Las capas fluidas de la Tierra

El origen de las capas fluidas

La Tierra, como el propio Sol y los otros planetas, se formó hace 4570 millones de años por acreción de gas y polvo en una nebulosa en rotación. La capa externa, menos densa, sería la atmósfera inicial o protoatmósfera. Sin embargo, esta primera atmósfera no debió de durar mucho, pues la gravedad terrestre no es suficientemente intensa como para retener los gases más ligeros. La segunda atmósfera terrestre se produjo por desgasificación del manto, y sus principales componentes debieron ser parecidos a los gases que actualmente siguen emitiendo los volcanes. A medida que la Tierra primitiva fuera enfriándose, el agua se iría condensando y daría lugar a los primeros océanos.

La evolución de la atmósfera

La vida se originó hace 3800 millones de años. El aumento de oxígeno y la disminución de CO2 y CH4 provocaron un descenso en la temperatura que pudo causar la primera y mayor glaciación de la historia del planeta. La acumulación de O2 ocasionó la formación de la capa de ozono, lo que, al disminuir la radiación ultravioleta, permitió que la superficie terrestre comenzara a ser habitable.

La atmósfera

Es la capa gaseosa de la Tierra. Está unida al resto del planeta por la atracción gravitatoria que disminuye rápidamente al alejarnos de su centro.

Composición de la atmósfera

  • Homosfera: Se extiende hasta los 80 km de altura y en ella se concentra más del 99% de la masa atmosférica total. Tiene una composición bastante homogénea, formada por una mezcla de gases que se denomina aire, formado por nitrógeno, oxígeno y argón con vapor de agua, dióxido de carbono y ozono.
  • Heterosfera: Se extiende por encima de la homosfera hasta el difuso límite superior de la atmósfera. En ella se pueden distinguir capas de nitrógeno molecular, oxígeno atómico, helio e hidrógeno atómico.

Presión atmosférica

La presión en el aire disminuye exponencialmente con la altura. La presión atmosférica varía con la latitud y con las condiciones meteorológicas, siendo estas diferencias de presión la causa primaria de los movimientos de aire.

Estructura vertical de la atmósfera

  • Troposfera: Su radio varía con la latitud, siendo en el Ecuador de unos 16 km, y en los polos, de 8 km. En esta capa está la mayor parte de la masa de la atmósfera, y es donde se encuentra casi toda el agua atmosférica. Es el lugar donde tienen lugar casi la totalidad de fenómenos meteorológicos.
  • Estratosfera: Alcanza los 50 o 60 km de altura. Entre los 25 y 30 km de altura se produce un importante aumento de la concentración de ozono. A esta zona se le suele denominar capa de ozono.
  • Mesosfera: Es la última capa de la homosfera, entre la estratopausa y los 80-90 km de altura.
  • Termosfera: La temperatura de los gases aumenta hasta 1000 ºC, está formada por iones y electrones sueltos, por lo que se conoce como ionosfera.
  • Exosfera: Se extiende desde los 600 km hasta el difuso límite superior de la atmósfera, formada por hidrógeno atómico.

Riesgos climáticos

Se incluyen bajo esta denominación a aquellos fenómenos debidos a agentes meteorológicos: vientos, precipitaciones y temperaturas, que tienen su origen en la dinámica atmosférica. Los sucesos con efectos catastróficos son: huracanes, sequías, gota fría y tormentas, olas de frío y calor, temporales de viento, inundaciones.

Ciclón tropical: huracán

Ciclón tropical es un término genérico que se define como área de baja presión atmosférica caracterizada por fuertes lluvias y vientos con movimiento espiral. El huracán presenta un centro u ojo de diámetro variable que se caracteriza por ser una zona de calma. Los huracanes comienzan a debilitarse al entrar en tierra firme, pues a causa del rozamiento van disminuyendo su velocidad. Al final quedan reducidos a una borrasca de cierta intensidad. Las medidas para hacer frente a este tipo de riesgo son:

  • Medidas predictivas: Se basan en la detección, seguimiento y evolución de los huracanes, por lo cual existe una amplia red de radares.
  • Medidas preventivas: Utilización de refugios, protección de edificaciones, desplazamiento de poblaciones, etc.

Tornado

Fenómeno meteorológico violento e impredecible caracterizado por vientos que giran desde una gran formación nubosa densa en forma de embudo. La mayor parte de los tornados tienen velocidades de viento entre 64 y 177 km/h, miden 75 m y se desplazan varios km antes de disiparse.

Gota fría

Estado de la atmósfera que produce chubascos y tormentas de extraordinaria violencia, aunque de poca duración y afectan normalmente a una zona poco extensa. Son frecuentes en las zonas costeras del Mediterráneo, sobre todo en los meses de septiembre y octubre. Se forma cuando coinciden tres acontecimientos: mar caliente, atmósfera inestable en la superficie y aire frío en altura. Los daños que causa una tormenta no dependen solo de la intensidad de la lluvia. En una ladera con mucha pendiente, desprovista de vegetación, el aire corre muy rápidamente, arrastrando con fuerza el suelo, provocando una gran erosión.

