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TALLER LA TEMPERATURA DEL AIRE

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Taller  La temperatura del aire

LA TEMPERATURA DEL AIRE


Aunque temperatura y calor se emplean como términos sinónimos conviene aclarar que calor no es igual a temperatura. 


El calor es una forma de energía y se manifiesta en los cambios de estado de la ma te ria (calor latente). La temperatura es la característica o disposición del calor que determina que cuerpo recibe o cede calor. 


El calor siempre se transfiere de los cuerpos de mayor temperatura a los de menor temperatura.  


El Sol emite una radiación que se propaga por medio de ondas que atraviesan la atmósfera y se transforman en calor en contacto con la superficie terrestre. 


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Las aguas y las tierras se calientan primero que el aire y son ellas las que le trasmiten ese calor.  El agua se demora más en calentarse que la tierra, pero también se demora más tiempo en perder su calor.  


La troposfera contiene “gases in¬vernadero”, es decir, gases que son capaces de retener el calor y así mantener la temperatura del aire en niveles adecuados. 


Los principales son el vapor de agua, el dióxido de carbono y el metano. La temperatura del aire de la troposfera disminuye con la altitud, ya que se va alejando de la fuente directa de calor del aire que son las aguas y las tierras.


Taller  La temperatura del aire


La distinta naturaleza de los cuerpos determina que no todos tengan la misma capacidad de acumulación de calor. 


Esta capacidad se denomina calor específico y se define como la cantidad de calor necesaria para elevar en 1 ºC la temperatura de 1 gramo de masa de un cuerpo. 


La masa determina que cuerpos con igual temperatura tiene más calor el que más masa tiene. La temperatura del aire es uno de los elementos de mayor importancia climatológica, siendo varios los factores que la determinan. 


La temperatura del aire presenta una gran variabilidad a lo largo de día y del año en un mismo punto de la superficie terrestre. Esta variabilidad es menor en latitudes ecuatoriales y mayor en las templadas y polares. 


A su vez, puntos situados en la misma latitud y, por lo tanto, con el mismo balance de radiación, pueden presentar valores térmicos muy contrastados, lo que significa que el factor cósmico no es el único que regula la temperatura.


Factores determinantes de la temperatura


Factores cósmicos. 

Se relaciona con el balance de radiación e insolación (horas anuales de sol). El balance anual es positivo en la zona intertropical y subtropical, mientras que en las restantes latitudes es negativo (más negativo cuanto mayor sea la latitud). 



Este factor determina elevadas temperaturas en torno al Ecuador y bajas temperaturas en las zonas frías.


Taller  La temperatura del aire

Factores geográficos. 


La altitud determina un descenso de la temperatura con un gradiente térmico de 0,65 ºC cada 100 metros de ascenso.

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La cercanía a las masas de agua. 


Las áreas costeras tienen temperaturas más suaves que las alejadas de la costa. La razón de este hecho está en función del calor específico del agua (1 cal/ gr) , es decir, se necesita una caloría para elevar 1 ºC, 1 gramo de agua. 


Este elevado calor específico su pone que el agua se caliente y se enfríe más despacio que el aire o que la superficie terrestre. 


Este hecho es de vital importancia en Geografia Física pues determina que el Océano se comporte como un «almacén» de calor y actúe a modo de un complejo sistema termorregulador. 


El superávit energético del verano sirve para calentar lentamente el agua oceánica (acumula calor y refresca las costas adyacentes).


Durante el invierno el rápido enfriamiento de las áreas continentales se ve atemperado por la cesión de calor por parte de las masas oceánicas. 


El calor específico del aire es 5 veces menor que el del agua lo que justifica su rapidez de enfriamiento y calentamiento. Al respecto, piense que el descenso de 1 ºC de 1 m3 de agua supone elevar 1 ºC ¡3.205 m3! de aire.


Taller  La temperatura del aire

En relación con lo anterior se introduce el concepto de continentalidad como el fenómeno climatológico y geográfico por el cual la influencia termorreguladora y de humedad del mar es mínima y prima el calentamiento y enfriamiento de la superficie terrestre y por lo tanto incrementa la amplitud térmica anual. 


La continentalidad no sólo depende de la distancia al mar sino también de los obstáculos orográficos que puedan existir entre un punto de la superficie terrestre y el mar. 


