Tempo atmosférico

O tempo atmosférico, tempo meteorolóxico ou temperie é o estado da atmosfera^[1] contemplado desde distintos aspectos: se está quente ou fría, húmida ou seca, calma ou tormentosa, clara ou nebulosa.^[2] A maioría dos fenómenos do tempo ocorren na parte máis baixa da troposfera,^[3][4] xusto debaixo da estratosfera. O tempo refírese á temperatura e precipitacións diarias, mentres que o clima é o estudo das condicións atmosféricas durante períodos máis longos.^[5]

Furacán Luís en 1995.

Tormenta con aparato eléctrico preto de Garajau, Madeira.

O tempo está influenciado polas diferenzas entre un lugar e outro da presión do aire, a temperatura e a humidade. Estas diferenzas poden ocorrer debido ao ángulo de inclinación en calquera sitio concreto do sol, o cal varía coa latitude. O forte contraste de temperatura entre o aire polar e o tropical da orixe ás circulacións atmosféricas a grande escala, como a Célula de Hadley, a Célula de Ferrel, a Célula Polar, e a corrente en chorro. Manifestacións atmosféricas nas latitudes medias, como os ciclóns extratropicais, son causados por inestabilidades do fluxo da corrente en chorro. Debido a que o eixe da Terra está inclinado en relación ao seu plano orbital, a luz solar incide en ángulos diferentes nos distintos meses do ano. Na superficie da Terra, as temperaturas poden chegar a ter unha variación anual de ±40 °C. Durante miles de anos, os cambios na órbita terrestre poden afectar á cantidade e distribución de enerxía solar recibida pola Terra, influenciando así o clima a longo prazo e o cambio climático global.

As diferenzas de temperatura da superficie á súa vez causan diferenzas de presión. As zonas de maior altitude son máis frías cas baixas, debido a que gran parte do quecemento atmosférico débese ao contacto coa superficie da Terra mentres as perdas por radiación ao espazo exterior son maiormente constantes. O prognóstico do tempo é o resultado da aplicación da ciencia e tecnoloxía para predicir o estado da atmosfera para un momento futuro e unha localización dada. O sistema do tempo atmosférico é caótico; en consecuencia, cambios pequenos nunha parte do sistema poden provocar grandes efectos no sistema, considerado como un todo. Ao longo da historia, o ser humano tentou controlar e manipular o tempo, e hai evidencias de que as actividades humanas como a agricultura e a industria modificaron os patróns atmosféricos.

O estudo sobre como funciona o tempo noutros planetas foi de grande utilidade para comprender como este funciona na Terra. Un coñecido fenómeno no sistema solar, é a Gran Mancha Vermella de Xúpiter. Non é máis ca unha tormenta anticiclónica que se sabe existe desde polo menos 300 anos. Non obstante, o tempo non se limita aos corpos planetarios. A coroa solar estase perdendo constantemente no espazo, creando o que esencialmente é unha moi delgada atmosfera a través do sistema solar. O movemento de masa expulsada desde o sol coñécese como vento solar.

Causas

Nube cumulonimbus rodeada de stratocumulus

Na Terra, os fenómenos meteorolóxicos comúns inclúen o vento, as nubes, a choiva, a neve, a néboa e as tormentas de po. Algúns eventos máis comúns inclúen os desastres naturais como os tornados, os furacáns, os tifóns e as tormentas de xeo. Case todos os fenómenos meteorolóxicos coñecidos ocorren na troposfera (a parte inferior da atmosfera).^[4] O tempo atmosférico que ocorre na estratosfera pode afectar o tempo atmosférico que ocorre máis abaixo, na troposfera, pero os mecanismos exactos non se coñecen ben.^[6]

O tempo atmosférico prodúcese principalmente debido ás diferenzas de presión atmosférica, temperatura e humidade dun lugar a outro. Estas diferenzas poden producirse debido ao ángulo do sol nun punto concreto, que varía segundo a latitude nos trópicos. Noutras palabras, canto máis lonxe se estea dos trópicos, menor será o ángulo do sol, o que fai que eses lugares sexan máis fríos debido á propagación da luz solar sobre unha superficie maior.^[7] O forte contraste de temperatura entre o aire polar e tropical dá lugar a células de circulación atmosférica a gran escala e á corrente en chorro.^[8] Os sistemas meteorolóxicos en latitudes medias, como as cicloxéneses explosivas, son causadas por inestabilidades do fluxo da corrente en chorro (véxase baroclinia).^[9] Os sistemas meteorolóxicos nos trópicos, como os monzóns ou os sistemas organizados de tormentas eléctricas, son causados por diferentes procesos.

