Introducción a las temperaturas

Imagen: Joshua Tree National Park en California, Estados Unidos, 2012. Se puede observar un árbol de Josué, una especie endémica de la región.

El cambio climático está provocando un calentamiento global que afectará de forma negativa a muchas poblaciones humanas. En la península ibérica, por ejemplo, una subida de las temperaturas medias provocaría una mayor evapotranspiración afectando al ya escaso recurso del agua. En esta entrada vamos a hablar de la temperatura, qué es, cómo se mide y que características tiene. Un tema muy importante porque nos afectará en un futuro bastante inmediato. Se trata de una pequeña introducción que ya iremos ampliando en sucesivas entradas.

Empezaremos hablando del calor, una forma de energía que se manifiesta en los cambios de estado, dilataciones y contracciones de la materia. La temperatura, en cambio, es una condición o característica del calor, que determina cuál de dos cuerpos lo recibe o lo pierde. La calorimetría nos permite medir la cantidad de calor almacenado en un cuerpo según su naturaleza (el calor específico, la cantidad de calorías necesarias para elevar 1ºC un gramo de esa substancia), su masa y su temperatura. La cantidad de calor (Q) de un cuerpo es igual al producto del calor específico (c), la masa (m) y la Temperatura (t): Q=cmΔt.

Para medir la temperatura se suele utilizar un termómetro de mercurio, a partir de su dilatación en una escala grabada. Sometiéndolo a temperaturas de 0ºC (congelación del agua) y 100ºC (evaporación del agua) podemos marcar las diferentes temperaturas que podrá medir el termómetro. En las estaciones meteorológicas se suelen utilizar dos termómetros, uno de mercurio para poder medir las temperaturas máximas del día (cuya fusión se encuentra a -38’5ºC) y otro de alcohol para las mínimas (cuya evaporación es a temperatura ambiente). También existen el termómetro de máximas y mínimas en U para mediar ambas y versiones digitales de termómetros de baja inercia.

Los termógrafos nos permiten medir la evolución de la temperatura a lo largo de un periodo de tiempo. Consisten en una espiral metálica que se contrae o dilata según el calor lo que provoca que la punta externa de la espiral marque en un rollo de papel giratorio una linea que representa la temperatura. De esta manera obtenemos un gráfico al desenrollar el papel que nos es muy útil para comparar las temperaturas entre diversos periodos de tiempo.

La temperatura del aire se mide en una garita meteorológica o caseta de Stevenson. La garita debe estar situada a la sombra para evitar que el termómetro de su interior mida su propia temperatura y éste debe estar separado de las paredes de la garita. La garita debe ser blanca, estar situada a 1’5 metros de altura sobre el suelo, con la puerta orientada hacia el norte y con lineas horizontales de ventilación a los costados. En caso de no disponer de una garita podemos usar un termómetro honda o termómetro de aspiración de Assmann.

Existen varias escalas para medir la temperatura. Los grados centígrados (C) son los utilizados comúnmente en Europa con valores de 0 (congelación del agua) a 100 (evaporación del agua). Los grados Celsius (Cel), antecesores a los centígrados, invierten dicha medida, siendo 100 la congelación y 0 la evaporación. Otra medida común, en el mundo anglosajón, son los Fahrenheit (F), con valores de 32 para la congelación y 212 para la evaporación. Los Kelvin (K) son los utilizados en el Sistema Internacional (SI) de medidas, originando su escala en el frío absoluto, siendo 273 el valor de congelación y 373 el de evaporación. Otras escalas son la de Réaumur (R) o la de Rankine (P).  Hay que tener en cuenta al medir la temperatura en un territorio que siempre se toma como referencia el nivel del mar. Cada 100 metros de altitud la temperatura baja unos 0’65ºC respecto al punto de medición (y viceversa), esto se denomina gradiente térmico vertical.

