La temperatura del aire & algunos conceptos claves

La sensación de calor o frío al tocar una
sustancia depende de su temperatura, de la
capacidad de la sustancia para conducir el calor
y de otros factores.

El concepto de temperatura se deriva de la
idea de medir el grado de caliente o frío
relativo y de la observación de las variaciones
de calor sobre un cuerpo producen una
variación de su temperatura

Cuando se aporta calor a una sustancia, se eleva su
temperatura, así los conceptos de temperatura y calor,
aunque están relacionados, son diferentes:
 La temperatura es una propiedad de un cuerpo.
 El calor es un flujo de energía producido por las
diferencias de temperatura.

La temperatura es una de las variables
básicas del tiempo y clima. Cuando
preguntamos como está el tiempo afuera, casi
siempre decimos algo sobre la temperatura,
como hace frío o hace calor.

El principal factor que produce cambios de la
temperatura del aire sobre el planeta es la
variación en el ángulo de incidencia de los rayos
solares, que depende de la latitud. Este factor
hace, por ejemplo, que las zonas tropicales sean
cálidas y que la temperatura disminuya hacia los
polos.

 En meteorología, la temperatura se registra en las
estaciones meteorológicas, de las que existen miles en todo
el mundo. En estas estaciones se miden, por ejemplo, datos
de temperatura a determinadas horas fijas, valores de
temperaturas máximas y mínimas o se toman registros
continuos en el tiempo, llamados termogramas.

Con estas mediciones se pueden hacer los cálculos
estadísticos para descripciones climatológicas
generales, tales como:
• Temperaturas medias diarias, mensuales,
estaciónales o anuales
• Valores extremos (máximas y mínimas)
• Amplitudes térmicas, que es la diferencia
entre el valor máximo y mínimo
• Desviaciones estándar, etc.

Factores que influyen en
la temperatura del aire

 El principal factor que produce cambios de la
temperatura del aire sobre el planeta es la
variación en el ángulo de incidencia de los rayos
solares, que depende de la latitud.

Otros factores que influyen en la distribución de
temperaturas de algún lugar determinado.
 Calentamiento diferencial de tierras y aguas.
 Corrientes oceánicas.
 Altura sobre el nivel del mar.
 Posición geográfica.
 Cobertura nubosa y albedo.

 Ya sabemos que el aire es calentado desde
la superficie terrestre.
 Por lo tanto para entender las variaciones
en la temperatura del aire debemos
conocer las variaciones en las propiedades
del calentamiento de los diferentes tipos
de superficie que se exponen al Sol: tierra,
agua, bosques, arenas, hielo, etc.

 Las aguas son transparentes, por lo tanto la
radiación solar puede penetrar a varios metros de
profundidad. En cambio los suelos sólidos son
opacos, por lo que el calor es absorbido solo por la
superficie y se calientan o enfrían mucho más que
las aguas.
 El calor específico (que se define como el calor
necesario para elevar la temperatura de un gramo
de sustancia en 1ºC, entre 14.5 y 15.5ºC) es casi
tres veces mayor para el agua que para tierras
(cagua =1 cal/g K, cagua = 3ctierra).

La evaporación (que es un proceso de
enfriamiento) desde las superficies
de aguas es, obviamente, mayor que
desde suelos, por lo tanto la
temperatura del aire de la superficie
del agua se calientan menos que las
de suelo sólido.

