en calor. La cantidad prioritaria de la energía terrestre es del Sol y el 1% restante es lo que resulta de la suma de lo emitido por los astros, los planetas, la Luna y la energía interna del planeta. Los climas solares Los rayos solares se reparten de diferentes formas en la superficie de planeta debido a varios factores entre los que se cuentan:
57
Inclinación En este sentido, a partir de esta condición se plantean la condición de verticalidad y horizontalidad, y para la primera de estas condiciones se destaca la Umbría y la Solana, siendo para la Umbría hay menores registros térmicos y mayor humedad y a la vez la S, se reparte en mayor superficie. Por otra parte, en lo referente a la Solana, donde hay mayor temperatura, menor humedad relativa y menor superficie para distribuir S.
Latitud Debido a que la posición del Sol con respecto a la Tierra varia de modo regular durante todo el año, resulta que se asigna a cada latitud, un Clima Solar, por lo teóricamente bien podría pensarse en un Clima Teórico, el cual, esta representado por un número de calorías que le corresponde por centímetros cuadrado, por minuto, por día y por latitud.
Los elementos del clima Introducción Cuando hablamos de estos parámetros, nos estamos refiriendo a todos aquellos componentes que con sus respectivos valores medios, llegan a representar y/o cualificar una situación atmosférica dada, la que a su vez puede adquirir una prolongación en la dimensión temporal y por ende, afecta por igual a una determinada porción espacial. Si se acepta que la actuación conjunta de estos fenómenos físicos pone en evidencia y acción a toda la dinámica de la atmósfera podemos decir con toda propiedad que ellos son los verdaderos representantes y detonantes de los estados atmosféricos o de la fenomenología meteorológica. Tal vez, entre los elementos el más reconocido sea la: Temperatura El elemento térmico que en una conceptualización significa el mayor o menor calentamiento de la atmósfera, o bien, el estado energético de la atmósfera que se traduce en un determinado grado de calentamiento. El aire afectado de movimiento convectivos ascendentes y descendentes, varia su temperatura según el llamado Gradiente Adiabático(que es la variación de la temperatura debido a la presión sin intercambio con el entorno). En este sentido, es interesante que las masas de aire o parcelas, tienen distintos Gradientes Adiabáticos porque poseen diferentes montos térmicos y volúmenes de Vapor de Agua, y para este gas hay que indicar que el Vapor de Agua contenido en una parcela de aire, se comporta como un reservorio de energía llamado calor latente, por lo que se desprende que una masa de aire húmedo es más inestable y provoca desplazamientos aéreos de alza y baja, muchas veces de carácter violento. La razón de esto, se basa en que para transformar un gramo de agua en Vapor de Agua, se necesitan 600 calorías, y si solamente tenemos vapor de agua, se podrá comprender 58
el enorme cúmulo de energía existente; todo lo cual, esta estrechamente ligado al ciclo del agua, que en si es un ciclo energético. Ahora bien, ya que hemos dejado claramente establecido que la temperatura es la medida de la energía que posee un cuerpo como calor, hay que indicar que el calor es una forma de energía que se puede transmitir de un cuerpo a otro mediante: Radiación En este sentido, la Constante Solar, es una radiación en forma de energía radiante que al encontrarse con un cuerpo cualquiera, hace que éste absorba y vaya aumentado su temperatura y emitiendo, a su vez, energía en forma de ondas electromagnéticas, las cuales, no necesariamente deben ser de igual longitud que la energía incidente. Un cuerpo absorbe energía hasta llegar a un punto en que no se calienta más, es pues, cuando emite la radiación absorbida. Conducción Que resulta por el contacto directo ocurrido entre dos cuerpos de diferente temperatura. Convección Que resulta del movimiento ascendente y descendente de una masa de aire. Lo anterior tiene que ver con los enfriamientos y calentamientos adiabáticos. Ya hemos visto y dicho que los factores y /o elementos del clima, no actúan por si solos, esto se debe a que cualquiera que sea el cambio, inmediatamente, va a repercutir afectar todo el inestable equilibrio atmosférico. Especificando esta situación, la temperatura, a través de sus modificaciones afecta en mayor o menor grado la influencia de los restantes elementos del clima, así pues, como resultado de la insolación directa sobre el suelo, este se recalienta, más o menos, dependiendo ello de: la duración del día, el grado de exposición, el color del suelo, la estación del año, la cobertura vegetal, la orientación de la exposición, de la cantidad de días nublados, etc. Así pues, el aire sobre esa porción, se calentará o enfriará, con la consiguiente elevación o caída de la parcela de aire, en cuyo caso estaremos frente a: Una alza o baja en la presión atmosférica, lo que trae aparejado una alza o baja de la Humedad Relativa, lo que conduce a la existencia sobre un determinado sector, de un Centro de Alta Presión (anticiclón) o un área de Baja Presión (ciclón); generando con ello, un período de buen o mal tiempo atmosférico, mayores o menores posibilidades de movimientos advectivos o convectivos, etc. Medición de la Temperatura Los registros térmicos se realizan con diferentes instrumentos que basan su capacidad de sensor térmico en la dilatación o contracción de ciertos cuerpos metálicos o líquidos. Así pues, de la medición instrumental a diferentes horas del día, se obtienen un conjunto de datos que sumados y divididos por el número de observaciones, se obtendrán los valores medios 59
que mas tarde servirán de patrón de comportamiento del elemento térmico. Nuevamente conviene precisar que estos resultados variarán para una misma latitud, de acuerdo, a la estación del año. A partir de estos razonamientos estadísticos es posible obtener las llamadas amplitudes térmicas, que serán diferentes entre cada día considerado y como resultado de los efectos de los factores del clima(latitud), hora en que se presentan los máximos y mínimos de insolación, etc. Ahora bien, la temperatura posee una distribución horizontal y vertical. En la primera de las posiciones, esto va a estar en gran medida de acuerdo a la llegada del rayo solar a las diferentes latitudes del planeta, y por ende, los ángulos de incidencia serán mayores o menores desde el Ecuador en orientación a las latitudes más altas(polos). A partir de esta desigual distribución de las temperaturas terrestres, cada hemisferio ha sido dividido en tres zonas climáticas: • Zona Intertropical o Tórrida: Que se extiende entre los trópicos de Cáncer y Capricornio. • Zona Templada: Que se localiza entre los 23º 27´ y los 66º 33´de cada hemisferio. • Zona Glaciar o Polar: Que va desde los 66º 33´ a los 90º de ambos hemisferios. Por su parte, la disminución de la temperatura va a estar de acuerdo a la propiedad diatérmica de la misma latitud, al grado de humedad, a la movilidad de la atmósfera, etc. En la troposfera, esta disminución es más notoria por la gran movilidad del aire que a estas alturas existe y que en realidad representa el 75% del total atmosférico. De acuerdo a la marcha de la temperatura, se forman las conocidas Inversiones Térmicas que se registran a nivel del suelo y que a continuación se detallan: La de irradiación, la producida por el corrimiento de masas de aire de distinta temperatura, la ocasionada por una inversión nocturna, la que es debida a que cuando el suelo se enfría muy rápido, las capas superiores, al entrar en contacto, también experimentan esa transformación. la temperatura como elemento ecológico Los diferentes grupos de individuos vivientes no se encuentran distribuidos al azar dentro del espacio geográfico, sino que esa localización obedece por una interdependencia funcional y conjugan grupos que viven dentro de ciertas condiciones físicas de su hábitat. Hábitat + Organismos = Ecosistema ( dinamismo total) La temperatura es uno de los elementos más reconocidos y de fácil medición, por cuanto constituye una barrera para la proliferación del crecimiento y distribución de la flora y fauna.
60
Los rayos solares llegan a la tierra bajo la forma de radiación de onda corta y en gran parte la insolación planetaria es transformada en onda de largo alcance (infrarrojas); por lo que deduce que una parte muy exigua del total recibido es absorbida y usada por los organismos vivientes como energía potencial o acumulada, en las reservas nutritivas y la mayor parte es transformada en calor, parte del cual, es emitido por los organismos a la atmósfera. La energía calórica se mide en calorías - gramo, debido a que la temperatura varía en cantidad y calidad a lo largo del año y por el hecho de que hay un enfriamiento medio de : 0,6º por cada180 metros de altura, por lo que se genera una zonificación que en gran medida es determinante para la distribución de las especias vegetales y animales. Modelo general de zonificación Tierras bajas Vegetación característica de áreas ubicadas en las bajas latitudes, bosques lluviosos y a mayores latitudes se observan árboles con madera dura caducifolias y verdes en lo que se refiere a su follaje, en época de verano. Sectores de montes y mesetas Sectores de temperaturas más frías y húmedas que las tierras bajas, presentan bosques lluviosos templados, caducifolios o acucifolios. Nivel preandino Gran sequedad atmosférica y además tiene una cubierta de pastos gruesos y en manchones, vegetación arbustiva y arbórea dispersa, aunque será la primera de ellas la que predomine, debido a las condiciones del ambiente, es decir, bajas temperaturas, gran oscilación térmica, escasa humedad, suelos esqueléticos, estacionalidad muy corta, , inclinación de los rayos solares afectada por los conos de sombra provenientes de los montes adyacentes, orientación de las laderas, etc. Nivel andino Es un sector frío y de gran nubosidad, con un período corto de vegetación, sin árboles y con la existencia de praderas y tundras en abundancia. Nivel nevado Con escasos seres vivientes, también es propio de la altitud y presenta una gran amplitud térmica diaria anual. La razón de anterior se fundamenta por cuanto existe un rápido caldeamiento durante las horas de Sol directo y de fuerte irradiación terrestre en el momento del ocaso y más aún durante la noche, lo que se ve facilitado por la existencia a esas altitudes de un escaso grado humedad relativa.
61
Los organismos poiquilotermos, es decir, aquellos que varían en su ritmo térmico corporal cuando varía la ambiental, se ven directamente afectados; de ahí, que las plantas en función de la temperatura del entorno tienen un máximo, un mínimo y un cese de sus actividades fisiológicas, lo que se gráfica en el siguiente ejemplo. Planta: Tº en grados C. Días requeridos para germinar a una temperatura dada Mínimo Optimo Máximo 4.4º 12,2º 15º 18,9º C
Planta Alfalfa Maíz Tabaco
Tº mínima óptima© 1,1º 7,8º a 10º 12,8º a 13,9º
Tº máxima óptima© 30º a 37º 31,7 a 35º y 40 a 43,9º 27.7º 35º
Días para germinar 6 3-4 2-3 2 11 3-4 3 96a7
Los límites térmicos más amplios dentro de los que se desarrolla la vegetación, comprenden rangos aproximados de unos 105º C., así pues, algunas plantas(coníferas) en regiones subantárticas, resisten temperaturas de hasta - 60º C, mientras que en el límite tórrido , los arbustos xerófilos ubicados en las áreas desérticas pueden tolerar hasta + 60º C. Para una misma especie viviente, el descenso y alza de la temperatura, bajo el mínimo o máximo de resistencia puede significar la muerte y extinción de la planta o especie, aunque esto ultimo acontece de ser muy prolongado la exposición, como es el caso de un período glaciar o una sequía motivada por una anomalía climática como es el caso de la Niña. Algunas plantas por sus características físicas están restringidas espacialmente por la latitud y la altitud, ya que con ello evitan los efectos de la congelación de sus tejidos - lo que dependerá del grado de la temperatura mínima, el tiempo de la exposición, el contenido de líquido en los tejidos y de la adaptación de la especie. Por su parte, las altas temperaturas, son limitantes de producción en climas áridos y semiáridos de latitudes bajas, por el proceso de desecamiento, lo que se traduce que se traduce que la temperatura elevada ocasiona daños en el Protoplasma vegetal. El límite de muerte termal, se da para la mayoría de los vegetales entre los 50º y 60º C. Ideas generales sobre la temperatura En este sentido, hay que indicar que la temperatura no es una forma de energía sino que más bien mide la cantidad de la misma. Por otra parte, hay que entender que la temperatura es un estado energético del aire, lo que se traduce en un mayor o menor calentamiento de este elemento. En otro sentido, hay que recalcar que la temperatura esta estrechamente ligada a la energía radiante que llega a la superficie terrestre por lo que la medición de este parámetro nos indica como un elemento del clima que se ve influenciado en lo que respecta a su variación por altura: De esta vinculación se puede establecer que hay una ley que determina que a medida que se asciende hay un menor grado de temperatura, y, la razón de esto, estriba 62
en que la atmósfera por ser diaterma se va calentando de abajo hacia arriba por efecto de la presencia en las cercanías de la superficie de los gases pesados que son responsables de la absorción de las radiaciones de onda larga o calóricas conocidas como infrarrojas (1200 a 1600 namómetros). Sin embargo, ese proceso de enfriamiento se ve desregularizado por la presencia en altura de algunos estados atípicos y que se conocen como inversiones térmicas en altura, siendo un ejemplo notable de este suceso el ozono y la ionosfera, por cuanto, en el primer caso, la temperatura, a una altitud de 50 kilómetros y llega a los 0º C, lo que es debido a la absorción por ese gas de radiaciones ultravioletas, cuyas bandas oscilan entre los 200 y los 300 nanómetros; mientras que para el caso de la Ionósfera, la temperatura, tiene un rango de 1500º C., lo que es válido a los 500 kilómetros de altitud y es agente productor de este fenómeno atmosférico es la excitación eléctrica que a esa altura experimenta en presencia de las radiaciones x y ultravioletas, las que en conjunto, favorecen la aparición de iones y electrones que con su energía cinética de mayor cuantía aceleran el movimiento molecular en cada una de las capas de la Ionósfera, lo que en consecuencia determinan el rango calórico antes citado. Paralelamente, existen otras formas de mantener la temperatura y ello se debe en parte a la incorporación o sustracción de energía a través de los cambios de estado de una substancia, como es el caso de: el vapor de agua y sus ciclos, los agregan o restan energía y en ese sentido basta indicar que para evaporar un gramo de agua a 0º C se necesitan 597 calorías gramo, mientras que para hacer el mismo proceso pero a 30º C se necesitan 580 gr/cal, aloque se agrega que para el derretimiento de un gramo de hielo se gastan 80 gr/cal. En otro sentido, los movimientos de la atmósfera, como es el caso de los movimientos convectivos y advectivos sirven y estimulan la propagación del calor, en este sentido, los movimientos advectivos intervienen en el 80% del transporte horizontal del calor; mientras que el resto de este parámetro es desplazado por las corrientes oceánicas, aunque su intensidad dependerá de la latitud y estación del año. A lo anterior, hay que sumar la emisión de algunos combustibles fósiles y con un alto índice de carbono, como es el caso del: petróleo, gas natural, carbón; materiales energéticos a los que suman la energía química, la diferencia de albedo o reflexión de la luz solar, etc.. Asimismo, conviene clarificar el concepto de calor latente: entendiendo por éste a aquel que sin aumentar la temperatura de un cuerpo produce en él una modificación. Medición de la temperatura La medición de este elemento del clima es indirecta y se realiza por medio de cuerpos o substancias que tienen reacciones específicas ante el calor o el frío, como es el caso del cambio de volumen de un líquido como alcohol, mercurio, ya que ambos tienen valores críticos de enfriamiento y caldeamiento, por lo que tendrán comportamientos disimiles frente a las radiaciones infrarrojas, lo que determinará que podrán emplease para diferentes tipos de mediciones térmicas. Encontramos también las mayores o menores dilataciones lineales de los metales, movimientos que servirán para el registro térmico de los cuerpos. 63
En otro sentido, hoy se emplean varias escalas o unidades de medida como es el caso del grado centígrado con una escala que esta ordenada de 1 a 100º lo que esta de acuerdo a la fusión del hielo- ebullición del agua pura a una presión atmosférica normal, por su parte la escala de Fahrenheit(F)se ordena de 1 a 180º ,siendo los 32º F=0o C. y 212º F= 100º C.. Por último la de Kelvin o la que considera el 0o absoluto que determina que no hay movimiento molecular: 273,09º C, por lo que esta gradación se emplea para la alta atmósfera porque no usa el símbolo negativo (-). Representación Térmica: El grado de calor o frío de la atmósfera en un momento determinado puede ser representado geográficamente por líneas que unen puntos de igual temperatura en la superficie del planeta, lo cual es válido para las estaciones, los ritmos diarios, etc. A estas líneas se les llama isotermas. El ordenamiento espacial de estas representaciones sigue el sentido Este a Oeste, lo que significa que van siguiendo la dirección de los paralelos o la latitud porque prescindiendo de las diferencias que se derivan de la mayor o menor transparencia atmosférica, todas las regiones de igual latitud reciben idéntica cantidad de energía solar. Esta dirección, indica que lo único que influye en las temperaturas es la LATITUD. Cabe considerar que las isobaras son más regulares en los océanos porque allí las temperaturas tienen una menor variación. Explicación de la variación de las Isotermas La temperatura de un punto de la Tierra dependerá de la: Latitud: En este sentido, se supone que a mayor o menor exposición de los rayos solares se debe a la forma del planeta y a las diversas posiciones que tiene sobre el plano de traslación, lo que considerando ambos factores determinará que los rayos lleguen mas o menos perpendicularmente, lo que trae aparejado una mayor o menor concentración de calorías que serán usadas por los especialmente por las plantas para la concreción de sus ciclos vitales. De lo anterior se desprende, que las temperaturas más elevadas corresponden a las que se registran en las latitudes bajas en donde se certifican los montos más elevados de insolación(que es la exposición de la superficie terrestre a los rayos solares) mientras que las temperaturas serán aquellas que se dan en las latitudes altas, donde la insolación es más baja o mínima. Las Isotermas en su recorrido anual van siguiendo la declinación solar pero con un retraso de un mes, lo que se evidencia en la mayor o menor inclinación de estas isolíneas, proceso que las se diferenciará cuando se trata de masas continentales respecto de las oceánicas y es así como el ritmo de las Isotermas sobre el océano Pacífico tendrán un desplazamiento de 5º de latitud, mientras que para los continentes esta variación puede ser de 20º al menos como es el caso del Africa y de Asia, siendo la razón de esta distinción que los continentes se calientan 12 veces más que los océanos. 64
El segundo factor que influye en las temperaturas superficiales es el contraste entre la tierra y el mar: Las mayores desviaciones de las Isotermas se notan con el paso de los continentes a los océanos y la causa es la diferente temperatura entre ambos cuerpos. Bien es cierto que las corrientes oceánicas tienen un efecto local, por tanto la influencia que ejercerán las corrientes frías y cálidas, determinará un acercamiento o alejamiento de las Isotermas respecto del Ecuador. La diferencia de comportamiento térmico entre estos dos ambientes, se debe en parte a que la transparencia del agua, permite a los rayos solares calóricos que penetren a ella unos 130 metros de profundidad como promedio, distribuyéndose en mayor superficie ya que los océanos representan el 75% de la ocupación planetaria. Por otro lado, los movimientos verticales de las aguas permiten que el calor se propague y almacene de manera más uniforme, lo cual no ocurre sobre la tierra, al carecer ésta de movimientos permanentes. Por último, encontramos a la: Altitud: Que es un factor que también incide en la existencia de la variabilidad térmica al considerar que la temperatura de una parcela de aire esta dada principalmente por el fenómeno de la radiación, el que guarda directa relación con la existencia y en altura de los gases encargados de la absorción de la radiación de onda larga o infrarroja que es la causa del aumento o disminución del gradiente térmico. Desde esta perspectiva, el Vapor de Agua, el Bióxido de Carbono y el Metano, son los elementos gaseosos responsables de este proceso, por lo que su presencia que siempre esta dada por las cercanías de la superficie por ser gases pesados, determinará la variación del gradiente térmico. Por otra parte, las corrientes de aire que distribuyen verticalmente el calor, inducen a que a medida que se asciende, se enfríe la molécula de aire a razón de un grado por cada 200 metros, lo que hace que el poder calórico disminuya notablemente, lo que dará paso a que la masa de aire a una determinada altura se distribuye desde las latitudes bajas en dirección a las altas formando en sus caídas específicas que coinciden con las latitudes singulares Trópicos, Círculos Polares y Polos -, centros de altas y bajas presiones que harán de acuerdo a la intensidad de presión entre ambas masas de aire una mayor o menor intensidad de los movimientos horizontales o advectivos conocidos como vientos que en sí, tendrán de acuerdo, a la escala de su movilidad una constante planetaria, continental, ciclónica o local que hará las veces de uno de los más importantes distribuidores de la temperatura mundial. En cuanto al comportamiento térmico diferencial de los distintos puntos de la superficie, podemos decir que esta condición va a estar regida por la continentalidad y la maritimidad. De esta manera, el primero de estos conceptos hace referencia al conjunto de caracteres climáticos determinados por la disminución de las influencias marítimas a medida que se avanza al interior de los continentes. Esto obedece a que la parcela de viento pierde por roce frotación humedad provocando una pérdida constante de estas condiciones de benevolencia oceánica a partir de unos cuantas decenas cientos de kilómetros al interior, lo cual dependerá de la topografía del lugar. 65
Las barreras geográficas La maritimidad, se encuentra influida por el aire húmedo y las zonas o sectores que se encuentran en las vertientes Este y Oeste de los continentes. Todo lo anterior se puede ejemplificar de la siguiente manera: Estación: Marítima Iquique: latitud Sur 20º 12´ longitud Oeste 70º 11´ 6 m.n.s.m, Tº promedio: 18º C. Meses: E F M A M J J A S O N D Tº : 20,6 19,6 20,4 18,7 16,8 17,4 16,3 16,2 15,3 16,8 17,6 19.8 Continental Copiapó: latitud Sur 27º 21´ longitud Oeste 70º 11´ 380 m.n.s.m., Tº promedio: 16,2º C. Meses: E F M A M J J A S O N D Tº : 20,2 20,5 19,1 13,9 13,8 12,9 12,9 13 13,4 14,9 16,7 18,2 Obsérvece que para la época de verano, la influencia de la continentalidad y la oceaneidad, en cuanto, a la variabilidad estacional : Estación: Meses D E F M Tº Prom. Diferencia Tº Continental : Copiapó 18,2 20,2 20,5 19,1 19,5 2,3º Marítima : Iquique 19,7 20,6 19,6 20,4 20,07 0.9º Consecuencias: La amplitud térmica estacional es mayor en la estación continental que en la marítima, por lo que se infiere la regulación térmica de las aguas respecto del continente. Observerse ahora la situación que se experimenta para el Otoño: Estación Meses M A M J T° Prom. Diferencia Tº Continental : Copiapó: 19.1 16,4 13,1 13,8 15,6 6,0º Marítima : Iquique: 20,4 18,7 16,8 17,4 18,32 3,6º De los registros observados, se puede desprender que el Otoño es más cálido en las estaciones marítimas que en las continentales y la razón de esto estriba, en que los procesos de evaporación y condensación reducen el calor superficial oceánico, este calor se incorpora a la atmósfera, determinando con ello un desfase de las temperaturas máximas y mínimas de insolación determinando con ello una prolongación térmica de uno o dos meses en las estaciones con influencia oceánica respecto de las continentales. Balance de energía Todos los procesos que se han comentado tienen como objetivo un balance energético equilibrado entre la atmósfera y la superficie terrestre, de ese modo la T° media del planeta se mantiene constante, es decir, en el rango del 15º C, lo que significa en el fondo un balance entre la energía recibida a través de la radiación recibida y la emitida bajo la forma de radiación infrarroja. 66
