Ciencias atmosféricas

Capas de la atmósfera.

Conjunto de disciplinas dedicadas al estudio de la atmósfera, los procesos que en ella tienen lugar, los efectos que sobre la misma ejercen otros sistemas, como por ejemplo los océanos, y los que ella ejerce sobre éstos. Entre tales disciplinas destacan la meteorología y la climatología. Por otra parte, el campo de investigación de la aeronomía se encuentra en las capas más altas de la atmósfera: la mesosfera y la ionosfera. En estas regiones los gases atmosféricos están ionizados por efecto de la radiación ultravioleta del Sol y se producen interesantes fenómenos fisicoquímicos, como la fluorescencia, las tormentas magnéticas y las auroras.

Meteorología

Ciencia que se ocupa del estudio de la atmósfera centrándose en los procesos meteorológicos que en ella se producen y, en especial, en la predicción de los mismos. Tales predicciones son a corto plazo: horas, días o, a lo sumo, semanas. Dispone de abundantes subdivisiones, como la meteorología dinámica, centrada en el estudio de los movimientos atmosféricos; la meteorología marítima, que se ocupa del tiempo sobre los mares y océanos, y la micrometeorología, dedicada el estudio del tiempo atmosférico en pequeñas áreas territoriales.

Entre los fenómenos atmosféricos que estudia la meteorología se incluyen el viento, la lluvia, la nieve, el granizo, los rayos, las auroras boreales, los arco iris, etc. Para poder efectuar la predicción de algunos de ellos es necesario, previamente, disponer de una amplia cantidad de datos sobre velocidad del viento, presión, temperatura y humedad, principalmente. Tales datos, tomados por estaciones meteorológicas, globos sonda o satélites, son procesados en ordenadores capaces de reproducir procesos climáticos y que ofrecerán una previsión de su evolución con el tiempo, si bien siempre a corto plazo.

Los datos atmosféricos se representan gráficamente en los mapas de isobaras, de los que se puede extraer abundante información acerca del tiempo que va a hacer. Las líneas isobaras unen puntos de igual presión atmosférica. En las zonas de altas presiones (anticiclones) las isobaras se agrupan de forma concéntrica, aumentando los valores de presión a medida que las líneas se aproximan al centro. Por el contrario, en las zonas de bajas presiones (borrascas) las presiones aumentan hacia el exterior. Teniendo en cuenta que el viento se desplaza desde las zonas de altas presiones a las de bajas, y que en las primeras, en el hemisferio norte, gira en el sentido horario, mientras que en las segundas lo hace en el sentido antihorario, es posible predecir dónde y con qué intensidad soplará el viento.

En los mapas meteorológicos se indican también los frentes, bordes de masas de aire en desplazamiento. Cuando los frentes son fríos se indican como una línea azul con triángulos. Si son de aire cálido, se indican mediante una línea roja con semicírculos.

Dada la influencia que los procesos meteorológicos poseen sobre diversas actividades humanas, no resulta extraño el empeño que el ser humano ha puesto desde antiguo en llegar a predecir tales procesos. A comienzos del siglo XX el físico noruego Vilhelm Bjerknes afirmó que tal predicción es posible mediante cálculos basados en leyes naturales. Poco después, el conocimiento creciente de la física atmosférica y la aplicación de herramientas propias de la mecánica de fluidos condujeron a la aparición de los sistemas numéricos de predicción meteorológica. Sin embargo, los cálculos que había que realizar resultaban demasiado numerosos y complicados y fue necesario esperar a la invención de los ordenadores para su aplicación práctica.

Climatología

También dedicada al estudio de los fenómenos atmosféricos, a diferencia de la meteorología, las observaciones de la climatología cubren largos periodos de tiempo. Su finalidad es determinar las condiciones meteorológicas medias de una región del planeta. Los climatólogos reúnen innumerables datos estadísticos a fin de averiguar por qué el clima es como es un una zona dada y poder llegar a predecir la evolución del mismo. De forma general, la climatología permite conocer por qué el tiempo varía de unas regiones a otras de la Tierra y cuáles son los factores (naturales o humanos) de los que depende. Para llegar a tales conclusiones estudia fenómenos como las pautas de circulación de aire en el seno de la atmósfera y las transferencias térmicas en la misma, así como el modo en que la atmósfera interacciona con los océanos y la superficie continental, prestando especial atención a la vegetación y orografía. Las disciplinas relacionadas con la climatología son diversas, como la astrofísica, la ecología, la geología, la geofísica, la hidrogeología y la oceanografía, entre otras. La paleoclimatología es una rama particular de esta disciplina, centrada en el estudio del clima existente en épocas del pasado. La climatología histórica, por otra parte, se dedica al estudio del clima atendiendo a su relación con la historia del ser humano, luego sólo abarca un periodo de unos pocos miles de años.

Física atmosférica

Ciencia atmosférica basada en la aplicación de la física al estudio de la atmósfera. Su objetivo es desarrollar modelos matemáticos capaces de reproducir los procesos naturales que tienen lugar en la atmósfera terrestre, así como en la de otros planetas. Recurre para su labor a la mecánica de fluidos, la estadística, los modelos químicos, el estudio de los balances de radiación y de los procesos de intercambio de energía en la atmósfera, entre otras herramientas. Tales modelos pueden ser empleados en la predicción de fenómenos atmosféricos, por eso la física atmosférica se halla íntimamente ligada a disciplinas como la meteorología y la climatología. Otro de sus campos de trabajo es el diseño y construcción de instrumentos destinados a la captación de datos atmosféricos, así como a la interpretación de los mismos.

Química atmosférica

Ciencia atmosférica dedicada al estudio de la química de la atmósfera. La composición química de ésta resulta de crucial importancia por diversas razones; la principal es que de ella depende la adecuada respiración de los organismos vivos. La química de la atmósfera ha experimentado en las últimas décadas importantes cambios debidos a la acción del hombre, cambios que resultan perjudiciales para la salud del propio ser humano y para los ecosistemas en general. Algunos efectos resultantes de tales cambios son la lluvia ácida, el smog fotoquímico y el efecto invernadero. Al igual que el resto de ciencias atmosféricas, ésta es una actividad multidisciplinar que se apoya para su labor en determinadas áreas de la física, la estadística, la oceanografía y la meteorología entre otras diversas ciencias.

Aeronomía

El campo de investigación de la aeronomía se encuentra en las capas más altas de la atmósfera: la mesosfera y la ionosfera. En estas regiones los gases atmosféricos están ionizados por efecto de la radiación ultravioleta del Sol y se producen interesantes fenómenos fisicoquímicos, como la fluorescencia, las tormentas magnéticas y las auroras. Debido a la elevada altura a la que se han de efectuar las mediciones y toma de datos, la aeronomía se sirve de sistemas especiales, como los satélites artificiales y los globos sonda.