Variación anual de temperatura
°C
Latitud HS HN
0 0 0
15 4 3
30 7 13
45 6 23
60 11 30
75 26 32
90 31 40
Tabla de Variación anual de temperatura en ambos hemisferios

Zonas de clima solar
a. Zona tropical
Comprendida entre los trópicos, se caracteriza por
presentar dos máximos y dos mínimos de radiación,
correspondiente a los equinoccios y los solsticios. Dos
veces al año se observa que la radiación del brillo solar en
el Ecuador es siempre de 12 horas y en los trópicos oscila
entre 10,5 horas en invierno y 13,5 horas, en verano.
b. Zonas templadas
Se encuentra en ambos hemisferios, entre los
trópicos y el círculo polar. Anualmente existe un máximo
y un mínimo de radiación solar: la duración del brillo
solar astronómicamente posible oscila entre 0 y 24 horas a
lo largo del círculo polar y entre 10.5 y 13.5 horas en los
trópicos. El ángulo de elevación solar disminuye en
dirección a los polos.

c. Zonas polares
Se encuentra en ambos hemisferios, se extienden
desde el círculo polar (66º33º N y S) hasta los polos. La
oscilación anual de la duración del brillo solar
astronómicamente posible aumenta en dirección a los
polos, donde existe medio año de día y medio año de
noche.
Las zonas de clima solar dan la base para la
distribución de los climas sobre la tierra, pero la
distribución de la radiación en la superficie terrestre
depende de otros factores, tales como los elementos
astronómicos, la nubosidad, el albedo, la distribución de
océanos y continentes, del intercambio de calor con la
atmósfera.

Corrientes oceánicas
 Un esquema de las grandes corrientes oceánicas se ve. Las
corrientes superficiales son la base oceánica de los vientos.
En las superficies de aguas, se transfiere energía desde los
movimientos del aire al agua por fricción.

Altura sobre el nivel del mar
 La temperatura disminuye 6.5ºC/Km en la
troposfera, por lo tanto debería esperarse
que los lugares más altos tengan menores
temperaturas. Pero la disminución no es en
esa cantidad, ya que la superficie también
se calienta, haciendo que en las tierras altas
la disminución de temperatura sea menor.

Por lo tanto los lugares más altos
generalmente tienen una mayor amplitud
diaria de temperatura del aire que las tierras
más bajas.

Ubicación geográfica
 Las regiones costeras sienten el efecto
moderador del mar: cuando el viento sopla
desde el mar hacia la costa, las regiones
costeras tienen regímenes de temperatura con
amplitudes diarias y anuales menores que las
regiones continentales a la misma latitud. Si el
viento sopla desde el continente hacia el mar en
zonas costeras el efecto no es notorio ya que el
aire se mueve sobre una superficie común.

Cubierta de nubes y albedo
 Las observaciones de satélites revelan que casi la
mitad del planeta está cubierto de nubes en
cualquier instante (figura), entonces la cobertura
nubosa tiene un efecto sobre la distribución de
temperatura de un lugar.

Las nubes pueden tener un alto
albedo y reflejar una gran cantidad
de radiación solar incidente, esto
reduce la cantidad de radiación solar
que llega a la superficie,
disminuyendo la temperatura de las
capas bajas durante el día.

ULTIMOS ESTUDIOS DE LA
TEMPERATURA EN LA TIERRA

 El clima de la tierra se ha venido calentando
a lo largo de los últimos 50 años, y la pasada
década fue la más calurosa de la historia,
de acuerdo a un informe elaborado
recientemente por la Asociación Nacional
Oceánica y Atmosférica de los Estados
Unidos (NOAA). Este estudio del clima,
titulado State of the Climate in 2009, fue
publicado el 28 de Julio y se basa en las
aportaciones de más de 300 científicos de
160 grupos de investigación en 48 países.

 El informe examina 10 indicadores clave del
clima, que indican que el mundo se está
calentando. Siete indicadores van en
aumento: la temperatura del aire sobre la
tierra, las temperaturas superficiales del
mar, las temperaturas del aire sobre los
océanos, nivel del mar, el contenido de calor
del océano, la humedad y las temperaturas
en la troposfera, la capa de tiempo activo de
la atmósfera que está más cerca de la
superficie de la Tierra.

 La temperatura del aire constituye una de
las variables meteorológicas importantes
en el estudio del tiempo y el clima. Desde
el punto de vista ecológico, la
temperatura, junto con la humedad
controla el crecimiento y la distribución
de los organismos sobre la superficie
terrestre.

