Atmósfera Tiempo y Clima Barry_Chorley

Atmósfera, tiempo y clima Roger G.Barry -Richard J.Chorley 4a edición

Ediciones Omega, S. A. Barcelona

La edición original de esta obra ha sido publicada en inglés por la editorial Methuen & Co, Ltd., de Londres, con el título

índice de materias Agradecimientos Sociedades científicas Directores Editores Organizaciones Científicos Prefacio Prefacio a la segunda edición Prefacio a la tercera edición Prefacio a la cuarta edición Introducción

1

Composición y energía atmosférica

I 2 2 3 5 6 7 9 11 12 13

15

A Composición de la atmósfera

15

1 2 3 4

15 15 18 20

La atmósfera en general Variaciones con la altura Variaciones con la latitud y la estación Variaciones con el tiempo

B Masa de la atmósfera

22

1 2

Presión total Presión de vapor

23 24

C

Insolación

26

1

Emisión solar

26

2

Distancia del sol

28

E

Estabilidad e inestabilidad del aire

F

Formación de nubes

101

1. 2 G

Núcleos de condensación Tipos de nubes Formación de la precipitación

102 105 107

1 2 3 H

Teoría de Bergeron-Findeisen Teorías de la colisión Otros tipos de precipitación Tormentas

108 111 112 113

98

3 4

Altura del sol Duración del día

30 30

D 1 2 3 4 5 6

Insolación recibida en la superficie; sus efectos Intercambio de energía en el sistema tierra-atmósfera Efecto de la atmósfera Efecto de la nubosidad Efecto de la latitud Efecto de la tierra y el mar Efecto de la elevación y la topografía

32 • 32 33 34 36 39 51

E

Radiación infrarroja de la tierra

53

1

F

Balance del calor de la tierra

55

1 Características de la precipitación a Intensidad de la lluvia b Extensión superficial de una borrasca c Frecuencia de las borrascas 2 Tipos de precipitación a Precipitación de tipo convectivo b Precipitación de tipo ciclónico c Precipitación orográfica 3 Variaciones regionales en el máximo de precipitación con la altura 4 Distribución mundial de la precipitación 5 Sequía Resumen

132 133 135

3

El movimiento atmosférico

137

A

Leyes del movimiento horizontal

137

1 2

La fuerza del gradiente de presión Fuerza desviadora de la rotación de la tierra (fuerza de Coriolis)

138 138

■

G Energía atmosférica y transporte horizontal de calor 1 Transporte horizontal de calor 2 Distribución de los componentes del balance de calor en el espacio

58 61 65

H Las capas atmosféricas 1 Troposfera 2 Estratosfera 3 La atmósfera superior a Mesosfera b Termosfera c Exosfera y magnetosfera I Variación de la temperatura con la altura Resumen

66 67 69 70 70 70 71 72 75

2

Humedad atmosférica

76

A

Evaporación

77

B

Humedad

85

1 2

Contenido de humedad Transporte de humedad

85 91

C

Condensación

91

D

Cambios adiabáticos de temperatura

93

3 4 5 B 1

2 3

Tipos y características de las precipitaciones

i

Viento geostrófico Aceleración centrípeta Fuerzas de rozamiento Divergencia, movimiento vertical y vorticidad Divergencia Movimiento vertical Vorticidad

119 119 120 120 122 125 125 126 126 127

141 142 144 145 145 147 147

C Vientos locales 1 Vientos de montaña y de valle 2 Vientos originados por barreras topográficas 3 Brisas terrestres y marinas D Variación de la presión y de la velocidad del viento con la altura 1 Variación vertical de los sistemas de presión 2 Configuraciones medias del aire en las alturas 3 Vientos superiores 4 Presión en la superficie E Los cinturones globales de viento 1 Los vientos alisios 2 Los vientos ecuatoriales del oeste 3 Los vientos del oeste (o de Ferrel) de las latitudes medias 4 Los vientos polares del este F La circulación general 1 Circulación en los planos horizontal y vertical 2 Variaciones en la circulación del hemisferio norte 3 La circulación de la superficie del océano Resumen 4 Masas de aire, frentes y depresiones A Naturaleza de los manantiales de masas de aire 1 Masas de aire frío 2 Masas de aire cálido B Modificación de las masas de aire 1 Mecanismos causantes de las modificaciones a Cambios termodinámicos b Cambios dinámicos 2 Consecuencias de las modificaciones: masas .de aire secundarias a Aire frío b Aire cálido 3 Edad de las masas de aire

