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 las centrales hidroeléctricas , el riego de cultivos y las condiciones adecuadas para muchos tipos de ecosistemas .
La principal causa 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 meteorológicos . 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 truenos) que pueden organizarse en estrechas bandas de lluvia . En las áreas montañosas, es posible que se produzcan fuertes precipitaciones donde el flujo ascendente se maximiza dentro de los lados barlovento del terreno a una altura que obliga al aire húmedo a condensarse y caer como 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 el secado de la masa de aire . El movimiento de la vaguada monzónica , o zona de convergencia intertropical , trae temporadas de lluvias a los climas de sabana .
El efecto de isla de calor urbana provoca un aumento de las precipitaciones, tanto en cantidad como en intensidad, a sotavento de las ciudades. El calentamiento global también está provocando cambios en el patrón de precipitaciones, 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 media mundial sobre la tierra es de 715 mm (28,1 pulgadas), pero en toda la Tierra es mucho mayor, de 990 mm (39 pulgadas). [1] Los sistemas de clasificación climática , como el sistema de clasificación de Köppen, utilizan la precipitación anual media para ayudar a diferenciar entre diferentes regímenes climáticos. La lluvia se mide utilizando pluviómetros . Las cantidades de lluvia se pueden estimar mediante un radar meteorológico .
El aire contiene vapor de agua, y la cantidad de agua en una masa dada de aire seco, conocida como la relación 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 particular del aire. [4] La cantidad de vapor de agua que una parcela de aire puede contener antes de que se sature (100% de humedad relativa) y forme una nube (un grupo de pequeñas partículas visibles de agua o 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 lo tanto, una forma de saturar una parcela de aire es enfriarla. El punto de rocío es la temperatura a la que se debe enfriar una parcela para saturarse. [6]
Existen cuatro mecanismos principales para enfriar el aire hasta su punto de rocío: enfriamiento adiabático, enfriamiento conductivo, enfriamiento radiacional y enfriamiento evaporativo. El enfriamiento adiabático ocurre cuando el aire se eleva y se expande. [7] El aire puede elevarse debido a la convección , movimientos atmosféricos a gran escala o una barrera física como una montaña ( elevación orográfica ). El enfriamiento conductivo ocurre cuando el aire entra en contacto con una superficie más fría, [8] generalmente al ser soplado de una superficie a otra, por ejemplo desde una superficie de agua líquida a tierra más fría. El enfriamiento radiacional ocurre debido a la emisión de radiación infrarroja , ya sea por el aire o por la superficie 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 a su temperatura de bulbo húmedo , o hasta que alcanza la saturación. [10]
Las principales formas en que el vapor de agua se agrega 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 tierra húmeda, [13] la transpiración de las plantas, [14] el aire frío o seco que se mueve sobre agua más cálida, [15] y el aire que se eleva 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 meteorológicos (que son de naturaleza tridimensional) [17] fuerzan amplias áreas de movimiento ascendente dentro de la atmósfera de la Tierra que forman capas de nubes como altoestratos o cirroestratos . [18] Los estratos son 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 cálido. También puede formarse debido al levantamiento de la niebla de advección durante condiciones de brisa. [19]
La coalescencia se produce cuando las gotas de agua se fusionan para crear gotas de agua más grandes. La resistencia del aire generalmente 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 (en su parte superior) y también se conoce como el proceso de lluvia cálida. [20] En las nubes por debajo del punto de congelación, cuando los cristales de hielo ganan suficiente masa, comienzan a caer. Esto generalmente requiere más masa que la coalescencia cuando se produce entre el cristal y las gotas de agua vecinas. Este proceso depende de la temperatura, ya que las gotas de agua superenfriadas solo existen en una nube que está por debajo del punto de congelación. Además, debido a la gran diferencia de temperatura entre la nube y el nivel del suelo, estos cristales de hielo pueden derretirse a medida que caen y convertirse en lluvia. [21]
