La lluvia son gotas de agua que se han condensado a partir del vapor de agua atmosférico y luego caen por gravedad . La lluvia es un componente importante del ciclo del agua y es responsable de depositar la mayor parte del agua dulce en la Tierra. Proporciona agua para centrales hidroeléctricas , riego de cultivos y condiciones adecuadas para muchos tipos de ecosistemas .
La causa principal de la producción de lluvia es la humedad que se mueve a lo largo de zonas tridimensionales de contrastes de temperatura y humedad conocidas como frentes climáticos . Si hay suficiente humedad y movimiento ascendente, la precipitación cae de las nubes convectivas (aquellas con un fuerte movimiento vertical ascendente), como los cumulonimbos (nubes de trueno), que pueden organizarse en estrechas bandas de lluvia . En áreas montañosas, es posible que haya precipitaciones intensas cuando el flujo ascendente se maximiza dentro de los lados del terreno a barlovento en elevación, lo que obliga al aire húmedo a condensarse y caer en forma de lluvia a lo largo de las laderas de las montañas. En el lado de sotavento de las montañas, pueden existir climas desérticos debido al aire seco causado por el flujo descendente que provoca el calentamiento y secado de la masa de aire . El movimiento de la vaguada del monzón , o zona de convergencia intertropical , trae estaciones de lluvias a los climas de sabana .
El efecto isla de calor urbano provoca un aumento de las precipitaciones, tanto en cantidad como en intensidad, a favor del viento de las ciudades. El calentamiento global también está provocando cambios en el patrón de precipitaciones a nivel mundial, incluidas condiciones más húmedas en el este de América del Norte y condiciones más secas en los trópicos. La Antártida es el continente más seco. La precipitación anual promedio mundial sobre la tierra es de 715 mm (28,1 pulgadas), pero en toda la Tierra es mucho mayor, 990 mm (39 pulgadas). [1] Los sistemas de clasificación climática , como el sistema de clasificación de Köppen , utilizan la precipitación anual promedio para ayudar a diferenciar entre diferentes regímenes climáticos. Las precipitaciones se miden mediante pluviómetros . Las cantidades de lluvia se pueden estimar mediante el radar meteorológico .
El aire contiene vapor de agua y la cantidad de agua en una determinada masa de aire seco, conocida como proporción de mezcla , se mide en gramos de agua por kilogramo de aire seco (g/kg). [2] [3] La cantidad de humedad en el aire también se informa comúnmente como humedad relativa ; que es el porcentaje del vapor de agua total que el aire puede contener a una temperatura del aire particular. [4] La cantidad de vapor de agua que puede contener una porción de aire antes de saturarse (100 % de humedad relativa) y formar una nube (un grupo de partículas diminutas y visibles de agua y hielo suspendidas sobre la superficie de la Tierra) [5] depende de su temperatura. El aire más cálido puede contener más vapor de agua que el aire más frío antes de saturarse. Por tanto, una forma de saturar una porción de aire es enfriarla. El punto de rocío es la temperatura a la que se debe enfriar un paquete para que se sature. [6]
Hay cuatro mecanismos principales para enfriar el aire hasta su punto de rocío: enfriamiento adiabático, enfriamiento conductivo, enfriamiento por radiación y enfriamiento evaporativo. El enfriamiento adiabático ocurre cuando el aire sube y se expande. [7] El aire puede ascender debido a convección , movimientos atmosféricos a gran escala o una barrera física como una montaña ( elevación orográfica ). El enfriamiento conductivo se produce cuando el aire entra en contacto con una superficie más fría, [8] generalmente al ser soplado de una superficie a otra, por ejemplo, de una superficie de agua líquida a una tierra más fría. El enfriamiento radiativo se produce debido a la emisión de radiación infrarroja , ya sea por el aire o por la superficie que se encuentra debajo. [9] El enfriamiento evaporativo ocurre cuando se agrega humedad al aire a través de la evaporación, lo que obliga a la temperatura del aire a enfriarse hasta su temperatura de bulbo húmedo , o hasta que alcance la saturación. [10]
Las principales formas en que se agrega vapor de agua al aire son la convergencia del viento en áreas de movimiento ascendente, [11] la precipitación o virga que cae desde arriba, [12] el calentamiento diurno que evapora el agua de la superficie de los océanos, cuerpos de agua o tierras húmedas, [13 ] transpiración de las plantas, [14] aire frío o seco que se mueve sobre agua más cálida, [15] y eleva el aire sobre las montañas. [16] El vapor de agua normalmente comienza a condensarse en núcleos de condensación como polvo, hielo y sal para formar nubes. Las porciones elevadas de los frentes climáticos (que son de naturaleza tridimensional) [17] fuerzan amplias áreas de movimiento ascendente dentro de la atmósfera terrestre que forman capas de nubes como los altoestratos o cirroestratos . [18] Stratus es una capa de nubes estable que tiende a formarse cuando una masa de aire frío y estable queda atrapada debajo de una masa de aire caliente. También puede formarse debido al levantamiento de la niebla de advección durante condiciones de brisa. [19]
La coalescencia ocurre cuando las gotas de agua se fusionan para crear gotas de agua más grandes. La resistencia del aire normalmente hace que las gotas de agua en una nube permanezcan estacionarias. Cuando se produce turbulencia en el aire, las gotas de agua chocan y producen gotas más grandes.
