Especialidad de Climatología

Estudios de la Naturaleza

Requisitos

Explicar cómo se forman los siguientes fenómenos: niebla, lluvia, rocío, nieve, granizo y escarcha.
Respuesta: 1) Neblina: el aire húmedo próximo al suelo se enfría por debajo del punto de rocío y el vapor se condensa en gotitas suspendidas en el aire. 2) Lluvia: el vapor sube, se condensa en las nubes en gotitas que se unen hasta volverse demasiado pesadas y caen por gravedad. 3) Rocío: por la noche, las superficies (hojas, hierba) se enfrían y el vapor del aire en contacto se condensa en gotas líquidas sobre ellas. 4) Nieve: en nubes muy frías el vapor se congela directamente en cristales de hielo que se agrupan en copos y caen cuando la temperatura está por debajo de 0 °C hasta el suelo. 5) Granizo: en nubes cumulonimbus, las corrientes ascendentes lanzan gotas hacia regiones heladas donde se congelan; suben y bajan varias veces ganando capas de hielo hasta volverse pesadas y caer como piedras de hielo. 6) Helada: cuando la superficie se enfría por debajo de 0 °C, el vapor del aire se congela directamente sobre ella formando una fina capa de cristales de hielo (sublimación inversa). — Tanto la neblina como el rocío dependen del punto de rocío, pero la neblina se condensa en gotitas en el aire y el rocío se condensa directamente en la superficie sólida enfriada por irradiación nocturna.
Identificar en el cielo, o en fotografías, los siguientes tipos de nubes: cirros, cúmulos, nimbos y estratos. ¿Qué tipo de tiempo está asociado a cada una de ellas?
Respuesta: Cirros: nubes altas, finas y fibrosas, formadas por cristales de hielo; indican buen tiempo en el momento, pero pueden anunciar la llegada de un frente y un cambio de tiempo en las próximas horas. Cúmulos: nubes blancas, esponjosas, de base plana y cima redondeada; asociadas a tiempo bueno y estable; si crecen mucho (cumulonimbos), traen chubascos. Nimbos (nimbostratos): nubes bajas, espesas y gris oscuro que cubren el cielo; asociadas a lluvia o nieve continua y prolongada. Estratos: nubes bajas en una capa uniforme gris, como niebla alta; asociadas a tiempo nublado, llovizna o garúa débil. (Los cumulonimbos, del tipo nimbo de desarrollo vertical, traen tormentas intensas con lluvia fuerte, rayos, truenos y a veces granizo.) — Los cumulonimbos pueden alcanzar más de 12 km de altitud, superando la tropopausa, y son las únicas nubes capaces de generar tornados y tormentas eléctricas severas, según la Organización Meteorológica Mundial.
Explicar el funcionamiento de un termómetro de mercurio, un barómetro de mercurio, un barómetro aneroide y un pluviómetro.
Respuesta: 1) Termómetro de mercurio: mide la temperatura. El mercurio dentro de un tubo de vidrio fino se dilata (sube) con el calor y se contrae (baja) con el frío; la altura en la escala graduada indica la temperatura. 2) Barómetro de mercurio: mide la presión atmosférica. Es un tubo invertido cerrado en la parte superior, lleno de mercurio, sumergido en una cubeta abierta; la presión del aire empuja el mercurio hacia arriba y la altura de la columna (en mmHg) indica la presión. 3) Barómetro aneroide: mide la presión sin líquido, usando una cápsula metálica sellada y parcialmente sin aire que se comprime o expande según la presión del aire; el movimiento acciona una aguja en una escala. 4) Pluviómetro: mide la cantidad de lluvia. El agua de lluvia entra por un embudo y se acumula en un recipiente graduado; la altura del agua se lee en milímetros (1 mm = 1 litro por m²). — El barómetro de mercurio fue inventado por Evangelista Torricelli en 1643, y a nivel del mar la columna se estabiliza en torno a los 760 mm, valor que da origen a la unidad Torr.
¿Por qué es posible que llueva de un lado de una montaña y que el otro lado esté seco? Dar una ilustración en su país o región.
- ¿Por qué es más fresco y húmedo en las montañas que en los valles?
- ¿De qué dirección suele venir la lluvia y el buen tiempo en tu región?