Las gotas de lluvia tienen tamaños que van desde 0,1 a 9 mm (0,0039 a 0,3543 pulgadas) de diámetro medio, pero desarrollan una tendencia a romperse a tamaños mayores. Las gotas más pequeñas se llaman gotitas 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 gotas de lluvia grandes se vuelven cada vez más aplanadas en la parte inferior, como panecillos de hamburguesa ; las 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 eran tan grandes como 10 mm (0,39 pulgadas). El gran tamaño se explica por la condensación en grandes partículas de humo o por colisiones entre gotas en pequeñas regiones con un contenido particularmente alto de agua líquida. [25]
Las gotas de lluvia asociadas con el granizo derretido 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, las tormentas de alta intensidad tienden a ser de corta duración y las tormentas de baja intensidad pueden tener una larga duración. [27] [28]
La distribución final del tamaño de las gotas es una distribución exponencial . La cantidad de gotas con un diámetro entre y por unidad de volumen de espacio es . Esto se conoce comúnmente como la 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 se escala con la tasa de lluvia (d en centímetros y R en milímetros por hora). [23]
Pueden producirse desviaciones en el caso de gotitas pequeñas y en diferentes condiciones de lluvia. La distribución tiende a ajustarse a la lluvia promedio, mientras que los espectros de tamaño instantáneo suelen desviarse y se han modelado como distribuciones gamma . [31] La distribución tiene un límite superior debido a la fragmentación de las gotitas. [23]
Las gotas de lluvia impactan a su velocidad terminal , que es mayor para las gotas más grandes debido a su mayor relación masa-resistencia. A nivel del mar y sin viento, una llovizna de 0,5 mm (0,020 in) impacta a 2 m/s (6,6 ft/s) o 7,2 km/h (4,5 mph), mientras que las gotas grandes de 5 mm (0,20 in) impactan a alrededor de 9 m/s (30 ft/s) o 32 km/h (20 mph). [32]
La lluvia que cae sobre material poco compacto, como cenizas recién caídas, 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 impresiones fósiles de 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 el código para chubascos de lluvia es SHRA. [37]
En determinadas condiciones, la precipitación puede caer de una nube pero luego evaporarse o sublimar antes de llegar al suelo. Esto se denomina virga y se observa con más 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 que es de naturaleza lluviosa con grandes cambios de intensidad en distancias cortas) ocurren como consecuencia del ascenso lento del aire en sistemas sinópticos (del orden de cm/s), como en la vecindad de frentes fríos y cerca y hacia los polos de frentes cálidos superficiales . Se observa un ascenso similar alrededor de ciclones tropicales fuera de la pared del ojo , y en patrones de precipitación en forma de coma alrededor de ciclones de latitudes medias . [38]
A lo largo de un frente ocluido se pueden encontrar una gran variedad de condiciones meteorológicas, con la posibilidad de tormentas eléctricas, pero, por lo general, su paso está asociado con un secado de la masa de aire. Los frentes ocluidos suelen formarse 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 lo alto 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 superficial poco profunda cerca de la superficie que está por debajo del punto de congelación, se producirá lluvia helada (lluvia que se congela al entrar en contacto con superficies en entornos con temperaturas por debajo del punto de congelación). [40] El granizo se convierte en una ocurrencia cada vez menos frecuente cuando el nivel de congelación dentro de la atmósfera supera los 3.400 m (11.000 pies) sobre el nivel del suelo. [41]
La lluvia convectiva , o precipitación en chubascos, se produce a partir de nubes convectivas (por ejemplo, cumulonimbus o cumulus congestus ). Cae en forma de chubascos con una 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 la precipitación en los trópicos parece ser convectiva; sin embargo, se ha sugerido que también se produce precipitación estratiforme. [38] [42] El granizo y el 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 turbonadas y frentes cálidos. [44]
La precipitación orográfica se produce en el lado barlovento de las montañas y es causada por el movimiento ascendente del aire de un flujo de aire húmedo a gran escala a través de la cresta de la montaña, lo que resulta en enfriamiento adiabático y condensación. En las partes montañosas del mundo sujetas a vientos relativamente constantes (por ejemplo, los vientos alisios ), generalmente prevalece un clima más húmedo en el lado barlovento de una montaña que en el lado de sotavento o a sotavento. La humedad se elimina por elevación orográfica, dejando aire más seco (ver viento catabático ) en el lado de sotavento descendente y generalmente más cálido, donde se observa una sombra de lluvia . [16]