148 150 151 154 156 158 160 163 168 172 172 174 174 177 177 179 184 189 192 194 195 196 200 205 205 205 206 207 207 208 210

C Frontogénesis 1 Ondas frontales 2 La depresión de las ondas frontales D Características de los frentes .0 El frente cálido T> El frente frío 3 Fase de oclusión 4 Familias de frentes E Zonas de formación de ondas y frontogénesis F Interacción entre el aire de superficie y el aire superior y su relación con la formación de depresiones G Depresiones no frontales 1 Depresión de sotavento 2 Baja térmica 3 Depresiones de aire polar 4 Bajas frías H Fenómenos mesoscálicos

210 211 211 214 214 218 219 220 221 226 233 233 233 234 234 235

I Predicción del tiempo 242 1 Predicción a corto plazo 242 a Métodos sinópticos 242 b Predicción numérica 244 2 Predicción a largo plazo 245 a Métodos estadísticos 245 b Métodos de analogías 247 Resumen 250 5 Tiempo y clima en las latitudes medias 253 A Europa . 253 1 Vientos y presión 253 2 Oceanidad y continentalidad 254 3 Características de la circulación atmosférica en Gran Bretaña 257 y del tiempo por ella ocasionado 4 Singularidades y estaciones naturales 262 5 Anomalías sinópticas 266 6 Influencia de la topografía 269

B América del Norte 1 Sistemas de presión 2 Clima templado de la costa y la cordillera occidentales 3 Interior y parte oriental de América del Norte a Influencias del continente y del océano b Períodos cálidos y fríos c Precipitación y balance de vapor de agua C Las regiones subpolares D Las regiones subtropicales 1 El Mediterráneo 2 Clima semiárido del sudoeste de Estados Unidos 3 Interior y costa oriental de Estados Unidos Resumen

272 273 279 281 284 286 288 294 297 297 305 306 308

6 Tiempo y clima de los trópicos A Supuesta simplicidad del tiempo en los trópicos B La confluencia intertropical C Perturbaciones tropicales 1 Perturbaciones de onda 2 Ciclones a Huracanes b Otras depresiones tropicales 3 Sistemas subsinópticos 4 Sistemas mesoscálicos

311

D 1 2 3 4 5

333 337 340 342 346 352

El monzón de Asia Invierno Primavera Comienzos de verano Verano Otoño

E Otras fuentes de variación de clima en los trópicos 1 Variaciones diurnas 2 Efecto de la topografía 3 Corrientes oceánicas frías 4 Perturbaciones en las células de altas presiones subtropicales continentales Resumen

311 313 317 318 324 324 331 331 333

352 353 355 356 359 361

7 • Climas microscálicos

363

A Balances energéticos de superficie

363

B

366

Superficies naturales sin vegetación

C Superficies con vegetación 1 Cosechas cortas 2 Bosques a Modificación del intercambio de energía b Efecto sobre los vientos c Modificación de la humedad ambiental d Modificación del medio ambiente térmico

370 370 373 374 376 380 384

D") Superficies urbanas f) Modificación de la composición atmosférica a Aerosoles b Gases c Distribución de la polución 2 Modificación del balance calorífico a ' Composición atmosférica b Superficies urbanas c Producción humana de calor d Islas de calor 3 Modificación de las características de la superficie a Flujo de aire b Humedad Resumen

386 386 387 391 393 395 396 396 397 397 401 401 402 405

8

408

Variabilidad, curso y fluctuaciones del clima

A Datos climatológicos 1 Valores medios 2 Variabilidad 3 Tendencias 1 2 3

iB El registro del clima Evidencia del cambio climático Condiciones postglaciales Los últimos 100 años

. 408 408 410 413 413 413 416 ;,416T-Í * ■ * _ ..■

■

C Posibles causas de los cambios de clima 1 Cambios a largo plazo 2 Fluctuaciones a corto plazo Resumen Al Clasificación de los climas A Clasificaciones genéticas basadas en el crecimiento de las plantas o la vegetación B Clasificaciones basadas en el balance del vapor C Clasificaciones genéticas D Clasificación del bienestar climático A2 Nomogramas de altitud, presión, longitud y temperatura A3 Mapas sinópticos del tiempo A4 Unidades del sistema internacional (SI) Problemas Capítulo 1 Capítulo 2 Capítulo 3 Capítulo 4 Capítulo 5 Capítulo 6 Capítulo 7 Capítulo 8 Soluciones de los problemas índice geográfico índice alfabético general

421 422 423 427 450 450 455 457 468 471 472 475 477 477 478 479 479 480 481 481 482 483 484 489