A medida que estas gotas de agua más grandes descienden, la coalescencia continúa, de modo que las gotas se vuelven lo suficientemente pesadas como para superar la resistencia del aire y caer en forma de lluvia. La coalescencia generalmente ocurre con mayor frecuencia en nubes por encima del punto de congelación y también se conoce como proceso de lluvia cálida. [20] En las nubes bajo cero, cuando los cristales de hielo ganan suficiente masa, comienzan a caer. Esto generalmente requiere más masa que la coalescencia cuando ocurre entre el cristal y las gotas de agua vecinas. Este proceso depende de la temperatura, ya que las gotas de agua sobreenfriada solo existen en una nube que está por debajo del punto de congelación. Además, debido a la gran diferencia de temperatura entre las nubes y el nivel del suelo, estos cristales de hielo pueden derretirse al caer y convertirse en lluvia. [21]
Las gotas de lluvia tienen tamaños que varían de 0,1 a 9 mm (0,0039 a 0,3543 pulgadas) de diámetro medio, pero desarrollan una tendencia a romperse en tamaños más grandes. Las gotas más pequeñas se llaman gotas de nube y su forma es esférica. A medida que una gota de lluvia aumenta de tamaño, su forma se vuelve más achatada, con su sección transversal más grande orientada hacia el flujo de aire que se aproxima. Las grandes gotas de lluvia se van aplanando cada vez más en el fondo, como panecillos de hamburguesa ; los muy grandes tienen forma de paracaídas . [22] [23] Contrariamente a la creencia popular, su forma no se parece a una lágrima. [24] Las gotas de lluvia más grandes de la Tierra se registraron sobre Brasil y las Islas Marshall en 2004; algunas de ellas alcanzaron un tamaño de hasta 10 mm (0,39 pulgadas). El gran tamaño se explica por la condensación de grandes partículas de humo o por colisiones de gotas en pequeñas regiones con un contenido especialmente alto de agua líquida. [25]
Las gotas de lluvia asociadas con el derretimiento del granizo tienden a ser más grandes que otras gotas de lluvia. [26]
La intensidad y la duración de las precipitaciones suelen estar inversamente relacionadas, es decir, es probable que las tormentas de alta intensidad sean de corta duración y las de baja intensidad pueden tener una duración larga. [27] [28]
La distribución final del tamaño de las gotas es una distribución exponencial . El número de gotas con un diámetro entre y por unidad de volumen de espacio es . Esto se conoce comúnmente como ley de Marshall-Palmer en honor a los investigadores que la caracterizaron por primera vez. [23] [29] Los parámetros dependen en cierta medida de la temperatura, [30] y la pendiente también aumenta con la tasa de lluvia (d en centímetros y R en milímetros por hora). [23]
Pueden ocurrir desviaciones para pequeñas gotas y durante diferentes condiciones de lluvia. La distribución tiende a ajustarse a la precipitación promedio, mientras que los espectros de tamaño instantáneo a menudo se desvían y se han modelado como distribuciones gamma . [31] La distribución tiene un límite superior debido a la fragmentación de las gotas. [23]
Las gotas de lluvia impactan a su velocidad terminal , que es mayor para las gotas más grandes debido a su mayor relación masa-arrastre. Al nivel del mar y sin viento, la llovizna de 0,5 mm (0,020 pulgadas) impacta a 2 m/s (6,6 pies/s) o 7,2 km/h (4,5 mph), mientras que las gotas grandes de 5 mm (0,20 pulgadas) impactan a alrededor de 9 m /s (30 pies/s) o 32 km/h (20 mph). [32]
La lluvia que cae sobre material suelto, como ceniza recién caída, puede producir hoyuelos que pueden fosilizarse, llamados impresiones de gotas de lluvia . [33] La dependencia de la densidad del aire del diámetro máximo de las gotas de lluvia junto con las huellas fósiles de las gotas de lluvia se ha utilizado para limitar la densidad del aire hace 2.700 millones de años. [34]
El sonido de las gotas de lluvia al golpear el agua es causado por burbujas de aire que oscilan bajo el agua . [35] [36]
El código METAR para lluvia es RA, mientras que la codificación para chubascos de lluvia es SHRA. [37]
En determinadas condiciones, la precipitación puede caer de una nube pero luego evaporarse o sublimarse antes de llegar al suelo. Esto se denomina virga y se ve con mayor frecuencia en climas cálidos y secos.