En Hawái , el monte Waiʻaleʻale , en la isla de Kauai, es notable por sus precipitaciones extremas, ya que se encuentra entre los lugares del mundo con los niveles más altos 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 de sotavento ( Kona ) según la ubicación relativa a las montañas más altas. Los lados de barlovento miran a los vientos alisios de este a noreste y reciben mucha más lluvia; los lados de sotavento son más secos y soleados, con menos lluvia y menos cobertura de 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 similar al desértico justo a sotavento del oeste de Argentina. [48] La cordillera de Sierra Nevada crea el mismo efecto en América del Norte, formando los desiertos de la Gran Cuenca y 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] El término estación verde también se utiliza a veces como eufemismo por las autoridades turísticas. [52] Las zonas con estaciones húmedas se encuentran dispersas en partes de los trópicos y subtrópicos . [53] Los climas de sabana y las zonas con regímenes monzónicos tienen veranos húmedos e inviernos secos. Las selvas tropicales técnicamente no tienen estaciones secas o húmedas, ya que sus precipitaciones se distribuyen de forma uniforme a lo largo del año. [54] Algunas zonas con estaciones lluviosas pronunciadas verán una pausa en las precipitaciones a mitad de temporada cuando la Zona de Convergencia Intertropical o la vaguada monzónica se desplacen hacia los polos 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 un momento en el que la calidad del aire mejora, [55] la calidad del agua dulce mejora, [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 millas de diámetro con baja presión en el centro y con vientos que soplan hacia el centro en sentido horario (hemisferio sur) o antihorario (hemisferio norte). [58] Aunque los ciclones pueden causar un enorme daño a la vida y a la propiedad personal, 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 camino pueden recibir un año de lluvia a través del paso de un ciclón tropical. [60]
Las partículas finas producidas por los escapes 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 que se haya acumulado contaminación durante cinco días laborables. En áreas densamente pobladas que están cerca de la costa, como la costa este de los Estados Unidos , el efecto puede ser dramático: hay un 22% más de probabilidades de lluvia los sábados que los lunes. [62] El efecto de isla de calor urbana calienta las ciudades de 0,6 a 5,6 °C (33,1 a 42,1 °F) por encima de los suburbios circundantes y las áreas rurales. Este calor adicional conduce a un mayor movimiento ascendente, que puede inducir actividad adicional de lluvias y tormentas eléctricas. Las tasas de lluvia a sotavento 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 los 32 y 64 km (20 y 40 mi) a sotavento de las ciudades, en comparación con las que lo hacen a barlovento. [63] Algunas ciudades inducen un aumento total de las precipitaciones del 51%. [64]
El aumento de las temperaturas tiende a incrementar la evaporación, lo que puede generar más precipitaciones. Las precipitaciones aumentaron en general sobre la tierra al norte de los 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 partes 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 eventos 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 se sugieren 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 continentales, la precipitación anual total aumentó a una tasa promedio del 6,1 por ciento desde 1900, con los mayores aumentos en la región climática del centro-norte oriental (11,6 por ciento por siglo) y el sur (11,1 por ciento). Hawái fue la única región que mostró una disminución (-9,25 por ciento). [65]
El análisis de 65 años de registros de precipitaciones de los Estados Unidos de América muestra que los 48 estados continentales han experimentado un aumento de lluvias torrenciales desde 1950. Los mayores aumentos se han producido en el noreste y el medio oeste, que en la última década han experimentado un 31 y un 16 por ciento más de lluvias torrenciales en comparación con la década de 1950. Rhode Island es el estado con el mayor aumento, un 104 por ciento. McAllen, Texas, es la ciudad con el mayor aumento, un 700 por ciento. Los días en que las precipitaciones totales superaron el uno por ciento de todos los días de lluvia y nieve durante los años 1950-2014 son lluvias torrenciales. [66] [67]
Los intentos más exitosos de influir en el clima involucran la siembra de nubes , que incluye técnicas utilizadas para aumentar las precipitaciones invernales en las montañas y suprimir el granizo . [68]
Las bandas de lluvia son áreas de nubes y precipitaciones que se alargan significativamente. Las bandas de lluvia pueden ser estratiformes o convectivas [ 69] y se generan por diferencias de temperatura. Cuando se observa en imágenes de radar meteorológico , esta elongación de la precipitación se denomina estructura en bandas [70] . Las bandas de lluvia que se encuentran antes de frentes cálidos ocluidos y frentes cálidos se asocian con un movimiento ascendente débil [71] y tienden a ser anchas y estratiformes por naturaleza [72] .