Agradecimientos El presente libro tuvo su origen en un manuscrito original de R. J. Chor-ley y A, J. Dunn y los autores desean hacer constar su agradecimiento por la importante contribución de A. J. Dunn al primer borrador del mismo. Los autores agradecen también al Dr. F. Kenneth Haré, del Birbeck College de Londres, ahora en la Universidad de Toronto, Ontario, la competente revisión que hizo del total del texto preliminar y las valiosas sugerencias que aportó para el perfeccionamiento del mismo; al Sr. Alan Johnson, del Barton Peveril School de Eastleigh, Hampshire, sus valiosos comentarios sobre los capítulos I-III, y al Dr. C. Desmond Walshaw, anteriormente del Cavendish Laboratory de Cambridge, y al Sr. R. H. A. Stewart, del Nautical College de Pangbourne, las vajiosas críticas y sugerencias que aportó en el estadio preliminar de la preparación del manuscrito. También quieren expresar su gratitud a los siguientes científicos por sus útiles comentarios con respecto a la cuarta edición: al Dr. Brian Knapp de la Leighton Park School de Reading; al Dr. L. F. Musk de la Universidad de Manchester; al Dr. A. H. Perry del University College de Swansea; al Dr. R. Reynolds de la Universidad de Reading; y al Dr. P. Smithson de la Universidad de Sheffield. Asimismo agradecer al Profesor R. A. McCance su diario interés en los problemas que aquí se tratan. Los autores aceptan la responsabilidad plena de cualquier error que pueda haber quedado en el texto. Los grabados se deben a los cartógrafos y fotógrafos de los Departa mentos Geográficos de las Universidades de Cambridge (Sr. R. Blackmore, Sr. R. Coe, Sr. I. Gulley, Srta. R. King, Sr. C. Lewis, Sra. P. Lucas, Srta. G. Seymour, Sr. A. Shelley y Sr. M. Young) y de Southampton (Sr. A. C. Clarke, Srta. B. Manning y Sr. R. Smith).

Queremos dar también las más expresivas gracias a nuestras esposas por su constante estímulo y paciencia. Los autores quisieran agradecer también a las siguientes sociedades científicas, directores, editores, organizaciones y científicos el permiso otorgado para reproducir figuras, tablas y láminas. . Sociedades científicas American Geographical Society por la fig. 1.31 de Geographical Review. American Meteorological Society por la fig. 4.19 de Bulletin; por las figuras 3.27 y 4.8 de Journal of Applied Meteorology; y por las figuras 4.2B y 4.4B de Meteorological Monographs. American Planning Association por la fig. 7.26 de Journal. Association of American Geographers por la fig. 2.29 de Annals; y por la fig. 4.27 de Resource Paper 11. Geographical Association por la fig. 2.2 de Geography. Institute of British Geographers por las figs. 2.25, 2.26B, 7.19 y 7.27 de Transactions; y por la fig. 8.6 de Atlas of Drought in Britain, 1975-76 por J. C. Doornkamp y K. J. Gregory (eds.). Institution of Civil Engineers por la %. 2.26A de Proceedings. National Geographic Society por la lámina de National Geographic Pie-ture Atlas of Our Fifty States. Royal Meteorological Society por las figs. 1.1, 2.16, 2.19, 4.10, 5.4, 5.5, 6.2 y 6.21 de Quarterly Journal; por la fig. 8.3 de World Climate 8000-0 BC; y por las figs. 1.13, 2.5, 4.25 y 7.20B, y las láminas 16, 17 y 21 de Weather. Royal Society of London por la fig. 4.22 y la lámina 10 de Proceedings, Section A. Directores Endeavour por la fig. 2.21. Erdkunde por las figs. Ap. 1 .IB y Ap. 1.2. Geographical Reports of Tokyo Metropolitan University por la fig. 6.23. Meteorological Magazine por las figs. 3.32 y 7.1 A. Meteorological Monographs por las figs. 4.2B y 4.4B. Meteorologische Rundschau por las figs. 5.22 y 7.8. New Scientist por las figs. 4.23 y 4.28. Progress in Physical Geography por las figs. 7.23 y 8.7. Review of Geophysical and Space Physics por la fig. 4.11. Science por las figs. 7.22C y 8.5. Tellus por las figs. 5.6, 5.7, 6.13 y 6.19.