O 2015 foi o 5.º ano máis cálido rexistrado (desde 1880) até 2021. As cores indican anomalías de temperatura (NASA/NOAA; 20 de xaneiro de 2016).^[10]

Debido a que o eixo de rotación da Terra está inclinado con respecto ao seu plano orbital, a luz solar incide en diferentes ángulos en diferentes épocas do ano. En xuño, o hemisferio norte está inclinado cara ao Sol, polo que, en calquera latitude do hemisferio norte, a luz solar incide máis directamente nese punto que en decembro (véxase Efecto do ángulo solar no clima).^[11] Este efecto causa as estacións. Ao longo de miles ou centos de miles de anos, os cambios nos parámetros orbitais da Terra afectan á cantidade e distribución da enerxía solar recibida pola Terra e inflúen no clima a longo prazo. (Ver ciclos de Milankovitch).^[12]

O quecemento solar desigual (a formación de zonas de gradientes de temperatura e humidade, ou frontoxénese) tamén pode deberse ao propio clima en forma de nebulosidade e precipitacións.^[13] As altitudes máis elevadas adoitan ser máis frescas que as máis baixas, o que se debe a unha temperatura superficial máis alta e ao quecemento por radiación, que produce a taxa de caída adiabática.^[14][15] Nalgunhas situacións, a temperatura aumenta coa altura. Este fenómeno coñécese como inversión térmica e pode facer que as cimas das montañas sexan máis cálidas que os vales. Os investimentos poden conducir á formación de néboa e a miúdo actúan como un tapa que suprime o desenvolvemento de tormentas eléctricas. A escala local, poden producirse diferenzas de temperatura porque as distintas superficies (como os océanos, os bosques, as capas de xeo ou os obxectos artificiais) teñen características físicas diferentes, como a reflectividade, a rugosidade ou o contido de humidade.

As diferenzas de temperatura da superficie, á súa vez, provocan diferenzas de presión. Unha superficie quente quenta o aire que hai sobre ela, o que fai que se expanda e diminúa a densidade e a presión do aire resultante na superficie.^[16] O gradiente de presión horizontal resultante despraza o aire das rexións de maior presión ás de menor presión, creando vento, e a rotación da Terra provoca entón a desviación deste fluxo de aire debido ao efecto Coriolis.^[17] Os sistemas simples así formados poden entón mostrar comportamento emerxente para producir máis sistemas complexos e, por tanto, outros fenómenos meteorolóxicos. Entre os exemplos a gran escala atópase a célula de Hadley, mentres que un exemplo a menor escala serían as brisas costeiras.

A atmosfera é un sistema caótico. Como resultado, os pequenos cambios nunha parte do sistema poden acumularse e magnificarse até causar grandes efectos no conxunto do seu sistema.^[18] Esta inestabilidade atmosférica fai que as previsións meteorolóxicas sexan menos previsibles que os maremotos ou as eclipses.^[19] Aínda que é difícil predicir o tempo con precisión con máis duns días de antelación, os prognosticadores meteorolóxicos traballan continuamente para ampliar este límite a través da investigación meteorolóxica e o perfeccionamento das metodoloxías actuais de predición meteorolóxica. Con todo, é teoricamente imposible facer predicións útiles para o día a día con máis de dúas semanas de antelación, o que impón un límite superior ao potencial de mellora da capacidade de predición.^[20]

Modelando o planeta Terra

Artigo principal: Meteorización.

O clima é un dos procesos fundamentais que dan forma á Terra. O proceso de meteorización descompón as rochas e os solos en fragmentos máis pequenos e logo nas súas substancias constituíntes.^[21] Durante as precipitacións, as pingas de auga absorben e disolven o dióxido de carbono do aire circundante. Isto fai que a auga de choiva sexa lixeiramente aceda, o que favorece as propiedades erosivas da auga. Os sedimentos e produtos químicos liberados poden entón participar en reaccións químicas que poden afectar aínda máis á superficie (como a choiva ácida), e os ións de sodio e cloruro (sal mariño) deposítanse nos mares/océanos. O sedimento pode reformarse co tempo e por forzas xeolóxicas noutras rocas e solos. Desta maneira, o clima xoga un papel importante na erosión da superficie.^[22]

O tempo terrestre

Vexa Meteoroloxía.

Xeada en Santiago de Compostela o 13 de decembro de 2007.