A lo largo del día también tenemos variación de la temperatura. La temperatura máxima la encontraremos 3 horas después del mediodía solar y la mínima justo antes de la salida del Sol. En los equinoccios el amanecer sucede a las 6 horas y la puesta a las 18 horas, teniendo como referencia las 12 como mediodía. En el solsticio de verano la salida del Sol es a las 4 horas y la puesta a las 20, mientras que en el de invierno amanece a las 8 horas y el ocaso es a las 16 horas. En España esas horas no se corresponden con las horas que marca el reloj. Por un lado porque tenemos una hora más respecto a la que nos corresponde por el Tiempo Universal Coordinado (UTC, sucesor del GMT Greenwich Mean Time) y por otra porque en el equinoccio de primavera añadimos otra hora adicional. De esta manera en verano el mediodía es a las 14 horas en España y en invierno a las 13 horas.

Hasta aquí esta introducción a las temperaturas en la climatología. En el futuro ampliaremos la información escribiendo sobre la amplitud térmica, las heladas y su distribución geográfica ¡Muchas gracias por leernos y hasta la próxima!

Atmósfera y radiación solar

Imagen: arco iris en el lago Palmer, cerca de Atlin, en la Columbia Británica, Canadá, 2014.

Todo fenómeno climático de la Tierra tiene origen en la llegada de radiación solar, por tanto es de especial interés saber como se comporta esa radiación cara a ver su efecto en el planeta. En esta entrada presentaremos la radiación solar y sus principales características, sin ánimo de entrar en demasiados detalles y enfocada al aspecto geográfico. La radiación solar se compone de una vertiente electromagnética y otra térmica.

La radiación electromagnética se caracteriza por la propagación en forma de ondas transversales de un campo magnético y un campo eléctrico, cuyos vectores son perpendiculares entre sí y a la dirección de propagación, a la velocidad de 300 000 000 metros por segundo. Los campos se propagan en forma de onda provocando oscilaciones y dependiendo del tipo de radiación la longitud de esas ondas varía.

La longitud de onda (λ) y la frecuencia de la onda (v) son lo que permiten clasificar cada tipo de radiación electromagnética conformando el espectro electromagnético. Las ondas de radio (televisión, radio) son las de onda larga y baja frecuencia. Las siguen las microondas, la radiación infrarroja (que emite todo cuerpo con algo de calor) llegando a la luz visible con los diferentes colores representados por longitudes de onda distintas: del rojo (longitud larga) al violeta (longitud corta). Tras la luz que podemos ver con nuestros ojos se encuentra la radiación ultravioleta y más allá, con longitudes muy cortas y alta frecuencia, los rayos X y la radiación gamma (ϒ).

La λ se mide en nanometros (nm, 0’000001 mm) o micrometros (micras, µm, mil nm). La radiación solar oscila entre los 0’15 y los 4 µm, siendo una onda relativamente corta, mientras que la radiación terrestre se mueve entre 5 y 1000 µm. La luz visible se encuentra entre los 0’4 y los 0’75 µm.

Los diferentes fenómenos electromagnéticos se componen de haces de corpúsculos llamados fotones, que contienen energía, y han sido detectados de forma evidente. La radiación por tanto se comporta de forma dual, como una onda, continua, y como  corpúsculos, discontinua. Es imposible observar ambas características a la vez, aunque existen experimentos que confirman su presencia. De Broglie, Compton, Davisson y Germer en el siglo XX plantearon hipótesis y experimentos para demostrar esta doble naturaleza con éxito.

La radiación térmica es emitida por un material lo suficientemente condensado, medida en calorías (cal). El poder emisor de un cuerpo es la radiación emitida por unidad de tiempo por superficie y el flujo de radiación de ese cuerpo es la cantidad de radiación que atraviesa una superficie por unidad de tiempo medida perpendicularmente. Esto último se denomina constante solar, en el caso de la radiación solar que llega a la Tierra, y se mide en el límite de la atmósfera. La radiación que llega se puede medir también en kilolangleys (kcal/cm², Kly), se reciben unos 263 KLy por año en la atmósfera, la cual filtra el 47% de esa cantidad antes de que llegue a la superficie terrestre.

Toda radiación que entra en el medio terrestre sufre modificaciones en la velocidad y en el tipo de energía radiante. La atmósfera absorbe parte de esa radiación emitiendo calor en el proceso, la reflecta o la difunde, además la composición química de la atmósfera reacciona diferente a los diferentes tipos de radiación.