Las bandas de lluvia que se generan cerca y por delante de los frentes fríos pueden ser líneas de turbonadas capaces de producir tornados . [73] Las bandas de lluvia asociadas a los frentes fríos pueden verse deformadas por barreras montañosas perpendiculares a la orientación del frente debido a la formación de un chorro de barrera de bajo nivel . [74] Las bandas de tormentas eléctricas se pueden formar con los límites de la brisa marina y la brisa terrestre si hay suficiente humedad. Si las bandas de lluvia de la brisa marina se vuelven lo suficientemente activas justo por delante de un frente frío, pueden ocultar la ubicación del propio frente frío. [75]
Una vez que un ciclón ocluye un frente ocluido (una vaguada de aire cálido en lo alto) será causada por fuertes vientos del sur en su periferia oriental que rotan en lo alto alrededor de su periferia noreste y, en última instancia, noroeste (también llamada la cinta transportadora cálida), lo que obliga a una vaguada superficial a continuar hacia el sector frío en una curva similar al frente ocluido. El frente crea la parte de un ciclón ocluido conocida como su cabeza de coma , debido a la forma de coma de la nubosidad de la troposfera media que acompaña a la característica. También puede ser el foco de precipitaciones localmente fuertes, con tormentas eléctricas posibles si la atmósfera a lo largo del frente es lo suficientemente inestable para la convección. [76] La formación de bandas dentro del patrón de precipitación de la cabeza de coma de un ciclón extratropical puede producir cantidades significativas de lluvia. [77] Detrás de los ciclones extratropicales durante el otoño y el invierno, las bandas de lluvia pueden formarse a sotavento de cuerpos de agua relativamente cálidos como los Grandes Lagos . A sotavento de las islas, pueden formarse bandas de lluvias y tormentas eléctricas debido a la convergencia de vientos de bajo nivel a sotavento de 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 los ciclones tropicales contienen lluvias y tormentas eléctricas que, junto con la pared del ojo y el ojo, constituyen un huracán o una 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 que se deriva del océano Atlántico normalmente tiene un pH de 5,0 a 5,6; la lluvia que cruza el continente desde el oeste tiene un pH de 3,8 a 4,8; y las tormentas eléctricas 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, ácido sulfúrico (H 2 SO 4 ) y 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 H 2 S. El ácido nítrico es producido por fuentes naturales como rayos, bacterias del suelo e incendios naturales; mientras que también se produce antropogénicamente por la combustión de combustibles fósiles y de plantas de energía. 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 proveniente 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 mensuales promedio de temperatura y precipitación. La forma más comúnmente utilizada de la clasificación de Köppen tiene cinco tipos principales etiquetados de A a E. Específicamente, los tipos principales son A, tropical; B, seco; C, templado de latitudes medias; D, frío de latitudes medias; y E, polar. Las cinco clasificaciones principales se pueden dividir a su vez en clasificaciones secundarias como selva tropical , monzón , sabana tropical , subtropical húmedo , continental húmedo , clima oceánico , clima mediterráneo , estepa , clima subártico , tundra , capa de hielo polar y desierto .
