El clima es el patrón meteorológico a largo plazo en una región, generalmente promediado durante 30 años. [1] [2] Más rigurosamente, es la media y variabilidad de las variables meteorológicas durante un período de tiempo que abarca desde meses hasta millones de años. Algunas de las variables meteorológicas que se miden comúnmente son la temperatura , la humedad , la presión atmosférica , el viento y la precipitación . En un sentido más amplio, el clima es el estado de los componentes del sistema climático , incluida la atmósfera , la hidrosfera , la criosfera , la litosfera y la biosfera y las interacciones entre ellos. [1] El clima de una ubicación se ve afectado por su latitud , longitud , terreno , altitud , uso de la tierra y cuerpos de agua cercanos y sus corrientes. [3]
Los climas se pueden clasificar según las variables promedio y típicas, más comúnmente la temperatura y la precipitación . El esquema de clasificación más utilizado es la clasificación climática de Köppen . El sistema de Thornthwaite , [4] en uso desde 1948, incorpora la evapotranspiración junto con información de temperatura y precipitación y se utiliza para estudiar la diversidad biológica y cómo el cambio climático la afecta. Las principales clasificaciones en la clasificación climática de Thornthwaite son microtérmica, mesotérmica y megatérmica. [5] Finalmente, los sistemas de clasificación sinóptica espacial y de Bergeron se centran en el origen de las masas de aire que definen el clima de una región.
La paleoclimatología es el estudio de los climas antiguos. Los paleoclimatólogos buscan explicar las variaciones climáticas en todas las partes de la Tierra durante un período geológico determinado , comenzando con el momento de la formación de la Tierra. [6] Dado que había muy pocas observaciones directas del clima disponibles antes del siglo XIX, los paleoclimas se infieren a partir de variables proxy . Incluyen evidencia no biótica, como sedimentos encontrados en lechos de lagos y núcleos de hielo , y evidencia biótica , como anillos de árboles y corales. Los modelos climáticos son modelos matemáticos de climas pasados, presentes y futuros. El cambio climático puede ocurrir en escalas de tiempo largas y cortas debido a varios factores. El calentamiento reciente se analiza en términos de calentamiento global , que resulta en redistribuciones de la biota . Por ejemplo, como ha escrito la científica del clima Lesley Ann Hughes : "un cambio de 3 °C [5 °F] en la temperatura media anual corresponde a un desplazamiento de las isotermas de aproximadamente 300–400 km [190–250 mi] en latitud (en la zona templada) o 500 m [1.600 pies] en altitud. Por lo tanto, se espera que las especies se desplacen hacia arriba en altitud o hacia los polos en latitud en respuesta al cambio de zonas climáticas". [7] [8]
El clima (del griego antiguo κλίμα, «inclinación») se define comúnmente como el tiempo promedio durante un largo período. [9] El período de promedio estándar es de 30 años, [10] pero se pueden utilizar otros períodos según el propósito. El clima también incluye estadísticas distintas del promedio, como las magnitudes de las variaciones de un día a otro o de un año a otro. La definición del glosario del Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC) de 2001 es la siguiente:
"El clima, en sentido estricto, suele definirse como el "tiempo medio" o, más rigurosamente, como la descripción estadística en términos de la media y la variabilidad de magnitudes relevantes a lo largo de un período que va desde meses hasta miles o millones de años. El período clásico es de 30 años, según la definición de la Organización Meteorológica Mundial (OMM). Estas magnitudes suelen ser variables superficiales como la temperatura, la precipitación y el viento. El clima, en un sentido más amplio, es el estado, incluida una descripción estadística, del sistema climático". [11]
La Organización Meteorológica Mundial (OMM) describe las " normales climáticas " como "puntos de referencia utilizados por los climatólogos para comparar las tendencias climatológicas actuales con las del pasado o lo que se considera típico. Una normal climática se define como el promedio aritmético de un elemento climático (por ejemplo, la temperatura) durante un período de 30 años. Se utiliza un período de 30 años porque es lo suficientemente largo como para filtrar cualquier variación interanual o anomalías como El Niño-Oscilación del Sur , pero también lo suficientemente corto como para poder mostrar tendencias climáticas más largas". [12]
