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La climatología (del griego κλίμα , klima , "pendiente"; y -λογία , -logia ) o ciencia del clima es el estudio científico del clima de la Tierra , definido típicamente como las condiciones climáticas promediadas durante un período de al menos 30 años. [1] El clima se refiere a las condiciones atmosféricas durante un período de tiempo prolongado a indefinido; El clima es el estado de la atmósfera durante un período de tiempo relativamente breve. Los principales temas de investigación son el estudio de la variabilidad climática , los mecanismos de los cambios climáticos y el cambio climático moderno . [2] [3] Este tema de estudio se considera parte de las ciencias atmosféricas y una subdivisión de la geografía física , que es una de las ciencias de la Tierra . La climatología incluye algunos aspectos de la oceanografía y la biogeoquímica .
Los principales métodos empleados por los climatólogos son el análisis de observaciones y la modelización de los procesos físicos que determinan el clima. El pronóstico del tiempo a corto plazo puede interpretarse en términos de conocimiento de fenómenos climáticos a más largo plazo, por ejemplo, ciclos climáticos como El Niño-Oscilación del Sur (ENSO), la oscilación Madden-Julian (MJO), la oscilación del Atlántico Norte (NAO). ), la oscilación ártica (AO), la oscilación decenal del Pacífico (PDO) y la oscilación interdecadal del Pacífico (IPO). Los modelos climáticos se utilizan para diversos fines, desde estudiar la dinámica del tiempo y el sistema climático hasta predicciones del clima futuro. [4]
Los griegos iniciaron el estudio formal del clima; de hecho la palabra clima se deriva de la palabra griega klima, que significa "pendiente", en referencia a la pendiente o inclinación del eje de la Tierra. Podría decirse que el texto clásico más influyente sobre el clima fue Sobre los aires, el agua y los lugares [5], escrito por Hipócrates alrededor del año 400 a . C. Este trabajo comentó sobre el efecto del clima en la salud humana y las diferencias culturales entre Asia y Europa. [5] Esta idea de que el clima controla qué poblaciones sobresalen dependiendo de su clima, o determinismo climático , siguió siendo influyente a lo largo de la historia. [5] El científico chino Shen Kuo (1031-1095) infirió que los climas cambiaron naturalmente durante un enorme lapso de tiempo, después de observar bambúes petrificados encontrados bajo tierra cerca de Yanzhou (actual Yan'an , provincia de Shaanxi ), un área de clima seco inadecuada en ese momento. tiempo para el crecimiento del bambú. [6]
La invención de los termómetros y barómetros durante la Revolución Científica permitió el mantenimiento de registros sistemáticos, que comenzaron ya en 1640-1642 en Inglaterra. [5] Los primeros investigadores del clima incluyen a Edmund Halley , quien publicó un mapa de los vientos alisios en 1686 después de un viaje al hemisferio sur. Benjamín Franklin (1706-1790) fue el primero en trazar un mapa del curso de la Corriente del Golfo para utilizarlo en el envío de correo desde América del Norte a Europa. Francis Galton (1822-1911) inventó el término anticiclón . [7] Helmut Landsberg (1906-1985) fomentó el uso del análisis estadístico en climatología.
A principios del siglo XX, la climatología enfatizó principalmente la descripción de los climas regionales. Esta climatología descriptiva era principalmente una ciencia aplicada, que brindaba a los agricultores y otras personas interesadas estadísticas sobre cuál era el clima normal y cuán grandes eran las posibilidades de que se produjeran eventos extremos. [8] Para hacer esto, los climatólogos tuvieron que definir un clima normal , o un promedio de tiempo y extremos climáticos durante un período típico de 30 años. [9] Si bien los científicos conocían cambios climáticos pasados, como las edades de hielo , el concepto de que el clima cambia sólo muy gradualmente fue útil para la climatología descriptiva. Esto comenzó a cambiar durante las décadas siguientes, y si bien la historia de la ciencia del cambio climático comenzó antes, el cambio climático sólo se convirtió en uno de los principales temas de estudio para los climatólogos durante la década de 1970 y después. [10]
Varios subtemas de la climatología estudian diferentes aspectos del clima. Existen diferentes categorizaciones de los subtemas de la climatología. La Sociedad Meteorológica Estadounidense, por ejemplo, identifica la climatología descriptiva, la climatología científica y la climatología aplicada como las tres subcategorías de la climatología, una categorización basada en la complejidad y el propósito de la investigación. [11] Los climatólogos aplicados aplican su experiencia a diferentes industrias, como la manufactura y la agricultura . [12]
La paleoclimatología es el intento de reconstruir y comprender los climas pasados mediante el examen de registros como núcleos de hielo y anillos de árboles ( dendroclimatología ). La paleotempestología utiliza estos mismos registros para ayudar a determinar la frecuencia de los huracanes a lo largo de milenios. La climatología histórica es el estudio del clima en relación con la historia humana y, por tanto, se ocupa principalmente de los últimos miles de años.