Las selvas tropicales se caracterizan por una alta pluviosidad, con definiciones que establecen una pluviosidad anual mínima normal 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 subtropicales y tropicales , con precipitaciones entre 750 y 1.270 mm (30 y 50 pulgadas) al año. Están muy extendidas en África, y también se encuentran en la India, las partes septentrionales de América del Sur, Malasia y Australia. [85] La zona climática subtropical húmeda es donde la pluviosidad invernal se asocia con grandes tormentas que los vientos del oeste dirigen de oeste a este. La mayor parte de la pluviosidad de verano ocurre durante tormentas eléctricas y ciclones tropicales ocasionales. [86] Los climas subtropicales húmedos se encuentran en los continentes del lado este, aproximadamente entre latitudes 20° y 40° grados lejos 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 el sureste de Australia, y está 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 del Sur , en el suroeste de Sudáfrica y en partes del centro de Chile . El clima se caracteriza por veranos cálidos y secos e inviernos fríos y húmedos. [89] Una estepa es una pradera seca . [90] Los climas subárticos son fríos con permafrost continuo y poca precipitación. [91]
En 2022, los niveles de al menos cuatro ácidos perfluoroalquilo (PFAA) en el agua de lluvia en todo el mundo superaron en gran medida los avisos de salud sobre el agua potable de por vida de la EPA , así como los estándares de seguridad comparables daneses, holandeses y de la Unión Europea , lo que llevó a la conclusión de que "la propagación global de estos cuatro PFAA en la atmósfera ha provocado que se supere el límite planetario de contaminación química". [92]
Se pensaba que los PFAA acabarían en los océanos, donde se diluirían a lo largo de décadas, pero un estudio de campo publicado en 2021 por investigadores de la Universidad de Estocolmo descubrió que a menudo se transfieren del agua al aire cuando las olas llegan a la tierra, son una fuente importante de contaminación del aire y, finalmente, llegan a la lluvia. Los investigadores concluyeron que la contaminación puede afectar a grandes áreas. [93] [94] [95]
En 2024, un estudio mundial de 45.000 muestras de agua subterránea encontró que el 31% de las muestras contenían niveles de PFAS que eran nocivos para la salud humana; estas muestras se tomaron de áreas que no estaban cerca de ninguna fuente obvia de contaminación. [96]
El suelo también está contaminado y se han encontrado productos químicos en áreas remotas como la Antártida . [97] La contaminación del suelo puede dar lugar a niveles más elevados de PFA en alimentos como el arroz blanco, el café y los animales criados en suelos contaminados. [98] [99] [100]
La lluvia se mide en unidades de longitud por unidad de tiempo, típicamente en milímetros por hora, [101] o en países donde las unidades imperiales son más comunes, pulgadas por hora. [102] 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 una cantidad de tiempo determinada, típicamente una hora. [103] Un milímetro de lluvia es el equivalente a un litro de agua por metro cuadrado. [104]
La forma estándar de medir la lluvia o la nevada 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). [105] El cilindro interior se llena con 25 mm (0,98 pulgadas) de lluvia, y el rebose fluye hacia el cilindro exterior. Los pluviómetros de plástico tienen marcas en el cilindro interior con una resolución de hasta 0,25 mm (0,0098 pulgadas), mientras que los de metal requieren el uso de una varilla diseñada con las marcas adecuadas de 0,25 mm (0,0098 pulgadas). Una vez que se llena el cilindro interior, se descarta la cantidad que hay en su interior y luego se llena con la lluvia restante en el cilindro exterior hasta que se acaba todo el líquido del cilindro exterior, lo que se suma al total general hasta que el cilindro exterior está vacío. [106] Otros tipos de pluviómetros incluyen el popular pluviómetro de cuña (el pluviómetro más barato y más frágil), el pluviómetro de cubeta basculante y el pluviómetro de pesaje. [107] Para aquellos que buscan medir la lluvia de la manera más económica, una lata cilíndrica con lados rectos funcionará 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 mencionados anteriormente se puede fabricar en casa, con los conocimientos técnicos suficientes. [108]
Cuando se realiza una medición de precipitación, existen varias redes en los Estados Unidos y en otros lugares donde se pueden enviar mediciones de lluvia a través de Internet, como CoCoRAHS o GLOBE. [109] [110] Si no hay una red disponible en el área donde uno vive, la oficina meteorológica o meteorológica local más cercana probablemente estará interesada en la medición. [111]
Uno de los principales usos del radar meteorológico es poder evaluar la cantidad de precipitaciones caídas sobre grandes cuencas para fines hidrológicos . [112] Por ejemplo, el control de inundaciones de ríos , la gestión de alcantarillado y la construcción de presas son todas áreas donde los planificadores utilizan datos de acumulación de lluvia. Las estimaciones de lluvia derivadas del radar complementan los datos de la estación de superficie que se pueden utilizar 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 de cuadrícula individuales. Luego se utiliza una ecuación de radar, que es donde Z representa la reflectividad del radar, R representa la tasa de lluvia y A y b son constantes. [113] Las estimaciones de lluvia derivadas de satélite utilizan instrumentos de microondas pasivos a bordo de satélites meteorológicos en órbita polar , así como geoestacionarios para medir indirectamente las tasas de lluvia. [114] Si uno quiere una lluvia acumulada durante un período de tiempo, tiene que sumar todas las acumulaciones de cada cuadro de cuadrícula dentro de las imágenes durante ese tiempo.