La precipitación estratiforme (un amplio escudo de precipitación con una intensidad relativamente similar) y la precipitación dinámica (precipitación convectiva de naturaleza lluviosa con grandes cambios de intensidad en distancias cortas) se producen como consecuencia del lento ascenso del aire en los sistemas sinópticos (del orden de cm/s), como en las proximidades de frentes fríos y cerca y hacia el polo de frentes cálidos en la superficie . Se observa un ascenso similar alrededor de los ciclones tropicales fuera de la pared del ojo y en los patrones de precipitación en forma de coma alrededor de los ciclones de latitudes medias . [38]
A lo largo de un frente ocluido se pueden encontrar una gran variedad de condiciones climáticas, siendo posibles tormentas, pero normalmente su paso está asociado con un secado de la masa de aire. Los frentes ocluidos generalmente se forman alrededor de áreas maduras de baja presión. [39] Lo que separa la lluvia de otros tipos de precipitación, como los gránulos de hielo y la nieve, es la presencia de una gruesa capa de aire en el aire que está por encima del punto de fusión del agua, que derrite la precipitación congelada mucho antes de que llegue al suelo. Si hay una capa poco profunda cerca de la superficie que está por debajo del punto de congelación, se producirá lluvia helada (lluvia que se congela al contacto con superficies en ambientes bajo cero). [40] El granizo se vuelve cada vez más infrecuente cuando el nivel de congelación dentro de la atmósfera excede los 3.400 m (11.000 pies) sobre el nivel del suelo. [41]
La lluvia convectiva , o precipitación tipo chubasco, se produce a partir de nubes convectivas (p. ej., cumulonimbus o cumulus congestus ). Cae en forma de aguaceros con intensidad que cambia rápidamente. La precipitación convectiva cae sobre un área determinada durante un tiempo relativamente corto, ya que las nubes convectivas tienen una extensión horizontal limitada. La mayor parte de las precipitaciones en los trópicos parecen ser convectivas; sin embargo, se ha sugerido que también se produce precipitación estratiforme. [38] [42] Graupel y granizo indican convección. [43] En latitudes medias, la precipitación convectiva es intermitente y a menudo se asocia con límites baroclínicos como frentes fríos , líneas de turbonada y frentes cálidos. [44]
La precipitación orográfica ocurre en el lado de barlovento de las montañas y es causada por el movimiento ascendente de un flujo de aire húmedo a gran escala a través de la cresta de la montaña, lo que resulta en enfriamiento y condensación adiabáticos . En las zonas montañosas del mundo sometidas a vientos relativamente constantes (por ejemplo, los vientos alisios ), suele prevalecer un clima más húmedo en el lado de barlovento de una montaña que en el lado de sotavento o a favor del viento. La humedad se elimina mediante elevación orográfica, dejando aire más seco (ver viento catabático ) en el lado de sotavento descendente y generalmente cálido, donde se observa una sombra de lluvia . [dieciséis]
En Hawái , el monte Waiʻaleʻale , en la isla de Kauai, destaca por sus precipitaciones extremas, ya que se encuentra entre los lugares del mundo con mayores niveles de precipitaciones, con 9.500 mm (373 pulgadas). [45] Los sistemas conocidos como tormentas de Kona afectan al estado con fuertes lluvias entre octubre y abril. [46] Los climas locales varían considerablemente en cada isla debido a su topografía, divisible en regiones de barlovento ( Koʻolau ) y sotavento ( Kona ) según la ubicación en relación con las montañas más altas. Los lados de barlovento miran de este a noreste a los vientos alisios y reciben mucha más lluvia; Los lados de sotavento son más secos y soleados, con menos lluvia y menos nubes. [47]
En América del Sur, la cordillera de los Andes bloquea la humedad del Pacífico que llega a ese continente, lo que da como resultado un clima desértico justo a favor del viento en el oeste de Argentina. [48] La cordillera de Sierra Nevada crea el mismo efecto en América del Norte formando la Gran Cuenca y los desiertos de Mojave . [49] [50]
La estación húmeda o lluviosa es la época del año, que abarca uno o más meses, en la que cae la mayor parte de la precipitación media anual en una región. [51] Las autoridades turísticas también utilizan a veces el término temporada verde como eufemismo . [52] Las áreas con estaciones húmedas se encuentran dispersas en partes de los trópicos y subtrópicos . [53] Los climas de sabana y las áreas con regímenes monzónicos tienen veranos húmedos e inviernos secos. Técnicamente, los bosques tropicales no tienen estaciones secas ni húmedas, ya que las precipitaciones se distribuyen equitativamente a lo largo del año. [54] Algunas áreas con estaciones de lluvias pronunciadas verán una interrupción en las precipitaciones a mitad de temporada cuando la zona de convergencia intertropical o la vaguada del monzón se muevan hacia el polo de su ubicación durante la mitad de la estación cálida. [27] Cuando la estación húmeda ocurre durante la estación cálida o verano , la lluvia cae principalmente durante las últimas horas de la tarde y las primeras horas de la noche. La temporada de lluvias es una época en la que mejora la calidad del aire , [55] mejora la calidad del agua dulce , [56] [57] y la vegetación crece significativamente.
Los ciclones tropicales , una fuente de lluvias muy intensas, consisten en grandes masas de aire de varios cientos de kilómetros de diámetro con baja presión en el centro y con vientos que soplan hacia el centro en el sentido de las agujas del reloj (hemisferio sur) o en el sentido contrario a las agujas del reloj (hemisferio norte). [58] Aunque los ciclones pueden cobrar un enorme costo en vidas y propiedades personales, pueden ser factores importantes en los regímenes de precipitación de los lugares que impactan, ya que pueden traer precipitaciones muy necesarias a regiones que de otro modo serían secas. [59] Las áreas en su trayectoria pueden recibir la cantidad de lluvia de un año debido al paso de un ciclón tropical. [60]