Desiertos áridos pueden convertirse en
productivos mediante la irrigación, pero el
inconveniente de una temperatura
excesivamente alta o baja no puede ser
controlado eficientemente, excepto en
pequeñas extensiones, por eso es que se
considera a la temperatura del aire como el
elemento climatológico más importante y se
dedica especial atención y cuidado en su
determinación.

El calentamiento y enfriamiento del aire que
se encuentra inmediatamente sobre el suelo
es el resultado de los intercambios de calor
que tiene lugar entre estas dos masas, que
se produce básicamente a través de los
fenómenos de conducción y convección.

Conducción
Cuando el balance de radiación es positivo, la
superficie del suelo esta más caliente que el aire
y el calor disponible se trasmite por contacto,
del suelo a las moléculas de la sub capa laminar
del aire.

Cuando el balance de radiación
comienza a disminuir, se establece un
flujo de calor por conducción desde el
aire hacia la superficie, produciendo un
enfriamiento del aire iniciándose por
las capas que se encuentran en
contacto con el suelo.

Factores que intervienen en la
temperatura del aire
La temperatura del aire, que se mide
con el termómetro de mercurio o el
termógrafo, sufre variaciones
dependiendo de diversos factores, entre
los que podemos destacar los
siguientes:

Variación diurna
Se define como el cambio de
temperatura entre el día y la noche,
producido por la rotación de la Tierra.
Durante el día la radiación solar es, en
general, mayor que la terrestre, por lo
tanto la superficie de la Tierra se torna
más caliente.

Dicho enfriamiento continúa hasta la
salida del sol. Por lo tanto, la
temperatura mínima ocurre
generalmente poco antes de la salida
del sol.

Variación estacional
 Esta variación se debe a la inclinación del eje
terrestre y el movimiento de traslación de la
Tierra alrededor del sol. El ángulo de incidencia
de los rayos solares varía, estacionalmente, en
forma diferente para los dos hemisferios.

Variación con la latitud
La mayor inclinación de los rayos
solares en altas latitudes, hace que
éstos entreguen menor energía solar
sobre estas regiones, siendo mínima
dicha entrega en los polos. Sin
embargo, en el Ecuador los rayos
solares llegan perpendiculares, siendo
allí máxima la entrega energética.

Variaciones con el tipo de superficie
 En primer lugar la distribución de continentes y
océanos produce un efecto muy importante en la
variación de la temperatura, debido a sus diferentes
capacidades de absorción y emisión de la radiación.

Variaciones con la altura
 A través de la primera parte de la atmósfera,
llamada troposfera, la temperatura decrece con la
altura. Este decrecimiento se define como
Gradiente vertical de Temperatura es en promedio
de 6,5ºC/1000m.

 A mayor altitud menor temperatura.
 -A mayor altitud menor humedad (baja higrometría).
 A mayor altitud menor protección contra la radiación
solar.
 A mayor altitud menor resguardo contra el viento.
 A mayor altitud menor contaminación.
 -A mayor altitud menos población.
 -A mayor altitud mas silencio.

 Sin embargo, ocurre a menudo que se
registra un aumento de la temperatura con la
altura: Inversión de temperatura. Durante la
noche la Tierra irradia (pierde calor) y se
enfría mucho más rápido que el aire que la
circunda; entonces, el aire en contacto con
ella será más frío mientras que por encima la
temperatura será mayor.

Magnitud de la variación diaria de
temperatura.
 La magnitud de los cambios diarios de
temperatura es variable y está influenciada
por la ubicación de la estación o por
condiciones locales del tiempo o ambas.

Las nubes regulan el cambio diario de
temperatura disminuyendo la amplitud
térmica respecto a días despejados, ya
que durante el día reducen el
calentamiento al no dejar pasar la
radiación solar y en la noche evitan la
pérdida de radiación desde el suelo y el
aire y la reemiten hacia la superficie,
reduciendo el grado de enfriamiento.