La climatología de la capa límite se ocupa de los intercambios de agua, energía y momento cerca de las superficies. [13] Otros subtemas identificados son la climatología física, la climatología dinámica, la climatología de tornados , la climatología regional, la bioclimatología y la climatología sinóptica . El estudio del ciclo hidrológico a largo plazo se denomina a veces hidroclimatología, en particular cuando se estudian los efectos del cambio climático en el ciclo del agua. [11]
El estudio de los climas contemporáneos incorpora datos meteorológicos acumulados durante muchos años, como registros de precipitaciones, temperatura y composición atmosférica. El conocimiento de la atmósfera y su dinámica también se materializa en modelos , ya sean estadísticos o matemáticos , que ayudan a integrar diferentes observaciones y a probar qué tan bien coinciden. El modelado se utiliza para comprender los climas pasados, presentes y potenciales futuros.
La investigación climática se ve dificultada por la gran escala, los largos períodos de tiempo y los complejos procesos que gobiernan el clima. El clima se rige por principios físicos que pueden expresarse como ecuaciones diferenciales . Estas ecuaciones son acopladas y no lineales, de modo que se obtienen soluciones aproximadas utilizando métodos numéricos para crear modelos climáticos globales . A veces el clima se modela como un proceso estocástico , pero esto generalmente se acepta como una aproximación a procesos que de otro modo serían demasiado complicados de analizar.
La recopilación de un largo registro de variables climáticas es esencial para el estudio del clima. La climatología se ocupa de los datos agregados que han registrado los meteorólogos. [14] Los científicos utilizan observaciones directas e indirectas del clima, desde satélites de observación de la Tierra e instrumentación científica como una red global de termómetros , hasta hielo prehistórico extraído de los glaciares . [15] A medida que la tecnología de medición cambia con el tiempo, los registros de datos a menudo no se pueden comparar directamente. Como las ciudades son generalmente más cálidas que las áreas circundantes, la urbanización ha hecho necesario corregir constantemente los datos para este efecto de isla de calor urbano . [dieciséis]
Los modelos climáticos utilizan métodos cuantitativos para simular las interacciones de la atmósfera, los océanos, la superficie terrestre y el hielo. Se utilizan para una variedad de propósitos, desde el estudio de la dinámica del tiempo y el sistema climático hasta proyecciones del clima futuro. Todos los modelos climáticos equilibran, o casi equilibran, la energía entrante como radiación electromagnética de onda corta (incluida la visible) a la Tierra con la energía saliente como radiación electromagnética de onda larga (infrarroja) de la Tierra. Cualquier desequilibrio resulta en un cambio de la temperatura promedio de la Tierra. La mayoría de los modelos climáticos incluyen los efectos radiativos de los gases de efecto invernadero como el dióxido de carbono . Estos modelos predicen una tendencia al aumento de las temperaturas superficiales , así como un aumento más rápido de la temperatura en latitudes más altas.
Los modelos pueden variar desde relativamente simples hasta complejos:
Además, están disponibles con diferentes resoluciones que van desde >100 km hasta 1 km. Las altas resoluciones en los modelos climáticos globales son muy exigentes desde el punto de vista computacional y solo existen unos pocos conjuntos de datos globales. Algunos ejemplos son ICON [17] o datos mecánicamente reducidos como CHELSA (Climatologías de alta resolución para las áreas de superficie terrestre de la Tierra). [18] [19]
Los temas que estudian los climatólogos comprenden tres categorías principales: variabilidad climática , mecanismos del cambio climático y cambios climáticos modernos. [20]
Varios factores afectan el estado promedio de la atmósfera en un lugar particular. Por ejemplo, las latitudes medias tendrán un ciclo estacional de temperatura pronunciado, mientras que las regiones tropicales muestran poca variación de temperatura a lo largo de un año. [21] Otra variable importante del clima es la continentalidad: la distancia a las principales masas de agua, como los océanos . Los océanos actúan como un factor moderador, de modo que las tierras cercanas a ellos suelen tener menos diferencia de temperatura entre el invierno y el verano que las zonas más alejadas. [22] La atmósfera interactúa con otras partes del sistema climático , con vientos que generan corrientes oceánicas que transportan calor por todo el mundo. [23]
La clasificación es un método importante para simplificar procesos complicados. A lo largo de los siglos se han desarrollado diferentes clasificaciones climáticas , siendo las primeras en la Antigua Grecia . La forma en que se clasifican los climas depende de cuál sea la aplicación. Un productor de energía eólica necesitará información diferente (viento) en una clasificación que alguien más interesado en la agricultura, para quien las precipitaciones y la temperatura son más importantes. [24] La clasificación más utilizada, la clasificación climática de Köppen , se desarrolló a finales del siglo XIX y se basa en la vegetación. Utiliza datos mensuales sobre temperatura y precipitación . [25]
Existen diferentes tipos de variabilidad: patrones recurrentes de temperatura u otras variables climáticas. Se cuantifican con diferentes índices. De la misma manera que se utiliza el Dow Jones Industrial Average , que se basa en los precios de las acciones de 30 empresas, para representar las fluctuaciones de los precios de las acciones en general, los índices climáticos se utilizan para representar los elementos esenciales del clima. Los índices climáticos generalmente se diseñan con el doble objetivo de simplicidad e integridad, y cada índice generalmente representa el estado y el momento del factor climático que representa. Por su propia naturaleza, los índices son simples y combinan muchos detalles en una descripción generalizada de la atmósfera o del océano que puede usarse para caracterizar los factores que afectan el sistema climático global.