Transactions of the American Geophysical Union por la fig. 7.5. Zeitschrift für Geomorphologie por la fig. 7.4 de Supplement 21. Editores Academic Press, Nueva York, por la fig. 6.12 de Monsoon Meteorology por C. S. Ramage. Alien and Unwin, Londres por las figs. 1.16 y 1.18B de Oceanography for Meteorologists por H. V. Sverdmp. Cambridge University Press por la fig. 3.21 de World Weather and Climate por D. Riley y L. Spalton; por la fig. 6.26 de The Warm Desert Environment por A. Goudie y T. Wilkinson; y por la fig. 7.17 de The Tropical Rain Forest por P. W. Richards. Cleaver-Hume Press, Londres, por la fig. 3.13 de Realms of Water por Ph. H. Kuenen. The Controller, Her Majesty's Stationery Office (derechos de la Corona reservados) por la fig. 2.8 de Geophysical Memoir 102 para J. K. Bannon y L. P. Steele; por la fig. 1.17 de Meteorological Office Scien-tific Paper 6, m. o. 6S5 por F. E. Lumb; por la fig. 2.6 de Ministry of Agriculture Technical Bulletin 4 por R. T. PearI et al; por las figs. 3.32 y 7.1A de Meteorological Magazine, por las figs. 4.9 y 4.12 de A Course in Elementary Meteorology por D. E. Pedgley; por la figura 4.13 de British Weather in Maps por J. A. Taylor y R. A. Yates (MacMillan, Londres); por la fig. 4.24 de Geophysical Memoir 106 por D. E. Pedgley; por las figs. 5.20 y 5.21 de Weather in the Mediterranean 1, 2.a ed. (1962); y por el tefigrama en que se basa la 2.10 de RAF Form 2810. J. M. Dent, Londres por la fig. 5.17 de Canadian Regions por D. F. Put-nam (ed.). Elsevier, Amsterdam, por la fig. 6.27 de Climates of Australia and New Zealand por T. Gentilli (ed.). Folia Geographica Dánica, Copenhague, por la fig. 8.4 por L. Lysgaard. Harvard University Press, Cambridge, Mass., por las figs. 1.18A, 1.22, 7.11, 7.12B y 7.13A de The Climate Near the Ground (2.1 ed.) por R. Geiger. Hutchinson, Londres por las figs. 7.20A y 7.24 de Climate of London por T. J. Chandler. fustus Perthes, Gotha, por la fig. 2.28 de Petermanns Geographische Mitteilungen, Jahrgang 95. Macmillan, Londres por la fig. 4.13 de British Weather in Maps por J. A. Taylor y R. A. Yates. McGraw-Hill Book Company, Nueva York, por la fig. 2.24 de Handbook

of Meteorology por F. A. Berry, E. Bollay y N. R. Beers (eds.); por la figura 3.33 de Dynamical and Physical Meteorology por G. J. Haltiner y F. L. Martin; por las figs, 7.12A y 7.13B de Forest Influences por ]. Kittredge; por la fig. 2.9 de Introduction to Meteorology por S. Petterssen; por las figs. 2.9, 2.20 y 3.22 de Introduction to Meteorology por S. Petterssen; por las figs. 3.8 y 6.5 de Tropical Meteorology por H. Riehl; por las figs. 3.8 y 6.5 de The Earth's Problem Clima-tes por G. T. Trewartha, y por la fig. 1.30 de Handbook o} Geophy-sics and Space Environments por Shea L. Valley (ed.). Methuen, Londres, por las figs. 2.1, 3.29 y 3.31 de Models in Geography por R. J. Chorley y P. Haggett (ed.). North-Holland Publishing Company, Amsterdam, por la fig. 2.27 de Journal of Hydrology. Oliver and Boyd, Edimburgo, por la fig. 7.10 de Fundamentáis of Forest Biogeocoenology por V. Sukachev y N. Dylis. Pitman, Londres, por la fig. 3.16 de Tropical and Equatorial Meteorology por M. A. Garbel. Princeton University Press por las figs. 5.17 y 5.18 de The Moisture Balance por C. W. Thornthwaite y }. R. Mather; y por la fig. Ap. 1.5 de Design with Climate por V. Olgyay. D. Reidel, Dordrecht, Holanda, por la fig. 7.23 de Interactions of Energy and Climate por W. Bach, J. Pankrath y J. Williams (eds.). Scientific American Inc., Nueva York, por la fig. 1.2 por G, N. Plass; y por la fig. 1.25 por R..E. Newell. Springer-Verlag, Viena y Nueva York, por la fig. 1.32 de Meteorologis-che Rundschau; y por las figs. 2.23 y 3.9 de Archiv fiir Meteorologie, Geophysik und Bioklimatologie. Time-Life Inc., Amsterdam, por la lámina de The Grand Canyon por R. Wallace. University of California Press, Berkeley, por la fig. 6.7 y la lámina 26 de Cíoud Structure and Distributions over the Tropical Pacific Ocean por }. S. Malkus y H. Riehl. University of Chicago Press, por las figs. 1.6, 1.9, 1.22, 1.27, 2.4, 7.6, 7.7 y 7.9 de Physical Climatology por W. D. Sellers. University of Wisconsin Press, Madison, por la fig. 6.23 de The Earth's Problem Climates por G. T. Trewartha. Van Nostrand Reinhold Company, Nueva York, por la fig. 6.25 de Enciclopedia of Atmospheric Sciences and Astrogeology por R. W. Fair-bridge (ed.). Walter De Gruyter, Berlín, por la fig. 5.1 de Allgemeine Klimageogra-phie por J. Blüthgen.