Las partículas finas producidas por los gases de escape de los automóviles y otras fuentes humanas de contaminación forman núcleos de condensación de nubes que conducen a la producción de nubes y aumentan la probabilidad de lluvia. A medida que los viajeros y el tráfico comercial hacen que la contaminación se acumule a lo largo de la semana, la probabilidad de lluvia aumenta: alcanza su punto máximo el sábado, después de cinco días de contaminación entre semana. En zonas densamente pobladas cercanas a la costa, como la costa este de Estados Unidos , el efecto puede ser dramático: hay un 22% más de posibilidades de lluvia los sábados que los lunes. [62] El efecto isla de calor urbano calienta las ciudades entre 0,6 y 5,6 °C (1,1 a 10,1 °F) por encima de los suburbios y las zonas rurales circundantes. Este calor adicional conduce a un mayor movimiento ascendente, lo que puede inducir actividad adicional de lluvias y tormentas eléctricas. Las tasas de precipitaciones a favor del viento de las ciudades aumentan entre un 48% y un 116%. En parte como resultado de este calentamiento, las precipitaciones mensuales son aproximadamente un 28% mayores entre 32 y 64 km (20 y 40 millas) a favor del viento de las ciudades, en comparación con contra el viento. [63] Algunas ciudades inducen un aumento total de las precipitaciones del 51%. [64]
El aumento de las temperaturas tiende a aumentar la evaporación, lo que puede provocar más precipitaciones. Las precipitaciones generalmente aumentaron en las tierras al norte de 30°N desde 1900 hasta 2005, pero han disminuido en los trópicos desde la década de 1970. A nivel mundial no ha habido una tendencia general estadísticamente significativa en las precipitaciones durante el último siglo, aunque las tendencias han variado ampliamente según la región y a lo largo del tiempo. Las zonas orientales de América del Norte y del Sur, el norte de Europa y el norte y centro de Asia se han vuelto más húmedas. El Sahel, el Mediterráneo, el sur de África y partes del sur de Asia se han vuelto más secos. Ha habido un aumento en el número de precipitaciones intensas en muchas áreas durante el siglo pasado, así como un aumento desde la década de 1970 en la prevalencia de sequías, especialmente en los trópicos y subtrópicos. Los cambios en las precipitaciones y la evaporación sobre los océanos son sugeridos por la disminución de la salinidad de las aguas de latitudes medias y altas (lo que implica más precipitaciones), junto con el aumento de la salinidad en latitudes más bajas (lo que implica menos precipitaciones y/o más evaporación). En los Estados Unidos contiguos, la precipitación total anual aumentó a una tasa promedio del 6,1 por ciento desde 1900, con los mayores aumentos dentro de la región climática del Este Norte Central (11,6 por ciento por siglo) y el Sur (11,1 por ciento). Hawaii fue la única región que mostró una disminución (-9,25 por ciento). [sesenta y cinco]
El análisis de 65 años de registros de precipitaciones de los Estados Unidos de América muestra que los 48 estados inferiores tienen un aumento de fuertes aguaceros desde 1950. Los mayores aumentos se producen en el noreste y el medio oeste, que en la última década han experimentado un 31 y un 16 por ciento más de aguaceros fuertes. en comparación con la década de 1950. Rhode Island es el estado con el mayor aumento, 104%. McAllen, Texas es la ciudad con el mayor aumento, 700%. Las fuertes lluvias en el análisis son los días en los que la precipitación total superó el uno por ciento superior de todos los días de lluvia y nieve durante los años 1950-2014. [66] [67]
Los intentos más exitosos de influir en el clima implican la siembra de nubes , que incluye técnicas utilizadas para aumentar las precipitaciones invernales sobre las montañas y suprimir el granizo . [68]
Las bandas de lluvia son áreas de nubes y precipitaciones significativamente alargadas. Las bandas de lluvia pueden ser estratiformes o convectivas [69] y se generan por diferencias de temperatura. Cuando se observa en las imágenes del radar meteorológico , este alargamiento de la precipitación se denomina estructura en bandas. [70] Las bandas de lluvia que preceden a los frentes cálidos ocluidos y a los frentes cálidos están asociadas con un movimiento ascendente débil, [71] y tienden a ser de naturaleza amplia y estratiforme. [72]
Las bandas de lluvia que se generan cerca y delante de los frentes fríos pueden ser líneas de turbonada que pueden producir tornados . [73] Las bandas de lluvia asociadas con frentes fríos pueden ser deformadas por barreras montañosas perpendiculares a la orientación del frente debido a la formación de un chorro de barrera de bajo nivel . [74] Se pueden formar bandas de tormentas eléctricas con límites de brisa marina y brisa terrestre si hay suficiente humedad presente. Si las bandas de lluvia de brisa marina se activan lo suficiente justo antes de un frente frío, pueden enmascarar la ubicación del propio frente frío. [75]
Una vez que un ciclón ocluye un frente ocluido (una depresión de aire caliente en lo alto) será causado por fuertes vientos del sur en su periferia oriental que rotarán en lo alto alrededor de su periferia noreste y, en última instancia, noroeste (también denominada cinta transportadora cálida), lo que forzará una depresión en la superficie. para continuar hacia el sector frío en una curva similar al frente ocluido. El frente crea la porción de un ciclón ocluido conocida como cabeza de coma , debido a la forma de coma de la nubosidad de la troposfera media que acompaña a esta característica. También puede ser el foco de fuertes precipitaciones locales, con posibles tormentas eléctricas si la atmósfera a lo largo del frente es lo suficientemente inestable para la convección. [76] Las bandas dentro del patrón de precipitación de la cabeza de coma de un ciclón extratropical pueden producir cantidades significativas de lluvia. [77] Detrás de los ciclones extratropicales durante el otoño y el invierno, se pueden formar bandas de lluvia a favor del viento en masas de agua relativamente cálidas, como los Grandes Lagos . A favor del viento de las islas, se pueden desarrollar bandas de aguaceros y tormentas eléctricas debido a la convergencia de vientos de bajo nivel a favor del viento en los bordes de las islas. En la costa de California , esto se ha observado a raíz de frentes fríos. [78]