 Los cambios de temperatura se miden a partir
de los cambios en las otras propiedades de
una sustancia, con un instrumento llamado
termómetro, de los cuales existen varios tipos.
El termómetro mecánico se basa en la
propiedad de dilatación con el calor o
contracción con el frío de alguna sustancia.

Termómetro
de mercurio
para medir
temperaturas
en el rango que
se encuentran
comúnmente
en la
atmósfera.

 Termómetro de máxima para medir la máxima
diaria, es de mercurio. Los termómetros que miden
la temperatura del cuerpo son de máxima.
 Termómetro de mínima para medir la mínima diaria.
Como el mercurio se congela a -39º C, para asegurarse
de medir temperaturas menores que estas, se usan los
termómetros de alcohol, que se congela a –130º C.

Termógrafo:
instrumento que
registra en forma
continúa la
temperatura, se muestra
en la figura de abajo; el
registro se llama
termograma. La
medición de
temperatura se realiza a
través de un elemento
sensible bimetálico que
está conectado a un
sistema de transmisión
y amplificación el cual
posee un brazo
inscriptor con un
plumón de tinta en su
extremo registrando los
cambios de temperatura
sobre el termograma.

 Estos instrumentos deben ser ubicados en
lugares que aseguren una correcta medición
de la temperatura, por ejemplo no deben
estar expuestos directamente al Sol, debido
a que el aparato absorbe más eficientemente
la radiación solar que el aire.

En una estación
meteorológica, los
termómetros se
ubican en la garita
de instrumentos,
que es una caseta
pintada de blanco,
con paredes de
celosías a manera de
persianas, que
permiten la
circulación libre del
aire y protege los
instrumentos del
Sol, la lluvia, el
viento, etc.; el fondo
de la caseta esta
formado por un
doble piso de
madera.

 Para evitar el calor directo desde la tierra, se ubica a
1,5 m del suelo y para eliminar cualquier influencia
que pudiera alterar las mediciones, se instala en
lugares lo más libre posible de irregularidades
topográficas, bosques, construcciones, etc. y
pensando que estas condiciones se van a mantener a
lo largo del tiempo en el fututo, de modo que las
mediciones sean representativas del lugar y no se
alteren por los cambios del entorno. La ubicación de
la garita es estándar en todo el planeta, en el
hemisferio sur la puerta debe abrirse hacia el sur.

Geotermómetros
Sirven para medir la temperatura del suelo, a
diferentes profundidades, generalmente a 2, 5, 10, 20, 50 y
100 cm. El suelo debe estar cubierto con gras y rastrojos, a
veces es necesario conocer los valores de temperatura en
condiciones de suelo desnudo. Las observaciones deben
realizarse en suelos representativos, no disturbados, bien
nivelados y no sujetos a inundaciones

Temperatura del suelo
La superficie del
suelo, con o sin vegetación,
es la principal receptora y
absorbente de la radiación
solar y de la radiación
atmosférica, siendo también
emisora de radiación. El
balance de radiación,
variable en el curso del día y
del año, produce las
variaciones respectivas de
temperatura del suelo y del
aire.

La temperatura mínima
del suelo tiene lugar en el
momento en que el balance de
radiación pasa de negativo a
positivo luego, se incrementa
ocurriendo la máxima, cuando el
balance es máximo; a partir de
este momento, comienza a
disminuir.
Los suelos orgánicos
presentan una baja difusibilidad
térmica debido a su mayor
porosidad; además con la
profundidad disminuye la
amplitud de la temperatura,
produciéndose un retraso
progresivo de los momentos de
ocurrencia de las temperaturas
extremas

HELADAS
 En muchas regiones del mundo las heladas constituyen un
verdadero factor limitante para la producción agrícola y donde
éstas son frecuentes, afecta la distribución de las especies
naturales y cultivadas, determinando el modo y tipo de cultivos de
una región. El fenómeno de la helada como contingencia agrícola
ocurre cuando la temperatura del aire desciende a valores tan
bajos que produce la muerte de las plantas.
 La helada es un proceso a través del cual los cristales de hielo son
depositados sobre las superficies expuestas o se forman dentro de
los tejidos del vegetal, como consecuencia de que la temperatura
ha descendido por debajo del punto de congelación del agua.