Weidenfeld and Nicolson, Londres, por la fig. 4.18 de Climate and Wea-ther por H. Flohn. Westview Press, Boulder, Colorado, por la fig. 1.3 de Climate Change and Society por W. W. Kellogg y R. Schware. John Wiley, Nueva York, por la fig. 1.19A de Physical Geography (2.a ed.) por A. N. Strahler; por las figs. 8.2, Ap. 1.3, Ap. 1.4 y la tabla Ap. 1.1 de Physical Geography (3.a ed.) por A. N. Strahler; por las figuras 1.7E, 1.8 y 2.18 de Introduction to Physical Geography por A. N. Strahler; por la fig. 1.10 de Meteorology, Theoretical and Applied por E. W. Hewson y R. \V. Longley; y por la fig. 7.IB de Weather and Climate Modification por W. N. Hess (ed.). Organizaciones Deutscher Wetterdienst, Zentralamt, Offenbach am Main, por la fig. 6.22. Environmental Science Services Administration (ESSA), por las láminas 8, 14, 15, 17, 18 y 24. Geographical Branch, Dept. of Energy, Mines and Resources, Ottawa, por la fig. 5.9 de Geographical Bulletin. National Aeronautics and Space Administration (NASA), por las láminas 3, 11, 19, 25, 27 y 31. Naval Weather Service Command, Washington DC, por las figs. 3.17 y 3.24. New Zealand Meteorological Service, Wellington, Nueva Zelanda, por las figuras 6.20 y 6.24 de Proceedings of the Symposium on Tropical Meteorology por J. W. Hutchings (ed.). Press Association-Reuters Ltd., Londres, por la lámina 5. Quartermaster Research and Engineering Command, Natick, Mass., por la fig. 5.12 por J. N. Rayner. United Nations Food and Agriculture Organization, Roma por la figu7.16B de Forest Influences. United States Department of Agriculture, Washington DC, por las figuras 7.15B y 7.16A de Climate and Man. United States National Air Pollution Administration, Washington DC, por las figs. 7.18 y 7.21 de Public Health Service Publication No. AP-63. United States Weather Bureau por las figs. 2.23, 3.10, 3.23, 3.34, 3.35 y 4.21, y la lámina 1 de Monthly Weather Review; y por la fig. 4.16 de Research Paper 40. World Data Center — A for Glaciology, Boulder, Colorado por la lámina 20.

World Meteorological Organizador! por la fig. 1.21 y las láminas 2, 12 y 13 de Technica! Note 124. Científicos Dr. C. F. Armstrong y Dr. C. K. Stidd, del Desert Research Institute, Universidad de Nevada, por la fig. 2.27. Dr. August H. Auer Ir., de la Universidad de Wyoming, por la lámina 28. Mr. P. E. Baylis, de la Universidad de Dundee, y Dr. R. Reynolds, de la Universidad de Reading, por la lámina 30. Dr. R. P. Beckinsale, de la Universidad de Oxford, por las modificaciones a la fig. 4.7 sugeridas. Mr. R. Bumpas, del National Center for Atmospheric Research, Boukler, por la lámina 6. Dr. G. C. Evans, de la Universidad de Cambridge, por la fig. 7.17A. Dr. H. Flohn, de la Universidad de Bonn, por las figs. 3.26 y 6.11. Dr. S. Gregory, de la Universidad de Sheffield, por la fig. 6.10. Mr. Ernst Haas, por la lámina 4. Dr. S. L. Hastenrath, de la Universidad de Wisconsin, por las figs. 1.31 y 2.27. Dr. L. H. Horn y Dr. R. A. Bryson, de la Universidad de Wisconsin, por la fig. 5.10. . Mr. E. Lantz, por la lámina 22. Dr. F. H. Ludlam, del Imperial College, Londres, por las láminas 16 y 21. Dr. Kiuo Maejima, Universidad Metropolitana de Tokyo, por la fig. 6.23. Dr. Brooks Martner, de la Universidad de Wyoming, por la lámina 9. Dr. T. R. Oke, por las figs. 3.12A y C, 7.IB, 7.2A y B, 7.5, 7.14, 7.18C y D, 7.21, 7.22B y C, y 7.25. Mr. D. A. Richter, de Analysis and Forecast División, National Meteorological Center, Washington DC, por la fig. 4.21. Dr, R. S. Scorer, del Imperial College, Londres y Mrs. Robert F. Symons, por la lámina 7. Dr. B. A. Sheppard, del Imperial College, Londres, por la lámina 18. Dr. A. N. Strahler, de Santa Barbara, California, por las figs. 1.7E, 1.8, 1.19A. 2.18, 8.2, Ap. 1.3 y Ap. 1.4; y por la tabla Ap. 1.1.