Si la radiación solar es mayor o menor, la temperatura varía en la misma forma y de ese modo se restablece el equilibrio energético, lo que es una consecuencia entre de la ley de Kirchoff. Existen otros mecanismos que tienden a establecer el balance del calor y es así como cuando el agua cambia de estado se incorpora o resta energía a las moléculas de vapor de agua en forma de calor latente. Esa energía que se usa en los cambios de estado queda incorporada a ese estado gaseoso como calor latente, el que elevará la parcela de aire o bien será el responsable de la incorporación mediante el contacto por radiación sobre alguna superficie. Participa en este mismo sentido, el circuito que establecen las corrientes oceánicas en su desplazamiento latitudinal. Balance y transferencia de calor La temperatura es una cualidad de la atmósfera, no se trata de una fuerza como la presión, de esta condición es posible hablar de estado térmico de la temperatura el cual resulta de del monto de calor presente en el aire, el cual es el resultado de varios procesos físicos que actúan simultáneamente en la atmósfera, como es el caso de la absorción, radiaciones que agregan o quitan radiaciones inicialmente solar a través de mecanismos de absorción y/o emisión, por otro lado, hay también incorporación y substracción de energía a través de los cambios de estado de los gases, como es el caso del vapor de agua en que este proceso es por medio del calor latente (fusión que da paso al estado liquido o sólido, o bien la sublimación, que da paso del estado sólido al gaseoso). Por otra parte, existe otro factor que provoca calor y se trata en este caso de la gravedad planetaria, que provoca la energía geopotencial, que es una forma de energía mecánica en que un cuerpo posee en virtud de su posición, las partículas de humedad siendo por ejemplo la energía geopotencial que alcanza una partícula con la altura, la cual esta en función directa con la gravedad terrestre, también ayuda en este desplazamiento los vientos, las corrientes marinas y las avalanchas. Se agrega a lo anterior, la emisión de alguno combustibles. Carbón, petróleo, gas, etc., que provocan energía química, el movimiento de y el choque de las moléculas gaseosas que forman el aire y que constituye un mecanismo fundamental para la generación de la energía interna de la Tierra. Hay que indicar la energía que se debe al proceso de fotosíntesis, los vientos, los flujos causados por la caída de las precipitaciones, etc., son formas de energía y aunque tienen diferentes reparticiones en el espacio, el balance calorífico de la atmósfera muestra a su vez diferencias regionales y locales. Por lo que se puede inferir que el balance calórico y las condiciones térmicas de cualquier de la superficie dependen de la duración e intensidad de la insolación del albedo y de las características físicas del sitio y las áreas circundantes del intercambio de calor provocados por los cambios de estado del agua y el transporte vertical y horizontal del calor. Problema este que se explica si consideramos el balance calorífico de la atmósfera misma en especial en su nivel troposférico y estratosférico; en este 67
sentido hay que decir que el máximo de recalentamiento se produce el ecuador, con los máximos secundarios en las latitudes medias. Transferencia a escala planetaria por advección En general, podemos concebir al vasto mecanismo de advección el que hace posible la transferencia de calor a escala mundial de los procesos radiacionales, en este sentido, se acepta que sobre un campo estable térmico se superpone un campo térmico móvil, engendrado por masas de aire en movimiento, de tal manera, que las temperaturas reales de un lugar dependerán de la combinación de ambos campos. Sin embargo y en relación a lo sindicado hay que destacar que serán las latitudes como son las subtropicales y las polares en las que el equilibrio de las temperaturas dependen directamente del campo térmico fijo; en cambio, serán en las latitudes intermedias y las subpolares, en donde hay una constante irrupción de masas de aire alóctonas, los responsables junto a la masa fija de aire, de las temperaturas del lugar. Se estima que el desplazamiento de las masas de aire advectivamente es la responsable del 80% del transporte horizontal del calor planetario, mientras que el resto lo desplazan las Corrientes Oceánicas, aunque todo esto en intensidades variables que estarán de acuerdo a la latitud y la estación del año, aunque el máximo de transferencia se registra entre los 30 y los 40º de latitud para ambos hemisferios. Por su parte, los intercambios de calor entre el suelo y el aire son importantes para el balance calorífico, aunque se trata de un coeficiente de movimientos verticales de calor sensible que varía de acuerdo al gradiente térmico vertical y a la velocidad del viento. La temperatura del aire y su medición instrumental La temperatura del aire es la expresión de su estado relativo de calor o frío, es un elemento continuo, es decir, tiene permanentemente algún valor y esta siempre presente en alguna caracterización del estado de la atmósfera, en cualquier parte del mundo por lo que siempre hay un valor para la temperatura. La medida de la temperatura es indirecta y se realiza por medio de cuerpos o substancias de diferentes reacciones específicas ante el calor y el frío. En este sentido, las propiedades físicas de un gas hacen variar su volumen, lo cual da paso para la construcción de termómetros. Cuando se trata de variaciones de volumen de un líquido (alcohol, mercurio), hay que destacar que al encontrarse este el elemento en el bulbo del instrumento con la mayor o menor temperatura, este cuerpo se dilatará o contraerá, por lo que la gradación del tubo de vidrio servirá para señalar la T° del aire que se esta midiendo. Aparte del termómetro corriente existe otro de máxima y mínima el llamado termógrafo, que es un aparato que se usa para la medición semanal de las variaciones de temperatura, de manera que este registro que impreso en un papel graduado que gira a la velocidad de rotación de la tierra y un mecanismo que aprovecha las contracciones de los metales acciona un mecanismo de palancas que activan una pluma que da la movilidad y representación de la curva diaria y semanal de la temperatura. 68
En este mismo sentido se presenta en psicrómetro que es un Instrumento empleado para medir la humedad de la atmósfera, está formado por dos termómetros idénticos, uno de los cuales, llamado Termómetro Seco, sirve sencillamente para obtener la temperatura del aire, y el otro, llamado Termómetro Húmedo, tiene el depósito recubierto con una vaina de muselina humedecida por medio de una mecha que la pone en comunicación con un depósito de agua destilado. Con relación a la temperatura y su forma de graficación existe una alternativa en la que el mayor o menor grado de calor o frío puede ser representado mediante líneas que unen puntos de igual temperatura media. En relación con estas líneas ellas e van de Este a Oeste, siguiendo la dirección de los paralelos, porque prescindiendo de las diferencias que se derivan de la mayor o menor transparencia de la atmósfera, todas las regiones de igual latitud residen idéntica cantidad de Energía Solar. Esta dirección indica que lo único que influye en las Temperaturas es la Latitud. Cabe considerar que sobre los océanos, las Isotermas, son mas regulares que por sobre las tierra, y la razón de esto se debe a que el agua por su grado de fusión y de evaporación específicamente elevado, es un buen acumulador de calor de la naturaleza y equilibra las fluctuaciones térmicas. En los mapas de Isotermas, todas las temperaturas se han reducido a la temperatura al nivel del mar y, por lo tanto, están eliminados los efectos de la altitud, porque de no haberse hecho esto, los detalles complicados que se derivan de las montañas y otros relieves menores, a lo que se une los efectos de la latitud y la distribución de continentes y masas oceánicas.
Explicación de las variaciones de las isotermas La temperatura de un punto de la tierra dependerá: Latitud: Que supone su mayor o menor exposición de los rayos solares. La proximidad del mar, lo que determinará la el contraste entre la tierra y el agua. La altitud, parámetro en virtud de la cual, la temperatura disminuye aproximadamente de 1º por cada 180 metros de altura. Latitud En primer término, la causa de que la temperatura sea distinta en diferentes regiones de la Tierra se debe a al forma de nuestro planeta y a las diversas posiciones que tiene sobre el plano de traslación. A esto se debe que los rayos solares lleguen perpendicularmente con mayor o menor inclinación y que calienten más o menos la superficie terrestre. 69
De lo anterior, se desprende que las temperaturas anuales más elevadas corresponden a las latitudes bajas, franja planetaria en la que se reciben anualmente los mayores rangos de insolación(que es la expresión de la irradiación de la superficie de la tierra y del agua de los rayos solares). Parámetro que va cambiando desde el Ecuador a los polos, lo que es correspondiente con los rangos térmicos que se registran en cada de las latitudes. Por otro lado, las Isotermas tienden aproximarse o a espaciarse en el hemisferio sur, cuya superficie acuosa es más homogénea, de esto se deriva que las isotermas se desplazan varios grados de latitud, siguiendo la declinación solar pero con un retraso de un mes respecto a aquella aproximadamente. Sobre los grandes océanos, tales como el Pacífico meridional, el movimiento anual es solo de 5 grados, mientras que en los continentes, como es el caso del Africa este desplazamiento alcanza los 20 grados de latitud, y la razón de ello es la rapidez e intensidad con que se enfrían las masas continentales en comparación con el agua. Contraste entre la tierra y el agua, proximidad del mar Las mayores desviaciones de dirección de las Isotermas se notan con el paso de los continentes a los océanos y viceversa. Por esto que después de la Latitud, el contraste de temperatura entre la tierra y el agua, es el segundo factor que sigue en importancia con la distribución de las temperaturas en el orbe. Bien es cierto que las corrientes oceánicas tienen un efecto local, por tanto, muy pronunciado sobre las Isotermas, es por eso entonces que las corrientes frías de Chile y Perú, sur de California, influyen en la curvatura de la Isoterma hacia el Ecuador. Análogamente las corrientes cálidas, en latitudes mas altas, determinan la curvatura del Isoterma hacia los polos este efecto se nota en las costas de noreste de Europa. Diferencia de comportamiento de la temperatura en el agua y la tierra Entre estos elementos hay fundadas diferencias, las cuales se centran en que: El agua es transparente y permite que los rayos caloríficos se esparzan de manera homogénea, distribuyendo el calor, fenómeno que tienda a la estabilización por los movimientos horizontales y verticales de las aguas. Al contrario de esta situación, el suelo, al ser opaco y no poseer alternancias de movilidad, determina que se calienten por efecto solar, solo la superficie, es decir no mas allá de los 50 a 100 centímetros de profundidad. Temperaturas entre los meses de enero y julio Considerando a la Tierra en su conjunto, las temperaturas más extremas son las de los meses de Enero y de Julio y las razone para la generación de este fenómeno se deben a que: Si se comparan los dos mapas (enero y julio), se ve claramente que existen diferencias mas marcadas según la latitud entre las Isobaras de Julio y Enero, siguiendo la 70
migración de los rayos solares. Aunque la proporción de tierras respecto de las aguas determina que el Sur no hay contrastes mas marcados. Por otra parte, las temperaturas más bajas de Enero, corresponden al noreste de Asia, en la costa de Sotavento de la mayor masa continental en las latitudes medias y altas. Por su parte, las más frías son las registradas en las inmediaciones a Groenlandia y América del Norte. Las zonas oceánicas tienen centros de presión opuestos a los de la tierra. En invierno se forma sobre la parte central del norte de Asia, el anticiclón Siberiano, el que posee una presión que excede los 777 milibares(mb). Sobre Canadá, se genera otro anticiclón pero con menor intensidad. Antecedentes generales de la temperatura Bien es cierto que el calor es una forma de energía y, como tal, puede pasar de un cuerpo a otro por radiación (Sol a la Tierra), o por conducción(que es el contacto directo entre dos cuerpos de distinta temperatura), y puede por último, transmitirse por CONVECCION(es decir por los movimientos de las masas de aire, propias de las células convectivas de la circulación general). En cambio la temperatura, no es una forma de energía, sino una medida de la cantidad de la misma que posee un cuerpo como calor, lo que determina que la distribución de la temperatura global dependerá de la cantidad de energía radiante que llegue a la tierra. Bien es sabido que la altura es una de las principales variables en el cambio térmico y de ahí que se acepte la diminución de 1º C por cada 180 metros de alturas, aunque esta variabilidad puede ser mayor o menor dependiendo de la cantidad de humedad presente en el aire, lo que determina que por efecto de la condensación se enfríe más lentamente y a mayor altura el aire. la principal causa de porque disminuye la temperatura con la altura, es por la ausencia de Vapor de Agua y Anhídrido Carbónico, por lo que disminuye el poder de absorción por parte del debilitado aire. Los rayos solares atraviesan aquellas capas y en cambio pierden calor por radiación hacia la tierra fría durante la noche o cuando se encuentra a la sombra. En niveles más bajos el aire más denso y especialmente las nubes obstaculizan la llegada libre de los rayos ocasionando una pérdida de un 25% de la insolación. Humedad atmosférica En este sentido, se puede entender como el contenido de agua de una materia, que en este caso, es la atmósfera, la cual hace referencia con el contenido de vapor de agua, el cual al adicionase a la atmósfera mediante la exposición a una superficie acuática o por evaporación, el cual esta directamente relacionado con el aumento o disminución de la temperatura (a mayor temperatura mayor capacidad de contener humedad relativa, lo que 71
establece una menor cantidad de este factor; a ello se contrapone que cuando hay una disminución de temperaturas, acarrea un aumento de la humedad relativa). En lo concerniente a su presencia en el aire es que se debe establecer una distinción entre la humedad Absoluta es la cantidad de humedad expresada en gramos por kilo de aire, mientras que la Relativa, se debe a la diferencia entre la humedad absoluta con la Máxima. En relación con lo anterior hay que decir que a una determinada temperatura, un volumen fijo de aire puede contener una cantidad variable de vapor de agua hasta alcanzar un máximo a partir del cual el vapor se condensa en forma de gotas: se dice entonces que estamos en presencia que el aire se ha saturado de humedad. Se llama humedad absoluta al peso el gramos de vapor de agua contenido en un metro cúbico de aire, y humedad relativa a la relación en tanto por ciento entre la humedad absoluta y la cantidad de vapor de agua el metro cúbico de aire en cuestión si estuviese saturado a cualquier temperatura. Asimismo, el Vapor de Agua, al igual que el aire también pesa, y se llama esto presión o tensión de vapor, al peso del Vapor de Agua contenido en el aire por unidad de superficie, es decir, a la presión que ejercería si estuviese solo, sin el resto de los otros componentes del aire. También se expresa en milibares, lo mismo que la presión máxima o tensión de Saturación, que se define para una temperatura dada, como el peso del Vapor de Agua contenido en el aire cuando este se halla saturado. Cuanto mayor es la temperatura del aire mayor será la cantidad de vapor que puede contener éste antes de condensarse, por lo que existen dos procedimientos para alcanzar la saturación: añadir más vapor de agua o enfriar el aire hasta que alcance el punto de saturación. La temperatura a que debe ser enfriado para que sature y comience la condensación se llama punto de rocío. Sin embargo para que la humedad relativa constituya un cuerpo nuboso es necesario que existan en suspensión una serie de elementos o partículas en suspensión, tales como restos de sal del océano, polvo, pólenes, cenizas, nitratos, las que en si son llamados núcleos higroscópicos o de condensación, los que gracias a su hidrocapacidad mayor o menor, facilitan la condensación del vapor de agua que forman las nubes. el diámetro de estos cuerpos es del orden de 0,1 micrón y su concentración es del orden de 100 a 1000 corpúsculos por centímetros3, lo cual es válido para los primeros kilómetros de la atmósfera. Es importante decir que debido al enfriamiento del aire adiabático del aire húmedo y al descenso de la presión atmosférica, el aire húmedo es atraído eléctricamente por los núcleos de condensación, formando pequeñas gotas o cristales de hielo que agrupados por millones, forman el cuerpo nuboso. Es importante indicar que el agua presenta tres estado en los cuales existe una liberación de calorías las cuales se incorporan en cada uno de los tres estado del ciclo del agua, siendo ese el caso que cuando cada gramo de vapor de agua que se evapore, cerca de 600 calorías de calor sensible pasan en forma latente. En el proceso una cantidad similar de energía se libera para convertirse en calor sensible con el correspondiente aumento de la temperatura. 72
Por su parte, la congelación libera 80 calorías por gramo de agua, mientras que el proceso de fusión absorbe igual cantidad de calor, llamado calor latente de fusión Hay que indicar que en concepto de las temperaturas hay una un índica muy importante llamado punto de rocío, que es aquel en el que la temperatura crítica, punto debajo del cual el aire se satura por enfriamiento. Por debajo del Punto de Rocío la condensación suele aparece produciendo diminutas gotas. La Humedad Relativa de la cual hemos hablado tiene un registro mediante el uso instrumentos los cuales se basan en el higrómetro y el psicrómetro. El primero de ello indica la Humedad Relativa sobre una esfera calibrada, siendo el indicar más común el cabello humano trenzados que se estiran o se acortan según la humedad relativa, moviendo de esa manera una aguja calibrada. El registro continuo de la humedad se realiza por medio del higrógrafo, el que usa un mecanismo similar al indicado, pero vierte sus datos sobre una hoja de papel dispuesta en un cilindro rotatorio, una gráfica continua de la humedad ambiental. El psicrometro, usa un principio diferente, el que consiste en n par de termómetros dispuestos de forma paralela, uno es de tipo ordinario, el otro posee un paño humedecido continuamente que envuelve el depósito. Debido a que el grado de humedad depende de la sequedad ambiental, la diferencia entre las temperaturas de ambos termómetros se incrementará, al tiempo que disminuirá la temperatura. Otro indicador importante de considerar es la humedad especifica, la cual hace mención del estado del vapor de agua contenido en la atmósfera, lo que se expresa mediante la cantidad de humedad relativa respecto de la humedad necesaria para poder saturar, lo que implica que para cada temperatura específica del aire existe una cantidad máxima de vapor de agua que puede esta contenida en un kilogramo de aire (punto de saturación). En el sentido más real, la Humedad Específica, es un patrón geográfico para medir la fuente natural básica – el agua- que se puede aplicar desde las regiones ecuatoriales a las polares. Es una medida de la cantidad de agua que se puede extraer de la atmósfera a través de la precipitación, así, mientras el aire frío tan sólo puede aportar una pequeña cantidad de lluvia o nieve, el aire cálido puede suministrarlo en grandes cantidades. Precipitación Todos los formas de precipitación son dables de generarse cuando una masa nubosa tiene una continua disminución de las temperaturas por debajo del punto de rocío, lo que da paso a una considerable precipitación. Lo anterior tiene una asociación con el enfriamiento de la parcela de aire por efecto de altura, lo cual es el resultado del decremento de la presión con la altura con la altura, permitiendo al aire expandirse, determinando que las moléculas de aire se presenten en forma difusa y su movimiento no es rápido, la temperatura disminuye, conformando el llamado proceso adiabático, lo que significa que el aire no gana ni pierde 73
de calor, es decir la energía calórica permanece de la misma forma que la perdura la materia dentro de una masa de aire. El proceso es, de esta manera, reversible en su totalidad. La expansión resulta de un enfriamiento y la comprensión de un caldeamiento. A una altura de 1000 metros la temperatura del aire es igual a la del punto de rocío, por lo que la burbuja habrá llegado a su punto de saturación. Si sube más alto el vapor de agua se condensará en diminutas gotas de agua, partículas líquidas y se formara la nube. La base plan de ésta es un indicador visual del nivel de condensación
Así como continúe la condensación dentro de una masa ascendente de aire, el calor latente liberado compensa la baja de temperatura por enfriamiento adiabático. Tipos de precipitación Durante el rápido ascenso de una masa de aire saturada, las partículas que forman la nube crecen rápidamente alcanzando las dimensiones que oscilan entre las 50 y las 100 micras de diámetro. Ellas se unen mediante colisiones adquiriendo tamaños mayores a las 500 micras. Gotitas de esta talla constituyen a la llegada a tierra una forma de llovizna. La mayor coalescencia aumentará el tamaño de las gotas y formará la lluvia. El tamaño de las gotas es de 1 a 2 milímetros, pero puede llegar a las 7000 micras o 7 milímetros. Dentro de los tipos de lluvias esta el debido al pasar la gota de la condensación a estado líquido y coalescencia de gotitas, lo que es característico de las regiones ecuatoriales, mientras que en los sectores medios y altos, la lluvia es debida a la fusión de la nieve en su recorrido hacia niveles más bajos y más cálidos. En tanto la nieve se produce en las nubes como consecuencia de un proceso de mezcla de cristales de hielo y gotas de agua subenfríada. La caída de los cristales de hielo como núcleos interceptan gotitas de agua, las que una vez unidas, la película de agua va añadiéndose entonces a la estructura cristalina, cuyos cuerpos al cuajar forman grandes copos de nieve. Otras formas de precipitación lo es: el granizo, el agua nieve, la garúa. Debe indicarse que cuando se esta en presencia de una precipitación líquida que se congela en la superficie por estar afecta a una capa de aire helado cuya temperatura es inferior a los 0º C, se forma una capa de hielo transparente llamado verglas. Por qué se produce la precipitación Este importante fenómeno físico se debe a dos tipos de mecanismos cuales son: el ascenso espontáneo del aire húmedo, mientras que el otra tipo de ascenso se debe a la subida forzada del aire que contiene humedad. El primero de estos mecanismos se asocia con la convección, que es un movimiento de la atmósfera que consisten en fuertes corrientes ascendentes de la atmósfera que se 74
llevan a efecto en las células de convección. este aire se eleva súbitamente en la célula debido a su menor densidad con respecto al aire que le rodea, de esa manera, se van formando algunos corpúsculos, que van alimentando a medida que se va condensando 600 calorías, lo que ocasiona un efecto de chimenea que establece un gran tiraje en la vertical de aire inestable, parcela que medida que asciende se va enfriando y precipitando, desecando así a la columna de aire. Por su parte la precipitación orográfica, se debe al ascenso forzado de grandes masas de aire ante la presencia de grandes cordones cordilleranos, ocasionado con ello diferentes tipos de precipitación los cuales estarán de acuerdo a: la latitud del sector, la altura de la barrera y de la extensión de la misma, a lo que se asocia la cercanía de fuentes de agua, ancho del cordón cordillerano, etc.; que determinan dos tipos de fachadas el barlovento a o cara puesta a favor al viento y el sotavento que el sector o vertiente por donde descienden los vientos desecados, a es decir, ello ocasionará cambios en la flora y fauna locales, tipo de hidrografía, etc. Calor latente y el balance energético e hídrico del planeta El conocimiento de los procesos de condensación y precipitación nos permite echar, de nuevo, una ojeada al balance energético del planeta e incluir el mecanismo de transporte del calor latente, de esta manera es posible resumir este acontecimiento natural de la siguiente manera: La zona ecuatorial se distingue por un ascenso de aire cálido y húmedo a través de incontables células de convección, el cual alcanza al límite de la Tropósfera. A medida que se forman la condensación y la precipitación, se liberan enormes cantidades de energía almacenada en forma de calor latente. A esta zona, debido al reconocimiento de la intensa producción de calor sensible por condensación, se le denomina el fogón del planeta. el movimiento hacia el ecuador para reemplazar el aire que asciende, forma los vientos del este tropicales o alisios, que forman parte de las células de circulación De Hadley. El agua que se evapora de las superficies oceánicas en las Altas Subtropicales es llevado hacia el Ecuador en forma de vapor. En tanto en las latitudes Medias donde las olas que se forman en las capas de la atmósfera están continuamente configurándose y disolviendo en “westerlines”. En estas regiones, por advección, los anticiclones y las depresiones intercambian el aire frío polar por aire tropical cálido, lo cual ocurre a lo largo de los paralelos. También, el vapor de agua que transporta en dirección hacia los polos alcanzando su mayor proporción de flujo en las latitudes 40o N y 40o S. La condensación debida a las tormentas ciclónicas elimina el vapor de agua de la Tropósfera y en cantidades mayores en las altas latitudes, de manera que el movimiento de vapor de agua declina, alcanza valores nulos, en los polos.