Respuesta: 1) Por qué llueve de un lado de la montaña y el otro queda seco: el aire húmedo proveniente del océano sube por la ladera orientada al viento (barlovento), se enfría con la altitud y libera la humedad en forma de lluvia. Al descender por el lado opuesto (sotavento), el aire ya deshidratado se calienta y forma una región seca, llamada sombra de lluvia. En Brasil, esto aparece, por ejemplo, en la Serra do Mar: el litoral (barlovento) es muy lluvioso y el interior de la meseta, detrás de la sierra, queda más seco. 2) Por qué es más fresco y húmedo en las montañas que en los valles: cuanto mayor es la altitud, más baja es la temperatura (el aire se vuelve más enrarecido y se enfría), por eso las montañas son más frescas. Además, el aire húmedo que sube se enfría y se condensa en nubes y neblina, dejando las laderas más húmedas que los valles más bajos y cálidos. 3) De qué dirección viene generalmente la lluvia y el buen tiempo en la región: en la mayor parte de Brasil la lluvia y la inestabilidad llegan principalmente del cuadrante que trae los frentes fríos y la humedad (frecuentemente del oeste/noroeste y de los sistemas provenientes del océano), mientras que el tiempo firme y seco suele venir con la masa de aire seco, en general del cuadrante opuesto. El observador debe confirmar la dirección predominante en su propia localidad. — El efecto orográfico explica por qué el lado este de la Cordillera de los Andes en la Patagonia es seco mientras que el oeste recibe abundantes lluvias provenientes del Pacífico, conforme a los atlas climatológicos del INMET.
Demostrar, con la ayuda de un diagrama, cómo la relación entre la Tierra y el Sol produce las diferentes estaciones.
Respuesta: Verificas que el eje terrestre está inclinado cerca de 23,5° respecto a la órbita, haciendo que el hemisferio norte y el sur reciban rayos solares más directos en épocas opuestas del año. — La inclinación axial de 23,5° fue calculada con precisión por Eratóstenes en el siglo III a.C. y es confirmada por observaciones de solsticios en junio y diciembre por la NASA.
¿Qué causa los rayos y los truenos? ¿Cuáles son los diferentes tipos de rayos existentes?
Respuesta: El relámpago/rayo es una descarga eléctrica entre cargas opuestas acumuladas dentro de las nubes cumulonimbus, entre nubes, o entre la nube y el suelo. El trueno es el sonido producido por la expansión violenta y súbita del aire sobrecalentado por el rayo (llega a ~30.000 °C), que se expande más rápido que el sonido y genera el estruendo. Como la luz viaja más rápido que el sonido, vemos el rayo antes de oír el trueno. Tipos de rayos: (1) intranube (dentro de la misma nube, el más común); (2) entre nubes (de una nube a otra); (3) nube-suelo (el más peligroso, baja de la nube al suelo); (4) suelo-nube (ascendente, parte de estructuras altas); (5) tipos especiales como el rayo ramificado, el 'rayo bola' (raro) y los fenómenos en la alta atmósfera (sprites, jets azules y elfos). — El aire calentado por el rayo llega a cinco veces la temperatura de la superficie del Sol, creando una onda de choque que se propaga como el estruendo del trueno, según el INPE.
Con la ayuda de un diagrama, demostrar qué es la convección y cuál es su relación con el viento.
Respuesta: La convección es el transporte de calor por el movimiento de un fluido (aire o agua). En el aire: el aire próximo al suelo calentado por el Sol se vuelve menos denso y más ligero, entonces sube (corriente ascendente), creando una región de baja presión en la superficie. Al subir, el aire se enfría, se vuelve más denso y desciende en otro punto (corriente descendente), formando una célula de convección. Relación con el viento: el viento es justamente el aire que se desplaza horizontalmente desde las áreas de alta presión (aire frío descendiendo) hacia las áreas de baja presión (aire caliente subiendo), buscando el equilibrio. Así, las diferencias de calentamiento y la convección son la causa directa del viento — por ejemplo, la brisa marina (día) y terrestre (noche) entre el mar y la tierra. — El principio de la convección fue descrito por James Hutton en 1788 y explica fenómenos como las brisas marinas, en las que la tierra se calienta más rápido que el mar y genera viento del mar hacia el continente.
Explicar cómo se usan los radares, los satélites y las computadoras en la previsión del tiempo.