Las bandas de lluvia dentro de los ciclones tropicales tienen una orientación curva. Las bandas de lluvia de ciclones tropicales contienen chubascos y tormentas eléctricas que, junto con la pared del ojo y el ojo, constituyen un huracán o tormenta tropical . La extensión de las bandas de lluvia alrededor de un ciclón tropical puede ayudar a determinar la intensidad del ciclón. [79]
La frase lluvia ácida fue utilizada por primera vez por el químico escocés Robert Augus Smith en 1852. [80] El pH de la lluvia varía, especialmente debido a su origen. En la costa este de Estados Unidos, la lluvia procedente del Océano Atlántico suele tener un pH de 5,0 a 5,6; la lluvia que llega a través del continente desde el oeste tiene un pH de 3,8 a 4,8; y las tormentas locales pueden tener un pH tan bajo como 2,0. [81] La lluvia se vuelve ácida principalmente debido a la presencia de dos ácidos fuertes, el ácido sulfúrico (H 2 SO 4 ) y el ácido nítrico (HNO 3 ). El ácido sulfúrico se deriva de fuentes naturales como volcanes y humedales (bacterias reductoras de sulfato); y fuentes antropogénicas como la combustión de combustibles fósiles y la minería donde está presente el H 2 S. El ácido nítrico se produce por fuentes naturales como rayos, bacterias del suelo e incendios naturales; y también se produce antropogénicamente mediante la combustión de combustibles fósiles y de centrales eléctricas. En los últimos 20 años, las concentraciones de ácido nítrico y sulfúrico han disminuido en presencia de agua de lluvia, lo que puede deberse al aumento significativo de amonio (muy probablemente como amoníaco procedente de la producción ganadera), que actúa como amortiguador de la lluvia ácida y eleva el pH. [82]
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La clasificación de Köppen depende de los valores medios mensuales de temperatura y precipitación. La forma más comúnmente utilizada de la clasificación de Köppen tiene cinco tipos primarios etiquetados de la A a la E. Específicamente, los tipos primarios son A, tropical; B, seco; C, suave latitud media; D, latitud media fría; y E, polar. Las cinco clasificaciones primarias se pueden dividir en clasificaciones secundarias como selva tropical , monzón , sabana tropical , subtropical húmedo , continental húmedo , clima oceánico , clima mediterráneo , estepa , clima subártico , tundra , casquete polar y desierto .
Los bosques tropicales se caracterizan por una gran cantidad de precipitaciones, y las definiciones establecen la precipitación mínima normal anual entre 1.750 y 2.000 mm (69 y 79 pulgadas). [84] Una sabana tropical es un bioma de pastizales ubicado en regiones de clima semiárido a semihúmedo de latitudes tropicales y subtropicales , con precipitaciones entre 750 y 1270 mm (30 y 50 pulgadas) al año. Están muy extendidos en África y también se encuentran en la India, el norte de América del Sur, Malasia y Australia. [85] La zona de clima subtropical húmedo es donde las lluvias invernales se asocian con grandes tormentas que los vientos del oeste dirigen de oeste a este. La mayor parte de las precipitaciones de verano se producen durante tormentas eléctricas y ciclones tropicales ocasionales. [86] Los climas subtropicales húmedos se encuentran en los continentes del lado este, aproximadamente entre latitudes de 20° y 40° grados de distancia del ecuador. [87]
Un clima oceánico (o marítimo) se encuentra típicamente a lo largo de las costas occidentales en las latitudes medias de todos los continentes del mundo, bordeando océanos fríos, así como en el sureste de Australia, y va acompañado de abundantes precipitaciones durante todo el año. [88] El régimen climático mediterráneo se asemeja al clima de las tierras de la cuenca mediterránea , partes del oeste de América del Norte, partes de Australia occidental y meridional , en el suroeste de Sudáfrica y en partes del centro de Chile . El clima se caracteriza por veranos calurosos y secos e inviernos frescos y húmedos. [89] Una estepa es una pradera seca . [90] Los climas subárticos son fríos con permafrost continuo y poca precipitación. [91]
La lluvia se mide en unidades de longitud por unidad de tiempo, normalmente en milímetros por hora, [94] o en países donde las unidades imperiales son más comunes, pulgadas por hora. [95] La "longitud", o más exactamente, la "profundidad" que se mide es la profundidad del agua de lluvia que se acumularía en una superficie plana, horizontal e impermeable durante un período de tiempo determinado, generalmente una hora. [96] Un milímetro de lluvia equivale a un litro de agua por metro cuadrado. [97]
La forma estándar de medir la lluvia o las nevadas es el pluviómetro estándar, que se puede encontrar en variedades de plástico de 100 mm (4 pulgadas) y de metal de 200 mm (8 pulgadas). [98] El cilindro interior se llena con 25 mm (0,98 pulgadas) de lluvia, y el rebose fluye hacia el cilindro exterior. Los medidores de plástico tienen marcas en el cilindro interior con una resolución de hasta 0,25 mm (0,0098 pulgadas), mientras que los medidores de metal requieren el uso de una varilla diseñada con las marcas apropiadas de 0,25 mm (0,0098 pulgadas). Después de llenar el cilindro interior, la cantidad que hay dentro se desecha, luego se llena con la lluvia restante en el cilindro exterior hasta que se acabe todo el líquido del cilindro exterior, sumando al total total hasta que el cilindro exterior esté vacío. [99] Otros tipos de pluviómetros incluyen el popular pluviómetro de cuña (el pluviómetro más barato y más frágil), el pluviómetro de cubo basculante y el pluviómetro de pesaje. [100] Para aquellos que buscan medir la lluvia de la manera más económica, una lata cilíndrica con lados rectos actuará como pluviómetro si se deja al aire libre, pero su precisión dependerá de la regla que se use para medir la lluvia. Cualquiera de los pluviómetros anteriores se puede fabricar en casa, con los conocimientos suficientes. [101]