75
Presión Demos considerar que el aire como todos los cuerpos o elementos tiene un peso, por lo que entonces la definición de Presión, es este peso ejercido en todas direcciones de la superficie planetaria. Conocido es la ley que indica que a medida que asciende en altura, la composición del aire, es decir sus mezcla de gases va perdiendo componentes, a lo que se suma la menor capacidad de retención de la Fuerza de Gravedad, factores que determinan una menor presión atmosférica. Lo anterior se expresa por medio de la siguiente formula: dP: D * G* Dz Donde: dP: diferencia de presión, en mayor o menor grado, a lo largo de dZ, que es la pequeña distancia vertical. D: Es la densidad del aire o del agua. G: Es la aceleración de la gravedad. El signo negativo de esta formula es el resultado de la disminución de la presión cuando crece la altura. Ahora bien también existe una relación directa entre la presión y la temperatura y humedad atmosférica, por cuanto cuando aumenta la temperatura, la parcela de aire afectada se calienta y se eleva en la vertical, haciendo de este movimiento la aparición de una disminución de la Presión Atmosférica. Al contrario cuando el factor térmico disminuye, la parcela se enfría y desciende por lo cual la Presión asciende. También debe agregarse que la existencia del aire húmedo, es decir, cargado de vapor de agua, produce una disminución de la presión porque un volumen de vapor de agua pesa menos que un volumen de aire seco. Entendiendo que por aire seco se entiende a toda aquella parcela de aire que no tiene un 100% de humedad relativa, es decir, contiene vapor de agua pero no se encuentra saturado. Esta situación puede graficarse diciendo que cuando hay otras nubes en el cielo, el aire no es seco. El vapor de agua o humedad relativa cuando alcanza el 100% se transforma en nube. De lo anterior se desprende que una porción de aire a 10º C contiene 10 gramos de vapor de agua(humedad relativa). 76
10/10= 1, con este valor basta para convertirse en nube. Representación gráfica de la presión Esta figuración se consigue mediante las isobara, que son líneas que unen puntos terrestres sobre los cuales en un momento dado es igual la presión atmosférica, al nivel del mar. Para la confección de los mapas isobáricos, se deja de lado la influencia de la altura, porque si se considera ello crearía una confusión cartográfica muy confusa que no dejaría ver el verdadero ritmo de las presiones a lo largo del año. Mapas isobáricos en este tipo de representaciones vamos a encontrar la presencia de áreas de baja presión que son aquellas menores a 760 milibares y áreas de alta presión, mayores a los 760 milibares. aparte de ello, la caracterización de estas zonas pueden ser ciclonales o anticiclonales, hechos que en un mapa de mundial tipifica el siguiente cuadro: Durante todo el año, las regiones ecuatoriales o de bajas latitudes, constituyen las zonas de bajas presiones(allí se localizan las llamadas calmas ecuatoriales). Al contrario de ellas se localizan las latitudes medias subtropicales y polares, las cuales son áreas de altas presiones(aire mas frío y seco por el efecto de subsidencia). En el mes de Enero y para el Hemisferio Norte sobre los continentes y al centro de ellos se desarrolla un anticiclón, lo que es característico de América del Norte, Africa del Norte y Europa, continente en el cual existe una gran influencia de parte del centro de altas presiones de las Azores, masa de aire que intensifica su accionar por el enfriamiento de las aguas oceánicas. Por otro lado, a lo largo de los centros de alta y baja presiones semipermanentes, éstos varían su extensión espacial y en especial sus áreas de influencia. El cambio en el comportamiento de estas masas se debe al enfriamiento o calentamiento de las masas oceánicas y terrestres, existiendo en la estación invernal una marcada diferencia los continentes y los océanos, por lo que la extensión de estas regiones se amplía. Conjuntamente con este desplazamiento lo hacen las zonas isotérmicas que las acompañan. En el mes de Enero y para el hemisferio sur predominan las bajas presiones, en cambio el Hemisferio Norte, se presentan notorias Altas Presiones. En el mes de Julio, la situación es contraria, condiciones que son más marcadas entre los 10º y los 66º de latitud Norte o Sur, porque en las restantes latitudes, predominancia de Altas y Bajas presiones semipermanentes. A nivel del mar, el aire ejerce una presión de un kilo por centímetro2, el efecto de la presión disminuye a razón de 1/30 por cada 275 metros de altura y sobre los 50 kilómetros de altura, su descenso es prácticamente inapreciable. 77
Medición de la presión atmosférica La medida de la presión se centra es el milibar (que es la milésima parte de un Bar = 10 elevado a la sexta dina/cent2. El milibar es igual a la presión de 1000 dinas por centimetro2, lo que es equivalente a una columna de mercurio de 0,05002 milímetros en condiciones normales, es decir, que a cada milibar, le corresponden más o menos ¾ partes de una columna de mercurio por lo que a: 1013Mb * 0,75002: 759,2= 760 Mb, que es la presión a nivel del mar a 0 metros de altura. Ahora bien, el instrumento que se usa para registrar, los cambios diarios de la presión atmosférica es el Barómetro y/o Altímetro. El barómetro, funciona en base a mercurio y su accionar consiste en un tubo cerrado por arriba sin aire y sumergido en mercurio. La presión exterior mantiene el equilibrio en la presión de la columna de mercurio. Por otra parte, hay una posibilidad de medir mediante el uso de un barómetro Aneroide, que se encuentra compuesto por una caja metálica cuya tapa se comba o deprime según varía la presión atmosférica. Movimientos de la atmósfera En este aspecto, el aire, se desplaza horizontalmente en la troposfera y se desplaza desde centros de Alta hacia las Baja presión con una dirección que esta determinada por el hemisferio determinado, dando paso a que el Hemisferio Sur, el viento circula, con relación al movimiento de los cetros de alta en dirección a las manecillas del reloj, lo que para las Depresiones, es en sentido en contra de estas manecillas; mientras tanto en Hemisferio Norte, para los Anticiclones la dirección sigue dirección contraria al los punteros del reloj, a lo que se suma los Ciclones cuya orientación es contraria a la indicada para las Altas Presiones y para este hemisferio. El origen de los vientos se debe a la tendencia constante de la atmósfera a distribuir por igual al calor que recibe desigualmente. Lo anterior se traduce en lo siguiente: cuando una porción de aire se calienta su volumen aumenta y su peso disminuye, dando origen a un área de bajas presiones del aire que esta a su alrededor se encuentra más frío, por lo que tiene una más alta presión, ante este vacío se produce un desplazamiento horizontal de aire, dando origen al viento. Hay que indicar que existen diversas clases de viento que permiten la distribución del calor planetario, entre estos desplazamientos se consigna a:
78
Vientos Planetarios La atmósfera, adquiere casi todo su calor de la Tierra y los océanos. Las latitudes ecuatoriales son por recibir los rayos solares casi verticales la totalidad del año, el área mas tórrida, por lo que la masa de aire se eleva rápidamente por concepto del aporte de la gran evaporación y evotranspiración, lo que determina que en esa zona exista un abultamiento del de la Troposfera, lo que determina que las nubes adquieran un gran desarrollo vertical y los índices pluviométricos sean abultados. Este cinturón planetario posee una presión que oscila entre los 760 y los 757 milibares. El aire que asciende desciende por subsidencia, cerca de los trópicos y da origen a dos áreas de altas presiones, desde ellos y a una presión de 770 milibares soplan en dirección del ecuador los llamados vientos planetarios, conocidos como alisios, siendo su área de influencia entre los 30º y los 5º de latitud. De lo anterior se desprende que estos vientos son el resultado de una gradiente de presión. Si bien los vientos en cuestión soplan desde las calmas subtropicales, hacia el ecuador, el movimiento de desplazamiento no es en línea recta sino que se encuentran influenciados por un grado de curvatura por el llamado efecto de Coriolis, fuerza desviadora de las corrientes y vientos en cada uno de los hemisferios, a quienes les implanta una dirección totalmente contraria al hemisferio, decir mientras en el hemisferio sur los flujos se desvían a la izquierda, en el hemisferio boreal lo hacen hacia la derecha. Con relación a la fuerza de Coriolis, este se encuentra asociado a la ley de Farrel que indica que cualquier objeto o fluido que se mueva horizontalmente en el hemisferio norte será desviado a la derecha de su trayectoria independiente de la orientación que éste tenga. Cabe indicar que este fenómeno adquiere de menor a mayor fuerza desde el Ecuador en dirección a los polos. Por su parte, en el movimiento de las masas de aire que da lugar a la circulación general de la atmósfera, una porción del aire proveniente de las bajas latitudes(ecuatoriales), desciende cerca del polo muy enfriado dando lugar a centros de alta en ambos polos, por lo que allí predomina un clima seco y estable generador de vientos que son responsables de acuerdo a su existencia y factores geográficos de la formación de numerosas corrientes tanto oceánicos como atmosféricas. Como consecuencia de lo anterior es que desde estas áreas se mueve un viento a baja temperatura – los llamados vientos polares del este – los cuales circulan en dirección a las altas subtropicales, específicamente a las bajas subpolares (60º de latitud) conformando a su paso y su encuentran con una masa de aire más inestable, cálida y húmeda, el denominado frente polar, lugar que se desplaza norte o sur de cada hemisferio, generando con el choque de dos masas de aire disímiles los llamados frentes o ciclones extratropicales, que en si son 79
los responsables de las lluvias de gran parte de las latitudes medias altas que son a su vez áreas donde se encuentra una rica y variada pluviselva, que por su tamaño y variedad puede ser sinónimo de las selvas ecuatoriales. Los vientos que soplan entre las fajas comprendidas entre las calmas ecuatoriales y el frente polar, dichos vientos son los llamados vientos predominantes del oeste, cuya misión es la empujar a los ciclones extratropicales de oeste a este, fenómeno que ocurre en las latitudes medias. En síntesis y en función de lo indicado se pude afirmar que: Hay 2 zonas de vientos del este: Polo a Bajas Presiones Subpolares. Hay 2 zonas prevalecientes del oeste: entre el Frente Polar y las Bajas Presiones Subtropicales. Hay 2 zonas de calmas subtropicales 1 zona de Alisios del nordeste (hemisferio norte). 1 zona de Alisios del sudeste (hemisferio sur). 1 zona de Calmas Ecuatoriales. Importancia de la circulación general de atmósfera Los científicos se imaginan el sistema océano atmósfera como una vasta máquina que obtiene su energía de la diferencia de calor producida entre los trópicos y los polos. De no haber alteraciones climáticas, es decir, ausencia de circulación y turbulencia atmosférica o de corrientes en movimiento, el trópico del hemisferio invernal se calentaría a temperaturas insoportables, mientras que el polo invernal alcanzaría el 0o absoluto. Mucho antes de que puedan originarse situaciones tan extremas, los sistemas climáticos y las corrientes oceánicas, en constante interacción, esparcen el calor tropical y mantiene un clima soportable para los seres vivos. Es importante señalar que la diferencia de presión entre cada centro de presión, es decir, la alta respecto de la baja, determinara la velocidad del viento y que su intensidad es el resultado de las llamadas corrientes de compensación, que implica que el vacío atmosférico el paso o la existencia de un ciclón, es llenado del vacío atmosférico es realizado por aire más frío que proviene de los llamados centros de alta presión o anticiclones. La velocidad del viento es entre los 0 y los 3000 metros de altura, se verá influenciada por el efecto de roce o fricción, que lo desviará, modificará o alterará sobre su velocidad. Sobre los 3000 metros, la velocidad es mayor debido a la falta de obstáculos del relieve, estableciéndose corrientes de velocidad homogénea y de dirección casi permanente. 80
Las características de un viento solo tendrán influencia cuanto mayor sea el contacto temporal que le dio su origen, sea este frío o cálido y su degeneración depende cuando la masa se pone en contacto con una superficie de distinta naturaleza a la que le dio su origen. El paisaje climático de estas masas es fundamentalmente la conducción de caracteres térmicos o frígidos a latitudes mas elevadas (masas de invasión de aire ecuatorial) o a las latitudes más bajas (invasión de masas de aire frío o polar).
