La atmósfera
La atmósfera es el lugar en el que tienen lugar todos los cambios del tiempo, y por lo tanto del clima. Concretamente es en la troposfera donde se dan todos los meteoros y los tipos de tiempo que definen el clima.
En la troposfera es donde se encuentran la mayor parte de los gases y el vapor de agua de la atmósfera, y su turbulencia afecta directamente a la corteza terrestre modelando su relieve. Por encima de la troposfera se sitúan: la estratosfera, la mesosfera y la termosfera; con gases cada vez más enrarecidos, y con las respectivas tropopausa, estratopausa y mesopausa. No sabemos casi nada del papel que tienen en la definición del clima terrestre. Lo más estudiado es el estrato o «capa de ozono» en la estratosfera, de la cual sabemos poco más que se sitúa a unos 50 km de altitud y que es la encargada de absorber la mayor parte de las radiaciones ultravioletas que llegan a la Tierra, por lo que se constituye en una importante reserva de calor. Esta capa emite calor, y la influencia de ese calor define la ruptura del gradiente térmico vertical de la tropopausa y la estratopausa. Muy probablemente la potencia del estrato tenga que ver con la temperatura media de la Tierra, ya que cuanto más grueso sea más calor absorberá.
En la troposfera es donde tienen lugar los cambios de tipo de tiempo que nos interesan, y más nos afectan. Se compone fundamentalmente de nitrógeno 78%, oxígeno 21% y argón 1%, así como de CO2 y otros gases menores, todos ellos en proporciones más o menos estables. También contiene vapor de agua, agua, polvo y núcleos higroscópicos en suspensión, pero su proporción en la atmósfera es variable según los lugares. La concentración de vapor de agua y agua en suspensión depende de la existencia de un área de evaporación o una temperatura reducida.
La temperatura en la troposfera, de manera general, tiene un gradiente adiabático térmico vertical negativo, de 1 ºC para las masas de aire no saturadas y de 0,5 ºC para las masas de aire saturadas, por cada 100 metros de altitud. Los cambios de temperaturas adiabáticos son aquellos que suceden en un gas, o en el aire, sin la intervención de ninguna fuente externa de frío o calor. Se calienta cuando se comprime y se enfría cuando se expande.
Decimos que una masa de aire está saturada cuando su humedad relativa es del 100%. No obstante, en condiciones particulares, como la inversión térmica, esto puede variar, y el gradiente negativo convertirse en positivo, es decir, aumentar según ascendemos. El que una masa de aire esté o no saturada, sea húmeda o seca, o tenga o no la misma temperatura que otra contigua supone que pueda ascender, estabilizarse o descender; es decir, que la atmósfera esté estable, cuando la masa de aire desciende, o esté estática, o que esté inestable, cuando asciende: en cuyo caso puede llover. Distinguimos dos tipos de inversión térmica: la inversión de gran altura, debida a una convergencia frontal, cuando una masa de aire caliente es forzada a ascender dinámicamente; y la superficie de inversión, más localizada, que se produce en situaciones de anticiclón térmico, cuando el aire desciende por enfriamiento y la pérdida de temperatura es mayor en las capas bajas que en las altas.
La humedad de una masa de aire no depende de la cantidad de agua por metro cúbico que contenga, eso es la humedad absoluta y obedece a la evaporación, sino de la capacidad del aire para absorber agua. Esta capacidad depende de la temperatura del aire, puesto que esta absorción de agua necesita energía calorífica. A esta capacidad se le llama humedad relativa y se mide en tantos por ciento. Para una misma humedad absoluta, la humedad relativa aumenta cuando desciende la temperatura. Para el clima lo más interesante es la humedad relativa ya que una masa de aire saturada, o cercana a la saturación, es una masa de aire húmeda y las plantas pueden aprovechar su agua; mientras que de una masa de aire seca no; aunque tenga mayor humedad absoluta. En realidad, todo depende de la presión de vapor de agua.
Además, la atmósfera pesa, a una media de 1013 milibares (o hectopascales) al nivel del mar, aproximadamente una tonelada por centímetro cuadrado. Pero cuando el aire está frío desciende, haciendo aumentar la presión y provocando estabilidad. Se forma, entonces, un anticiclón térmico. Cuando el arie está caliente asciende, haciendo bajar la presión y provocando inestabilidad. Se forma, entonces un ciclón, o borrasca térmica. Sin embargo, también es cierto que el aire frío y el cálido tienden a no mezclarse, debido a la diferencia de densidad, y cuando se encuentran en superficie el aire frío empuja hacia arriba al aire caliente provocando un descenso de la presión e inestabilidad, por causas dinámicas. Se forma, entonces un ciclón, o borrasca dinámica. Esta zona de contacto es la que se conoce como frente. Cuando el aire frío y el cálido se encuentran en altura descienden en convergencia dinámica, haciendo aumentar la presión y provocando estabilidad, y el consiguiente aumento de la temperatura. Se forma, entonces un anticiclón dinámico. Es el mecanismo convectivo. En un frente podemos diferenciar varios tipos de nubes dependiendo de su altura: irisadas, cirros, cirrocúmulos y cirroestratos (altas); altoestratos y altocúmulos (medias); nimboestratos, cúmulosestrato, cúmulos y estratos (bajas). Cuando se acerca un frente comenzamos a ver las nubes más altas, hasta que llegan las bajas. Además, tenemos las nubes de desarrollo vertical que forman las tormentas: cúmulos y cumulonimbos. Las nubes medias pueden dar lloviznas débiles y las bajas lluvias y nieblas húmedas. Las lluvias que más lluvias dan son los nimboestratos.