Cuando se realiza una medición de precipitación, existen varias redes en los Estados Unidos y en otros lugares donde las mediciones de precipitación se pueden enviar a través de Internet, como CoCoRAHS o GLOBE. [102] [103] Si una red no está disponible en el área donde uno vive, la oficina meteorológica o meteorológica local más cercana probablemente estará interesada en la medición. [104]
Uno de los principales usos del radar meteorológico es poder evaluar la cantidad de precipitaciones caídas sobre grandes cuencas con fines hidrológicos . [105] Por ejemplo, el control de inundaciones de ríos , la gestión de alcantarillados y la construcción de presas son áreas donde los planificadores utilizan datos de acumulación de lluvia. Las estimaciones de precipitaciones obtenidas por radar complementan los datos de las estaciones de superficie que pueden utilizarse para la calibración. Para producir acumulaciones de radar, las tasas de lluvia sobre un punto se estiman utilizando el valor de los datos de reflectividad en puntos individuales de la cuadrícula. Luego se utiliza una ecuación de radar, que es
La intensidad de las precipitaciones se clasifica según la tasa de precipitación, que depende del tiempo considerado. [108] Para clasificar la intensidad de las precipitaciones se utilizan las siguientes categorías:
Los términos utilizados para una lluvia fuerte o violenta incluyen lavador de barrancos, removedor de basura y estrangulador de sapos. [111] La intensidad también se puede expresar mediante el factor R de erosividad de la lluvia [112] o en términos del índice n de estructura temporal de la lluvia . [108]
El tiempo promedio entre ocurrencias de un evento con una intensidad y duración específicas se denomina período de retorno . [113] La intensidad de una tormenta se puede predecir para cualquier período de retorno y duración de la tormenta, a partir de gráficos basados en datos históricos de la ubicación. [114] El período de retorno a menudo se expresa como un evento de n años. Por ejemplo, una tormenta de 10 años describe un evento de lluvia poco común que ocurre en promedio una vez cada 10 años. Las precipitaciones serán mayores y las inundaciones serán peores que la peor tormenta esperada en un año determinado. Una tormenta de 100 años describe un evento de lluvia extremadamente raro que ocurre en promedio una vez cada siglo. Las precipitaciones serán extremas y las inundaciones serán peores que un evento de 10 años. La probabilidad de un evento en cualquier año es la inversa del período de retorno (asumiendo que la probabilidad sigue siendo la misma para cada año). [113] Por ejemplo, una tormenta de 10 años tiene una probabilidad de ocurrir del 10 por ciento en un año determinado, y una tormenta de 100 años ocurre con una probabilidad del 1 por ciento en un año. Como ocurre con todos los eventos de probabilidad, es posible, aunque improbable, que se produzcan múltiples tormentas de 100 años en un solo año. [115]
El Pronóstico de Precipitación Cuantitativa (abreviado QPF) es la cantidad esperada de precipitación líquida acumulada durante un período de tiempo específico en un área específica. [116] Se especificará un QPF cuando se pronostique un tipo de precipitación mensurable que alcance un umbral mínimo para cualquier hora durante un período válido de QPF. Las previsiones de precipitaciones suelen estar limitadas por horas sinópticas como las 00.00, 06.00, 12.00 y 18.00 GMT . El terreno se considera en los QPF mediante el uso de topografía o en base a patrones de precipitación climatológica a partir de observaciones con gran detalle. [117] Desde mediados hasta finales de la década de 1990, los QPF se utilizaron dentro de los modelos de pronóstico hidrológico para simular el impacto en los ríos de todo Estados Unidos. [118]
Los modelos de pronóstico muestran una sensibilidad significativa a los niveles de humedad dentro de la capa límite planetaria , o en los niveles más bajos de la atmósfera, que disminuye con la altura. [119] El QPF puede generarse sobre una base cuantitativa, pronosticando montos, o cualitativa, pronosticando la probabilidad de un monto específico. [120] Las técnicas de pronóstico de imágenes de radar muestran una mayor habilidad que los pronósticos de modelos dentro de las 6 a 7 horas posteriores al momento de la imagen de radar. Los pronósticos se pueden verificar mediante el uso de mediciones de pluviómetros, estimaciones de radares meteorológicos o una combinación de ambos. Se pueden determinar varios puntajes de habilidad para medir el valor del pronóstico de lluvia. [121]
Las precipitaciones, especialmente la lluvia, tienen un efecto dramático en la agricultura. Todas las plantas necesitan al menos algo de agua para sobrevivir, por lo que la lluvia (que es el medio de riego más eficaz) es importante para la agricultura. Si bien un patrón de lluvia regular suele ser vital para las plantas sanas, demasiada o muy poca lluvia puede ser perjudicial e incluso devastadora para los cultivos. La sequía puede matar los cultivos y aumentar la erosión, [122] mientras que el clima demasiado húmedo puede provocar el crecimiento de hongos dañinos . [123] Las plantas necesitan cantidades variables de lluvia para sobrevivir. Por ejemplo, ciertos cactus requieren pequeñas cantidades de agua, [124] mientras que las plantas tropicales pueden necesitar hasta cientos de pulgadas de lluvia por año para sobrevivir.