La luz visible y las ondas de radio pueden atravesar la atmósfera sin problemas, mientras que el agua absorbe las ondas largas, las bandas de Schumann (compuesta por O₂) y la de Hartley (O₃, ozono) absorben energía ultravioleta y el dióxido de carbono y el metano absorben la infrarroja. Además determinadas longitudes de onda de luz visible son reflejadas más por la atmósfera: mientras que las ondas largas pasan libremente, las ondas cortas (azules) son reflectadas creando el color del cielo. Según la cantidad de atmósfera a atravesar se reflectaran más o menos λ, de esta manera en el ocaso se dispersa más cantidad de luz azul, dejando solamente las ondas rojizas.

Existen varias leyes que gobiernan la radiación y que apuntamos a modo de anotación:

· Ley de Planck: que relaciona la λ con la emisión de energía a determinada temperatura. Según la temperatura del cuerpo emisor se emitirá un rango de λ, creando una curva donde determinadas λ se emiten más que las otras. Como apuntábamos, el Sol emite entre dos λ, pero su máximo de emisión se da en 0’475 µm.

· Ley de Stefan-Boltzmann: el poder emisor de un cuerpo es directamente proporcional a su temperatura. Derivada de la anterior.

· Ley de Wien: la longitud de onda máxima emitida es inversamente proporcional a la temperatura. Derivada de la de Planck.

· Ley de Kirchhoff: un cuerpo que absorbe radiación también la emite.

Los diferentes tipos de radiación no solo resultan de interés para el estudio atmosférico, también para el uso de imágenes por satélite para el análisis de usos del suelo, presencia de agua, incendios y por supuesto la nubosidad, mediante SIG y también modelos informáticos de predicción del tiempo atmosférico.

Relieve, clima y vegetación en Andalucía

Imagen: Dehesa en Andújar, Jaén (2016).

En esta entrada analizaremos el subsistema biofísico dentro del sistema andaluz, siguiendo un esquema diferente al que utilizamos para Cataluña y su territorio. Andalucía es un punto de unión entre Europa y África, entre el mar Mediterráneo y el océano Atlántico. Múltiples culturas la han poblado y colonizado siendo el paso de migraciones de pueblos enteros, incluso en la actualidad, lo que la sitúa en un punto estratégico de control geo-político. Tiene una superficie de 87 268 km² representando el 17’3% del total de España; una extensión mayor que la de países como Bélgica, Holanda, Dinamarca o Suiza. Se encuentra en la región templada de la Tierra entre los paralelos 36 y 38 norte y entre la longitud 2 y 3 oeste, siendo la región más meridional del estado español en la península Ibérica. El límite norte está marcado por Sierra Morena y separa dos mundos diferentes: la Meseta Castellana y el Valle del Guadalquivir. La frontera oeste la define el río Guadiana y la sur la costa atlántico-mediterránea, el este no tiene unos límites claros, pero los sistemas montañosos sub-béticos forman una cierta separación.

El medio ambiente es un factor interno muy importante del sistema andaluz que afecta a su desarrollo socio-económico condicionando las políticas que se llevan a cabo. La realidad del subsistema biofísico de Andalucía nos habla de un sistema sometido a diversos tipos de tensiones que perfilan su situación actual e hipotecan las perspectivas futuras: distribución y tipo de los recursos y amenazas naturales.

Existe una marcada variedad geológica, organizada de este a oeste. Hay cuatro grandes regiones: Sierra Morena, las cordilleras Béticas, el valle del Guadalquivir y el extenso litoral. Las dos primeras son estructuras montañosas, destacando en altura y extensión la segunda. La forman el sistema Sub-bético, formada por las sierras de Cazorla, Segura y Sagra y el sistema Peni-bético ubicado más al sur próximo al Mediterráneo y donde se encuentran las mayores elevaciones de la península, destacando Sierra Nevada y el Mulhacén (3 478 m). Sierra Morena en el norte contiene montañas de altura media en las sierras de Aracena (Huelva), los Santos (Córdoba) y Andújar (Jaén).

El valle del Guadalquivir (Wadi al-Kabir, río Grande, el romano río Betis) se caracteriza por ser una planicie baja ubicada entre Sierra Morena y los sistemas Sub-béticos, tiene forma triangular con la parte más ancha en la desembocadura. Cerca del nacimiento del río se forma un valle estrecho de relieve ondulado, en el curso central se encuentra la Campiña y en la parte baja abundan las marismas.