81
Antecedentes del clima de Chile factores climáticos Resulta interesante antes de señalar como se presenta la climatología nacional, resaltar cuales son los principales factores que participan en la determinación de las peculiaridades del clima chileno. De esta forma, conviene precisar en primer lugar al factor de la: Latitud Desde esta perspectiva hay que considerar que nuestro territorio se extiende por 39º de L. S., que a pesar de su gran longitud ele elemento térmico presenta una diferencia de sólo 12,8º C (Arica: 18,7º respecto de Isla Navarino: 5,9º C). Esta moderada desigualdad permite ya afirmar la notoria influencia moderadora del océano Pacífico y dentro de éste la corriente fría Humboldt la que a partir de los 42º L.S deja de influenciar con su frígido margen. Tal vez la única área de nuestro país que esta afecta en forma relativa a los rasgos de continentalidad es la Patagonia Austral. Latitud y obliquidad de los rayos solares Bien se sabe que desde el Ecuador hasta las altas latitudes el grado de incidencia de los rayos solares va respectivamente de una casi verticalidad hasta un semitangencial ángulo de caída solar sobre la superficie terrestre. Así pues, desde esta comprobada situación resulta que la región norte de Chile recibe una mayor regularidad anual de calorías por centímetro2 ( I, II y III regiones). La región del Norte chico (IV región) y las del centro sur del país (V, VI, VII, VIII, IX y X regiones) tienen una alternancia gradacional de la dirección del rayo solar. La base de esto se apoya en que las zonas de latitudes medias (templadas) del planeta hay una definida estacionalidad y de ello es que resulte evidente una división entre las cuatro estaciones del año. Por último las regiones del extremo sur (IX y XII regiones) registran los montos más exiguos de los efectos calóricos debido a una menor concentración de los rayos solares sobre la superficie. Así pues debido al movimiento de Traslación terrestre esta mayor o menor verticalidad del rayo solar irá variando de acuerdo a la latitud que se considere. De lo mencionado es dable inferir la relación entre los montos calóricos y la temperatura latitudinal y por otro lado la duración del día y la noche. Latitud y duración de días y noches A medida que se suceden los solsticios y los equinoccios relacionados con el movimiento aparente intertropical del Sol, en nuestro país a lo largo de su extensión latitudinal se van acortando o alargando las horas de luz solar. Esta situación de N a S presenta los siguientes rasgos: 82
I, II y III regiones, en especial, la I y II regiones, no tienen gran variación en la duración de los días a nivel anual. Tal vez el sector sur de la III región, muestre ciertas diferencias en el período de insolación diaria. Desde la IV región hacia el sur son ya apreciables las distinciones diurnas y nocturnas ampliándose los arcos diurnos desde Septiembre hasta Diciembre (latitudes medias y altas), comenzando a declinar desde el 21 de Diciembre en adelante, fecha en la que sol se encuentra sobre el trópico de Capricornio (23º 27' L.S.). En la XII región del país, mientras tanto y hacia la misma fecha, la penumbra dura tan sólo algunas horas (Enero y Febrero 4 a 5 horas), en cambio hacia las altas latitudes (70º y mas grados) existe lo que se llama el día polar, así para los 90º de L.S., el 21 de Diciembre el sol no desaparece del horizonte (día de 24 horas). Aparte de la latitud encontramos la influencia en el clima chileno del: Anticiclón del Pacífico Este suceso atmosférico que se identifica con una gran masa de aire de gran extensión que posee características de temperaturas, presión y humedad relativamente uniformes en sentido horizontal. Esta masa de aire se ubica entre los 15º y los 30º de L.S. y los 100º de L.O. como eje central y se halla vinculado a un sistema continuo de vientos llamados Westerlines y que son los que dirigen desde las altas presiones subpolares afectando la fachada de los continentes. Entre los 10º L. S. (16º C.) y los 40º L.S. (11º C. ), existe todo el año una masa de aire subtropical característica que adquiere por el tipo de sustrato sobre la cual se posa ( aguas tibias). Ahora entre los 40º y los 60º de L. S., existe una masa aérea polar debido a que la mar es en esas latitudes presenta una temperatura de 5º C. El anticiclón del Pacífico tiene un movimiento pendular N - S - N que esta de acuerdo al movimiento aparente del sol y de ahí que afecte las variantes N y S de los vientos del O que soplan en la generalidad del país. En verano sus efectos se hacen sentir entre Copiapó y Puerto Montt, es decir entre los 27º y los 41º 30' de L. S. (1600 kilómetros de influencia). De esta manera al estar estacionada esta masa de aire estable imposibilita el normal curso de los vientos sobre nuestro país. En la temporada invernal, el Anticiclón, se retira por encima de los 25º de L.S. por lo que se producirá el choque de masas de aire con distintas características físicas y de allí que se generen precipitaciones frontales con influencia orográfica (ascenso por la fachada occidental de las cordilleras costera y andina). 83
En cuanto a las características de las masas de aire que se presentan en nuestro país podemos decir que la Mpk: es una masa marítima que tiene en su superficie una temperatura de 01 C., un gradiente vertical de 0,7 a 0,8º C, por cada 100 metros de altura, por lo que bien puede catalogarse esta masa como un adiabático seco y eso indica que la masa en cuestión es algo inestable y húmeda. La Mpk no tiene inversiones térmicas en superficie. Por su lado la Mtw: tiene un gradiente térmico vertical de 0,5 a 0,7º C., posee una inversión térmica debida a que entre los 10 y los grados se forman altas semipermanentes lo que significa que hay aire saliendo y hay aire que (masas) que tienen que ir a llenar ese vacío. La inversión en superficie significa estabilidad. El movimiento subsidente implica una caída lenta de aire sobre una gran extensión terrestre y de allí que la parcela de aire que cae sobre nuestras latitudes tenga una temperatura mayor arriba y una menor en superficie, ello se debe a que la velocidad de caída del aire va disminuyendo debido a que se enfría y de ahí que se haga más pesado concentrando aún más el efecto anticiclonal ante el territorio nacional. Frente a los 42º de L.S. aparece la corriente fría de Humboldt que propicia con temperatura superficial de 15º c., la formación de inversión térmica ya citada y le da un movimiento a esta masa determinando con ello un tipo de tiempo atmosférico que se traduce la formación de estratos que van desde los 100 a los 100 metros de altura. No solamente aparecen este tipo que también por efecto del viento del oeste se producen lloviznas y alta humedad advirtiendo que por sobre esta inversión, los cielos están despejados. La presencia permanente de la nubosidad es común entre los 17º y los 42º de L.S., sin embargo, se va haciendo cada vez más notoria a medida que se avanza hacia el S., por cuanto es mayor la diferencia térmica existente entre la masa de aire y la experimentada por la corriente de Humboldt.
84
Cabe advertir que esta situación es patética en época de verano por la movilidad austral del Anticiclón en cambio en invierno esta franja de nubes no resulta ser tan notoria porque hay una cierta homogeneidad de las temperaturas del agua respecto de la atmósfera. La forma física de Chile - oblonga- y la orientación de sus valles unidos a la corriente fría de Humboldt, determinara que las cantidades de precipitación y grado térmico sean totalmente disímiles a las que correspondería por el paralelo correspondiente. Oceaneidad Ya se ha expresado que el océano Pacífico tiene una particular y preponderante importancia en el clima chileno llegándose a asegurar que éste es marcadamente marítimo y de ahí que el invierno sea más húmedo que frío y de esa manera tenemos que incluir al mes de Mayo en esta estación, por cuanto a través de gran parte del país llueve más en ese período que durante el mes de Agosto (típico de invierno). En el norte el aire enfriado por la corriente de Humboldt agudiza el proceso de formación de neblinas llegando a formar las llamadas Camanchacas las que en la fachada occidental de la cordillera costera posibilitan la existencia y subsistencia de una exigua vegetación. Desde la I a la III regiones se extiende el desierto de Atacama, el cual se va favoreciendo en su sequedad extrema por la corriente de Humboldt y por la declinación del aire fresco y seco que crea en estas regiones una zona de subsidencia que impiden la creación de condiciones necesarias para la condensación del vapor de agua, a pesar de la fuerte evaporación producidas por la verticalidad de la insolación. Esta corriente por su parte influye en una menor precipitación porque los vientos húmedos y fríos que se desplazan sobre ella siempre encuentran a su arribo al continente una superficie sobrecalentada por lo que se genera un recalentamiento y por consiguiente un alejamiento del punto de condensación disminuyendo así las posibilidades de precipitar. El océano por su parte suaviza las temperaturas , es creador de vientos frescos y la mayor fuente de humedad. Por otro lado, todas las estaciones costeras tendrán una mayor regularidad térmica anual respecto de las localizadas en el interior, por cuanto, el agua se comporta como un estupendo reservorio de calorías y prueba de ellos es que en invierno y otoño, son los sectores litorales los que experimentan una menor fluctuación térmica, hecho que se percibe en los lugares lejanos de la costa donde se marcan los rasgos de la continentalidad.
85
Relieve En este punto hay que resaltar la preponderancia de las cadenas de montañas del país, así pues la cordillera de La Costa impide un mayor influjo del clima marítimo hacia el interior y por otra parte, la cordillera andina inhabilita los negativos efectos continentales provenientes del Este. Con relación a las precipitaciones hay que resaltar que las fachadas occidentales de estos accidentes constituyen los Biombos climáticos porque la masa de aire al encarar estas alturas se ve forzada a ascender (empujada por los vientos del Oeste) determinando con esta acción un proceso de condensación, enfriamiento y precipitación, ocasionando que la montaña presente dos caras: Barlovento ( cara vuelta al viento) y Sotavento ( parte contraria al viento). Aparte de esto hay que considerar las diferencias de temperaturas entre los sectores que se hallan entre las vertientes cordilleranas, habiendo un mayor temperamiento en el litoral y una mayor amplitud térmica en el interior. De esta manera, se puede deducir que la distancia que media entre los distintos puntos con respecto al mar condiciona el comportamiento de los elementos del clima. La vegetación, por ende, también se encuentra claramente especificada entre cada una de las fachadas, así pues, estas caras se comportan como umbría y solana, conceptos que tiene que ver con directamente con la orientación del terreno con respecto a la dirección de los rayos solares, determinando con esto que los relieves de las latitudes medias que tienen las pendientes del lado norte (con relación a la radiación) está en mejores condiciones que las del lado sur. Como sumatoria de lo anterior es posible establecer que esta mejor o peor exposición de las laderas influirá en la temperaturas, humedad, sequedad del suelo, radiación, etc.. Con lo cual se establecerán diferencias en la cobertura vegetal y por ende, de la fauna existente en ambas vertientes. Las cordilleras citadas modifican a la vez las temperaturas, ya sea, al detener las corrientes aéreas al desviarlas de su dirección original. La umbría y la solana adquieren mayor significado desde los 23º de L.S y van haciéndose cada vez más notorias a medida que el sol se va acercando al Trópico de Capricornio (Equinoccio y Solsticio). Desde los 23º de L.S. hacia el N. Los lugares que en que el sol se encuentra casi en la verticalidad todo el año, reciben para ambos facies del relieve casi la misma insolación. Esta situación es cada vez más clara en el Ecuador, ya que allí el astro se encuentra todos los días del año en coincidencia con las cimas de las elevaciones.
86
Los relieves y la altura Esto resulta evidente al observar la macices con que se presentan a lo largo de Chile las cordilleras costera y andina, así pues en la I, II y parte de la III regiones se encuentran afectadas por la cordillera de La Costa, la que separa dos sectores claramente diferenciados desde el punto de vista climático, ya que en el litoral esta presente un clima desértico costero mientras que al interior es claramente perceptible un clima desértico normal. Sin embargo, esta situación cambia notoriamente a la latitud de Copiapó (27º L.S.) en donde debido a la disposición de la cordillera costera y al valle del río Copiapó, se permite la penetración de la influencia marina con lo cual se registra una disminución de los montos térmicos y un aumento de las precipitaciones. En la IV región de Coquimbo, a la que se una la sección norte de la V región de Valparaíso, toda la VI, VII regiones, la parte costera de la VIII región del Bíobío(cercanías de la cordillera de Nahuelbuta), etc., también se presente lo acontecido en el norte, existiendo en esos lugares notorias diferencias entre los montos registrados en el litoral respecto de los ubicados tierra adentro. Una situación contraria es la que ocurre en la cordillera Pelada (X región, 43º 35' L.S.), la cual con su reducida elevación sobre el mar (400 m.s.n.m.) permite traspasar los vientos del Oeste y con ello se eleven las precipitaciones lográndose con esto una estabilización con las caídas en la costa. Comportamiento de los elementos del clima en Chile El régimen pluviométrico Debido a la gran longitud de Chile y a los múltiples factores climáticos que lo influyen es posible comprender la irregular conducta pluvial de nuestro país. De esta manera en el norte es sabido que los índices de lluvia son bajos, debido a la acción que en esas latitudes conjugan el movimiento descentre o subsidencia del aire atmosférico y la corriente fría de Humboldt. Tal vez la expresión más típica de esta área sean las intensas neblinas debidas al humedecimiento y su posterior condensación de la masa de aire subtropical al entrar en contacto con el océano Pacífico acción que penetra por los valles y quebradas longitudinales, llevando su humedad hasta 50 kilómetros al interior. Hacia el sur las lluvias están determinadas por el relieve (orográficas) y por la confluencia de las masas de aire provenientes de la alta polar respecto de las divergentes originadas en el Anticiclón del Pacífico(frontogénesis), encuentro que se gesta en el frente polar . Ahora bien, resulta ser distinguible dentro del régimen pluviométrico nacional la existencia de un prolongado período seco que va acortándose hacia el sur y otro marcadamente húmedo que va desde Mayo hasta Agosto. Esta diferencia va disminuyendo porque a razón de 132 mm por cada 100 kms., lo que correspondiente a una disminución de 0,3º C por cada 100 kms., y desde los 36º de L.S. hacia las altas latitudes este proceso se 87
invierte(ya que hay igual número de meses secos que húmedos) desapareciendo el déficit hídrico (estación seca) desde los 38º L.S., lo que se evidencia con una mayor humedad relativa, una cubierta vegetal densa y de proporciones (selva valdiviana, selva templada fría), una densa red hidrográfica, menores índices fóticos, etc.. Sin embargo, a pesar de estos valores, el uso del agua se hace inapropiado para las actividades humanas, debido en gran medida por las restricciones agrícolas de esa zona. Vientos En todo el territorio nacional hay que advertir una clara predominancia de los vientos del Oeste ( componente norte y sur dependiendo de la latitud y su mayor o menor cercanía de los centros semipermanentes de alta presión del Pacífico del sudeste, lo que ocasionara una estacionalidad más o menos marcada) y ocasionalmente del Este ( Puelche y Terral). Régimen de vientos De la I a la X regiones soplan vientos frescos del sudoeste, son secos y moderan el clima de la zona tropical y subtropical y producen en la mitad del país un clima templado más fresco que aquellas regiones planetarias ubicadas a igual latitud. Desde Copiapó a Arauco, soplan en invierno vientos del noroeste que son tibios y húmedos, lo que favorece la generación de frentes de mal tiempo. Desde Arauco hacia el S. Estos movimientos convergentes están activos durante todo el año lo que garantiza el quiebre e inexistencia de un período seco desde esa latitud al S. Desde Valdivia y en la misma dirección soplan vientos del oeste que no modifican la temperatura porque provienen de la misma latitud (es decir del mismo grado calórico y por ende no se encuentran afectos a los influjos de la corriente de Humboldt, la cual altera dicho elementos del clima desde Valdivia al norte). En invierno en la misma latitud soplan vientos del noroeste, los que elevan no sólo las precipitaciones sino que por venir del norte elevan las temperaturas regionales, en particular las costeras. Zonificación climática de Chile En orden de importancia y a grandes rasgos, la ordenación climática de Chile se conjuga de la siguiente manera: Area(kms2) 1.- Climas de hielo y nieve (E) 1.269.723,4 kms2. 2.- Climas secos o áridos (B) 413.604,0 " 3.- Climas mesotermales húmedos (C) 323. 299,0 " Sin embargo, a pesar, de la predominancia en superficie que cubren los climas (E) y (C), los que mas interesan porque su importancia radica en el hecho de que las áreas geográficas en que se desarrollan son precisamente las que tienen mayor variabilidad de recursos naturales como por ejemplo suelos de riego, los mejores rangos de suelo de secano
88
( 1 al 4), tipo de vegetación, topografía, y por último los que concentran la mayor densidad histórica del país. Zona de ambiente árido Esta zona se encuentra ubicada entre los 17º y 27º latitud sur, involucrando la región de Tarapacá, la de Antofagasta y parte del sector septentrional de Atacama. Este sector, se caracteriza por poseer influencias anticiclonales cálidas del anticiclón del Pacifico, que eliminan cualquier condición de mal tiempo asociada a la perturbación del Anticiclón del Pacífico, las cuales se presentan con mayor fuerza en el sector costero e interior de las regiones a excepción de la zona de altura la cual se encuentra con una marcada influencia amazónica en la época de verano proveniente de Bolivia llamado el Invierno boliviano, por lo tanto, permiten que se registren los máximos valores de radiación solar, a causa de su ubicación en una zona intertropical. El invierno altiplánico muy importante ya que gracias a esas lluvias el sector interior en altura es posible encontrar vegetación a orillas de cursos de aguas al interior de pequeños valles. Así son varios los agentes naturales que permitirán determinar tres tipos de clima en la zona: -
Desértico litoral o costero. Desértico interior. Desértico de altura con influencias amazónicas. Desértico Litoral o Costero Se encuentra emplazada en la zona costera de la primera y segunda región, con un relieve marcado por los farallones costeros en forma interrumpida y una marcada Cordillera de la Costa con algunos desmembramientos en sectores de termino de valle (en el caso del río Loa). Este clima se encuentra bajo influencias cálidas permanentes y de aguas frías de la corriente de Humboldt. Su principal característica la constituye la influencia oceánica, que se expresa a través de neblinas costeras o camanchacas. Las cuales, encuentran obstáculo en la Cordillera de la Costa para seguir su avance hacia el interior, ocasionando que estas se encuentren solo en la zona costera, a excepción de algunos valles (valles de penetración marítima) los cuales permite el ingreso de esta produciendo pequeñas modificaciones al ambiente árido interior. Este tipo de fenómeno al penetrar hacia los valles interiores permite la existencia de nublados matutinos abundantes los cuales al disiparse permitirán el aumento en la temperatura promedio anual de 18ºC.
89
Desértico Interior Este se encuentra entre la primera la segunda región del país, presenta desde un área que va desde el oriente de la Cordillera de la Costa y se extiende hasta la cordillera andina. Corresponde este sector al desierto plenamente árido en donde el macizo costero impide toda penetración marítima del pacífico y el macizo andino toda influencia amazónica. Esta zona se destaca por la ausencia absoluta de precipitación dejándola como una de las más áridas del mundo, tiene la característica de la concentración de masa de aire frío las cuales se desplazan por las laderas de pequeñas quebradas las cuales permiten la baja de temperatura durante la noche. La vegetación es casi inexistente a excepción de algunas plantas que se han adaptado al ambiente árido, ejemplo de esto es el cactos. La ausencia de precipitación explica el carácter Arreico de la región. Desértico de altura con influencias amazónicas Se presenta como su nombre lo dice en las zonas más altas de la cordillera andina, aproximadamente desde los 23º L.N., aquí, predominan las condiciones anticiclones, las que durante los periodos de verano se ven interrumpidas por las lluvias ocasionadas por el Invierno boliviano. La precipitación altiplánica aporta al abastecimiento de la zona, ocasionando recursos hídricos en el geosistema árido. El paisaje de este sector es de características frías y secas ya que las lluvias de tipo orográficas en verano duran solo dos meses con un promedio anual de 200mm, la nubosidad es escasa, la humedad muy baja alrededor de 50% y la radiación solar es muy alta la cual se ve sometida a fuertes cambios (diurna-nocturna), lo cual determinará fuertes contrastes térmicos. La temperatura media de 10º y – 5ºC. La vegetación se ve representada de acuerdo a la altura, lo que se manifiesta en diversos pisos vegetacionales. Los recursos del ambiente árido Los recursos naturales en esta zona se basan en la agricultura que a consecuencia de la precipitación es escasa, y se presenta únicamente en los oasis en forma muy reducida en relación con el resto del país. Esta se ve limitada por la escasez y calidad del agua y la salinidad de los suelos. Los productos más importantes que se obtienen en los oasis son la alfalfa y hortalizas, que se preocupan de abastecer a los pequeños campamentos del norte y los puertos cercanos a la zona. Dentro de los oasis más importantes encontramos los de: Pica, Azapa, Lluta y Calama. 90
La minería es otro recurso importante y una de las principales fuentes de abastecimientos de la zona la que de alguna manera a permitido el surgimiento de grandes ciudades en este lugar, como Arica, Iquique, Antofagasta y Calama. Como ejemplo de esto es el del salitre el cual nuestro país es dueño de la más grande riqueza mundial de nitratos naturales, pero que ha perdido influencia dentro de los mercados internacionales a consecuencia del reemplazo por productos sintéticos. Otro ejemplo de esto es Chuquicamata la mina a tajo abierto perteneciente a la Corporación de Cobre(CODELCO), más grande del mundo la cual presenta una de las más grandes producciones de cobre del país. Los recursos culturales de esta zona no dejan de ser importantes ya que sirven para fomentar el turismo en la zona, aquí se marca el comienzo de la conquista española y el anterior dominio de culturas prehispánicas como los Atacameños y Los Aymarás los cuales nos han legado parte de sus costumbres y su arquitectura. Ejemplo de esto es San Pedro de Atacama. Ciudades del ambiente árido Los principales focos de población de este tipo de ambiente se encuentran ubicados en las planicies costeras, emplazadas entre el océano y el desierto a consecuencia de la carencia de agua en los sectores interiores. Estas ciudades surgieron de la necesidad de exportar los minerales que se extraían al interior del norte grande del país y que deben ser enviados principalmente a Europa. De estas ciudades las que más se destacan son Arica, Iquique, Antofagasta, estas de gran importancia han alcanzado un gran desarrollo tanto comercial, administrativo y político. Su emplazamiento es un tanto limitado hacia el interior por encontrarse la cordillera la Costa, lo cual ocasiona que su extensión se produzca longitudinalmente sobre las angostas terrazas litorales, siendo ejemplo de esto la ciudad de Antofagasta. La constitución interna de estas ciudades se ve reflejada a servir como función principal las redes de ferrocarriles y a las instalaciones portuarias. En el interior de la zona árida del norte de nuestro país las ciudades se han originado y crecido a raíz de los recursos mineros y la explotación de estos. Como es lógico de suponer estos centros urbanos se encuentran cerca de los yacimientos mineros, ejemplo de esto es la ciudad de Calama y Chuquicamata que se ubican cercanas al yacimiento de cobre de Chuquicamata. En conclusión las ciudades de la primera y segunda región enmarcadas en el basto desierto fueron integradas definitivamente al territorio nacional en el pasado siglo XIX (fin guerra del Pacífico), la ocupación humana se realizó en función de la explotación de recursos minerales.