En áreas con estaciones húmedas y secas, los nutrientes del suelo disminuyen y la erosión aumenta durante la estación húmeda. [27] Los animales tienen estrategias de adaptación y supervivencia para el régimen más húmedo. La estación seca anterior provoca escasez de alimentos durante la estación húmeda, ya que los cultivos aún no han madurado. [125] Los países en desarrollo han observado que sus poblaciones muestran fluctuaciones estacionales de peso debido a la escasez de alimentos que se observa antes de la primera cosecha, que ocurre al final de la temporada de lluvias. [126] La lluvia se puede recolectar mediante el uso de tanques de agua de lluvia ; tratados para uso potable o para uso no potable en interiores o para riego. [127] El exceso de lluvia durante períodos cortos de tiempo puede provocar inundaciones repentinas . [128]
Las actitudes culturales hacia la lluvia difieren en todo el mundo. En los climas templados , las personas tienden a estar más estresadas cuando el clima es inestable o nublado, lo que afecta a los hombres más que a las mujeres. [129] La lluvia también puede traer alegría, ya que algunos la consideran relajante o disfrutan de su atractivo estético. En lugares secos, como la India, [130] o durante períodos de sequía , [131] la lluvia mejora el estado de ánimo de las personas. En Botsuana , se utiliza como nombre de la moneda nacional la palabra setswana para lluvia, pula , en reconocimiento a la importancia económica de la lluvia en su país, ya que tiene un clima desértico. [132] Varias culturas han desarrollado medios para hacer frente a la lluvia y han desarrollado numerosos dispositivos de protección, como paraguas e impermeables , y dispositivos de desvío, como canaletas y desagües pluviales que conducen las lluvias a las alcantarillas. [133] Muchas personas encuentran agradable o distintivo el olor durante e inmediatamente después de la lluvia. La fuente de este aroma es el petricor , un aceite producido por las plantas, luego absorbido por las rocas y el suelo y luego liberado al aire durante la lluvia. [134]
La lluvia tiene un importante significado religioso en muchas culturas. [135] Los antiguos sumerios creían que la lluvia era el semen del dios del cielo An , [136] que caía de los cielos para inseminar a su consorte, la diosa de la tierra Ki , [136] provocando que ella diera a luz todas las plantas del tierra. [136] Los acadios creían que las nubes eran los pechos de Antu, la consorte de Anu [136] y que la lluvia era leche de sus pechos. [136] Según la tradición judía, en el siglo I a.C., el hacedor de milagros judío Honi ha-M'agel puso fin a una sequía de tres años en Judea dibujando un círculo en la arena y orando por la lluvia, negándose a abandonar el círculo. hasta que su oración fue concedida. [137] En sus Meditaciones , el emperador romano Marco Aurelio conserva una oración pidiendo lluvia hecha por los atenienses al dios griego del cielo Zeus . [135] Se sabe que varias tribus nativas americanas históricamente han realizado danzas de la lluvia en un esfuerzo por fomentar la lluvia. [135] Los rituales para hacer llover también son importantes en muchas culturas africanas. [138] En los Estados Unidos actuales, varios gobernadores estatales han celebrado Días de Oración por la Lluvia, incluidos los Días de Oración por la Lluvia en el Estado de Texas en 2011. [135]
Aproximadamente 505.000 km 3 (121.000 millas cúbicas) de agua caen como precipitación cada año en todo el mundo, de los cuales 398.000 km 3 (95.000 millas cúbicas) caen sobre los océanos. [139] Dada la superficie de la Tierra, eso significa que la precipitación anual promedio a nivel mundial es de 990 mm (39 pulgadas). Los desiertos se definen como áreas con una precipitación anual promedio de menos de 250 mm (10 pulgadas) por año, [140] [141] o como áreas donde se pierde más agua por evapotranspiración que la que cae como precipitación. [142]
La mitad norte de África está dominada por la región cálida y seca más extensa del mundo, el desierto del Sahara . Algunos desiertos ocupan también gran parte del sur de África: el Namib y el Kalahari . En toda Asia, un gran mínimo de precipitaciones anuales, compuesto principalmente de desiertos, se extiende desde el desierto de Gobi en Mongolia al oeste-suroeste a través del oeste de Pakistán ( Baluchistán ) e Irán hasta el desierto de Arabia en Arabia Saudita. La mayor parte de Australia es semiárida o desértica, [143] lo que la convierte en el continente habitado más seco del mundo. En América del Sur, la cordillera de los Andes bloquea la humedad del Pacífico que llega a ese continente, lo que da como resultado un clima desértico justo a favor del viento en el oeste de Argentina. [48] Las zonas más secas de los Estados Unidos son regiones donde el desierto de Sonora se extiende por el desierto del suroeste, la Gran Cuenca y el centro de Wyoming. [144]
Dado que la lluvia solo cae en forma líquida, rara vez cae cuando las temperaturas de la superficie están por debajo del punto de congelación, a menos que haya una capa de aire caliente en lo alto, en cuyo caso se convierte en lluvia helada . Debido a que toda la atmósfera está bajo cero la mayor parte del tiempo, los climas muy fríos ven muy poca lluvia y a menudo se les conoce como desiertos polares . Un bioma común en esta zona es la tundra , que tiene un breve deshielo en verano y un largo invierno helado. Los casquetes polares no ven lluvia alguna, lo que convierte a la Antártida en el continente más seco del mundo.
Las selvas tropicales son áreas del mundo con precipitaciones muy elevadas. Existen bosques tropicales y templados . Las selvas tropicales ocupan una gran franja del planeta, principalmente a lo largo del ecuador . La mayoría de los bosques tropicales templados se encuentran en las costas montañosas occidentales entre los 45 y 55 grados de latitud, pero a menudo se encuentran en otras áreas.
Alrededor del 40% al 75% de toda la vida biótica se encuentra en las selvas tropicales. Los bosques tropicales también son responsables del 28% del volumen de oxígeno del mundo.