La OMM se originó a partir de la Organización Meteorológica Internacional , que creó una comisión técnica para la climatología en 1929. En su reunión de Wiesbaden de 1934 , la comisión técnica designó el período de treinta años de 1901 a 1930 como el marco temporal de referencia para las normales climatológicas estándar. En 1982, la OMM acordó actualizar las normales climáticas, y estas se completaron posteriormente sobre la base de los datos climáticos del 1 de enero de 1961 al 31 de diciembre de 1990. [13] Las normales climáticas de 1961-1990 sirven como período de referencia de referencia. El próximo conjunto de normales climáticas que publicará la OMM es el de 1991 a 2010. [14] Además de recopilar las variables atmosféricas más comunes (temperatura del aire, presión, precipitación y viento), también se recopilan otras variables como la humedad, la visibilidad, la cantidad de nubes, la radiación solar, la temperatura del suelo, la tasa de evaporación de la capa de hielo, los días con tormentas y los días con granizo para medir el cambio en las condiciones climáticas. [15]
La diferencia entre clima y tiempo atmosférico se resume de forma útil con la frase popular "El clima es lo que esperas, el tiempo es lo que obtienes". [16] A lo largo de la historia , hay una serie de variables casi constantes que determinan el clima, incluidas la latitud , la altitud, la proporción de tierra y agua y la proximidad a océanos y montañas. Todas estas variables cambian solo en períodos de millones de años debido a procesos como la tectónica de placas . Otros determinantes climáticos son más dinámicos: la circulación termohalina del océano conduce a un calentamiento de 5 °C (9 °F) del océano Atlántico norte en comparación con otras cuencas oceánicas. [17] Otras corrientes oceánicas redistribuyen el calor entre la tierra y el agua a una escala más regional. La densidad y el tipo de cobertura vegetal afectan la absorción de calor solar, [18] la retención de agua y las precipitaciones a nivel regional. Las alteraciones en la cantidad de gases de efecto invernadero atmosféricos (en particular el dióxido de carbono y el metano ) determinan la cantidad de energía solar retenida por el planeta, lo que conduce al calentamiento global o al enfriamiento global . Las variables que determinan el clima son numerosas y las interacciones complejas, pero hay un acuerdo general en que se entienden las líneas generales, al menos en lo que respecta a los determinantes del cambio climático histórico. [19] [20]
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Las clasificaciones climáticas son sistemas que categorizan los climas del mundo. Una clasificación climática puede estar estrechamente relacionada con una clasificación de bioma , ya que el clima es una influencia importante en la vida de una región. Uno de los sistemas más utilizados es el sistema de clasificación climática de Köppen, desarrollado por primera vez en 1899. [21]
Existen varias formas de clasificar los climas en regímenes similares. Originalmente, los climas se definieron en la Antigua Grecia para describir el tiempo dependiendo de la latitud de una ubicación. Los métodos de clasificación climática modernos se pueden dividir en métodos genéticos , que se centran en las causas del clima, y métodos empíricos , que se centran en los efectos del clima. Los ejemplos de clasificación genética incluyen métodos basados en la frecuencia relativa de diferentes tipos de masas de aire o ubicaciones dentro de perturbaciones meteorológicas sinópticas . Los ejemplos de clasificaciones empíricas incluyen zonas climáticas definidas por la resistencia de las plantas , [22] evapotranspiración, [23] o más generalmente la clasificación climática de Köppen que originalmente fue diseñada para identificar los climas asociados con ciertos biomas . Una deficiencia común de estos esquemas de clasificación es que producen límites distintos entre las zonas que definen, en lugar de la transición gradual de las propiedades climáticas más comunes en la naturaleza.
La paleoclimatología es el estudio del clima pasado a lo largo de un gran período de la historia de la Tierra . Utiliza evidencias en diferentes escalas de tiempo (desde décadas hasta milenios) provenientes de capas de hielo, anillos de árboles, sedimentos, polen, corales y rocas para determinar el estado pasado del clima. Demuestra períodos de estabilidad y períodos de cambio y puede indicar si los cambios siguen patrones como ciclos regulares. [24]
Los detalles del registro climático moderno se conocen a través de la toma de mediciones de instrumentos meteorológicos como termómetros , barómetros y anemómetros durante los últimos siglos. Los instrumentos utilizados para estudiar el clima en la escala de tiempo moderna, su frecuencia de observación, su error conocido, su entorno inmediato y su exposición han cambiado a lo largo de los años, lo que debe tenerse en cuenta al estudiar el clima de siglos pasados. [25] Los registros climáticos modernos de largo plazo se inclinan hacia los centros de población y los países ricos. [26] Desde la década de 1960, el lanzamiento de satélites permite recopilar registros a escala global, incluidas áreas con poca o ninguna presencia humana, como la región del Ártico y los océanos.