91
Zona de ambiente semiárido Esta zona se presenta desde el valle del río Copiapó(III región) hasta el valle del río Aconcagua(V región). A partir de la región de Atacama se encuentra un área de transición climática, orográfica, biogeográfica, respecto a la zona árida del norte grande. La zona norte del semiárido recibe la influencia a menor escala del invierno boliviano presentando humedad en la parte alta de la tercera región. Al mismo tiempo, recibe un porcentaje de precipitación en los meses de invierno a consecuencia de avances de los frentes polares desde Chile central y el debilitamiento del anticiclón del Pacífico en la zona Norte, permitiendo así que las lluvias y la nieve en la alta cordillera andina le den el rasgo de exorreico de los cursos de agua. La hidrografía de esta zona se agrupa de acuerdo a sus nacientes en dos grupos: -
Cuencas Andinas: Poseen alimentación mixta, tanto nival como pluvial, lo que le permite tener un cause regular durante todo el año. Ejemplo de esto es el río Huasco. Cuencas Preandinas: Nacen anterior a la cordillera de Los Andes, ejemplo de esto son la Quebrada de Algarrobal, Chañaral, Aceitunas y los Choros; los esteros de Lagunillas, Conchalí y Quilimarí.
A consecuencia de la irregularidad de las precipitaciones se pueden distinguir años secos y otros húmedos los cuales influirán en el paisaje de gran forma. Un año seco, produce que la imagen de la zona árida se prolongue hacia el sur, por el contrario en un año que se hayan producido precipitaciones permite el afloramiento de flora en el desierto de Atacama en la Tercera región de Atacama.
-
La precipitación que aumenta de norte a Sur también se ve influenciada por el relieve, aquí el surgimiento de valles transversales provoca una marcada diferencia entre el ambiente litoral y el interior. De aquí se desprende dos tipos de clima: Semiárido costero. Semiárido interior. Semiárido costero Este se encuentra ubicado a lo largo de las planicies costeras desde el valle de Copiapó hasta aproximadamente la desembocadura del río Aconcagua desde los 27º hasta 33º latitud sur, con una marcada influencia oceánica, representada en nubosidades de tipo costeras; las cuales penetran aproximadamente 50 kilómetros al interior del continente gracias a los numerosos valles transversales que cortan la cordillera de la Costa, permitiendo así el avance de neblinas y provocando gran humedad atmosférica (zona de valles transversales). Ejemplo de esto son los valles de Copiapó, Huasco, Elquí, Limarí y Choapa.
92
En este sector la precipitación va en aumento de norte a sur y en el norte es escasa se presenta solamente en invierno con un promedio anual de 11,2 mm, en el caso de la ciudad de Caldera y 37,8 mm., válido para la ciudad de La Serena, hechos que se ven compensados con la abundante nubosidad provocada por su cercanía al océano Pacífico. Semiárido interior Se encuentra ubicado en la depresión intermedia entra la Cordillera de la Costa y el margen occidental de la cordillera de los Andes, desde el valle de Copiapó hasta las proximidades del valle de Aconcagua, entre los 27º y 33º L.S.. Aquí, las influencias del océano que penetran al interior a lo largo de los valles aportan gran cantidad de humedad, permitiendo de esta manera, la existencia de vegetación y la agricultura de secano característico de la zona, es el ejemplo de esto las viñas y el cultivo de la vid. La precipitación va en aumento de norte a sur, ejemplo claro de esto es que en el valle de Copiapó las lluvias bordean los 20mm. anuales y en el valle de Aconcagua alcanzan los 330mm. anuales aproximadamente. El semiárido interior se constituye por un relieve de valles transversales en los cuales se presenta el fenómeno de solana y umbría, las cuales sirven para diferenciar las cantidades diferentes de insolación de las áreas expuestas al norte o al sur. La aún precaria de humedad y la alta insolación provocan que la parte occidental de los Andes y parte de la Cordillera de la Costa presente vegetación de tipo arbustiva. Recursos del ambiente semiárido Los recursos agrícolas del Norte chico, se presentan gracias a una agricultura de riego solo en la caja del río y en contadas excepciones, la que a partir del valle del Elquí se puede transformar en secano. Esto a permitido que desde hace mucho tiempo en estos fértiles valles se pueda desarrollar recursos agrícolas y agroindustriales de gran potencialidad que, en la medida que logren manejar el consumo e los recursos hídricos, convertirán a este semidesierto en un vergel continuo.
-
Los recursos agrícolas en la región se pueden identificar de tres formas: Costero: Consistente en cultivos permanentes y las hortalizas. Intermedio: Predominio de hortalizas y frutales. Interior: Este comprende el sector encajonado de los valles, en donde predomina el cultivo de la vid, las cuales se caracterizan por ser la base de la agroindustria en la zona por la fabricación de Pisco. En los años de mayor precipitación, al sur del río Elquí podemos encontrar cultivos de cereales y actividades de pastoreos tanto de caprinos como de ovinos.
93
Dentro de esta zona es posible encontrar una serie de embalses que sirven como almacenamiento de agua para el uso agrícola es el ejemplo de esto el embalse El Toro en la tercera región, el embalse Puclaro en el valle de Elqui, el embalse la Paloma en El valle de Limarí y el embalse Corrales en el valle de Choapa. Ciudades de ambiente semiárido Los principales focos de población en este tipo de ambiente se encuentran emplazados sobre las planicies costeras y las terrazas fluviales del Elqui, esta ultima emplazando al las conurbación de La Serena Coquimbo. Otros centros urbanos de importancia se localizan al interior de los valles transversales, ejemplo de esto son las ciudades de Copiapó, Vallenar, Ovalle e Illapel. Las ciudades de ambientes semiáridos se ven emplazadas sobre estrechas terrazas fluviales de los principales drenes regionales, de allí que su morfología tiende a diseñar un patrón transversal de oriente a poniente. Estas ciudades nacieron de la característica minero agrícola que posee la zona, ya que era en los años de sequía en donde los habitantes de la región se dedicaban principalmente a la búsqueda de yacimientos minerales para luego extraerlos; es así como se descubrieron numerosos lavaderos de oro los cuales en periodos críticos de escasa precipitación contribuían a dar sustento a miles de personas. Zona de ambiente templado o mediterráneo Se ubica desde la cuenca del río Aconcagua (V región) hasta aproximadamente la cuenca del río Imperial (IX región), con influencias anticiclones y ciclones alteradas esta zona posee la característica de presentar precipitación en la época de Invierno producto de los diversos frentes polares activos que se desplazan desde el océano hacia el continente, además posee periodos secos los cuales se presentan el resto del año. En esta zona, el relieve entra a jugar un papel fundamental en la distribución de las precipitaciones, este sigue un ordenamiento de forma longitudinal, permite la existencia de pequeñas cuencas ínter montañas y fluviales, con rasgos continentales debido a la existencia del Biombo climático que ejerce la Cordillera de la Costa, causado por su altura. Esta a su vez, más la variedad de cordones montañosos genera diferencias de insolación y humedad en distintas áreas por lo tanto grandes contrastes en lo que es su vegetación. La hidrografía de este lugar se presenta favorable para la zona especialmente para la agricultura, esta posee la característica de ser regular durante todo los meses del año gracias al aumento de precipitaciones en invierno y la acumulación de nieve en el macizo andino. La precipitación aumenta de norte a sur y de mayor intensidad en Invierno, ejemplo de esto es Santiago, ciudad capital de la región metropolitana que registra un promedio anual de lluvias de 384mm. 94
A lo largo de esta zona se pueden reconocer: - Clima de periodo seco estival. Este clima posee la característica de que se presenta mucha influencia oceánica al interior del continente, gracias a la presencia de numerosas cuencas que sirven de vía para las nubosidades costeras. Recursos del ambiente templado En cuanto a recursos se refiere la economía se basa principalmente en la agricultura la cual es diversa en distintas zonas. Entre el río Aconcagua y el Maule se presenta una agricultura de riego en el área de la Depresión Intermedia, los cuales se ven favorecidos por la existencia de numerosos embalses los que enriquecen el riego de la zona, ejemplo de esto es el Yeso, Colbún, entre otros. Otro tipo de agricultura es la de secano la cual se presenta en los márgenes de la Cordillera de la Costa. Gracias a esto es diversa la cantidad de recursos que existen constituyéndose en la Depresión Intermedia La vid, frutas y hortalizas las que han dado origen estos últimos años a numerosas agroindustrias. Al sur del río Maule se presentan los cultivos de cereales tanto como el arroz, maíz y trigo. En la Cordillera de la Costa, los cultivos principales son los cereales de secano. La área de la cuenca del río Bíobío es característica por poseer una agricultura industrial de importancia destacándose el raps, y la maravilla. En la Cordillera de la Costa se presenta el cultivo de secano sobresaliendo la vid como fuente de trabajo y de recurso en la zona. Los recursos culturales se presentan de acuerdo a la zona en que se encuentren, es el caso de Valparaíso; ciudad rica en arquitectura la cual esta siendo presentada para ser Patrimonio de la humanidad, además de ser una de las principales ciudades portuarias de nuestro país gira en torno al comercio y es punto de numerosos centros de educación superior. Es el caso de la ciudad de Santiago la cual fue fundada en 1541 y marco el comienzo de la conquista de nuestro país, además de ser la ciudad capital de Chile concentra el poder ejecutivo y la mayor población del país. Ciudades del ambiente templado Sobre este ambiente es en donde se concentra el mayor numero de población gracias a que el clima agradable favorece al surgimiento de ciudades. Las ciudades se presentan principalmente en la Depresión Intermedia incentivada por sus condiciones geográficas de relieve, clima (como se dijo anteriormente), suelo y la presencia de cursos fluviales, estas se encuentran unidas por un sistema longitudinal de caminos y ferrovías electrificadas. Otro sector corresponde al de áreas costeras en donde el poblamiento litoral avanzó rápidamente gracias al turismo y el comercio. Ejemplo de esto 95
son numerosas ciudades de gran importancia como Valparaíso, Santiago, Talca, Linares, Parral, Concepción, entre otras. Zona de bosque Es lo que puede llamarse propiamente la zona lluviosa que se desarrolla entre la cuenca del río Cautín( 37°43´ L.S.) hasta la provincia de Chiloé (42° 43´ L.S.). Posee temperaturas muy uniformes debido a que entre sus fronteras ella varía tan sólo 2° C. El frío en la porción norte de esta zona se debe: a la poca elevación de la cordillera costera, de modo de dejar sentir hasta muy adentro del continente y al gélido efecto de la corriente fría de Humboldt. Por su parte, los lagos presentes en la zona ayudan a atenuar esta frígida situación (piemont andino). Posee precipitaciones que al centro norte de la región alcanzan los 1500 mm anuales, incrementándose hacia el oriente a unos 3500 mm (cordillera de Los Andes, Casapangue 41° 03´L.S., 71° 53´L.G.), mientras que en dirección hacia la costa se transforman en menos de 1200 mm, puesto que ese sector coincide con el emplazamiento de la cordillera de Nahuelbuta. Debido a lo anterior, la Depresión Central queda con menos lluvias, de modo que la cuenca del río Bueno(X región) hasta cerca del lago Llanquihue(X región), tienen una pluviosidad promedio de 1500 mm, con un mínimo inferior de 1200 mm, en la confluencia de los ríos Pilmaiquen y Bueno. En este sector se localiza la ciudad de Osorno, que contabiliza 1300 mm, cantidad semejante a la obtención de las ciudades de Temuco, Los Angeles y Concepción. En Chiloé y precisamente en el lado oeste de la Isla Grande, hay precipitaciones del orden de los 3000 a 4000 mm anuales para disminuir a menos de 2000 mm en las islas pequeñas del interior, pero después aumenta hacia la cara occidental de Los Andes en 5000 o 6000 mm anuales. En tanto, el clima del valle del río Palena es debido a su orientación frente a los cordones andinos, con los que se logra un temperamiento ambiental y verano relativamente secos. Estas favorables condiciones posibilitan la existencia de cultivos variados y alóctonos, que en síntesis, permiten clasificar a este valle dentro de la zona de Bosques. Zona de las estepas frías Cubre gran parte de Aysén (XI región) y algunos sectores de Magallanes, esta zona posee extensas planicies al oriente de la cordillera andina que dan acceso al desarrollo de una numerosa ganadería ovina. Desde la perspectiva agrícola, aquí se cultivan en especial, los valles de los ríos Baker y Pascua, así como también en el sector de Aysén, cabe advertir que la configuración 96
morfológica existente, en todos los sectores se produce una marcada disminución de la precipitación líquida, por lo que se debe proceder al riego de los vegetales comerciales. Zona de las praderas Comprende a casi toda la región de Magallanes y se caracteriza por poseer amplias llanuras sometidas, por la horizontalidad del terreno, a una gran influencia oceánica, y de allí, es que a pesar de su latitud(49°- 50° L.S.), se presentan inviernos relativamente suaves que permiten al pasto desarrollarse a través de todo el año, constituyéndose en Praderas. Cabe señalar que los terrenos ganaderos de Magallanes se localizan entre las Isotermas de 6° a 7,5° C. En general, la situación pluvial de la región magallánica registra montos que van desde los 7,5 metros (isla Guarello 50° 21´de latitud sur.- 75° de longitud oeste, registró durante el año 1960 8,5 metros de precipitación líquida) en las islas de del Pacífico austral, pasando por los 5,3 metros anuales que precipitan en la entrada oeste del estrecho de Magallanes, hasta los 260 mm que caen en la desembocadura oriental del estrecho en cuestión. Las temperaturas, mientras tanto, tienen como expresión más baja los – 10° C en las zonas costeras, acentuándose en los puntos ubicados al interior, los cuales escapan al influjo moderador del océano Pacífico. El promedio termal para la estación invernal es de – 2° C. Por su parte, en la estación estival este parámetro climático sobrepasa los 10° c, aunque, por lo general, no se eleva por sobre los 20°C. Las características climáticas de esta zona impiden la existencia de una agricultura la cual, sólo encuentra una manifestación en aquellos lugares protegidos de las inclemencias del clima, y de ahí que es posible obtener trigo y papas. Aunque debe resaltarse que gracias a los cultivos desarrollados en invernadero se pueden hacer fructificar hortalizas y frutas típicas de latitudes medias. Climas de hielo Son característicos de aquellas zonas que se ubican desde los círculos polares hacia las latitudes media altas, es decir, típicos de las latitudes altas. En general estos climas no poseen una estación cálida, por lo que se deduce que su temperatura media anual es baja a pesar de la gran insolación recibidas durante el día polar, este hecho climático, sin embargo se ve contrapesado por la gran oblicuidad del rayo solar. En cuanto a las precipitaciones se puede decir que tiene escasez de lluvias y por ende escasa humedad relativa y evaporación.
97
A partir de la isoterma 0º C, para el mes más cálido esta tipología se puede dividir en: Clima de hielo : Donde la temperatura anual es inferior a los 0º C. Clima de tundra: Es aquel donde la temperatura de un mes esta por sobre los 0º C. pero es inferior a los 10º C.. Clasificación climática de Chile En Chile se puede observar una de las mayores variabilidades climáticas mundiales, de este modo se presentan de Norte a Sur los siguientes climas: Clima Desértico Costero Este se desarrolla entre la I y la IV regiones y corresponde a una estrecha franja litoral cuya influencia se deja sentir a través de las quebradas y valles transversales, hasta unos 50 kilómetros al interior. Las precipitaciones líquidas son remotas. Pero aumentan de norte a sur(Arica 18° 08´L.S., 1,1mm; Caldera 27° 03´L.S., 26,9 mm), en tanto el régimen térmico esta caracterizado por el atenuamiento que ejerce el océano Pacífico, y de lo cual se obtiene una pequeña oscilación térmica. El clima en cuestión se reconoce a que éste se halla íntimamente vinculado con la presencia de nubosidad o neblinas costeras(camanchacas), las cuales posibilitan la humedad necesaria para el desarrollo de una exigua vegetación xeromorfita. Clima Desértico Normal Este clima se extiende a través de la Depresión Intermedia entre la I y la III regiones y se caracteriza por la ausencia de precipitaciones líquidas, fuertes oscilaciones térmicas diarias, cielos claros, gran sequedad atmosférica, escasa o nula flora y fauna, etc. Sin embargo, debe precisarse que como la cordillera costera presenta en el sector centro sur de la III región, una disminución de las alturas, se produce en el sector un aumento de la humedad atmosférica y por ende de las precipitaciones (Copiapó 27°, 21´L.Ss., 24,2 mm), posibilitando con ello una mayor y más variada manifestación vegetal, respecto de las localidades ubicadas más al norte. Clima Desértico de Altura Se ubica entre la I y las III regiones pero por sobre los 2500 m.s.n.m. y en la cordillera andina. En esta tipología a medida que se asciende en altura, disminuye la temperatura y la presión atmosférica, aunque aumentan los índices pluviométricos (Potrerillos 26° 30´L.S., 44,1 mm). Sobre este particular, el régimen pluviométrico indica que los mayores montos de la precipitación son obtenidos en época estival y la razón de ello se debe al desplazamiento 98
hacia el Sur de la Baja de Presión del Brasil, la que genera el llamado Invierno Altiplánico o Boliviano. Clima de estepa con nubosidad abundante o estepario costero Se presenta desde el Sur de la ciudad de La Serena, hasta la localidad de Zapallar(V región). Es una franja litoral que posee precipitaciones líquidas superiores a los 100 mm anuales (Puerto Oscuro, 31°27´L.S. 191, 6 mm), humedad atmosférica elevada todo el año(80%) y un régimen térmico anual con una pequeña oscilación en sus extremos debido a la prevalencia del factor oceánico en el lugar. La influencia de este clima se observa en la penetración por los valles transversales, de la Camanchaca, la cual, junto a nubes bajas permiten la existencia de dos sectores boscosos relictos( Fray Jorge y Talinay). Clima de Estepa con gran sequedad atmosférica o Estepárico Interior Comprende el sector comprendido entre Vallenar(III región) hasta la cuenca del río Aconcagua( V región). Es un sector con precipitaciones insuficientes e irregulares, el régimen térmico diario presenta grandes oscilaciones debidas al sobre calentamiento en el día y al sobre enfriamiento nocturno por las noches, siendo la causa de ello la existencia (por acción del relieve) de la acción modificadora del océano Pacífico. Es un clima identificado con los cielos claros, luminosos y secos. La vegetación y la fauna es más abundante y mista a medida que se avanza al Sur del país. Clima Templado Cálido con lluvias todo el año Subtropical Es característico de esta posición insular, sobre la cual el régimen de vientos es bastante diferenciado, presentándose en verano Los Alisios y en invierno los de componente Oeste, que sin a su vez, propios de las regiones extratropicales. Esta tipología climática se caracteriza por lluvias anuales del orden de los 1001,4 mm, una suave oscilación anual de la temperatura y asimismo de la presión atmosférica a lo que se une una lata humedad relativa anual(sobre el 80%). Clima Mediterráneo o Mediterráneo con Estación Seca Prolongada Se desarrolla entre la cuenca del río Aconcagua(V región) hasta el río Maule(VII región). En él las precipitaciones se presentan preferencialmente en los meses invernales, por su parte, las temperaturas del verano y del invierno, son más acentuadas en el interior que en las secciones costeras, derivándose de ello en la costa del océano Pacífico, el que se 99
comporta como un amortiguador de las oscilaciones térmicas, mientras que tierra adentro se acentúan las características de continentalidad. Cabe señalar que los sectores ubicados en el borde costero, tiene una precipitación líquida más abundante que el interior(Quilpué, 33° L.S., 71° 28´Lg..O. – 506,4 mm; Polpaico 33° 10´L.S., 70° 53´L..O.- 345mm.)y la razón de ello, se debe, que la masa de aire templado y húmedo que se acerca al continente, se ve impulsada por la morfología costera a ascender por el relieve, con lo cual su contenido de humedad se enfría, condensa, y, por último, precipita. Ahora bien, esta situación desde el punto de vista de vista pluviométrico indica que aquellos sectores ubicados en la vertiente occidental de la cordillera de La Costa(barlovento), tienen mayores índices que los situados en la fachada opuesta, ya que estos soplan un aire descendente y seco(Sotavento). Clima Mediterráneo con estaciones semejantes Se trata de una variante del clima Mediterráneo y que en nuestro país se localiza entre las cuencas hidrográficas de los ríos Maule (VII región) hasta las inmediaciones del Traiguén (IX región). Las precipitaciones líquidas aquí sobrepasan los 1000 mm anuales (Angol 1054mm, Los Angeles 1302,7mm), en relación a la temperatura, ella presenta mayores montos en el norte del área (Maule) en circunstancias que en Traiguén se registran menores registros térmicos. En esta tipología climática, existen algunos microclimas como producto de la conformación del relieve físico, constituyéndose un ejemplo en caso de la cuenca de Cauquenes, corresponde al anteriormente descrito. Clima Templado lluvioso Se desarrolla entre la cuenca del río Cautín(IX región) hasta el norte de la ciudad de Puerto Montt; el régimen de temperaturas es bastante uniforme y relativamente templado, debido ello a que la cordillera costera presente disminuida elevación, razón por la cual, la influencia oceánica penetra muy adentro del continente. Contribuyen también a suavizar las temperaturas, los numerosos lagos existentes en el piemont andino. Los vientos dominantes del área son los del norte y del oeste, los que en conjunto acarrean las precipitaciones al continente americano. En este ámbito, ellas se presentan a lo largo del año, aunque las invernales son más abundantes que las estivales. Como consecuencia de lo descrito se comprenderá la existencias de una gran humedad relativa anual. Clima Marítimo lluvioso Se extiende entre la ciudad de Puerto Montt hasta la península de Taitao el sur, abarca tanto el continente como el territorio insular allí presente. 100
Las temperaturas son bajas y su ritmo descendente se acentúa en dirección austral, las precipitaciones líquidas son copiosas y ellas sobrepasan normalmente los 2000 mm anuales (Punta Corona 41° 27´L.S., 73° 52´Lg. O., 2424, 3mm), así como a la vez, es permanente la existencia de cielos cubiertos. Clima de Tundra o Templado frío Lluvioso Localizado en las islas del extremo sur, en este sector se originan las condiciones climáticos necesarias para la formación de Tundras (extensiones pantanosos cubiertas de líquenes y musgos que crecen en forma de cojines en espacios desnudos de agua empozada debido al mal drenaje de los suelos). Las temperaturas son más bajas, llegando a tener como promedio 6° C, las precipitaciones son diarias y sobrepasan los 2500 mm(Bahía Félix 52° 58´L.S., 70° 54´Lg.O.4329 mm). La nubosidad de por sí es abundante. Clima de Hielo de altura Se caracteriza por las bajas temperaturas anuales, precipitación nivosa, con presencia de hielo y nieve en las cumbres más elevadas, con ausencia casi absoluta de vegetación y fauna. En nuestro país se presenta preferentemente entre la X y la XII región, ubicándose geográficamente en el sector superior de la cordillera andina. Clima Estepárico frío Se desarrolla en los sectores transandinos comprendidos entre los 44° y los 48° L. S., apareciendo de nuevo en planicies más extensas al Sur del paralelo 50° sur. El primer sector latitudinal se caracteriza por la gran amplitud térmica y la disminución Climatología antártica Consideraciones Generales Los registros meteorológicos antárticos resultan por las inclemencias del medio, insuficientes para el total conocimiento de los fenómenos naturales de la atmósfera. Sin embargo, en sector peninsular es el que posee más información disponible debido al gran número de bases allí presentes. A partir de la morfología antártica es posible reconocer dos secciones, siendo la primera de ellas la: Continental, que se ubica dentro del círculo polar antártico y esta conformada por la alta meseta con pendientes hacia el interior y un borde costero que finaliza abruptamente. Dicha elevación esta cubierta completamente de una gruesa capa de hielo.