La región ecuatorial cercana a la Zona de Convergencia Intertropical (ZCIT), o vaguada monzónica, es la parte más húmeda de los continentes del mundo. Anualmente, el cinturón de lluvias dentro de los trópicos avanza hacia el norte en agosto y luego regresa hacia el sur, hacia el hemisferio sur , en febrero y marzo. [145] Dentro de Asia, las precipitaciones se ven favorecidas en su parte sur desde el este de la India y el noreste a través de Filipinas y el sur de China hasta Japón debido a que el monzón arrastra humedad principalmente desde el Océano Índico hacia la región. [146] La vaguada del monzón puede llegar tan al norte como el paralelo 40 en el este de Asia durante agosto antes de moverse hacia el sur a partir de entonces. Su progresión hacia los polos se ve acelerada por la aparición del monzón de verano, que se caracteriza por el desarrollo de una presión atmosférica más baja (una baja térmica ) en la parte más cálida de Asia. [147] [148] Circulaciones monzónicas similares, pero más débiles, están presentes en América del Norte y Australia. [149] [150]
Durante el verano, el monzón del suroeste combinado con la humedad del Golfo de California y del Golfo de México que se mueve alrededor de la cordillera subtropical en el Océano Atlántico trae la promesa de tormentas eléctricas por la tarde y la noche a la zona sur de los Estados Unidos, así como a las Grandes Llanuras . [151] La mitad oriental de los Estados Unidos contiguos al este del meridiano 98 , las montañas del noroeste del Pacífico y la cordillera de Sierra Nevada son las partes más húmedas del país, con precipitaciones promedio que exceden los 760 mm (30 pulgadas) por año. [152] Los ciclones tropicales aumentan las precipitaciones en las secciones del sur de los Estados Unidos, [153] así como en Puerto Rico , las Islas Vírgenes de los Estados Unidos , [154] las Islas Marianas del Norte , [155] Guam y Samoa Americana .
El flujo occidental desde el templado Atlántico norte provoca humedad en toda Europa occidental, en particular en Irlanda y el Reino Unido, donde las costas occidentales pueden recibir entre 1.000 mm (39 pulgadas), al nivel del mar, y 2.500 mm (98 pulgadas), en las montañas. de lluvia al año. Bergen , Noruega, es una de las ciudades lluviosas europeas más famosas, con una precipitación anual de 2250 mm (89 pulgadas) en promedio. Durante el otoño, el invierno y la primavera, los sistemas de tormentas del Pacífico traen gran parte de sus precipitaciones a la mayor parte de Hawái y el oeste de los Estados Unidos. [151] Sobre la cima de la cresta, la corriente en chorro trae un máximo de precipitación de verano a los Grandes Lagos . Grandes áreas de tormentas conocidas como complejos convectivos de mesoescala se mueven a través de las llanuras, el Medio Oeste y los Grandes Lagos durante la estación cálida, contribuyendo hasta el 10% de la precipitación anual en la región. [156]
El Niño-Oscilación del Sur afecta la distribución de las precipitaciones al alterar los patrones de lluvia en el oeste de los Estados Unidos, [157] el Medio Oeste, [158] [159] el Sudeste, [160] y en todos los trópicos. También hay pruebas de que el calentamiento global está provocando un aumento de las precipitaciones en las zonas orientales de América del Norte, mientras que las sequías son cada vez más frecuentes en los trópicos y subtrópicos.
Cherrapunji , situado en la ladera sur del Himalaya oriental en Shillong , India, es el lugar más húmedo confirmado de la Tierra, con una precipitación media anual de 11.430 mm (450 pulgadas). La precipitación más alta registrada en un solo año fue de 22.987 mm (905,0 pulgadas) en 1861. El promedio de 38 años en la cercana Mawsynram , Meghalaya , India es de 11.873 mm (467,4 pulgadas). [161] El lugar más húmedo de Australia es el monte Bellenden Ker en el noreste del país, que registra un promedio de 8.000 mm (310 pulgadas) por año, con más de 12.200 mm (480,3 pulgadas) de lluvia registrados durante 2000. [162 ] El Big Bog en la isla de Maui tiene la precipitación media anual más alta de las islas hawaianas, con 10.300 mm (404 pulgadas). [163] El monte Waiʻaleʻale en la isla de Kauaʻi logra resultados similares.lluvias torrenciales, aunque ligeramente inferiores a las del Big Bog, con 9.500 mm (373 pulgadas) [164] de lluvia por año durante los últimos 32 años, con un récord de 17.340 mm (683 pulgadas) en 1982. Su cumbre se considera una uno de los lugares más lluviosos del planeta, con 350 días de lluvia al año.
Lloró , un pueblo situado en Chocó , Colombia , es probablemente el lugar con mayor precipitación en el mundo, con un promedio de 13.300 mm (523,6 pulgadas) por año. [165] El Departamento del Chocó es extraordinariamente húmedo. Tutunendaó, un pequeño pueblo situado en el mismo departamento, es uno de los lugares más húmedos estimados de la Tierra, con un promedio de 11.394 mm (448,6 pulgadas) por año; en 1974 la ciudad recibió 26.303 mm (86 pies 3,6 pulgadas), la mayor precipitación anual medida en Colombia. A diferencia de Cherrapunji, que recibe la mayor parte de sus precipitaciones entre abril y septiembre, Tutunendaó recibe lluvias distribuidas casi uniformemente durante todo el año. [166] Quibdó , la capital del Chocó, recibe la mayor cantidad de lluvia del mundo entre las ciudades con más de 100.000 habitantes: 9.000 mm (354 pulgadas) por año. [165] Las tormentas en Chocó pueden dejar caer 500 mm (20 pulgadas) de lluvia en un día. Esta cantidad es más de lo que cae en muchas ciudades en un año.
"La precipitación media de 30 años en Big Bog para el POR de 1978-2007 es 404,4".