El litoral andaluz se divide entre los dos grandes cuerpos de agua al este y al oeste unidos por el estrecho de Gibraltar (Yabal Tariq, monte de Tárec). La costa atlántica es baja y arenosa, sin cortes, con extensas playas y grandes dunas. La costa mediterránea, al contrario, es más elevada y rocosa debido a las sierras Peni-béticas, fragmentada y con diversos tipos de playas. Esta doble vertiente provoca un sub-sistema hidrológico dualista con la mayoría de ríos desembocando en el Atlántico y cortos ríos en la costa mediterránea, con gran pendiente, caudal escaso e irregular y que dan lugar a inundaciones periódicas.

El elemento atmosférico se puede definir como Mediterráneo, con inviernos suaves y veranos cálidos, aunque con marcadas diferencias regionales. Las precipitaciones disminuyen de oeste a este. El lugar con mayores lluvias de Andalucía, y de los mayores de España, se encuentra en la Sierra de Grazalema (2 138 mm anuales) mientras que en el otro extremo encontramos el Cabo de Gata (117 mm anuales) el lugar menos lluvioso de Europa. Podemos habar de tres regiones, una Andalucía húmeda en las tres cordilleras principales, una árida en la provincia de Almería y la Hoya de Guadix-Baza y el Valle del Guadalquivir con precipitaciones moderadas. Hay grandes oscilaciones en los días de lluvia variando entre 50 y 300, con una media de 75 al año. El valor medio de las temperaturas son 16ºC variando desde los 18’5ºC de Málaga a los 15’1ºC de Baeza. El mes más frío es enero (media de 6’4ºC en Granada) y el más caluroso, agosto (media de 28’5ºC en Écija). Las sierras de Granada y Jaén son las que registran las temperaturas más bajas de todo el sur de España.

Los dualismos territoriales en Andalucía se encuentran fuertemente marcados por la vegetación con grandes contrastes entre el Valle del Guadalquivir y las montañas. La región ha sido ampliamente explotada por el ser humano y ha provocada una deforestación general, siendo el cultivo agrícola el paisaje predominante. Al mismo tiempo encontramos zonas menos explotadas en las montañas y en los cotos de caza. Predomina el bosque mediterráneo de encina y sabina (en partes altas), con un pino omnipresente, mientras que los robles pertenecen a las montañas con suelos calizos. Las grandes diferencias pluviométricas dan lugar a un gran número de endemismos y especies exclusivas, por ejemplo en la costa predomina el palmito.

La corología biogeográfica enmarca a Andalucía en la región boreo-mediterránea, con temperaturas suaves y largas sequías, siendo dominante la encina, aunque en las zonas más secas aparece, no obstante, la estepa. La realidad agrícola en Jaén y Córdoba a hecho desaparecer la cubierta natural de vegetación sustituyéndola por plantaciones de olivos, en Huelva se ha introducido con fuerza el cultivo del eucalipto y la presión antrópica ha eliminado las zonas pantanosas y el bosque de ribera. El paisaje aparece deforestado, con grandes extensiones de olivos y dehesas.

La gran diversidad ecológica ha dado lugar a una serie de políticas de protección ambiental que resultan en un plan de espacios naturales protegidos donde destacan: el Parque Natural de Sierra Nevada, parte de la Reserva de la Biosfera de la Humanidad; el Parque Natural de Doñana, uno de los más extensos de Europa y el Desierto de Tabernas, único desierto europeo.

En Andalucía la capacidad de uso del suelo es alta y éste es muy fértil, aun así existen una serie de catástrofes naturales importantes en la región como son las sequías, las inundaciones y las olas de calor. La mayoría de aguas superficiales se concentran en el Valle del Guadalquivir y las subterráneas en la costa mediterránea. En conclusión la economía, la salud humana, el poblamiento, el turismo, la actividad agraria, la pesca y la caza están muy influidas por el subsistema biofísico andaluz, siendo éstas las actividades más importantes de la región y la mayoría de ellas situadas en el Valle y en la costa como veremos en la siguiente entrada.

La distribución de los seres vivos en el planeta

Imagen: Jirafas en el parque nacional del Lago Nakuru en Kenia en 2017. Ejemplo de vegetación paleotropical caracterizada por sabana de prado arbustivo y bosque seco (zona IV de Pratt y Gwynne, 1977).