101
En el entorno de la sección, se localizan los mares de Weddell y de Ross, los que provocan grandes y profundas entradas en el continente helado. La segunda sección a considerar es la llamada Península, la que se desarrolla desde los 60° de L.S. hasta los 70° de L.S.. Allí existe un campo de hielos en la periferia, el que unido al continental forman un amplio espacio helado, que le da las características polares a las masas de aire estacionadas en esas gélidas latitudes. Ciclo Antártico La subdivisión de la climatología nacional indica que en esta parte de Chile, se encuentra regida por el Clima Polar, aunque existen en el área pequeñas localidades que presentan microclimas del tipo Tundra y en los que se encuentran presentes algunas representaciones vegetacionales, como es el caso de los Líquenes. Aunque esta situación microclimática sólo es válida para aquellos sectores para aquellos sectores ubicados en la costa, siendo ejemplo de ello, la base chilena presidente Gabriel González Videla. Las condiciones climáticas del área se hallan influenciadas por las bajas de presión que tienen sentido Oeste- Este, y de allí entonces que se logre comprender el dominio de los vientos de componentes Oeste. Por su parte, en los ribetes del continente antártico se presentan vientos del Este. Con relación a las Isotermas medias antárticas, ellas son el resultado de las observaciones efectuadas en el año geofísico internacional(1958). El promedio más cálido en el ritmo térmico de la Antártica es en verano. Estación en la cual se registra 0° C en el borde costero. La nubosidad en tanto indica que desde el punto de vista sectorizado, que al Oeste de la Antártica es cielo esta más cubierto de nubes, en relación con la porción oriental del continente helado y que como consecuencia de las características físicas del terreno, las isolíneas tienden a aproximarse. La cantidad de cielo cubierto en verano para el Plató antártico es igual a 2/8 octas de cielo. El Clima de la Península Antártica(Tierra de O¨Higgins) La variabilidad de esta porción continental cambia de acuerdo a la estacionalidad, y su marcha se basa en dos hechos palpables: a) La diferencia en los montos de radiación solar durante los Equinoccios y los Solsticios, lo cual provoca diferencias apreciables de presión atmosférica. b) El ritmo anual de la presión atmosférica oscila entre los 990 y los 992 milibares(Mb), con un ritmo regular en el que se observa una variabilidad caracterizada por un menor valor en verano y un registro mayor durante el invierno. c) La marcha anual de las temperaturas peninsular, tiene la amplitud anual de 11,5° C y en cuanto a sus oscilaciones influenciadas por los cambios en las masas de aire(presencia de Frentes). 102
Durante el verano hay una diferencia térmica de 12 ° C entre las temperaturas máximas con respecto de las mínimas, sin embargo, en invierno estas desigualdades desaparecen, ya que la temperatura estacional es igual a los cero grados celcius. Debido a la conformación montañosa de la Península antártica, las isotermas se desvían precisamente en esta área, en donde, debido a la influencia del Mar de Weddell, existe una masa de aire antártico. Nubosidad y Visibilidad Ante la casi ausencia de corpúsculos en suspención y un bajo contenido de vapor de agua, la visibilidad en la Antártica es muy amplia y nítida. La nubosidad total es muy amplia en el sector de la península, aunque ella disminuye de Norte a Sur. El tipo de nube predominante son los Estratocúmulos y los Estratos. La niebla se encuentra asociada a los picos más altos como producto de masas de aire un poco más cálidas que penetran en el lugar. Vientos en Superficie Por la gran cantidad de islas existe en la Antártica una gran alternancia de las condiciones vientos. Vientos Catabáticos Este tipo de viento es mucho más intenso de lo que debería corresponder por el gradiente adiabático presente. El responsable de este fenómeno atmosférico se haya en el enfriamiento de la masa de aire posada sobre el Plató de hielo, con relación a la atmósfera circundante y de ahí que las ráfagas se desplacen hacia esos sectores con velocidades de 60 nudos por hora(111 kms/hora). Por último, en el lado oeste de la península, la dirección predominante de los vientos es la componente Este, mientras que en el sector oriental es lo contrario.
103
III PARTE Hidrografía
En primer lugar debemos entender que este concepto de la geografía física se ocupa de la descripción de los Mares, Lagos y corrientes de agua, por lo que el espectro de análisis se vincula con los cuerpos de agua dulce y salados, que en sí, constituyen el 71% de la superficie global. Emparentada con ella está la hidrología que se dedica al estudio de la distribución y las propiedades del agua de la atmósfera y la superficie terrestre. Esto incluye las precipitaciones, la escorrentía, la humedad del suelo, la evapotranspiración, el agua subterránea y el equilibrio de las masas glaciares. No obstante esta diferencia, se usarán los términos casi como sinónimos, ya que la parte de la hidrografía que nos interesa aquí es aquella que crea relieve, por lo tanto la que está en contacto con la superficie terrestre, y por eso mismo la que es objeto de un análisis hidrológico. La hidrología es esencial en el modelado de la corteza terrestre. Esa influencia se manifiesta en función de la distribución de las masas de rocas coherentes y deleznables, y de las deformaciones que las han afectado, y son fundamentales en la definición de los diferentes relieves. Sin embargo debemos recordar que es indudable que el elemento símbolo de la Hidrografía, es el agua. Desde ese contexto, debemos concebir a ésta. Como un líquido que en grandes volúmenes, se presenta azulado, pero que de lo contrario es incoloro, inodoro e insípido. A temperaturas elevadas( 1550º C) se descompone en Hidrogeno y Oxígeno (2 H2o-2H2 + O2). Por su elevada constante dialéctica, puede disociar y descomponer numerosas materias. Por su grado de fusión y de evaporación específicamente elevado, el agua es buena acumuladora de calor de la naturaleza y equilibra fluctuaciones térmicas. Al ser a la temperatura de 4º C más densa que el hielo, éste flota en la superficie del agua, las aguas corrientes empiezan a helarse de arriba hacia abajo. En forma líquida, el agua, cubre alrededor del 71% de la superficie terrestre (mares y océanos), forma asimismo ríos, lagos y aguas subterráneas. Su forma sólida es el hielo (glaciares e inlansis). Por su parte, la atmósfera contiene agua en estado gaseoso(vapor de agua) que al condensarse da origen a las nubes , las nieblas y producen precipitaciones. El agua, por lo tanto recorre un ciclo completo: Al evaporarse, asciende a la atmósfera, donde al condensarse, se devuelve al planeta debido que desciende en forma de precipitación. Este proceso es conocido como Ciclo Hidrológico, que en sí, se conjuga como un encadenamiento de procesos que permiten la transferencia de agua de un reservorio a otro, manteniendo equilibrada tanto la distribución como el volumen de este vital elemento. 104
En relación a la cantidad del agua del planeta su monto es igual a 1.384.120.000 Km3, de este monto no hay pérdidas y desde el interior del planeta, constantemente se están agregando aunque en proporciones ínfimas, a través, de las a erupciones volcánicas, fracciones de agua a la Atmósfera. Por último hay que agregar que del 100% del agua terrestre, un 97,4%, se encuentra cobijada en cubetas oceánicas y sólo un 2,6%, en condición de recurso dulce, considerando que de ese porcentaje elevado a un 100%, sólo un 10,2%, tiene la condición de ser fácilmente extraíble (ríos, lagos, cercanías de la superficie). Por otra parte, la Hidrografía considera principalmente ciertas condicionantes que en sí son el 100% de su atención, destacando entre éstas al: Océano Que debe ser entendido como una superficie de agua muy extensa, separada por los continentes. Las grandes divisiones de esta superficie son el: Atlántico, el Indico, el Pacífico y el Polar Artico, cada uno de ellos, con su propio régimen de mareas y sus propias corrientes. En relación a la extensión de los océanos, se puede decir que su área total es de 368,8 km2, valor que se desagrega de la siguiente manera: Océano Pacífico : 178,8 Océano Atlántico y Artico : 106, 2 Océano Indico : 75 ,00
millones de Kms2. millones de Kms2. millones de Kms2.
La profundidad máxima se ubica en la Fosa de las Marianas con 11037 m. Por su parte, la salinidad media es del orden del 35% y el punto de congelación es de -1,9º C. Hay que resaltar que los fondos oceánicos, presentan una multitud de formas distintas aunque de ellas destacan principalmente: Cuencas Que debe ser entendida como una depresión cerrada de la corteza terrestre con pendiente muy lisas, situación válida para aquellas C. que se encuentran limitadas por las cordilleras oceánicas o Dorsales. Por otra parte, estos espacios de forma cóncava, se encuentran rellenos de sedimentos más recientes como consecuencia del proceso de erosión continental, el que conduce - vía fluvial o eólica - estos materiales que serán más o menos, antiguos, respecto de sus cercanías de las costas, superposición y grado de alteración metamórfica.
105
Depresiones Sindicando a este concepto con el de toda cavidad del terreno, cualquiera sea su extensión. Fosas Abisales ( F.A.) Desde esta perspectiva, este accidente físico es un estrecho surco de extensión alargada, que se ubica en el fondo oceánico. Debe agregarse que las F. A., se hallan situadas al borde de los océanos y es común que sean paralelas a la costa. Son además zonas de anomalías gravitatorias negativas, es decir, que debido a este valor, son sectores de gran actividad sísmica, ya que en ellas, se produce el encuentro de los bordes de las grandes estructuras de la corteza terrestre las Placas- Punto de Hundimiento. Dorsales (D) Que deben ser entendidas como extensas elevaciones montañosas oceánicas que se encuentran en directa relación con las líneas de fracturación de la Corteza Terrestre, por las cuales se produce la propagación del fondo marino. La más importante de estas consideraciones es la dorsal Meso Atlántica. En lo que respecta a la perfilación del Fondo Oceánico éste se divide en los siguientes aspectos: Plataforma Continental ( P.C.) Llamada también escalón o Zócalo continental , es el fondo oceánico con una pendiente relativamente débil, comprendido entre el Litoral y los 200 m. Como promedio de profundidad, donde la ruptura o acentuación de la pendiente señala otro gran escalón de los fondos oceánicos: el talud continental. El ancho de esta estructura variará de acuerdo a las regiones aledañas, por cuanto, su extensión será sinónimo de regiones llanas, como es el caso de extensas secciones de Llanura Costera. En el otro extremo, es decir, es estrecha y se encuentra en su perfil con un desnivel violento, o más marcado en pendiente, es porque se encuentra aledaña al litoral un área montuosa. Hay que indicar que el relleno sedimentario estará dado fundamentalmente por materiales provenientes de las áreas emergidas, y serán más o menos potentes, donde las deposiciones debidas al acarreo o la erosión, se encuentre favorecido por una más densa red hidrográfica. En relación a la bioproductividad de estas zonas, no cabe duda que por la gran penetración que alcanzan allí los rayos solares - especialmente los azules- lo que se asocia con amplias soluciones minerales y salinas en suspensión, la variedad y cantidad de vida vegetal y animal, sea la más activa de todas las secciones oceánicas, siendo ejemplo de ello que aquí se localicen las mayores zonas pesqueras del mundo ( fauna litoral). 106
Hay que indicar, que las P. C. no ocupan más del 10% total de los océanos, valor semejante que corresponde al T.C. mientras que el 80% restante es predominio del Piso Oceánico. Talud Continental (T.C.) Que es un escarpe que se presenta en segundo lugar desde el punto de vista del descenso batimétrico, se ubica entre la P. C. y las grandes profundidades marinas, ya que sus niveles superiores e inferiores lo sitúan entre los 200 y los 240 m. Respectivamente. Fondo o Piso Oceánico (F.O.) En si es la parte sólida de los océanos y de los mares en los cuales se depositan los sedimentos profundos. En general el concepto en estudio, se aplica a partir de los 2000 de profundidad. En el F.O., se identifican extensas llanuras que se encuentran divididas en extensas cuencas. Es precisamente en estas penillanuras donde el 1% de estas penillanuras es ocupado por profundidades extremas, como es el caso de la Fosa de las Marianas(11034), Tonga (10882), Filipinas ( 10793), Puerto Rico (8340), etc.. Es interesante destacar que el material depositado aquí, se vincula con sedimentos transportados por los ríos, materiales que se tipifican con limos (légamo o lodo) que con sus acumulaciones ha dado paso a la formación de extensos depósitos calizos o pelágicos que en sí, son grandes reservorios de anhídrido carbónico, cuya fijación en las estructuras óseas de los organismos oceánicos - conchas esqueletos- ha quedado transformado en carbonato de calcio, que en base a la disposición en el F.O. constituyeron formaciones sedimentarias (depósitos calizos). A lo anterior, se unen materiales de origen mineral, que tienen su origen en las erupciones volcánicas, fluidos hidrotermales, o bien, en la sedimentación y coalescencia de finos. En lo que se refiere a la flora y fauna abisal, no hay hasta el momento, descubierto una amplia variedad, por cuanto, al no haber presencia de luz solar, se restringe a más del 99% la presencia de organismos vivos con un desarrollo típico. Aguas oceánicas ( A.O.) En este acápite, debemos considerar que las A. O. Son una solución compleja, donde se destacan Nitratos, Fosfatos y Silicatos, fertilizantes básicos para el crecimiento de los vegetales. También, hay elementos orgánicos como: moléculas en disolución, y coloides (carbohidratos, lípidos, vitaminas y sustancias húmicas). Paralelo a esto, abunda el Cloruro de Sodio (27,1 gr./lt), Bromuro de Magnesio ( 0,1 gr./lt), Carbonato de Calcio ( 0,1 gr./lt), Sulfato de Calcio ( 0,8 gr./lt), elementos diversos ( 2,3 gr./lt), siendo el más común el agua, con el gramaje más alto (962 gr./lt). 107
La salinidad media del mar es de 34%, aunque este valor varía de acuerdo, a la latitud, ya que en las latitudes bajas su valor será mucho menor, por el efecto de las precipitaciones, mientras que en las latitudes subtropicales y polares, será mayor, debido a la estabilidad de la capa de aire. Movimientos de las aguas del océano En este contexto, debemos especificar que el espejo de agua marino, tiene movimientos de dos clases: Ondulatorio rítmico y en una segunda instancia de Traslado, como es el caso de las corrientes. A partir de anterior, debemos identificar que por Marea Se entiende a variaciones regulares y cíclicas del mar producidas por la atracción de la Luna y el Sol. Entre la subida(flujo, marea alta o pleamar) y el descenso (reflujo, bajamar, o marea baja) del nivel de mar, transcurren 12 horas y 25 minutos. La diferencia de alturas habidas entre la Marea Alta y la Baja, se llama Amplitud o Expansión de la marea. Para explicar la existencia de las Mareas, son de vital importancia la fuerza de atracción y la fuerza centrífuga. La Tierra y la Luna se atraen mutuamente y ambas giran alrededor de un punto de gravedad común. De esa manera, se genera una fuerza centrífuga que se sobrepone a la fuerza de atracción. En los lugares de la superficie terrestre en los que la luna se encuentra en el Cenit o en el Nadir, se origina una cima de marea. A consecuencia de la rotación terrestre, las cimas de marea se mueven alrededor de la tierra y producen dos mareas, que en cada día se suceden 50 minutos más tarde, interviniendo en ello también, las variaciones locales. La atracción secundaria del Sol origina. A) Las Mareas Vivas(en Plenilunio o Novilunio, cuando al Luna y el Sol se encuentran en oposición o en conjunción), B) Les Mareas Muertas, que son aquellas con un bajo flujo ( cuando la Luna y el Sol, se encuentran en cuadratura y sus atracciones se contrarrestan ). La actividad de las Mareas en su conjunto es determinada por la forma, el tamaño y la profundidad de los océanos, mientras que la forma de la costa condicionará su amplitud. En consideración a la última idea, hay que destacar que la amplitud de la Mareas adquiere los siguientes valores: Lago de Ginebra: 2 milímetros, Grandes Lagos de Estados Unidos y Canadá: 6 a 8 centímetros, al sur de Noruega: 20 centímetros, Samo:1 metro.,Hamburgo:2,2 metros, Cuxhaven: 3,0 metros, Hule ( Inglaterra): 7,0 metros, bahía de Fundy( Canadá), 21 metros.