Prefacio Los rápidos avances de los últimos diez o quince años en nuestro conocimiento de los procesos atmosféricos y de los climas del globo hacen esencial una revisión continua de los métodos de enseñanza y del contenido de los libros de texto. Por fin ha sido abandonado el concepto tradicional de la meteorología como simple estadística por la mayoría de los que se interesan en la investigación de los mecanismos básicos de la diferenciación climática, pero los estudios de climatología sinóptica y dinámica que se encuentran en los trabajos científicos no aparecen por lo general en libros de texto elementales. El propósito de los autores es contribuir a rellenar este hueco, especialmente para aquellos que estudian meteorología y climatología en cursos elementales de los Departamentos Geográficos de los Colleges o Universidades. Al mismo tiempo, los estudiantes de disciplinas relacionadas con la meteorología, como son la agricultura, la ecología y la hidrología, y todos aquellos que se interesen por la atmósfera y el tiempo encontrarán una introducción básica a ideas modernas en el presente libro. Algunos de los conceptos que se introducen están bastante por encima del alcance general de los cursos de los niveles mencionados, por lo que este libro puede servir también como base para un estudio más avanzado. La bibliografía proporciona la guía necesaria para una ampliación de conocimientos. No se pretende dar un resumen exhaustivo de los climas regionales, sino que, mediante el examen del tiempo y del clima de las latitudes medias del hemisferio norte y de los trópicos, en función de una serie diversa de temas, se espera proporcionar al lector los medios para apreciar suficientemente los controles climáticos a fin de que pueda aplicar él mismo estas ideas a cualquier otro lugar. Los tres primeros capítulos versan sobre la naturaleza de la atmósfera: su balance de energía y humedad y su movimiento. En el capítulo ,

cuarto se estudian las masas de aire y las procesos que conducen a la formación de depresiones frontales y de otras clases. En los capítulos siguientes se utilizan estos conceptos básicos y algunos otros que es necesario introducir, para examinar las características climáticas de las latitudes medias y de los trópicos. El libro concluye con una breve consideración acerca de las modificaciones que producen en el clima los medios urbanos y forestales y acerca de la variación inherente del clima con el tiempo. En el apéndice 1 se da como referencia un breve resumen de los principales esquemas de clasificación climática. Vale la pena insistir en que la distinción entre tiempo y clima es arbitraria. Las condiciones climáticas medias pueden ser especificadas para lugares y períodos de tiempo determinados, pero cada uno de los factores individuales que contribuyen al clima varían continuamente en el espacio y en el tiempo. Éste es el punto fundamental que ilustra el enfoque del presente libro: sólo puede entenderse el clima mediante el conocimiento del funcionamiento de la atmósfera. R. G. BARRY Departamento de Geografía de la Universidad de Southampton