La intensidad de las precipitaciones se clasifica según la tasa de precipitación, que depende del tiempo considerado. [115] Para clasificar la intensidad de las precipitaciones se utilizan las siguientes categorías:
Los términos utilizados para una lluvia fuerte o violenta incluyen limpiador de cárcavas, arrastrador de basura y estrangulador de sapos. [118] La intensidad también se puede expresar mediante el factor R de erosividad de la lluvia [119] o en términos del índice n de la estructura temporal de la lluvia . [115]
El tiempo promedio entre ocurrencias de un evento con una intensidad y duración especificadas se llama período de retorno . [120] La intensidad de una tormenta se puede predecir para cualquier período de retorno y duración de tormenta, a partir de gráficos basados en datos históricos para la ubicación. [121] 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 raro que ocurre en promedio una vez cada 10 años. La lluvia será mayor y la inundación será peor que la peor tormenta esperada en un solo año. Una tormenta de 100 años describe un evento de lluvia extremadamente raro que ocurre en promedio una vez en un siglo. La lluvia será extrema y la inundación peor 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 permanece igual para cada año). [120] 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, tener múltiples tormentas de 100 años en un solo año. [122]
El pronóstico cuantitativo de precipitación (QPF, por sus siglas en inglés) es la cantidad esperada de precipitación líquida acumulada durante un período de tiempo específico sobre un área específica. [123] Se especificará un QPF cuando se pronostique un tipo de precipitación medible que alcance un umbral mínimo para cualquier hora durante un período válido de QPF. Los pronósticos de precipitación tienden a estar limitados por horas sinópticas como 0000, 0600, 1200 y 1800 GMT . El terreno se considera en los QPF mediante el uso de la topografía o en función de los patrones de precipitación climatológica a partir de observaciones con gran detalle. [124] A partir de mediados y fines 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. [125]
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. [126] El QPF se puede generar sobre una base cuantitativa, pronosticando cantidades, o cualitativa, pronosticando la probabilidad de una cantidad específica. [127] 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 radar meteorológico o una combinación de ambos. Se pueden determinar varios puntajes de habilidad para medir el valor del pronóstico de lluvia. [128]
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 tanto, la lluvia (siendo el medio más eficaz de riego) es importante para la agricultura. Si bien un patrón regular de lluvia suele ser vital para las plantas saludables, demasiada o muy poca lluvia puede ser perjudicial, incluso devastadora para los cultivos. La sequía puede matar los cultivos y aumentar la erosión, [129] mientras que el clima excesivamente húmedo puede provocar el crecimiento de hongos dañinos . [130] Las plantas necesitan cantidades variables de lluvia para sobrevivir. Por ejemplo, ciertos cactus requieren pequeñas cantidades de agua, [131] 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 conduce a escasez de alimentos en la estación húmeda, ya que los cultivos aún no han madurado. [132] Los países en desarrollo han observado que sus poblaciones muestran fluctuaciones de peso estacionales debido a la escasez de alimentos observada antes de la primera cosecha, que ocurre a fines de la estación húmeda. [133] La lluvia puede recolectarse mediante el uso de tanques de agua de lluvia ; tratada para uso potable o para uso no potable en interiores o para riego. [134] La lluvia excesiva durante períodos cortos de tiempo puede causar inundaciones repentinas . [135]