El Niño-Oscilación del Sur (ENSO) es un fenómeno acoplado océano-atmósfera en el Océano Pacífico responsable de gran parte de la variabilidad global de la temperatura [23] y tiene un ciclo de entre dos y siete años. [26] La oscilación del Atlántico Norte es un modo de variabilidad que se limita principalmente a la atmósfera inferior, la troposfera . La capa de atmósfera superior, la estratosfera , también es capaz de crear su propia variabilidad, sobre todo la oscilación Madden-Julian (MJO), que tiene un ciclo de aproximadamente 30 a 60 días. La oscilación interdecadal del Pacífico puede crear cambios en el Océano Pacífico y la atmósfera inferior en escalas de tiempo decenales.
El cambio climático ocurre cuando los cambios en el sistema climático de la Tierra dan como resultado nuevos patrones climáticos que permanecen durante un período prolongado. Esta duración de tiempo puede ser desde unas pocas décadas hasta millones de años. El sistema climático recibe casi toda su energía del sol. El sistema climático también emite energía al espacio exterior . El equilibrio de la energía entrante y saliente, y el paso de la energía a través del sistema climático, determina el presupuesto energético de la Tierra . Cuando la energía entrante es mayor que la energía saliente, el presupuesto energético de la Tierra es positivo y el sistema climático se está calentando. Si se gasta más energía, el presupuesto energético es negativo y la Tierra experimenta un enfriamiento. [27] El cambio climático también influye en el nivel medio del mar .
El cambio climático moderno es causado en gran medida por las emisiones humanas de gases de efecto invernadero provenientes de la quema de combustibles fósiles, que aumenta la temperatura media global de la superficie . El aumento de la temperatura es sólo un aspecto del cambio climático moderno, que también incluye cambios observados en las precipitaciones , las trayectorias de las tormentas y la nubosidad. Las temperaturas más cálidas están provocando nuevos cambios en el sistema climático , como el derretimiento generalizado de los glaciares , el aumento del nivel del mar y cambios en la flora y la fauna. [28]
A diferencia de la meteorología , que enfatiza los sistemas meteorológicos a corto plazo que no duran más de unas pocas semanas, la climatología estudia la frecuencia y las tendencias de esos sistemas. Estudia la periodicidad de los fenómenos meteorológicos a lo largo de años o milenios, así como los cambios de los patrones climáticos promedio a largo plazo en relación con las condiciones atmosféricas. Los climatólogos estudian tanto la naturaleza de los climas (locales, regionales o globales) como los factores naturales o inducidos por el hombre que provocan que los climas cambien. La climatología considera el pasado y puede ayudar a predecir el cambio climático futuro .
Los fenómenos de interés climatológico incluyen la capa límite atmosférica , los patrones de circulación , la transferencia de calor ( radiativa , convectiva y latente ), las interacciones entre la atmósfera y los océanos y la superficie terrestre (particularmente vegetación, uso de la tierra y topografía ), y la composición química y física de la atmósfera.
La técnica analógica, un método de pronóstico relativamente difícil, requiere recordar un evento meteorológico anterior que se espera que sea imitado por un evento próximo. Lo que la convierte en una técnica difícil es que rara vez existe una analogía perfecta para un evento del futuro. [29] Algunos se refieren a este tipo de pronóstico como reconocimiento de patrones, que sigue siendo un método útil para estimar las precipitaciones en espacios vacíos de datos, como los océanos, utilizando el conocimiento de cómo las imágenes satelitales se relacionan con las tasas de precipitación sobre la tierra, [30] así como el pronóstico de cantidades de precipitación y distribución del futuro. Una variación de este tema, utilizada para pronósticos de mediano plazo, se conoce como teleconexiones , cuando se utilizan sistemas en otras ubicaciones para ayudar a determinar la ubicación de un sistema dentro del régimen circundante. [31] Un método para utilizar las teleconexiones es utilizar índices climáticos como los fenómenos relacionados con ENSO. [32]
{{cite web}}: Mantenimiento CS1: copia archivada como título ( enlace ) Mantenimiento CS1: bot: estado de la URL original desconocido ( enlace ) Recuperado el 23 de noviembre de 2006.