Na Terra, os fenómenos meteorolóxicos regulares, tamén chamados meteoros climáticos inclúen vento, tormentas, chuvia, neve, e sarabia, que ocorre na troposfera é dicir na parte máis baixa da atmosfera. O tempo cambia movido polas diferenzas de enerxía recibida do sol. Debido ós ángulos con que a luz do sol incide sobre a terra, quéntanse de forma distinta as diferentes partes do planeta. Isto causa a diferenza de temperaturas que producen a circulación global da atmosfera, así como, indirectamente, tódolos outros fenómenos de tempo. As estacións meteorolóxicas miden as distintas variables locais do tempo como a temperatura, a humidade, a presión atmosférica, a capa nubosa, a velocidade do vento, e a chuvia. Coñecidas estas variables directas, pódense pescudar outras derivadas como a temperatura de orballo, ou a temperatura de sensación.

A meteoroloxía intenta mediante redes de estacións meteorolóxicas locais, estacións en barcos, e satélites meteorolóxicos pescudar as variables meteorolóxicas nos vértices dunha malla tridimensional de tamaño o menor posible. A partir destas condicións iniciais e aplicando as leis da física inténtase predicir a evolución do tempo a 12 horas, 24, 48, 72, ou 96 horas. Para iso hai que usar potentes ordenadores que se encargan de realizar os cálculos usando un modelo.

A atmosfera da Terra é un sistema caótico onde pequenos cambios nas condicións iniciais poden ter grandes efectos ó evolucionar. Este efecto que sempre limitará a predición do tempo coñécese como efecto bolboreta. Isto fai moi difícil predicir con precisión os cambios de tempo máis alá duns poucos días, inda que meteorólogos estean traballando para mellorar este límite.

Efecto sobre os humanos

O clima, visto desde unha perspectiva antropolóxica, é algo que todos os seres humanos do mundo experimentan constantemente a través dos seus sentidos, polo menos cando están ao aire libre. Existen interpretacións sociais e científicas do que é o clima, do que o fai cambiar, do efecto que o clima, e especialmente o "clima inclemente", ten sobre os seres humanos en situacións diferentes, etc.^[23] Por tanto, o clima é algo sobre o que a xente adoita comunicarse.

Nos Estados Unidos, o Servizo Meteorolóxico Nacional ten un informe anual sobre vítimas mortais, feridos e custos totais de danos, que inclúen colleitas e propiedades. Recompilan estes datos a través das oficinas do Servizo Meteorolóxico Nacional situadas nos 50 estados dos Estados Unidos, así como en Porto Rico, Guam e as Illas Virxes. En 2019, os tornados tiveron o maior impacto nos seres humanos, con 42 vítimas mortais e danos en cultivos e propiedades por valor de máis de 3000 millóns de dólares.^[24]

Efectos na poboación

Nova Orleáns, Luisiana, despois de ser azoutada polo furacán Katrina. Katrina era un furacán de categoría 3 cando golpeou Nova Orleáns, aínda que fora un furacán de categoría 5 no Golfo de México.

O clima desempeñou un papel importante e, ás veces, directo na historia da humanidade. Á parte dos cambios climáticos que provocaron o desprazamento gradual das poboacións (por exemplo, a desertización de Oriente Medio e a formación de pontes de terra durante os períodos glaciares), os fenómenos meteorolóxicos extremos provocaron movementos de poboación a menor escala e interferiron directamente nos acontecementos históricos. Un destes acontecementos é a salvación do Xapón da invasión da frota mongol de Khublai Khan polos ventos kamikazes en 1281.^[25] As pretensións francesas sobre Florida chegaron ao seu fin en 1565, cando un furacán destruíu a frota francesa, o que permitiu a España conquistar Fort Caroline.^[26] Máis recentemente, o furacán Katrina desprazou a máis dun millón de persoas da costa central do Golfo a outras partes dos Estados Unidos, o que supuxo a maior diáspora na historia dos Estados Unidos.^[27]

A Pequena Idade de Xeo provocou malas colleitas e fames negras en Europa. Durante o período coñecido como flutuación de Grindelwald (1560-1630), os eventos de forza volcánica^[28] puideron provocar fenómenos meteorolóxicos máis extremos.^[29] Entre eles atopábanse secas, tormentas e xistras fóra de tempada, ademais de provocar a expansión do glaciar suízo Grindelwald. Na década de 1690 produciuse a peor fame negra en Francia desde a Idade Media. Finlandia sufriu unha grave fame negra en 1696-1697, durante a cal morreu aproximadamente un terzo da poboación finlandesa.^[30]

Prognóstico meteorolóxico

Previsión de presións superficiais a cinco días vista para o Pacífico Norte, América do Norte e o Océano Atlántico Norte a 9 de xuño de 2008.