Las actitudes culturales hacia la lluvia difieren en todo el mundo. En climas templados , las personas tienden a estresarse más cuando el clima es inestable o nublado, y su impacto es mayor en los hombres que en las mujeres. [136] La lluvia también puede traer alegría, ya que algunos la consideran relajante o disfrutan de su atractivo estético. En lugares secos, como la India, [137] o durante períodos de sequía , [138] la lluvia levanta el ánimo de las personas. En Botsuana , la palabra setswana para lluvia, pula , se utiliza como nombre de la moneda nacional , en reconocimiento a la importancia económica de la lluvia en su país, ya que tiene un clima desértico. [139] Varias culturas han desarrollado medios para lidiar con la lluvia y han desarrollado numerosos dispositivos de protección como paraguas e impermeables , y dispositivos de desviación como canaletas y desagües pluviales que conducen las lluvias a las alcantarillas. [140] Muchas personas encuentran agradable o distintivo el aroma durante e inmediatamente después de la lluvia. La fuente de este olor es el petricor , un aceite producido por las plantas, luego absorbido por las rocas y el suelo, y luego liberado al aire durante las lluvias. [141]
La lluvia tiene un significado religioso importante en muchas culturas. [142] Los antiguos sumerios creían que la lluvia era el semen del dios del cielo An , [143] que caía de los cielos para inseminar a su consorte, la diosa de la tierra Ki , [143] provocando que diera a luz a todas las plantas de la tierra. [143] Los acadios creían que las nubes eran los pechos de la consorte de Anu, Antu , [143] y que la lluvia era leche de sus pechos. [143] 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 rezando por la lluvia, negándose a abandonar el círculo hasta que su oración fuera concedida. [144] En sus Meditaciones , el emperador romano Marco Aurelio conserva una oración por la lluvia hecha por los atenienses al dios griego del cielo Zeus . [142] Se sabe que varias tribus nativas americanas han realizado históricamente danzas de la lluvia en un esfuerzo por fomentar las precipitaciones. [142] Los rituales para hacer llover también son importantes en muchas culturas africanas. [145] 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. [142]
Cada año, en todo el planeta caen en forma de precipitación aproximadamente 505 000 km3 ( 121 000 mi3) de agua, de los cuales 398 000 km3 ( 95 000 mi3) se encuentran en los océanos. [146] Dada la superficie de la Tierra, eso significa que la precipitación anual promedio global 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, [147] [148] o como áreas donde se pierde más agua por evapotranspiración de la que cae en forma de precipitación. [149]
La mitad norte de África está dominada por la región cálida y seca más extensa del mundo, el desierto del Sahara . Algunos desiertos también ocupan gran parte del sur de África: el Namib y el Kalahari . En toda Asia, un gran mínimo de precipitaciones anuales, compuesto principalmente por 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 árabe en Arabia Saudita. La mayor parte de Australia es semiárida o desértica, [150] 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 similar al del desierto justo a sotavento en el oeste de Argentina. [48] Las áreas más secas de los Estados Unidos son regiones donde el desierto de Sonora se extiende sobre el desierto del suroeste, la Gran Cuenca y el centro de Wyoming. [151]
Como 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 cálido en lo alto, en cuyo caso se convierte en lluvia helada . Debido a que toda la atmósfera está por debajo del punto de congelación, los climas fríos suelen tener muy pocas precipitaciones y a menudo se los conoce como desiertos polares . Un bioma común en esta área es la tundra , que tiene un deshielo de verano corto y un invierno helado largo. Los casquetes polares no reciben lluvia en absoluto, lo que convierte a la Antártida en el continente más seco del mundo.
Las selvas tropicales son zonas del mundo con precipitaciones muy elevadas. Existen selvas tropicales y selvas templadas . Las selvas tropicales ocupan una gran franja del planeta, principalmente a lo largo del ecuador . La mayoría de las selvas templadas se encuentran en las costas montañosas occidentales entre los 45 y los 55 grados de latitud, pero a menudo se encuentran en otras áreas.
Entre el 40 y el 75 % de toda la vida biótica se encuentra en las selvas tropicales, que también son responsables del 28 % de la renovación del oxígeno del planeta.