Respuesta: Radar: emite ondas de radio que rebotan en las gotas de lluvia y en el granizo; por el eco que retorna, detecta la posición, la intensidad y el movimiento de la precipitación dentro de las tormentas a corto alcance (pronóstico de cortísimo plazo, nowcasting). Satélites: orbitan por encima de la atmósfera y proporcionan imágenes a gran escala de nubes, frentes fríos/cálidos, huracanes y sistemas atmosféricos, siguiendo su desplazamiento por grandes áreas y océanos. Computadoras: reciben todos esos datos (radar, satélite, estaciones de superficie, globos) y ejecutan modelos numéricos de pronóstico — ecuaciones físicas de la atmósfera resueltas en supercomputadoras — que calculan cómo va a evolucionar el tiempo en las próximas horas y días, generando los mapas y pronósticos que vemos. — El primer radar meteorológico operativo surgió en 1947 en EE. UU., y los satélites geoestacionarios como el GOES, de la NOAA, monitorean la Tierra a cerca de 36.000 km de altitud desde 1975.
Explicar cómo los siguientes elementos pueden afectar el tiempo:
- Corrientes en chorro
- Erupciones volcánicas
Respuesta: Cómo puede afectar cada elemento al tiempo/clima: 1) Erupciones volcánicas: inyectan dióxido de azufre y cenizas en la estratosfera, formando aerosoles que reflejan la luz solar de vuelta al espacio y enfrían la Tierra temporalmente durante meses o años. 2) Corrientes oceánicas (ej.: El Niño y La Niña): alteran la temperatura de las aguas del Pacífico, cambiando los patrones de lluvia y sequía en todo el mundo, incluido Brasil. 3) Montañas/relieve: obligan al aire a ascender (lluvia orográfica de un lado, sequía/sombra de lluvia del otro) y desvían los vientos. 4) Grandes masas de agua (mar, lagos): suavizan la temperatura, dejando el clima más húmedo y estable cerca de la costa. 5) Deforestación y actividad humana: reducen la humedad y las lluvias locales. 6) Urbanización: las ciudades forman 'islas de calor', quedando más calientes que el campo circundante. — La erupción del Pinatubo en Filipinas, en 1991, lanzó cerca de 20 millones de toneladas de SO₂ a la estratosfera y bajó la temperatura media global en torno a 0,5 °C entre 1991 y 1993, según la NASA.
Hacer un dibujo que muestre el ciclo del agua en la meteorología.
Respuesta: El ciclo hidrológico fue formalizado por Pierre Perrault en 1674, al demostrar que la lluvia era suficiente para alimentar los ríos de la cuenca del Sena, según la UNESCO.
Hacer una veleta simple o un pluviómetro.
Respuesta: Usas un recipiente cilíndrico de boca ancha, instalas un embudo de la misma área de captación en la parte superior y una regla graduada en el lateral. La medición correcta se hace en milímetros, considerando la altura del agua acumulada después de cada lluvia, siempre en un lugar despejado. — El pluviómetro estándar Ville de Paris, adoptado oficialmente por el INMET en Brasil, posee un área de captación de 200 cm² y mide la precipitación en milímetros equivalentes a un litro por metro cuadrado.
Mantener un registro meteorológico durante una semana y anotar la lectura del tiempo en intervalos de 12 horas. Incluir lo siguiente:
- Temperatura
- Humedad (rocío, neblina, lluvia, escarcha o nieve)
- Formación de nubes
- Dirección del viento
Respuesta: Necesitas hacer las lecturas siempre en los mismos horarios, en un lugar fijo y protegido del sol directo y de la lluvia, usando los mismos instrumentos calibrados. Anotar temperatura, humedad, nubes y dirección del viento de forma estandarizada permite comparar los datos de manera confiable entre los días. — Las estaciones oficiales del INMET siguen el protocolo de la Organización Meteorológica Mundial, con lecturas sinópticas cada 3 horas en un abrigo termométrico estándar pintado de blanco y ventilado.
Completar la lectura de los siguientes pasajes: Génesis 1, Jonás 1 y 2, y Mateo 8:23-27. Tras la lectura, participar en un debate sobre el porqué de la creación del clima, cuál es la relación entre el clima y la voluntad de Dios y cómo el clima puede ser usado por Dios como herramienta de Salvación.'
Respuesta: Observas que Jesús reprende el viento y el mar agitado, mostrando que tiene autoridad directa sobre las fuerzas de la naturaleza. El episodio enseña que Dios es Señor sobre el clima y puede intervenir, aunque normalmente sostenga la creación mediante leyes naturales regulares. — El texto bíblico de Mateo 8:26 registra que hubo gran bonanza inmediata después de la orden de Jesús, evento que los discípulos reconocieron como señal de divinidad al preguntar '¿qué hombre es este?'.