108
Efectos de las Mareas En este sentido, los reflujos permiten desalojar el exceso de sedimentación frente a las bahías, o bien, los flujos son responsables de las deposiciones y posteriores dragados de las ensenadas. Por otro lado, en una desembocadura fluvial (río) posibilitan el ingreso de embarcaciones, aunque si el canal es estrecho, se pueden producir corrientes de mareas que pueden ocasionar daños en las embarcaciones. En otro contexto, se hallan las Olas Que deben ser entendidas como movimientos rítmicos, y por esta onda debemos considerara una porción de agua que alternativamente se eleva y se deprime en la superficie del océano. Las partículas del agua realizan un movimiento elíptico o circular, permaneciendo practicante en el mismo sitio. Las alturas de las olas dependen de: la intensidad y duración del viento, de la profundidad de las aguas y de la amplitud del espacio marino. Se caracterizan por su longitud ( distancia horizontal que existe entre dos crestas), su altura ( diferencia entre senos y crestas), su período ( tiempo transcurrido entre el paso de dos crestas sucesivas), su velocidad de propagación y la relación entre su altura y su longitud (cumbre). Es interesante destacar que se distinguen olas Forzadas y olas Libres, siendo la diferencia entre ellas: que las primeras- salvo el Maremoto -. So producidas por vientos poderosos o suficientemente constantes que soplan en la superficie del océano.. En relación al viento, hay que precisar que por fuerte que sea su fuerza no afectará a las aguas más allá de los 20 0 30 m. de profundidad. Las olas, no son exclusivas sólo del océano sino que son observables en lagos y ríos, en este caso, serán las Olas de Contacto, las dables y deben su existencia a la diferencia de densidad entre las aguas del río respecto de las del océano. En lo que se refiere a la capacidad regeneradora, las Olas, son indudablemente el principal modo de erosión de las costas y un ejemplo de ello son los Cantiles en el área precedente a los Acantilados y la razón de esta situación se debe a la presión que ejerce esta onda a razón de 2,5 toneladas por centímetro cuadrado con tiempo despejado, para luego, en período de temporal o depresiones, aumentar a 25 toneladas por centímetro cuadrado. En otro aspecto de los movimientos del Océano, debemos considerar a los de traslación de aguas, es decir, todos aquellos que por diversas causas físicas o químicas, son capaces desplazar volúmenes de líquido y que en sí, son responsables en conjunto con el viento, de más del 90% de la transferencia de calor planetario y que en sí condicionan que la temperatura del planeta oscile en los 15º C. Desde esta perspectiva: 109
Las corrientes oceánicas (C.O.) Deben ser entendidas como desplazamientos de masas de agua individualizadas por océanos y mares, lo que nos revela una condición térmica que refuerza la variabilidad isobárica, haciendo de una parcela más estable (alta presión o anticiclónico) o menos estable (baja de presión o ciclón), lo cual será una variable en el sector intermedio de las latitudes donde hay una alternancia de borrascas y vaguadas. En lo que se refiere a su espacio de influencia las C.O se pueden distinguir en corrientes litorales, de mareas y de descarga, las cuales solo afectan con su oscilación a sectores de la costa y de las aguas submarinas más importantes que estas corrientes, son las llamadas C.O de impulso o de deriva, que son el resultado de la influencia de la fricción, a partir de los vientos Alisios y los de la Deriva del Oeste. Por último, las corrientes de densidad deben su movimiento a causas derivadas de la temperatura, presión y salinidad, lo que gatilla el flujo hídrico, aunque sus consecuencias son de índole local. En lo que concierne a la dirección predominante, las C.O. están influidas directamente por la topografía submarina, y al igual que las células de la atmósfera, serán los movimientos de la Tierra - Efecto de Coriolis -, los que determinará la dirección o rumbo, de tal manera, que todos los flujos que se dirijan desde los Polos se desviarán en movimientos libre y en la latitud ecuatorial -0 grados -, hacia la derecha y la izquierda, esto es en las latitudes norte y sur respectivamente, provocando una casi la complementación e intercambio de las parcelas de agua interhemisféricas, ya que en el Ecuador este efecto desviante adquiere su mayor fuerza.
-
En lo que se refiere a la influencia de la C.O, en el clima terrestre, hay que indicar que: Facilitan la navegación. Dispersan la flora y fauna. Reparten e igualan la proporción de calor en el mundo, haciéndolo más o menos cálido, es decir templando o enfriando, lo que determina una influencia directa en los elementos del clima y por ende, en la estacionalidad y diversificación climática. Hay que resaltar que las aguas oceánicas mundiales están de por sí sujetas a grandes movilidades en los que grandes volúmenes de este elemento se perfilan como corrientes, las que van a tener diversas velocidades, periodicidad e intermitencia. Es innegable el rol que cumplen las corrientes por sus características(ancho, permanencia, origen) como índice principal para la distribución del calor tropical hacia las altas latitudes y viceversa, lo que influye en la el litoral y el clima de las regiones sobre las cuales estos flujos de agua tienen influencia. Debe indicarse que la Tierra al ser un sistema abierto la principal fuente de energía para la movilidad de las corrientes proviene del Sol, lo que determina que la calentar desigualmente la superficie terrestre áreas de baja y alta presión lo que involucra movimientos atmosféricos horizontales advectivos(vientos), que son los agentes esenciales en la continuidad y ruta de las corrientes ya que a ello se agregan la rotación terrestre, la 110
densidad del agua marina, la topografía submarina, la fuerza de las mareas y el campo gravitacional. Por otra parte la dirección hemisférica de las corrientes estará determinada en gran medida por el efecto de Coriolis, el que determina que todas las cosas que se desplazan sobre la superficie terrestre. En cuanto a los tipos de corrientes hay que resaltar las llamadas corrientes litorales o locales que se deben esencialmente a las mareas, las que como circulación son las más rápidas que hay ya que su velocidad en lugares angostos alcanza los 10 nudos(16 a 17 kilómetros por hora). En cuanto a orientación de las corrientes de este tipo pueden ser alternantes, es decir que se mueven con los movimientos de la marea, lo que se entiende como flujos entrantes cuando hay Pleamar, y se comportan como tendencia contraria, eso quiere decir salientes, cuando se registra la Bajamar. Por su parte, las corrientes superficiales trasladan grandes volúmenes de agua cálida proveniente de las bajas latitudes la que reorientan hacia los Polos en circuitos independientes y cuyos efectos en la masas oceánica se hace sentir hasta los 2000 metros de profundidad. Este tipo de corriente es aperiódica ya que deben su existencia a la distribución latitudinal de la energía solar y la velocidad de los vientos. Las corrientes superficiales arrastran grandes volúmenes de agua. En cuanto a al aperiodicidad hay que diferenciar tres tipos de corrientes marinas y en este sentido destacan: Las corrientes debidas a la densidad que hayan su nacimiento en la diferencias de salinidad y temperatura. A esta categoría pertenecen la corrientes de: Kuro Shivo, del Golfo y la Ecuatorial. Por otra parte se presentan las originadas por la deriva, las que son causadas por la acción regular del viento combinada con la fuerza de gravedad y el efecto de Coriolis. En atención a esta tipología, el cinturón de agua oceánica que circunda al continente Antártico, esta sometida al dominio de los vientos constantes y violentos que define una circulación superficial oceánica que hace girar incesantemente las aguas antárticas en esa dirección ocasionando las clásicas corrientes de deriva.
Como resultado del tipo de corriente descrito nace una tercera clase y se refiere ésta a las corrientes de pendiente, que en sí son aquellas que consisten en que cuando una de deriva ha provocado una afluencia de agua en la costa, las aguas acumuladas, muestran una tendencia a deslizarse en sentido contrario, a causa de la pendiente así creada. Paralelamente hay que decir que las todos los océanos mundiales poseen una corriente de gran impacto como es el caso de la corriente del Golfo. Quizás, unas corrientes sena menos notorias o poderosas que otras, pero todas ellas actúan de modo intenso sobre el clima litoral y por lo tanto influyen de manera directa en la distribución geográfica de la población vegetal y animal de la biósfera. 111
Circulación oceánica mundial
En los océanos y mares mundiales se han detectado una gran cantidad de corrientes muy definidas y en ese sentido en el océano Antártico que se ubica al sur de lo 60º de latitud sur, sector donde la masa continental antártica ofrece el más claro ejemplo de corrientes de deriva formadas por el viento. Una. Circular, que se expresa por el rumbo que lleva rotando hacia de oeste al este del continente helado, y debida tanto a las diferencias de densidad como a los vientos dominantes, se ha dado lugar a emerger a la corriente Circumpolar Antártica, como asimismo a la contracorriente superficial llamada localmente corriente Costera Occidental Antártica, la cual es resultado de los vientos del este y de sudeste. En el océano Ártico, el que se ubica al norte de los 60º N de latitud, sus aguas están bordeadas por las costas de América del Norte, de Groenlandia y las del norte de Europa y Asia. Este es un cuerpo de agua pequeño, ya que su volumen sólo corresponde a la quinta parte del Atlántico. Sus aguas son someras, ya que tienen una profundidad cercana a los 1000 metros como promedio. Entre las corrientes de este océano destaca la Fría de Groenlandia, que se desplaza superficialmente entre Islandia y Groenlandia, por el estrecho de Dinamarca; a ella se suma la corriente de Behring, que permite el intercambio de aguas entre del Ártico con las del océano Pacífico. A lo descrito se agrega las corrientes de del Mar de Noruega y la del Mar de Barents. En tanto en el concierto Atlántico, la corriente del Golfo es la más importante de sus torrentes ya que dentro de sus características se pude indicar que lleva aproximadamente un caudal de entre 70 a 90 millones de metros cúbicos de agua por segundo, en un flujo de entre 75 a 200 kilómetros de ancho y una profundidad de 450 a 1500 metros de profundidad y a una velocidad de desplazamiento de 4,5 kilómetros por hora, atravesando desde Golfo de México y recorre todo el Atlántico en particular la región norte de esta cubeta oceánica. En tanto la porción austral de este océano esta identificada con la corriente del Brasil, la cual se mezcla con las aguas de la corriente de las Malvinas, que baña la costa oriental de Argentina. Mientras, frente a la costas occidentales del Africa, fluye la corriente de Bengala.
A lo largo de la franja centroamericana se localiza el mar Caribe y el golfo de México que constituyen un conjunto llamado el Mediterráneo americano, más al norte se encuentra el Mar del Labrador y la bahía de Baffín que separan Canadá de Groenlandia, y entre los continentes americano y eurasiático se extiende el Mar de Noruega y el océano Glacial Ártico, mientras que entre Africa y Europa se manifiesta el Mediterráneo, Cada una de estas parcelas de agua oceánicas tiene una circulación propia la que depende indudablemente de la circulación general del Atlántico.
112
En cuanto a la océano Indico, sólo se localizan en su porción media las corrientes de deriva norecuatorial y sudecuatorial. También frente a la costa oriental de Africa se desplaza la corriente de Agulhas y en la parte occidental de Australia, la corriente Australiana. Por último el océano Pacífico existe un sorprendente contraste entre sus costas orientales, en las que sólo el Golfo de California tiene una relativa autonomía y sus costas occidentales, donde desde Insulindia hasta el Estrecho de Bering se haya numerosos mares adyacentes, cada uno con sus caracteres propios y especiales en su circulación. El Pacífico por su extensión y particularidades se divide en tres regiones: En ese sentido la corriente más importante de la fracción Sur del Pacífico es la corriente fría de Humboldt, la cual tiene entre sus propiedades el ser un eje con una velocidad relativamente débil, que moviliza entre 15 a 20 millones de metros cúbicos por segundo, estimándose que su ancho es de 900 kilómetros. Esta corriente fría impulsada por los vientos del sur, es responsable de mantener temperaturas relativamente bajas hasta los 32º de latitud sur durante el verano austral. El Pacífico norte posee dos corrientes principales, siendo una de ellas la corriente del Pacífico del Norte, que comprende un conjunto de movimientos de aguas cálidas de rumbo oriental, a partir del meriadiano170º este, transporta unos 20 a 35 millones de metros cúbicos de agua cálida por segundo. De su bifurcación da origen a corrientes menores como las de: Alaska, Behring y la de California. Por último la corriente de Kuro-Shivo es considerada como la equivalente a la del Golfo en el Atlántico, ya que por la influencia de la de Kuro-Shivo extiende su influjo as la costa asiática y transporta entre 20 y 70 millones de metros cúbicos de agua por segundo. Desde este a oeste, a través de todo el Pacífico, se extiende la masa uniforme de las aguas ecuatoriales pacíficas que parecen haberse formado a expensas de las aguas subantárticas y que originan las corrientes Ecuatorial del Norte y la del Sur. Estableciéndose entre ambas la corriente Ecuatorial del Centro que se desplaza en sentido contrario a las anteriores, es decir de oeste a este. Oceanografía de Chile En cuanto a la existencia de corrientes marinas, en nuestro país resulta interesante distinguir de Norte a Sur las siguientes: Corriente de la Deriva del Viento del Este La cual corre de Este a Oeste y es generada por los vientos provenientes del Centro de Altas Presiones Polar.
113
Su ubicación geográfica la sitúa más allá de os 60º de L. S. , y entre sus características oceanográficas esta la de ser una corriente de aguas frías, con alta concentración de Oxígeno disuelto, gran densidad y salinidad. Mas al Norte y sobre los 60º de L.S, se desarrolla e dirección contraria la Corriente Circumpolar Antártica o de la Deriva del Oeste: Su nombre se debe a que ella es impulsada por los vientos fuertes del Oeste, que le otorgan una velocidad que se acrecienta de Norte a Sur ( 4,4 cent/seg. A los 60º de L.S. a los 15 cents./seg. a los 50º de L.S.), siendo un flujo continuo de agua equivalente a 124 +-15 millones de metros 3 por segundo. Esta corriente alcanza grandes profundidades por lo que es afectada por los accidentes topográficos submarinos, como es el caso del Paso del Drake y el Mar de Scotia. En las cercanías de las costas sudamericanas y entre los 40º y los 50º y entre los 80º y los 90º de Lg . O. , la corriente en cuestión, que deriva al Oeste tiende a bifurcarse y como consecuencia de ello una rama gira hacia el Sur - Corriente del Cabo de Hornos - , en tanto que otro brazo se inclina hacia el norte formado la corriente de Humboldt. Esta última recorre más de 4000 millas hacia el Ecuador, para desviarse a la altura del Golfo de Guayaquil - 3 a 5º de L.S. hacia el Oeste afín de integrar la Corriente Ecuatorial del Sur. Las aguas subantárticas que la conforman tienen una salinidad del 34 por mil, un contenido de Oxígeno disuelto superior a 5 miligramos por litro, con una temperatura superficial sobre los 10º C y un color verde sus aguas, lo que revela la gran riqueza de Fitoplacton que aquí se encuentra. Respecto al avance de las aguas, debe indicarse que ellas están divididas en dos ramas, a saber: la Oceánica y la Costera, estando ambas divididas por la Contracorriente del Perú. Rama Oceánica: Se desplaza hacia el norte con su núcleo de 300 a 400 millas del litoral, con una velocidad de 12 cent / seg. Sus aguas subantárticas son de baja temperatura superficial, alta densidad y baja salinidad. La Rama Costera: Por su parte, se desarrolla entre la Contracorriente del Perú, y la línea de costa, también tiene una dirección Norte - Sur, con una velocidad media de 12 cents. /seg , con un volumen hídrico calculado entre 10 y 20 millones de m3. 114
En cuanto a su temperatura superficial, puede expresarse que entre Valparaíso por el Sur y el puerto peruano del Callao por el Norte, y a pesar, de los 3000 kilómetros que las distancian, la oscilación térmica es tan sólo de 4º C. (14º a 17º C), con lo cual Valparaíso, a pesar de su latitud (33º 01´L.S.) en verano tiene la temperatura oceánica de 15º C, que es idéntica a la registrada en el Mar del Norte, cuya latitud corresponde a la el Cabo de Hornos( 56º L.S.). De lo anterior se desprende, que la Corriente de Humboldt, no es un transporte continuo de aguas subantárticas, porque ellas se caldearían durante su curso a lo largo de miles de kilómetros. La razón de porque las aguas conservan su frigidez, a pesar de la baja latitud, se debe al fenómeno de surgencias de aguas de mayores profundidades, las cuales enfrían en su ascendencia las capas superficiales del océano. El origen de este suceso se debe por el predominio de los vientos del Sudoeste al sur de los 30º de L.S. y a los vientos del sur y sudeste, al Norte de dicha latitud, los cuales, al dirigiese en forma paralela a la costa, empujan las aguas oceánicas temperadas y livianas, desviándolas mar afuera y en reemplazo de ellas acuden aguas profundas (promedio de 133 m.), a través de movimientos verticales ascendentes. Dichos afloramiento se alejan de la costa en forma de lenguas frías. Aparte de los vientos, participan en estos desplazamientos y alzamientos, los rasgos de la topografía submarina, las variaciones del contorno del continente sudamericano, las diferencias en el ancho de la Plataforma Submarina y la estabilidad de la columna de agua. A raíz de los movimientos verticales y horizontales, se produce un enriquecimiento con sustancias nutritivas (nitratos, fosfatos, silicatos, etc.) en las aguas superficiales, las cuales se hallan empobrecidas por el consumo biológico. Se calcula que estas surgencias oceánicas subyacentes enriquecen 10 veces más el agua marina circundante, en comparación a mar abierto. Es interesante destacar que en las costas chilenas hay al menos seis u ocho de estos lugares en donde se registran las Surgencias Oceánicas y que son coincidente con las áreas de mayor pesca en el contexto nacional y permiten la industrialización de los recursos. En relación con la gran cuña que separa las ramas ya descritas, se puede decir que la Contracorriente del Perú, es una flujo continuo que se orienta hacia los 75º de L.O., con un núcleo que se localiza aproximadamente a las 270 millas de la costa, entre los 18º y los 28º de L.S. y a 180 millas a los 330 de L.S.. Su velocidad decrece de Norte a Sur, por lo que al debilitarse, permite el intercambio de aguas entre las ramas de la Corriente de Humboldt. Con respecto a las influencias climáticas a partir de la Corriente de Humboldt, se pueden derivar los siguientes hechos: •
La superficie fría de la corriente, es un factor que estabiliza al aire marítimo tropical, lo que se traduce en abundante nubosidad estratificada que se disipa sobre la costa en horas de máxima temperatura del aire, esto es a la hora del mediodía o Cenit. 115
•
Del mismo modo es responsable de la formación de neblinas o Camanchacas en el litoral de Chile o el Sur del Perú.
•
El efecto estabilizador en la capa baja de la atmósfera y el efecto subsidente del Anticiclón del Pacífico del Sudeste, contribuyen a la escasez de precipitaciones en los sectores costeros, al Norte de los 30º de L.S.
•
Como las aguas de la corriente de Humboldt son heladas, la brisa del mar se desplaza hacia el interior del continente sudamericano, lo cual refresca la temperatura en las costas que baña, situación observable en la I y II regiones. Es por ello que por ejemplo Iquique y Arica, que se encuentran dentro de la zona tropical, tengan montos térmicos promedios un poco superiores a los de los climas templados. Otra de las corrientes oceánicas importantes el Pacífico meridional y que se encuentra presente en la costa oeste de la América del Sur, es la Corriente Superficial de Günther: La cual se identifica con un flujo de aguas originadas en la región del límite Norte de la Corriente de Humboldt, y que en definitiva como corriente cálida se desplaza hasta los 41º de L. S.. Se estima que una vez en dicho paralelo, este torrente es absorbido por la Corriente de Humboldt, retornando a las bajas latitudes. Sus características generales son:
• •
- Baja cantidad de oxígeno disuelto(0,25 ml/lt en la costa Norte de Chile), valor que aumenta paulatinamente hacia el Sur (0,9 a 1,7 ml./lt a los 41º de L.S.). Alta salinidad. Su velocidad es de 4 a 10 centímetros por segundo, disminuyendo de norte a sur.
116
Fenómeno del Niño
Se trata éste de una anomalía en la circulación oceánica - atmosférica a escala mundial y cuyos primeros conocimientos datan de 1726, alternándose desde entonces con intervalos cada 4 a 112 años. Este fenómeno aperíodico tiene grandes repercusiones socioeconómicas para los países que afecta directa e indirectamente. Causas El Niño, e desarrolla en el área norte de la Corriente de Humboldt y entre sus orígenes se ha vinculado con la ocurrencia de los períodos de máxima actividad solar, que se presentan cada 11 años, no obstante, ello no ha habido simultaneidad entre estos sucesos y la ocurrencia de El Niño. Actualmente, se estima que sus raíces estarían en los cambios atmosféricos y oceánicos que ocurren por un período de 6 o más meses. Estos cambios están asociados a la diferencias isobáricas a ambos lados de la cuenca del Pacífico. Así pues, durante un largo período de tiempo en las bajas latitudes del Hemisferio Sur, soplan fuertes vientos Alisios que son provocados por la intensificación del centro de altas presiones del Pacífico del Sudeste. Este continuo movimiento horizontal en la baja atmósfera provoca una acumulación de aguas cálidas en el Pacífico occidental, lo que se refleja como un sector medio del mar, más alto que lo normal ( 1 metro), y un nivel medio oceánico más bajo en la ribera oriental del Pacífico. Cuando el sistema atmosférico se relaja, debido al debilitamiento del Anticiclón del Pacífico, lo que se encuentra asociado con un desplazamiento hacia el Sur sudoeste o el Oeste o un conjunto de ambas condiciones, de su centro activo. La acumulación de aguas del Oeste se vuelcan hacia el oriente en forma de ondas Kelvin, que al impactar con el continente sudamericano , aproximadamente a la latitud de las islas Galápagos, provoca un desplazamiento de las aguas ecuatoriales de mayor temperatura, menor salinidad, menor densidad y menor oxígeno disuelto, pobre en sustancias nutritivas. Hacia los respectivos Polos geográficos. Consecuencias
Esta capa de agua océanica de no más de 30 metros de profundidad, por su origen ecuatorial, eleva la temperatura superficial del océano en 2 0 3 grados celcius sobre el promedio latitudinal, y altera con su presencia la salinidad rebajándola de un 34 por mil a un 32 por mil. 117
Debido al desplazamiento anormal del Anticiclón del Pacífico, existe una disminución de los vientos paralelos a la costa y que son la razón física primordial de las Surgencias. En vista de ello, la temperatura del agua oceánica se eleva más, lo que se pareja la mayor verticalidad del rayo solar. Al no haber Surgencias o al haberse retrasado su ocurrencia, lo que determina la presencia de una capa de agua cálida por sobre la corriente de Humboldt, el nivel de Fitoplacton baja en profundidad, lo que trae aparejado similar condición para la fauna pelágica, entre lasque destaca la Anchoveta, razón por la cual, las aves marianas no pueden alimentarse normalmente, al tener las sumersiones de las aves como es el caso del Piquero o el Pelícano no más de tres metros, por lo que aleja de toda posibilidad de tener una dieta normal. Por otro lado, la Anchoveta, migra hacia el Sur en busca de su nivel térmico adecuado propio de su hábitat original, el cual se centra entre los 12 y los 17º C, lo que invita a la migración de una profusa avifauna que ve en este pequeño pez la base de su alimentación. El rápido desplazamiento hace que las aves deban viajar largos períodos y distancias, fruto de lo cual, se produce una elevada mortandad de adultos lo que repercute con la regeneración de estos individuos. Por otra parte, las aguas cálidas afectan el desove y supervivencia de los huevos y larvas de algunas especies marinas, también al no haber suficiente pesca se produce un colapso de la industria homologa con grandes repercusiones para el sector costero, en particular, al ubicado entre la I y la IV regiones del país. En cuanto a las precipitaciones, los estratos típicos de la Corriente de Humboldt dan paso a la nubosidad de tipo convectivo o cumuliforme, generando con ello abundantes precipitaciones. Los ríos de la zonas afectadas se desbordan, las siembras son arrasadas por las corrientes hídricas continentales, por otro lado, ante el desplazamiento de los centros de altas presiones, se producen grandes sequías en otros zonas del mundo, o bien, un retraso en la estacionalidad de las lluvias. Hay que considerar que antes de la ocurrencia de el Niño, existen ciertos indicadores biológicos que so argumentos válidos desde que se produce la irrupción de las aguas cálidas lo que se traduce en la incorporación a distintas latitudes de fauna atípica, lo que es un claro indicio prematuro de la recurrencia de el Niño.