La región ecuatorial cerca de la Zona de Convergencia Intertropical (ZCIT), o vaguada monzónica, es la porción más húmeda de los continentes del mundo. Anualmente, el cinturón de lluvia dentro de los trópicos avanza hacia el norte en agosto, luego se mueve hacia el sur hacia el hemisferio sur en febrero y marzo. [152] Dentro de Asia, las precipitaciones se ven favorecidas en su porción sur desde la India al este y noreste a través de Filipinas y el sur de China hasta Japón debido a que el monzón transporta humedad principalmente desde el Océano Índico hacia la región. [153] La vaguada monzónica puede llegar tan al norte como el paralelo 40 en el este de Asia durante agosto antes de moverse hacia el sur después de eso. Su progresión hacia los polos se acelera con el inicio del monzón de verano, que se caracteriza por el desarrollo de una presión de aire más baja (una baja térmica ) sobre la parte más cálida de Asia. [154] [155] Circulaciones monzónicas similares, pero más débiles, están presentes sobre América del Norte y Australia. [156] [157]
Durante el verano, el monzón del suroeste combinado con la humedad del golfo de California y el golfo de México que se mueve alrededor de la dorsal subtropical del océano Atlántico trae la promesa de tormentas eléctricas por la tarde y la noche al sur de los Estados Unidos, así como a las Grandes Llanuras . [158] 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 de la nación, con una precipitación media que supera los 760 mm (30 pulgadas) al año. [159] Los ciclones tropicales aumentan las precipitaciones en las secciones del sur de los Estados Unidos, [160] así como en Puerto Rico , las Islas Vírgenes de los Estados Unidos , [161] las Islas Marianas del Norte , [162] Guam y Samoa Americana .
El flujo del oeste desde el templado Atlántico Norte produce humedad en toda Europa occidental, en particular Irlanda y el Reino Unido, donde las costas occidentales pueden recibir entre 1000 mm (39 pulgadas), a nivel del mar y 2500 mm (98 pulgadas), en las montañas de lluvia por año. Bergen , Noruega, es una de las ciudades de lluvia más famosas de Europa, con su precipitación anual de 2250 mm (89 pulgadas) en promedio. Durante el otoño, el invierno y la primavera, los sistemas de tormentas del Pacífico traen a la mayor parte de Hawái y al oeste de los Estados Unidos gran parte de su precipitación. [158] Sobre la parte superior de la dorsal, la corriente en chorro trae un máximo de precipitación de verano a los Grandes Lagos . Grandes áreas de tormentas eléctricas 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 con el 10% de la precipitación anual a la región. [163]
El fenómeno de El Niño-Oscilación del Sur afecta la distribución de las precipitaciones al alterar los patrones de lluvia en el oeste de los Estados Unidos, [164] el Medio Oeste, [165] [166] el Sudeste, [167] y en todos los trópicos. También hay evidencia de que el calentamiento global conduce a un aumento de las precipitaciones en las partes orientales de América del Norte, mientras que las sequías se están volviendo más frecuentes en los trópicos y subtrópicos.
Cherrapunji , situado en las laderas meridionales 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). [168] El lugar más húmedo de Australia es el monte Bellenden Ker en el noreste del país, que registra una media de 8.000 mm (310 pulgadas) al año, con más de 12.200 mm (480,3 pulgadas) de lluvia registrada durante el año 2000. [169] 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). [170] 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) [171] de lluvia por año durante los últimos 32 años, con un récord de 17.340 mm (683 pulgadas) en 1982. Su cumbre se considera uno de los lugares más lluviosos de la Tierra, con 350 días de lluvia al año.
Lloró , una ciudad situada en el Chocó , Colombia , es probablemente el lugar con la mayor precipitación pluvial del mundo, con un promedio de 13.300 mm (523,6 pulgadas) por año. [172] El departamento del Chocó es extraordinariamente húmedo. Tutunendaó, una pequeña ciudad situada en el mismo departamento, es uno de los lugares más húmedos estimados en 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 su lluvia entre abril y septiembre, Tutunendaó recibe lluvia distribuida casi uniformemente durante todo el año. [173] 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. [172] Las tormentas en el Chocó pueden dejar caer 500 mm (20 pulgadas) de lluvia en un día. Esta cantidad es mayor que la 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".