A predición meteorolóxica é a aplicación da ciencia e a tecnoloxía para predicir o estado da atmosfera nun momento futuro e nun lugar determinado. Os seres humanos tentaron predicir o tempo de maneira informal durante milenios, e de maneira formal desde polo menos o século XIX.^[31] As previsións meteorolóxicas elabóranse recompilando datos cuantitativos sobre o estado actual da atmosfera e utilizando os coñecementos científicos sobre os procesos atmosféricos para proxectar como evolucionará a atmosfera.^[32]

Antes era un esforzo totalmente humano baseado principalmente en cambios na presión barométrica, as condicións meteorolóxicas actuais e o estado do ceo,^[33][34] os modelos de predición utilízanse actualmente para determinar as condicións futuras. Doutra banda, segue sendo necesaria a intervención humana para seleccionar o mellor modelo de predición posible no que basear a predición, o que implica moitas disciplinas, como a capacidade de recoñecemento de patróns, as teleconexións, o coñecemento do rendemento dos modelos e o coñecemento dos rumbos dos modelos.

A realización de prognósticos meteorolóxicos a unha escala rexional e, especialmente, a escala local, constitúe unha actividade sumamente importante e estendida en case todo o mundo e en numerosas actividades. A organización da aviación civil (horarios, previsións, alternativas de voo etc.) depende en gran medida, e cada vez máis, dos prognósticos meteorolóxicos moi detallados. O mesmo sucede con outros tipos de actividades (agricultura, transporte, comercio, servizos de todo tipo etc.). Esta actividade baséase nos datos subministrados polas estacións meteorolóxicas estratexicamente localizadas e intercomunicadas entre elas e pola información obtida en tempo real de multitude de satélites meteorolóxicos, principalmente, satélites xeoestacionarios, drons (voos non tripulados) e outros medios de obtención de datos atmosféricos.

Un exemplo dos datos obtidos case en tempo real e con imaxes en secuencia do hemisferio occidental e sectores do mesmo (que permiten ver o movemento das masas nubosas, desprazamento e enerxía transportada polas nubes etc.) son os que proporciona a páxina web da NASA de satélites xeoestacionarios.^[35][36]

O tempo extraterrestre

Gran Mancha Vermella de Xúpiter.

O estudo do funcionamento do clima noutros planetas considerase útil para comprender como funciona na Terra.^[37] O clima noutros planetas segue moitos dos mesmos principios físicos que o clima na Terra, pero prodúcese en diferentes escalas e en atmosferas que teñen unha composición química diferente. A misión Cassini-Huygens a Titán descubriu nubes formadas por metano ou etano que depositan choiva composta de metano líquido e outros compostos orgánicos.^[38] A atmosfera terrestre inclúe seis zonas de circulación latitudinal, tres en cada hemisferio.^[39] Pola contra, a aparencia anelada de Xúpiter mostra moitas destas zonas,^[40] Titan ten unha soa corrente en chorro cerca do paralelo 50 de latitude norte,^[41] e Venus ten un só chorro cerca do ecuador.^[42]

Os sistemas de tempo extraterrestres poden ser sumamente estables, como é o caso da A Gran Mancha Vermella que é unha tormenta anticiclónica coñecida por existir durante polo menos 300 anos no planeta Xúpiter.

Noutro dos planetas xigantes, a falta dunha superficie permite ó vento acadar velocidades enormes: refachos de 400 metros por segundo foron medidos no planeta Neptuno. Isto creou un problema para os científicos. O tempo prodúcese pola diferente enerxía proveniente do Sol e a cantidade de enerxía recibida por Neptuno é moi pequena. Este misterio inda non está resolto.

Tamén presenta mucho interese o tempo en Marte coa variación anual da presión atmosférica, as tormentas de po as enormes flutuacións da temperatura diúrna e unha atmosfera que ó ser máis sinxela será máis previsible para os meteorólogos marcianos.

O tempo espacial

Chámase tempo espacial ás perturbacións que pode ocasionar na Terra a actividade solar. O Sol expulsa diversos tipos de radiación electromagnética e de partículas ionizadas (vento solar) que poden modificar a actividade normal da magnetosfera e da atmosfera; cando isto ocorre con certa intensidade fálase de tormentas solares. A interacción das radiacións solares poden afectar ás comunicación por radio na Terra, provocar as fermosas auroras boreais e moitos outros fenómenos.