La temperatura, es la propiedad de los sistemas que determina si están en equilibrio térmico. El concepto de temperatura se deriva de la idea de medir el grado de caliente o frío relativo y de la observación de que las variaciones de calor sobre un cuerpo producen una variación de su temperatura, mientras no se produzca la fusión o ebullición. 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. 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 y 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. De nuestra experiencia diaria, sabemos que la temperatura varía en diferentes escalas de tiempo en un mismo lugar, en periodos estaciónales, diarios, horarios, etc., y varía también en el espacio.
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.
Los valores medios de temperatura son útiles para hacer comparaciones diarias, mensuales, o anuales. Es posible oír en los informes del tiempo frases como “marzo fue uno de los meses más cálidos de los últimos 30 años”, o algo por el estilo, resultado que se obtiene de comparar el régimen de temperaturas de un mes determinado, en este caso marzo, con los valores climáticos.
Para analizar la distribución de temperatura sobre grandes áreas, se usan las isotermas, que son curvas dibujadas sobre un mapa que unen los puntos de igual temperatura. El cambio de temperatura en una dirección determinada del espacio, se llama gradiente de temperatura y se puede obtener del mapa de isotermas. Analizando los gradientes de temperatura en los mapas, se puede deducir que donde las isotermas están mas juntas, el cambio de temperatura en la región considerada es grande, es decir el gradiente de temperatura es grande, y donde están más separados el cambio o gradiente es pequeño.
Factores que influyen en la temperatura
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. Pero este no es el único factor, porque si no debiésemos esperar que todos los lugares ubicados en una misma latitud tengan idénticas temperaturas, y claramente este no es el caso.
Otros factores que influyen en la distribución de temperaturas de algún lugar determinado, y que analizaremos con algo más de detalle, son los siguientes:
1. Calentamiento diferencial de tierras y aguas.
2. Corrientes oceánicas.
3. Altura sobre el nivel del mar.
4. Posición geográfica.
5. Cobertura nubosa y albedo.
Calentamiento diferencial de tierras y aguas
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 diferentes superficies absorben y reflejan cantidades diferentes de radiación solar, que a su vez producen diferentes temperaturas en el aire sobre ellas. Pero el mayor contraste se da entre las superficies de tierras y aguas: los suelos sólidos se calientan (enfrían) más rápidamente y con temperaturas más altas (bajas) que las aguas, por lo tanto las variaciones en la temperatura del aire son mayores sobre las superficies de tierras que de aguas.
También hay que considerar que el agua es muy móvil por lo que la temperatura en las superficies de agua aumenta y disminuye más lentamente que la temperatura de las superficies de suelos. Cuando el agua se calienta, la convección distribuye el calor por el movimiento de grandes masas de agua. Se pueden producir cambios diarios de temperaturas hasta profundidades de
a) 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.
b) La evaporación (que es un proceso de enfriamiento) desde las superficies de aguas es, obviamente, mayor que desde suelos, por lo tanto las superficies de agua se calientan menos que las de suelo sólido.
c) El calor específico (que se define como el calor necesario para elevar la temperatura de un gramo de sustancia en
En una escala global, el hemisferio norte esta cubierto en un 61% por agua y un 39% por tierras, en cambio en el hemisferio sur el 81% es agua y solo el 19% es tierra. Además entre 45ºN y 80ºN hay más continentes que océanos, mientras que entre 40ºS y 65ºS casi no hay tierra. La influencia de los océanos tiene incidencia en las variaciones de temperaturas del hemisferio norte respecto del hemisferio sur, como se puede ver en la siguiente tabla. Los valores corresponden a las variaciones de temperatura media anual (diferencia entre la temperatura de verano e invierno) en las diferentes latitudes que se indican. Observar que en el hemisferio sur, dominado por océanos, las variaciones anuales de temperaturas son mucho menores que en el hemisferio norte, por lo que los contrastes de temperatura entre verano e invierno son menores que en el hemisferio norte.
| 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.
Corrientes oceánicas
Un esquema de las grandes corrientes oceánicas se ve en la figura anterior. Las corrientes superficiales son el símil oceánico de los vientos. En las superficies de aguas, se transfiere energía desde los movimientos del aire al agua por fricción. Por este efecto, los movimientos del aire inducen movimientos en la superficie de los océanos, llamados corrientes. Entonces las corrientes están estrechamente relacionadas con la circulación de la atmósfera, la cual a su vez regula el desigual calentamiento sobre la tierra.
Las corrientes oceánicas tienen un importante efecto sobre el clima. A nivel global, la energía solar que llega es igual a la que pierde la superficie, pero esto no es así para latitudes individuales, ya que hay una ganancia de energía en latitudes tropicales y pérdida en latitudes altas. Así que los vientos y corrientes oceánicas tienden a igualar el desbalance de calor, transportándolo desde las zonas de exceso a las de déficit.
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. Además, con la altura también disminuye la presión y la densidad del aire, haciendo que las capas más altas de la troposfera tengan una menor absorción y reflexión de la radiación solar. Esto aumenta la intensidad de la radiación solar que llega a las tierras altas, produciendo un rápido y más intenso calentamiento durante el día, pero en la noche la menor cantidad de partículas atmosféricas hace que la radiación terrestre escape al espacio con más facilidad, produciendo una mayor disminución de temperatura durante la noche. Por lo tanto los lugares más altos generalmente tienen una mayor amplitud diaria de temperatura 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. En la noche el efecto es opuesto, porque las nubes absorben la radiación terrestre y la reemiten a la superficie, manteniendo una cantidad de calor cerca de superficie, aumentando la temperatura respecto a noches despejadas. El efecto de la cubierta de nubes es reducir la amplitud diaria de temperatura de un lugar, disminuyendo los máximos en el día y aumentando los mínimos en la noche.