En la zona mediterránea española es frecuente que los cauces de los ríos permanezcan secos muchos meses al año y que sean ocupados por cultivos o edificaciones, lo que hace que en las grandes crecidas, los daños sean mayores, por una parte porque se destruye lo que estaba ahí construido y por otra, porque se impide la salida libre del agua y se hace mayor la crecida.

Vendaval

Rachas de viento que soplan del sur con tendencia al oeste a velocidades grandes, que si alcanzan los 80-90 km por hora pueden provocar la caída de árboles y daños de cosechas.

Inundación o avenida

Desbordamiento de una masa de agua, con los sedimentos que transporta, quedando zonas sumergidas. Causas:

  • Origen climático y meteorológico: Lluvias torrenciales, con elevadas precipitaciones en pocas horas. Deshielo. Inundaciones costeras.
  • Origen antrópico.

Consecuencias: pérdida de vidas humanas y económicas. Medidas de prevención: construcción de presas, diques paralelos al cauce y corrección y regulación de cauces. Reforestación y estabilización de laderas, ordenación del territorio con mapas de riesgo y planes de emergencia de protección civil.

Presión atmosférica

Presión que ejerce el aire por unidad de superficie. Se mide en milibares, tomándose como referencia el nivel del mar. Los puntos de igual presión se unen mediante líneas cerradas llamadas isobaras. Pueden darse dos situaciones:

  • Situación de inestabilidad atmosférica: Cuando una masa de aire asciende por calentamiento origina un núcleo o zona de baja presión, denominada depresión, borrasca o ciclón.
  • Situación de estabilidad atmosférica: Cuando una masa de aire se enfría desciende, originando una zona de alta presión denominada anticiclón.

Humedad

Contenido de vapor de agua del aire. Se puede medir de dos formas:

  • Humedad absoluta: Cantidad total del vapor de agua, expresada en gramos que existe en 1 m3 de aire. La capacidad de admisión de vapor de agua varía con la temperatura: cuanto más caliente esté el aire, más vapor de agua admite. La temperatura a la que el aire en un momento dado está saturado se denomina punto de rocío. Cuando el punto de rocío se alcanza a ras del suelo, la condensación de las partículas suspendidas en el aire constituye la niebla. Cuando lo alcanza en altura, forma nubes. Cuando un punto de rocío se alcanza al enfriarse el aire por la noche, se denomina rocío.
  • Humedad relativa: Relación en % entre la cantidad de vapor de agua presente en la atmósfera y la que podría existir si estuviera saturada, a la misma presión y temperatura.

Circulación atmosférica (movimientos horizontales)

La superficie terrestre no se calienta de forma homogénea. El calentamiento es máximo en el Ecuador y mínimo en los polos. Para restablecer el equilibrio en la temperatura se establece un desplazamiento de aire caliente desde el Ecuador a los Polos y de aire frío desde los polos al Ecuador. Debido a la rotación de la Tierra se genera una fuerza que produce una desviación lateral del aire. Debido a que la distancia entre el Ecuador y los Polos es grande, en vez de una célula convectiva por hemisferio, se producen tres, permitiendo diferenciar en el planeta zonas de alta, media y baja presión entre las que circula el viento que conforman los cinturones de viento.

Circulación atmosférica (movimientos verticales)

Los movimientos verticales de las masas de aire son debidos a las variaciones de temperatura con la altura, relacionadas con el calentamiento de la superficie terrestre. La temperatura disminuye gradualmente con la altura hasta la tropopausa a razón de 6,5 ºC cada Km. Este gradiente puede variar debido al viento, orografía del terreno, contaminación. A veces se producen situaciones en las que la temperatura aumenta con la altura, siendo su representación en zigzag. El caso más frecuente ocurre en invierno, cuando el suelo pierde calor de noche, otras veces, la inversión se debe a la formación de una superficie de separación entre masas de aire con humedad, temperatura y presión diferentes.

Los movimientos verticales del aire son los responsables de la formación de nubes y precipitaciones. Las nubes están formadas por una suspensión de gotas de agua. Cuando la concentración de gotas de agua es tan grande que el aire es incapaz de elevarlas se produce precipitación. Las precipitaciones se clasifican en:

  • Convectivas: Se produce cuando el aire sufre un calentamiento por contacto con el suelo. Se forman nubes de desarrollo vertical, que dan lugar a precipitaciones tormentosas. Son propias de regiones ecuatoriales y tropicales en latitudes medias ocasionan las típicas tormentas de verano.
  • Orográficas: Ocurren cuando una masa de aire se encuentra con una montaña; este obstáculo la obliga a ascender por lo que se enfría hasta alcanzar el punto de rocío, lo que da lugar a la formación de nubes en la vertiente de barlovento, produciéndose precipitaciones. Esta diferencia pluviométrica entre la vertiente de barlovento y la de sotavento se conoce como efecto Fhoen. Son típicas de Canarias.
  • Frontales o Ciclónicas: Surgen cuando dos masas de aire de diferente temperatura se ponen en contacto y el desplazamiento de una provoca la ascensión frontal de la otra. Dos tipos de frente:
    • Frente frío: Se origina cuando el aire frío en su desplazamiento entra en contacto con el aire cálido.
    • Frente cálido: Se origina cuando el aire cálido choca con el frío, pero al ser más ligero se ve obligado a deslizarse sobre él siguiendo una superficie poco inclinada.