La biogeografía es la rama de la geografía que estudia la distribución de los seres vivos y el porqué de ésta. También estudia sus comunidades y los factores y procesos que intervienen en ellas. Dentro de la biogeografía si estudiamos en detalle las áreas de distribución de la flora y la fauna estaremos realizando estudios corológicos.

Las unidades de estudio corológicas superiores de los seres vivos se denominan reinos y se utilizan para clasificar y delimitar la distribución de plantas y animales en el planeta Tierra. Existen seis grandes reinos que describiremos brevemente, de Norte a Sur:

1. Reino holártico: se corresponde con la región norte del planeta, que llega desde el polo hasta trópico de Cáncer: Europa, el Norte de América y África y casi toda Asia. Es una zona pobre en especies con climas fríos y templados.
2. Reino paleotropical: engloba África central, el sur de Asia, Madagascar e Indonesia, es una zona muy rica en especies y existen diferencias marcadas entre el área africana y el área de Indonesia y Malasia.
3. Reino capense: pequeño reino circunscrito a Sudáfrica, tiene una riqueza animal y vegetal moderada.
4. Reino australiano: referente a Australia e islas cercanas con diferencias acusadas entre el área australo-papú y la polinesia.
5. Reino neotropical: es la gran zona de Sudamérica y Centroamérica junto a las islas del Pacífico y el Atlántico, es muy rico en especies.
6. Reino antártico: un reino muy pobre en especies enmarcado en la Antártida y las islas boreales.

Por debajo en la escala de clasificación de reino encontramos la región biogeográfica, una parte de la superficie terrestre en la cual hay una mayoría de flora y fauna endémicas o en la que encuentran un óptimo reproductivo. Por ejemplo, dentro del reino holártico encontramos la región euro-siberiana. Esta región forma los paisajes propios de bosque húmedo desde el Océano Atlántico (Gran Bretaña, Francia) a Siberia, limitando con las regiones ártica, mediterránea, irano-turánica y china del mismo reino. El siguiente nivel de clasificación se denomina provincia y posee ya un grupo muy importante de especies endémicas y vegetación propia y diferenciada.

Por qué los organismos viven en un lugar determinado y con qué éxito se relaciona, por un lado, con la historia biogeográfica y geológica (como en el caso de los marsupiales), pero las aptitudes de una especie respecto a un medio concreto en relación a las funciones vitales de espacio, nutrición y reproducción son fundamentales: si falla alguna de las tres la especie se extingue. También son importantes la amplitud ecológica de la especie (temperatura y terrenos donde puede subsistir) y si existen otras especies competidoras por el espacio y las necesidades tróficas.

Los factores que afectan a la distribución y abundancia de organismos,  se dividen en los que afectan a la estructura del medio (climáticos, edáficos y biológicos) y los que afectan a la naturaleza del medio (químicos, físicos y bióticos):

• Factores climáticos: la luz y el fotoperiodo estacional y diario (sobre todo las aves), la temperatura y la capacidad de la especie de mantenerla constante y con fuentes externas o internas, el agua y la afinidad de la especie por ella, la composición de la atmósfera y los efectos de los materiales que transporta el viento (sal, arena, hielo) junto a las perturbaciones (tormentas, temporales, sequías).
• Factores edáficos: los factores físicos del suelo incluyen la textura, la estructura, la hidratación y la estabilidad. Los factores químicos son los referentes al pH, al calcio, los nitratos y a las sales. Los suelos ácidos contienen gran presencia de silicatos y los suelos básicos de calcáreas. La presencia de nitratos suele darse cerca de casas, ganados, campos y granjas. También afecta la presencia de yesos.
• Factores biológicos: la presencia de una especie a veces depende de que también existan otras en el mismo lugar. Además, hay factores vegetales tales como las plagas, la microflora, la competencia vegetal por el suelo o la alimentación de ciertos animales; los factores animales se basan más en la depredación, la polinización y la diseminación mientras que los factores humanos incluyen las actividades forestales, las agrícolas, las ganaderas, los incendios o la contaminación.

En siguientes entradas daremos ejemplos más concretos de cómo se manifiestan los factores mencionados en lugares concretos, así como de los biomas resultantes.