R. J. CHORLEY Departamento de Geografía de la Universidad de Cambridge

Prefacio a la segunda edición El caluroso recibimiento dispensado a la primera edición de este libro nos ha animado a preparar la segunda, tanto para seguir el ritmo del rápido desarrollo que actualmente experimentan la meteorología y la climatología como para cubrir algunos huecos que se apreciaban en la edición original. Se han incorporado a lo largo del texto diversas sugerencias para mejorar la presentación; las principales revisiones o adiciones afectan a los temas siguientes: el balance de energía de la tierra y el modelo espacial de los componentes del balance de calor; gradientes; efectos de la orografía sobre la precipitación; la circulación en la superficie del océano y los efectos climáticos a ella asociados; vorticidad, sistemas mesoscáli-dos en las latitudes medias; aspectos del clima de América del Norte, la región subártica, el Mediterráneo y Asia oriental; variabilidad de la precipitación y clasificación, de los climas. Se han incluido más de treinta figuras y varias láminas nuevas, acompañadas de nuevas referencias. Al efectuar estos cambios hemos procurado evitar que el libro se convirtiese, por su propósito y contenido, en demasiado ampliado o avanzado para poder servir como texto de introducción. Esperamos que esta edición seguirá constituyendo, para todos sus lectores, una relación actual y de fácil comprensión de los fenómenos meteorológicos y climatológicos de la tierra. En el primer prefacio supusimos que los términos de climatología sinóptica y dinámica no requerían explicación. Sin embargo, puede ser útil recordar que la climatología dinámica trata esencialmente de los fundamentos físicos y dinámicos de los modelos de circulación atmosférica basados en generalizaciones de los datos meteorológicos, mientras que la climatología sinóptica interpreta los climas locales o regionales con relación a la circulación en gran escala. Aunque se introducen algunas ideas

básicas sobre climatología dinámica (particularmente en los capítulos 1, 3 y 4), hacemos más hincapié en el segundo tema en las secciones del libro que estudian cada región en particular. R. G. BARRY Instituto de Investigación Ártica y Alpina Universidad de Colorado Boulder, Colorado 80302. U.S.A.

R. ]. CHORLEY Sidney Sussex College Universidad de Cambridge Inglaterra

Prefacio a la tercera edición En el capítulo 1 se ha incluido nuevo material sobre la composición y las variaciones atmosféricas con el tiempo, la recepción superficial de la radiación solar y la radiación infrarroja procedente de la tierra. Se ha reformado la parte que trata del balance calorífico de la tierra. El capítulo 2 ha sido extensamente transformado y se ha incluido nuevo material acerca de los cambios adiabáticos de temperatura, y sobre la estabilidad e inestabilidad del aire. En el capítulo 3, ha sido modificada la sección que trata sobre los vientos debidos a las barreras topográficas y sobre las brisas terrestres y marinas, y se ha añadido material referente a la circulación en el hemisferio sur. Se ha transformado el capítulo 4, con la adición de nuevo material sobre las masas de aire y las zonas frontales en el hemisferio sur, la relación entre la estructura de las depresiones y la distribución espacial de la precipitación, y las predicciones a largo plazo. Los capítulos 5 y 6 contienen nuevo material sobre la primavera en el Mediterráneo, la confluencia intertropical, las perturbaciones tropicales y los sistemas subsinópticos en los trópicos. La parte del capítulo 7 relativa a los climas urbanos ha sido reformada y substancialmente reescrita, y se ha añadido el apéndice 3 con mapas sinópticos del tiempo. Se han incluido unas cuarenta figuras y láminas nuevas o revisadas, junto con referencias actualizadas y ejemplos de problemas. R. G. BARRY Instituto de Investigación Ártica y Alpina Universidad de Colorado Boulder, Colorado 80302. U.S.A.

R. J. CHORLEY Sidney Sussex College Universidad de Cambridge Inglaterra

Prefacio á la cuarta edición Los importantes cambios aplicados a la presente edición incluyen la nueva redacción sustancial de los capítulos 7 y 8; la actualización y estandarización de las unidades tanto en el texto como en muchas figuras modificadas; la edición de más de treinta nuevas figuras y láminas; y la adición y actualización de mucho material a lo largo del presente volumen. Estos cambios incluyen, en particular, material sobre la radiación solar en el capítulo. 1; mecanismos de las tormentas y la sequía en el capítulo 2; las características de los sistemas mesoscálicos de precipitaciones y la estructura de los tornados en el capítulo 4;. y las características climáticas de las perturbaciones que tienen lugar dentro de las células anticiclónicas subtropicales continentales en el capítulo 6. En el capítulo 7 se han revisado y ampliado los tratamientos de las superficies con vegetación, los climas urbanos, la polución y la producción humana de calor; y el capítulo 8 se ha vuelto a redactar para incluir en él nuevo material sobre la naturaleza y causas de los cambios climáticos. Se han añadido resúmenes al final de los capítulos. R. G. BARRY Instituto Cooperativo para la Investigación de las Ciencias Ambientales y Departamento de Geografía de ¡a Universidad de Colorado Boulder, Colorado 80502. U.S.A.