La variabilidad climática es el término que describe las variaciones en el estado medio y otras características del clima (como las posibilidades o posibilidades de fenómenos meteorológicos extremos , etc.) "en todas las escalas espaciales y temporales más allá de la de los fenómenos meteorológicos individuales". [27] Parte de la variabilidad no parece tener una causa sistemática y se produce en momentos aleatorios. Dicha variabilidad se denomina variabilidad aleatoria o ruido . Por otro lado, la variabilidad periódica se produce con relativa regularidad y en distintos modos de variabilidad o patrones climáticos. [28]
Existen estrechas correlaciones entre las oscilaciones climáticas de la Tierra y factores astronómicos ( cambios del baricentro , variación solar , flujo de rayos cósmicos , retroalimentación del albedo de las nubes , ciclos de Milankovic ) y modos de distribución del calor entre el sistema climático océano-atmósfera. En algunos casos, las oscilaciones naturales actuales, históricas y paleoclimatológicas pueden estar enmascaradas por erupciones volcánicas significativas , eventos de impacto , irregularidades en los datos proxy climáticos , procesos de retroalimentación positiva o emisiones antropogénicas de sustancias como los gases de efecto invernadero . [29]
Con el paso de los años, las definiciones de variabilidad climática y del término relacionado cambio climático han cambiado. Si bien el término cambio climático ahora implica un cambio que es a la vez de largo plazo y de causa humana, en la década de 1960 la palabra cambio climático se usaba para lo que ahora describimos como variabilidad climática, es decir, inconsistencias y anomalías climáticas. [28]
El cambio climático es la variación de los climas globales o regionales a lo largo del tiempo. [34] Refleja cambios en la variabilidad o estado promedio de la atmósfera en escalas de tiempo que van desde décadas hasta millones de años. Estos cambios pueden ser causados por procesos internos a la Tierra , fuerzas externas (por ejemplo, variaciones en la intensidad de la luz solar) o actividades humanas, como se encontró recientemente. [35] [36] Los científicos han identificado el Desequilibrio Energético de la Tierra (EEI) como una métrica fundamental del estado del cambio global. [37]
En el uso reciente, especialmente en el contexto de la política ambiental , el término "cambio climático" a menudo se refiere únicamente a los cambios en el clima moderno, incluido el aumento de la temperatura media de la superficie conocido como calentamiento global . En algunos casos, el término también se utiliza con una presunción de causalidad humana, como en la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático (CMNUCC). La CMNUCC utiliza "variabilidad climática" para las variaciones no causadas por el hombre. [38]
La Tierra ha sufrido cambios climáticos periódicos en el pasado, incluidas cuatro grandes eras de hielo . Estas consisten en períodos glaciares en los que las condiciones son más frías de lo normal, separados por períodos interglaciares . La acumulación de nieve y hielo durante un período glaciar aumenta el albedo de la superficie , reflejando más energía del Sol al espacio y manteniendo una temperatura atmosférica más baja. El aumento de los gases de efecto invernadero , como por la actividad volcánica , puede aumentar la temperatura global y producir un período interglaciar. Las causas sugeridas de los períodos de eras de hielo incluyen las posiciones de los continentes , las variaciones en la órbita de la Tierra, los cambios en la emisión solar y el vulcanismo. [39] Sin embargo, estos cambios naturales en el clima ocurren en una escala de tiempo mucho más lenta que la tasa actual de cambio que es causada por la emisión de gases de efecto invernadero por las actividades humanas. [40]
Según el Servicio de Cambio Climático Copernicus de la UE, la temperatura media global del aire ha superado los 1,5 °C de calentamiento durante el período comprendido entre febrero de 2023 y enero de 2024. [41]
Los modelos climáticos utilizan métodos cuantitativos para simular las interacciones y la transferencia de energía radiativa entre la atmósfera , [42] los océanos , la superficie terrestre y el hielo a través de una serie de ecuaciones físicas. Se utilizan para una variedad de propósitos, desde el estudio de la dinámica del sistema meteorológico y climático hasta las proyecciones del clima futuro. Todos los modelos climáticos equilibran, o casi equilibran, la energía entrante como radiación electromagnética de onda corta (incluida la visible) a la Tierra con la energía saliente como radiación electromagnética de onda larga (infrarroja) de la Tierra. Cualquier desequilibrio resulta en un cambio en la temperatura promedio de la Tierra.
Los modelos climáticos están disponibles en diferentes resoluciones que van desde >100 km hasta 1 km. Las altas resoluciones en los modelos climáticos globales requieren recursos computacionales significativos, por lo que solo existen unos pocos conjuntos de datos globales. Los modelos climáticos globales se pueden reducir de escala de manera dinámica o estadística a modelos climáticos regionales para analizar los impactos del cambio climático a escala local. Algunos ejemplos son ICON [43] o datos reducidos de escala de manera mecánica como CHELSA (Climatologías a alta resolución para las áreas de superficie terrestre de la Tierra). [44] [45]
Las aplicaciones más comentadas de estos modelos en los últimos años han sido su uso para inferir las consecuencias del aumento de los gases de efecto invernadero en la atmósfera, principalmente el dióxido de carbono (véase gases de efecto invernadero ). Estos modelos predicen una tendencia al alza en la temperatura media global de la superficie , y el aumento más rápido de la temperatura se prevé para las latitudes más altas del hemisferio norte.
Los modelos pueden variar desde relativamente simples hasta bastante complejos. Los modelos simples de transferencia de calor radiante tratan a la Tierra como un único punto y una energía saliente promedio. Esto se puede expandir verticalmente (como en los modelos radiativos-convectivos) u horizontalmente. Finalmente, los modelos climáticos globales más complejos (acoplados) atmósfera-océano- hielo marino discretizan y resuelven las ecuaciones completas para la transferencia de masa y energía y el intercambio radiante. [46]
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