Dentro de los factores geográficos la existencia de corrientes oceánicas cálidas o frías interviene en la temperatura del aire de sus áreas de influencia. Las corrientes oceánicas tienen un importante efecto sobre el clima. 


A nivel global, la energía solar que llega es igual a la que pierde la superficie, pero esto no es así para latitudes individuales, ya que hay una ganancia de energía en latitudes tropicales y pérdida en latitudes altas.


Así que los vientos y corrientes oceánicas tienden a igualar el desbalance de calor, transportándolo desde las zonas de exceso a las de déficit. 


La corriente de Humboldt por ejemplo, transporta aire fresco desde latitudes subpolares hacia las cálidas latitudes mas bajas, regulando el clima de la zona norte de Chile, moderando los valores de temperatura en el verano.


Factores advectivos. 


El movimiento horizontal del aire conocido como advección supone la transferencia energética de las áreas con superávit de radiación hacia las zonas templadas.


 Igualmente, desde las zonas frías pueden ser emitidas masas de aire muy frías que determinan un cambio de temperatura (olas de frío).


Taller  La temperatura del aire


Cubierta de nubes y albedo. 


Las observaciones de satélites revelan que casi la mitad del planeta está cubierto de nubes en cualquier instante entonces la cobertura nubosa tiene un efecto sobre la distribución de temperatura de un lugar. 


Las nubes pueden tener un alto albedo y reflejar una gran cantidad de radiación solar incidente, esto reduce la cantidad de radiación solar que llega a la superficie, disminuyendo la temperatura de las capas bajas durante el día.


En la noche el efecto es opuesto, porque las nubes absorben la radiación terrestre y la reemiten a la superficie, manteniendo una cantidad de calor cerca de superficie, aumentando la temperatura respecto a noches despejadas. 


El efecto de la cubierta de nubes es reducir la amplitud diaria de temperatura de un lugar, disminuyendo los máximos en el día y aumentando los mínimos en la noche


Marcha diaria de temperatura.


Durante un día la temperatura cambia desde valores bajos a altos por efecto de la rotación de la Tierra. 


La inclinación de los rayos solares aumenta desde el amanecer aumentando también la intensidad de la luz solar, alcanzando un máximo pasado el mediodía y luego disminuye gradualmente a cero hacia la noche, produciendo las variaciones diarias de temperatura. 


Este ciclo se llama marcha diaria de temperatura.


Taller  La temperatura del aire

Magnitud de la variación diaria de temperatura.


La magnitud de los cambios diarios de temperatura es variable y está influenciada por la ubicación de la estación o por condiciones locales del tiempo o ambas. Algunos ejemplos comunes son:


1. Las variaciones del ángulo del sol son relativamente más grandes durante el día en latitudes medias y bajas que en altas latitudes, lo que produce mayores variaciones de temperaturas diarias en latitudes medias y bajas.


2. Durante el día la temperatura del océano cambia menos 1º C, como resultado el aire sobre el mar cambia levemente su temperatura. Esto produce menor variación diaria de temperatura en costa desde donde sopla el viento que en el interior de los continentes.


3. Las nubes regulan el cambio diario de temperatura disminuyendo la amplitud térmica respecto a días despejados, ya que durante el día reducen el calentamiento al no dejar pasar la radiación solar y en la noche evitan la pérdida de radiación desde el suelo y el aire y la reemiten hacia la superficie, reduciendo el grado de enfriamiento


Marcha anual de temperatura.


Es similar a la marcha diaria. Cada año los meses más cálidos y más fríos no coinciden con los períodos de máxima y mínima radiación solar, que se produce en los solsticios de verano e invierno, sino que aproximadamente un mes y medio después, a principios de febrero y de agosto en el hemisferio sur. 


Esto es por el desbalance entre la radiación solar y la terrestre, ya que en verano (invierno) la máxima radiación solar se produce en el solsticio, pero la Tierra continua calentándose (enfriándose) después de esta fecha hasta un valor máximo (mínimo).


Medición de la temperatura


Los cambios de temperatura se miden a partir de los cambios en las otras propiedades de una sustancia, con un instrumento llamado termómetro, de los cuales existen varios tipos. 


El termómetro mecánico se basa en la propiedad de dilatación con el calor o contracción con el frío de alguna sustancia.