Tipos de Heladas
Se divide en tres grupos:
heladas según su origen
heladas según época
heladas según apariencia

Heladas según su origen
1. Heladas d Advección
Son provocadas por una invasión de aire frío procedente de otras regiones, se
presentan frecuentemente en zonas de climas templados que se encuentran bajo la
influencia del movimiento de masas de aire procedentes de los polos que se desplazan
sobre extensiones muy grandes, persistiendo por varios días provocando serios daños en la
agricultura.
2. Heladas de Radiación
Son más localizadas que las de advección, afecta exclusivamente al microclima. Se
presentan en condiciones de aire en calma o con vientos muy flojos, el cielo se presenta
limpio debido a la escasez de vapor de agua facilitan las pérdidas de calor por irradiación
desde la superficie, constituye una característica esencial cuya estabilidad atmosférica
impide la mezcla turbulenta con capas superiores de mayor temperatura.
En las laderas el aire más frío y más denso, drena hacia las partes más bajas de los
valles y planicies a través de un flujo laminar, dando como resultado que las heladas sean
más intensas y más frecuentes en las partes más bajas y en las depresiones del terreno.
3. Heladas Mixtas
se producen cuando la advección y la irradiación ocurren en forma
simultánea. Otras veces, cuando el proceso de irradiación es fuerte. En otros casos, los
procesos de advección no llegan a producir heladas, pero contribuye a la formación de
heladas de irradiación.

Heladas según la época
1. Heladas invernales
Son las que presentan en el invierno, provocan menos
daños en los climas templados y fríos debido a que esta época la
mayor parte de las plantas se hallan en reposo.
Sin embargo, en zonas tropicales, los daños pueden ser de gran
consideración, especialmente en plantas perennes como el cafeto,
los daños son debidos a la falta de reposo significa en el invierno y a
su baja tolerancia al frío.
2. Heladas de primavera
Las de primavera o tardías son las que se presentan después
de haber finalizado el invierno en los climas templados y fríos; son
muy perjudiciales puesto que encuentran a las plantas en estado
activo con surgimiento de brotes, botones florales y frutos.

3. Heladas otoñales
Se presentan en otoño antes de iniciarse el
invierno pueden ser dañinas cuando todavía existe
vegetación activa. Los fríos prematuros en otoño pueden
interrumpir bruscamente el proceso de maduración de
frutos, ramas florales y de otros órganos, de cuyo conjunto
depende la producción del año siguiente.

Heladas según la apariencia
1.Escarcha o helada blanca
Se conoce con el nombre de helada blanca o escarcha a la presencia de
hielo cristalino sobre la superficie de las hojas de las plantas y sobre otros objetos
expuestos a la irradiación nocturna. Esto ocurre cuando la temperatura
desciende hasta el punto de saturación del vapor de agua. En estas
circunstancias el vapor de agua pasa directamente al estado sólido, formando
cristales en forma de escamas o agujas.
2. Helada negra
Ocurre cuando existe bajo contenido de vapor de agua en la atmósfera, de
tal forma que la temperatura desciende por debajo de 0º C, sin alcanzar al punto
de saturación; por tanto, no hay formación de escarcha sobre las plantas; si no
que el hielo se forma del agua de los espacios intercelulares, que tiene menor
concentración osmótica.
El hielo, por tener menor tensión de saturación, se comporta como una
sustancia higroscópica; por otro lado, el incremento de volumen, asociado a la
cristalización del agua bajo la forma de agujas, ejercen presión en las paredes
celulares, las que finalmente se rompen.

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