118
Hidrografía continental
En otro contexto de la Hidrografía, se presenta la Hidrografía Continental, la cual es esencial en el modelado de la corteza terrestre, efecto que se debe en gran medida al accionar del máxime exponente de la hidrografía continental que son los ríos, comprendiendo por estos fenómenos a toda corriente de agua continua durante todo el año(río perenne), o solo en determinadas épocas ( río intermitente), que va a desembocar directamente al mar a otro afluente, a un lago( emisor), o que se pierde en el terreno(endorreismo). El río principal con todos sus afluentes constituye lo que se llama cuenca hidrográfica o un sistema de cuenca fluvial. Con relación a lo indicado se debe entender que una hay que distinguir que al interior de una cuenca hidrográfica se da una red hidrográfica que es en sí un es un sistema de circulación lineal, jerarquizado y estructurado que asegura el drenaje de una cuenca; específicamente una cuenca hidrográfica. Es importante destacar que en relación con la red hidrográfica existen diferentes tipos de circulación destacando en este sentido las que se derivan al combinarse sus elementos. Distinguimos entre estructura: • • •
Arborescente o dendrítica, con una disposición irregular. Digitalizada, cuando los afluentes convergen hacia un mismo punto, si ese punto tiene un ángulo muy agudo decimos que es una estructura pinada. Paralela, cuando las ramas están poco jerarquizadas. Influencia de la estructura geológica en la red hidrográfica La litología influye de manera decisiva en el grado de ramificación de la red hidrográfica. En países calizos la red hidrográfica tiende a ser laxa, poco ramificada y con amplios interfluvios. Parte de la red es subterránea. En países de rocas cristalinas o arcillosas la red hidrográfica es más densa, y deja en los interfluvios pequeños resaltes. Las redes hidrográficas presentan, en ocasiones, un aspecto geométrico típico de la dependencia respecto a la estructura tectónica. Frecuentemente tienen o un aspecto ortogonal o en espaldera, con sus típicos trazados acodados en bayoneta. Un elemento del relieve puede organizar la red hidrográfica entorno así. Los trazados pueden ser convergentes, como en las cubetas de erosión diferencial, y divergentes, como en los conos volcánicos o los domos.
119
La red hidrográfica también puede adoptar una estructura anular, que traduce la existencia de afloramiento circulares con diferentes niveles de erosión y alternancia de rocas resistentes y deleznables. Evolución de las redes hidrográficas La configuración de las redes hidrográficas no es inmutable, sino que evoluciona al ritmo de la erosión, ya que esta puede hacer aflorar diferentes tipos de materiales o dar acceso a otras unidades de relieve. Los dos fenómenos más relevantes son la captura y el derrame. Captura Una captura es la captación de un tramo de un curso de agua por otro. Implica que la erosión del río captador es mayor que la del captado, destruyendo, localmente, el interfluvio que separa los dos valles. La captura se produce por la erosión remontante de la cabecera del río captador hasta alcanzar los dominios del río capturado. En el antiguo curso de agua del río captado aparece un valle muerto, aunque puede que se desarrolle otro río a partir de las aguas recogidas en la región abandonada. En el punto de contacto aparece un codo de captura, que corresponde a un brusco cambio de dirección en el curso del río y que indica la dirección del río capturado y del captador. Además, el río capturado suele tener una posición colgada, puesta de relieve por una ruptura de pendiente. En las capturas la litología tiene un papel decisivo, ya que es necesaria la existencia de series sedimentarias contrastadas ante la labor erosiva. Existe otro tipo de capturas, las capturas tangentes, que generalmente se presentan entre distintos brazos de un mismo río, y que consiste en la zapa del interfluvio por la evolución de las partes cóncavas de sendos meandros consecutivos. La captura acorta el recorrido y aumenta la pendiente, por lo que parte del meandro capturado queda abandonado, formando un lago con forma de media luna. Este fenómeno es frecuente en las partes bajas de los grandes río, sobre todo en los deltas y las zonas de acumulación. Derrames Los derrames corresponden a la irrupción espontánea del agua de un río en otro, saltándose el interfluvio por un punto bajo. Este fenómeno aparece en caso de grandes crecidas y en ríos con altos grados de acumulación de materiales, que permiten la colmatación del cauce, el cual busca otros caminos. Se localizan en las llanuras de relleno y en los piedemontes de las altas montañas, donde la acumulación masiva de materiales en los conos aluviales terminan por difuminar las líneas divisorias. 120
Los movimientos orogénicos también pueden provocar derrames, ya que si es lo suficientemente rápido puede provocar desvíos, y hasta inversión de la dirección del drenaje. Los mecanismos de captura y derrame están, muy frecuentemente, ligados a la existencia de países cársticos. Por último hay que indicar que la complejidad de las redes hidrológicas aumenta con el tamaño. Ahora bien al referirse al agente principal de una red hidrográfica, el río, hay que advertir éste es un entre orgánico que reúne múltiples características las cuales van a depender entre otros importante factores por: el caudal de un río que pende de las fuentes que lo alimentan, de la cuantía de las precipitaciones y aguas de deshielo, del grado de permeabilidad del suelo que atraviesa (como es el caso de las regiones cársticas donde son frecuentes los ríos subterráneos), del coeficiente de evaporación, etc. Por su parte, se llama régimen de un río a la evolución habitual de su caudal en el curso de un año (procedencia de las aguas que lo alimentan- río nival, pluvial, pluvionival, glacial, periodicidad de sus aguas altas y bajas, grado de regularidad de su caudal, etc.). Visto de esta manera es posible advertir que a partir del abastecimiento de un curso de agua es posible establecer los siguientes tipos de: Alimentación fluvial Los regímenes de alimentación fluvial pueden ser, básicamente, de tres tipos: glaciar, pluvial y nival. Todos ellos tienen un máximo de caudal y un mínimo, que tiene lugar en fechas diferentes. También existen regímenes fluviales mixtos. Lo más frecuente es que un río tenga varios tipos de alimentación. Distinguiremos los regímenes fluviales: nival de transición, nivopluvial, pluvionival y los pluviales que tienen más de una estación lluviosa. Además veremos que hay ríos con regímenes cambiantes, y es que la alimentación fluvial tiene que ver con el régimen estacional de los ríos. Los caudales se miden en una estación de aforo y se representan en un diagrama. En el régimen glaciar, la mayor parte de las precipitaciones ocurren en otoño e invierno y en forma de nieve. En la estación fría, pues, los ríos presentan un estiaje. La fusión del hielo glaciar es relativamente tardía, por lo que la abundancia de agua se produce en verano, manteniéndose hasta finales del mismo las aguas altas. En el régimen nival, distinguimos entre el tipo de montaña y el tipo de llanura. El régimen nival de montaña se caracteriza por las precipitaciones en forma de nieve, pero ni la estación fría el estiaje es tan profundo, ni al final del verano las aguas están tan altas como en el régimen glaciar. La época de abundancia tiene lugar en verano. El régimen nival de llanura se diferencia del anterior por que la fusión de las nieves tiene lugar algo antes, en primavera y a ellas se unen las lluvias de esta estación. El aumento del caudal puede ser muy brusco. 121
El régimen pluvial, está dominado por las precipitaciones en forma de lluvia de los distintos climas. La estación abundante se corresponde con la más lluviosa. Distinguiremos los tipos: oceánico, mediterráneo y tropical. El régimen pluvial oceánico (tiene la estación abundante en invierno y el estiaje en verano, traduciendo en los niveles del caudal las variaciones anuales de las precipitaciones. El régimen pluvial mediterráneo simple, presenta un máximo en invierno y un profundo estiaje en verano, que puede llegar a secar el río. El tipo pluvial tropical presenta, como el clima, dos estaciones: una seca y con estiaje y otra lluviosa y con abundancia. La época lluviosa se corresponde con el verano. Los estiajes pueden ser muy profundos en las regiones próximas a los desiertos, y sin apenas variaciones cerca del Ecuador. Regímenes mixtos El régimen nival de transición, es propio de las zonas montañosas templadas de más de 1500 metros de altitud. Se diferencia del régimen nival de montaña en que el máximo se produce en los dos meses finales de la primavera. Tiene un estiaje considerable en verano y una ligero aumento del caudal en otoño. El régimen nivopluvial está alimentado tanto por nieves como por lluvias. Presenta dos máximos, uno absoluto durante la primavera, tras la fusión de las nieves y otro relativo durante el otoño, con el regreso de las lluvias abundantes. Durante el verano tiene un auténtico estiaje, que presenta el mínimo absoluto. Si se trata de un río mediterráneo durante el invierno acusa un mínimo relativo. El régimen pluvionival, está alimentado tanto por lluvias como por nieves. Tiene dos máximos casi de igual valor, uno durante la primavera tras la fusión de las nieves y con los aportes esenciales de las lluvias (que suele ser ligeramente más abundante) y otro durante el otoño, con el regreso de las lluvias del frente polar. Durante el verano tiene un profundo estiaje, que presenta el mínimo absoluto. Este tipo es muy común en los ríos mediterráneos en los que se observa, durante el invierno, un mínimo relativo. Los regímenes pluviales que tienen más de una estación lluviosa se dan en la zona ecuatorial, donde las precipitaciones varían ligeramente, pero aumentando durante las épocas de los equinoccios. También existe este tipo de alimentación en las regiones monzónicas, sobre todo en las montañosas, como Japón, donde se pueden registrar hasta tres máximos. Los grandes ríos presentan una alimentación compleja que va cambiando a lo largo de su curso. Ellos se ven sometidos a diferentes influencias, que pueden ser, incluso, contradictorias. A lo largo de su trayectoria pueden estar afectados por un régimen nival (o glaciar) en la cabecera y pluvial en el resto de su curso. Este régimen pluvial puede ser de un solo tipo o con varias estaciones. Cuanto más cerca estemos de la desembocadura más regular será el comportamiento del río. El caso paradigmático de este tipo de ríos es el Nilo, que presenta una notable estabilidad cerca del Ecuador, cuando atraviesa la sabana tiene un máximo en septiembre y un mínimo en marzo, y cuando llega al desierto tiene un régimen 122
pluvial tropical simple, con su máximo en verano (agosto y septiembre). Sin necesidad de buscar un río tan grande, el mismo Tajo (unos 1.120 kilómetros) presenta un régimen pluvionival en la cabecera y otro pluvial oceánico en el curso bajo. En tanto la erosión provocada por una corriente de agua se llama erosión fluvial y es mayor cuanto más sea el desnivel del curso, es decir, en su curso alto y medio alto, mientras que en el curso medio, medio bajo y bajo, se traducirá en la deposición de los sedimentos y más que nada se procederá a la formación de los suelos y la caja del río se hará más ancha, lo que acontece con sus sectores o lechos de inundación. En otro sentido, hay que indicar diferentes aspectos de la clasificación de los ríos y visto así se encuentran los: •
Ríos Antecedentes: Que son aquellos anteriores a la formación de la montaña, atravesada por ellos, pese a la elevación o abovedamiento de la misma, han mantenido su cauce y dirección originales.
•
Ríos Consecuentes: Son aquellos que siguen la inclinación de la pendiente del terreno.
•
Ríos Inconsecuentes: Son aquellos que no tienen ninguna relación con la estructura estratigráfica del suelo.
•
Ríos Subsecuentes. Son aquellos afluentes de los consecuentes que siguiendo las capas más blandas, recogen al mismo tiempo afluentes procedentes de las vertientes de formación nueva. Estos afluentes de segundo orden son, a su vez, resecuentes, si corren en la dirección de la inclinación originaria, y obsecuentes, si lo hacen en contra de la misma. En lo que se refiere a los tipos de drenaje, hay que mencionar los cuatro más importantes y desde esta perspectiva están:
•
Dendrítico: Que es aquel estiaje semejante a una nervadura de una hoja y que es característico de aquellas regiones con igual dureza en las rocas.
•
Radial: Es común de conos volcánicos y Domos, los ríos en este tipo de drenaje corren en todas direcciones desde la cima.
•
Rectangular: Este tipo se da principalmente en las áreas de plegamiento de fallas geológicas.
•
Anular: Se da cuando un Domo a sido fuertemente afectado por la erosión.
123
En otro aspecto, los ríos, tienen influencia directa en la civilización humana y es así que ellos han sido ocupados preferentemente como: Vías de comunicación, fuentes de regadío, fuentes de energía, aguas para la bebida, elementos de recreación, etc. Hidrografía de Chile continental sudamericano Hidrográficamente, Chile, se encuentra dividido en tres zonas: Zona Endorreica: Ubicada en la I,II y parte de la III región, en ella los cursos de agua superficiales son intermitentes, mal desarrollados y no siempre desaguan en el océano; hechos que están motivados por la presencia en el área de un clima desértico. Zona Arreica: La cual se desarrolla en el sector piemontano andino de Antofagasta, caracterizándose porque los ríos en ninguna época desembocan en el mar, ya sea por la carencia de precipitaciones, o bien, por el relieve adverso. Zona Exorreica: Es aquella área que se extiende entre la III y la XII región, corresponde al sector de la hidrografía nacional, en que los cursos de agua llegan normalmente y durante todo el año al nivel de base cero o nivel del mar.
Características generales de los ríos nacionales Por la oblonga forma del territorio nacional, los ríos drenan preferentemente de oriente a poniente. Son de curso corto, puesto que nacen de la Cordillera de los Andes, muy cercana en posición respecto del océano Pacífico. La mayoría son de carácter torrentoso, transportando en superficie una gran cantidad de sedimentos en suspensión y poseen en sus cursos: saltos, mientras que en su desembocadura. Barras. Su caudal aumenta de norte a sur. Son navegables sólo en la parte baja de su curso, y de ahí que no posean importancia como vías de comunicación continental. Son de gran utilidad para la agricultura e industria, en especial, para este último rubro, por su enorme potencial hidroeléctrico.
124
Características de los ríos endorreicos Son torrentes de caudal intermitente, por cuanto, tienden a infiltrarse en la arena y la mayoría no llega al océano. Se desplazan por lechos encajonados que reciben el nombre de quebradas, dando origen a ricos oasis. Sus aguas son por lo general salobres, porque absorben las mismas del lecho del desierto nortino. Se alimentan de aguas subterráneas y de las escasas precipitaciones nivales y pluvioestivales, época en la cual se generan grandes avenidas. Ejemplo de ello son las quebradas de Lluta, Azapa, Camarones, Vitor, etc.
Características de los ríos arreicos
Hay ausencia de corrientes que lleguen al océano. Los ríos que aquí se encuentran se deben a las lluvias caídas en la cordillera andina. Estos ríos se localizan en el Pie de Cerro andino, porque la cordillera de Domeyko les impide su paso hacia el Oeste. Corren por quebradas.
Características de los ríos exorreicos 1.- Ríos entre el Copiapó y el Aconcagua Son cursos de agua constantes que se deben al derretimiento de las nieves andinas. Son de carácter torrentoso por lo pronunciado del relieve. Tienen un aumento en el caudal a medida que se avanza en latitud, situación motivada por el aumento de las precipitaciones y la disminución altitudinal de la línea de las nieves eternas, y al alejamiento de la zona de influencia directa del anticiclón del Pacífico. Lo anterior tiene gran relevancia si se considera que en época estival y primaveral, hay mayores requerimientos de agua, por parte, de los cultivos comerciales.
125
No son navegables en la mayoría de los casos, debido al gran arrastre de sedimentos, debido a la torrencialidad de sus aguas( corrientes), lo que se debe a la gran pendiente del terreno. Por la fuerza de sus aguas, más la configuración montañosa del lugar, se desgasta y profundiza aún más el lecho, contribuyendo a aumentar el encajonamiento de los ríos. 2.- Ríos entre el Maipo y el Mataquito El caudal de ellos se debe al derretimento de las nieves y a las lluvias invernales. El período de crecidas se registra en Primavera Verano, mientras que el estiaje es en Invierno. Son torrentosos, debido a lo pronunciado del declive E - O. Continúan con la característica de no ser remontables por embarcaciones de mediano calado, ya que posee poco caudal y su línea de drenaje, en lo que respecta al curso bajo y medio esta fuertemente sedimentada. Poseen cuencas hidrográficas extensas y numerosas. 3.- Ríos entre el Maule y el Itata Debido a un descenso altitudinal y a un sauvizamiento de las pendientes andinas, los ríos de esta área, tienen una menor fuerza de escorrentía. Se presentan dos crecidas en su flujo anual, un en invierno debido a la precipitaciones y la otra en primavera, debida al derretimiento de las nieves. Su período de estiaje(menor caudal), se presenta en verano, debido a la escasez de la precipitaciones por el efecto del anticiclón del Pacífico. Son más navegables en su curso inferior. Forman barras en sus desembocaduras. 4.- Ríos de la Frontera Poseen abundante caudal debido al aumento de las precipitaciones líquidas. Sus aguas sin más claras y menos duras que la de los cueces precedentes, porque en si ano arrastran tantos sedimentos y son menos salinos los suelos por los cuales se desplazan.
126
Son navegables en su curso inferior, por cuanto tiene mayor profundidad y más caudal, condiciones debidas a la perdida de la altura de la cordillera andina y el aumento en el ancho de la Depresión Intermedia. Su régimen de alimentación es constante y su estiaje se presenta más en verano, caracterizándose por ser más corto, debido a la reducción del período seco. Ejemplo de estos ríos lo constituyen: El Bíobío, El Laja, El Vergara. 5.- Ríos de los Lagos Son de caudal periódico y su época de estiaje no es tan marcada, porque disponen de agua lacustre para su abastecimiento. El máximo de abastecimiento se registra en invierno, debido al aumento en la frecuencia, concentración e intensidad de las lluvias. Nacen de los lagos, o bien, los atraviesan. Su corriente es tranquila, pues los lagos, hacia el Oeste, demuestran un desnivel es suave. Sus aguas son claras, porque los lagos sirven de purificadores al decantar en sus aguas los sedimentos en suspensión. Los cursos superiores de estos ríos tienen diferencias de nivel que permiten el uso de sus aguas para la generación de energía hidroeléctrica. Ejemplo de estos ríos lo constituyen: El Toltén, el San Pedro, El Rahué, El Pilmaiquen. 6.- Ríos de la Patagonia La mayoría nace en la vertiente oriental de la cordillera patagónica. Son caudalosos porque su régimen de alimentación es mixto(nivopluvial). La parte inferior de sus valles son antiguos fiordos. Desaguan los principales lagos de Chile. Tienen muchas dificultades para su remontabilidad, por cuanto, presentan saltos y rápidos en sus cursos. Debido a la extraordinaria escorrentía de sus caudales, estos cursos de agua, son positivos respaldos potenciales para el desarrollo de la industria energética limpia (hidroelétricidad). Ejemplo de estos ríos lo constituyen: El Puelo, El Manso, El Palena, El Cisnes. 127