R. J. CHORLEY Sidney Sussex College Universidad de Cambridge Inglaterra

Introducción La finalidad del presente libro es proporcionar una visión no técnica de cómo actúa la atmósfera, desarrollando de este modo la comprensión de los fenómenos meteorológicos y de los climas globales. La atmósfera, que es vital para la vida terrestre, es una envoltura somera, que equivale en espesor a menos del 1 % del radio terrestre. La mayoría de los fenómenos meteorológicos se forman y desvanecen en los 10 km inferiores. Se cree que la atmósfera terrestre ha evolucionado hasta su forma y composición presente hace como mínimo 400 millones de años, cuando se desarrolló sobre la tierra una extensa cubierta vegetal. Su presencia proporciona un escudo indispensable' contra la nociva radiación solar, y los gases contenidos en ella mantienen la biosfera animal y vegetal de la que depende la vida humana. Sobre la mayor parte del globo, el estado de la atmósfera está muy lejos de ser constante, en respuesta a procesos meteorológicos variables. Los extremos del tiempo —temporales, ventiscas, tornados, riadas— afectan drásticamente las actividades humanas y frecuentemente tienen como resultado la pérdida de vidas humanas, aunque se hayan anunciado con anticipación. Así, al pretender entender los fenómenos atmosféricos, podemos esperar que se puedan, predecir sus variaciones bruscas y en algunos casos controlarlas o modificarlas de forma beneficiosa. Este amplio propósito constituye el campo de las ciencias atmosféricas. La meteorología trata específicamente de la parte física de los procesos del tiempo. Los sistemas meteorológicos —que producen la gama de estadios instantáneos de la atmósfera— difieren en tamaño y duración (lám. 1). Comúnmente se admiten cuatro escalas: los sistemas mesoscálicos, tales como las tormentas, que se extienden horizontalmente unos 10 km, con una duración de unas pocas horas; los sistemas a escala sinóptica, como los

ciclones de las latitudes medias y las tormentas tropicales, que tienen un diámetro de unos pocos miles de kilómetros y una vida de unos- 5 días; las ondas a escala planetaria en la circulación atmosférica, de una extensión de unos 5000 a 10 000 km y que generalmente persisten durante varias semanas; y además, los remolinos a pequeña escala cerca de la superficie terrestre y los procesos que tienen lugar dentro de la cubierta vegetal son el objetivo de la micrometeorología. El clima comprende las más amplias escalas de tiempo que operan en la atmósfera. A veces se contempla vagamente como «tiempo promedio», pero tiene más sentido definir el clima como el estadio a largo plazo de la atmósfera que comprende el efecto agregado de los fenómenos meteorológicos tanto los valores medios como los extremos. También es corriente distinguir los macroclimas regionales y globales, por un lado, de los climas locales o topográficos relacionados con la configuración del terreno (valles, laderas de las colinas), por el otro. La estructura de este libro representa este punto de vista. En primer lugar nos ocuparemos de la composición y estructura de la atmósfera y de su papel en el intercambio global de energía, el balance de humedad y los sistemas de vientos. Luego se discuten el clima y el tiempo en las latitudes bajas y medias, y finalmente, los climas a pequeña escala y el cambio climático. La clave de los procesos atmosféricos es la energía radiante procedente del sol que reciben la tierra y su atmósfera. Para poder estudiar la recepción de esta energía debemos empezar por considerar la naturaleza de la atmósfera, su composición y sus propiedades básicas.

1 Composición y energía atmosférica A.

COMPOSICIÓN DE LA ATMÓSFERA

1. La atmósfera en general El aire no es un compuesto químico, sino una mezcla mecánica de gases. La tabla 1.1 ilustra la composición media del aire seco y muestra que cuatro gases, nitrógeno, oxígeno, argón y dióxido de carbono, constituyen el 99,98 % de su volumen. Además, las observaciones mediante cohetes espaciales dan como resultado que estos gases se encuentran en una mezcla de proporciones notablemente constantes hasta unos 80 km. Además de estos gases, el vapor de agua, que es mucho más variable en cuanto a su presencia en el espacio y en el tiempo, es un constituyente atmosférico vital. Este tema se discutirá más ampliamente más adelante. En la atmósfera también existen cantidades significativas de aerosoles, que son partículas suspendidas de sales marinas, polvo (particularmente silicatos), materia orgánica y humo. Provienen tanto de fuentes naturales como de las actividades humanas. Una vez descritas las generalidades anteriores sobre la atmósfera, es necesario precisarlas, estudiando las variaciones que tienen lugar en su composición con la altura, la latitud y el tiempo. 2. Variaciones con la altura Podría suponerse que los gases más ligeros (hidrógeno y helio especialmente) abundan cada vez más hacia la parte superior de la atmósfera, pero

TABLA 1.1 Composición media de la atm