 Por ejemplo, el termómetro de mercurio convencional mide la dilatación de una columna de mercurio en un capilar de vidrio, ya que el cambio de longitud de la columna está relacionado con el cambio de temperatura. Se distinguen los siguientes medidores de temperatura:


Taller  La temperatura del aire


Termómetro de mercurio para medir temperaturas en el rango que se encuentran comúnmente en la atmósfera.

Termómetro de máxima para medir la máxima diaria, es de mercurio. Los termómetros que miden la temperatura del cuerpo son de máxima.


Termómetro de mínima para medir la mínima diaria. Como el mercurio se congela a -39ºC, para asegurarse de medir temperaturas menores que estas, se usan los termómetros de alcohol, que se congela a – 130ºC. Estos termómetros muestran en la figura 4.7 y en el interior de la garita de instrumentos


Termógrafo: instrumento que registra en forma continua la temperatura, se muestra en la figura 4.8; el registro se llama termograma. 


La medición de temperatura se realiza a través de un elemento sensible bimetalico que está conectado a un sistema de transmisión y amplificación el cual posee un brazo inscriptor con una plumón de tinta en su extremo registrando los cambios de temperatura sobre el termograma.


Taller  La temperatura del aire


Escalas termométricas


Las escalas de temperatura más comúnmente usadas son dos: Celsius y Fahrenheit. Con fines de aplicaciones físicas o en la experimentación, es posible hacer uso de una tercera escala llamada Kelvin o absoluta.


La escala Celsius es la más difundida en el mundo y se la emplea para mediciones de rutina, en superficie y en altura.


Taller  La temperatura del aire

La escala Fahrenheit se usa en algunos países con el mismo fin, pero para temperaturas relativamente bajas continúa siendo de valores positivos. Se aclarará este concepto cuando se expongan las diferencias entre ambas escalas. 


Tradicionalmente, se eligieron como temperaturas de referencia, para ambas escalas los puntos de fusión del hielo puro (como 0° C ó 32° F) y de ebullición del agua pura, a nivel del mar (como 100° C o 212° F). 


Como puede verse, la diferencia entre estos dos valores extremos es de 100° C y 180° F, respectivamente en las dos escalas. 


Por otro lado, la relación o cociente entre ambas escalas es de 100/180, es decir 5/9. Asimismo una temperatura de 0° F es 32° F más fría que una de 0° C, esto permite comparar diferentes temperaturas entre una y otra escala.


 Un algoritmo sencillo hace posible pasar de un valor de temperatura, en una escala, a unos en la otra y viceversa, o sea: 0°C = 5/9 °F – 32 y 0°F = 9/5 °C + 32


La escala absoluta o Kelvin es llamada así por ser éste su creador. El límite teórico inferior de la misma no se puede alcanzar interpretándose los °K como el estado energético más bajo que pueden llegar a alcanzar las moléculas de la materia. 


En los laboratorios de bajas temperaturas se han alcanzado valores muy bajos, cercanos a -273.16° C, mediante la congelación del hielo o del hidrógeno, que son los gases de menor peso molecular (es decir los más livianos).Por lo tanto se define como: 273.16 K = 0º C 


La distribución espacial de la temperatura en la Tierra


El mapa de isotermas de enero El mapa de las isotermas de enero muestra unos valores mínimos en Siberia nororiental debido a la continentalidad. 


Igualmente, se puede observar que las isotermas que cruzan el Atlántico adoptan un trazado SW / NE, y discurren paralelas a las costas de Noruega. 


La Deriva Nortatlántica es la responsable de esa anómala disposición de las isotermas. Por el contrario en el hemisferio austral las isotermas son subzonales sobre los mares y concéntricas en el interior de Australia (continentalidad). 


Igualmente, se observa la inflexión de las isotermas en las costas de Chile-Perú y Namibia, debido a la influencia de sus respectivas corrientes oceánicas.

Taller  La temperatura del aire


El mapa de isotermas de julio El mapa de las temperaturas medias de julio (figura 4) muestra un carácter más zonal en el hemisferio norte, (observe el cambio de las isotermas en la costa de Noruega) . 


Las máxir:nas temperaturas se concentran en torno al trópico de Cáncer, especialmente en Africa. En el hemisferio norte sólo Groenlandia mantiene temperaturas inferiores a O ºC.



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