METEOROLOGÍA (III-2) PRINCIPALES VARIABLES METEOROL&OacuteGICAS: TEMPERATURA DEL AIRE

 

Fernando Llorente Martínez

fthorll@yahoo.es

Instituto Nacional de Meteorología

Todos sabemos que hay cuerpos que se encuentran mas calientes que otros y entre las personas la sensación de calor o de frío es distinta, ya que es relativa a nuestro organismo y no depende tan solo del estado térmico de los cuerpos. Para conseguir una mayor precisión con esta sensación surge el concepto de temperatura y para medirla utilizamos el termómetro.

Todos estos aparatos se basan en el principio de dilatación térmica de los cuerpos, descubierto por Galileo en 1.592, que dice que “un objeto cuando se le suministra calor, aumenta su temperatura y se dilata”.

Para poder aplicar este principio, los termómetros se construyen, habitualmente, con un pequeño recipiente de vidrio esférico o cilíndrico, llamado depósito o bulbo, prolongado por un tubo muy estrecho, tubo capilar, cerrado por su extremo superior. El depósito y parte del tubo están llenos del líquido que se utilice para la medición; cuando la temperatura aumenta el líquido se dilata y la columna sube por el interior del capilar; lo contrario ocurre cuando la temperatura disminuye.

Ilustr. 1. Descripción de un termómetro. Fuente: Fernando Llorente Martínez.


En los observatorios meteorológicos se emplean los termómetros de mercurio para medir la temperatura máxima, "que es el valor termométrico más alto alcanzado en un día"; y los de alcohol para medir la temperatura mínima o "valor más bajo de la temperatura en una jornada".

En nuestras casas solemos usar los termómetros aneroides bimetálicos de tipo circular, que constan de dos láminas metálicas escogidas entre metales que tengan coeficientes de dilatación muy distintos. Las láminas están soldadas una contra la otra; cuando la temperatura varía, una de las láminas se dilata más que la otra, obligando a todo el conjunto a curvarse. Este movimiento se amplifica por un sistema de palancas que terminan en una aguja que indica la temperatura.

La escala que llevan incorporada todos nuestros termómetros, es la escala centígrada, que asigna el valor de 0º al punto de congelación del agua y el valor de 100º al punto de ebullición. También se usa, sobre todo en los países anglosajones, la escala Fahrenheit. Para obtener la temperatura en esta escala, partiendo de la centígrada, deberemos realizar la siguiente operación:

temperatura en Fahrenheit = (1.8 * temperatura centígrada) + 32

Cuando instalamos un termómetro debemos tener mucho cuidado en donde lo hacemos. Lo que verdaderamente queremos medir es la temperatura del aire y debemos de tener una serie de precauciones para que los valores que midamos sean fiables, las más importantes son las siguientes:
– Sus apoyos deben ser lo más reducidos posible, quedando necesariamente el depósito al aire.
– Debe de estar suficientemente ventilado.
– Debe de estar alejado de obstáculos que pueden falsear la medida, tales como superficies fuertemente calentadas o enfriadas, acción directa del sol o de paredes muy reflectoras.

Variaciones térmicas

Los cambios en la temperatura son debidos, bien al calentamiento de la atmósfera por la acción de la radiación solar sobre la superficie terrestre y sobre la propia atmósfera, bien a la pérdida de este calor.

Estas variaciones, que serán en parte las causantes de los distintos movimientos atmosféricos, están en estrecha relación con varios factores, que si nos movemos horizontalmente, serán la latitud y la distribución entre la tierra y el mar, y que si nos desplazamos verticalmente, se tratará de la altitud.

a) VARIACIONES HORIZONTALES: La latitud a la que nos encontramos determina la insolación que se recibe; esto provoca unas distribuciones térmicas cambiantes entre unas partes de la Tierra y otras. Como en la zona ecuatorial el aporte calórico solar es muy constante a lo largo de todas las estaciones del año, unido a que los días y las noches tienen prácticamente la misma duración, nos encontramos con una distribución térmica muy regular. Por el contrario, según nos desplazamos hacia los polos, éstos dos factores empiezan a variar notablemente, y por tanto, la distribución se va haciendo cada vez más irregular.

A la variación latitudinal tenemos que añadir la distribución de tierras y mares para comprender definitivamente las variaciones térmicas horizontales. La mayor inercia térmica del agua determina que los océanos se calienten y enfríen mas lentamente que los continentes; este es el motivo por el que en las zonas costeras, normalmente, las oscilaciones de la temperatura son mucho menos acusadas que tierra adentro.

Además de este efecto regulador, existe un efecto distribuidor, gracias a las corrientes marinas, que a modo de enormes ríos distribuyen las masas de agua fría y caliente por todo el globo terráqueo. En latitudes medias y altas del Hemisferio Norte las corrientes oceánicas frías originan un descenso de las temperaturas en las costas orientales de los continentes. Por el contrario, en las latitudes tropicales, las corrientes marinas frías inciden sobre las costas occidentales, refrescándolas. Es decir, debido a estas corrientes, existe una diferencia térmica entre las regiones costeras del este u oeste de los continentes; un ejemplo claro lo tenemos entre la costa oeste de Europa, bañada por la corriente cálida del Golfo, que suaviza nuestras temperaturas y la costa este de Norteamérica, con temperaturas mucho más extremadas debido a la presencia de la corriente fría del Labrador.

Ilustr. 2. Principales corrientes marinas. Fuente: del libro Maravillas y Misterios del MUNDO QUE NOS RODEA.

b) VARIACION VERTICAL: Todos hemos notado que según ascendemos una montaña la temperatura disminuye, esto se produce porque la troposfera se calienta por abajo, y no desde arriba como podríamos pensar en un primer momento. La temperatura en las capas inferiores y medias de la troposfera disminuye, aproximadamente, 6,4 grados centígrados por kilómetro de ascenso.

A veces se producen las llamadas inversiones térmicas, que son "zonas de la troposfera en las que la temperatura aumenta con la altura en un estrato de aire". Estas inversiones pueden ser de dos tipos:

i) De superficie, produciéndose muy cerca del suelo y que corresponden a situaciones meteorológicas de tiempo despejado y apacible con fuerte pérdida nocturna de calor. En estas condiciones, el aire en contacto con la superficie terrestre está mas frío que el de las capas superiores, por tanto es mas denso, pesa más y dificulta los movimientos verticales entre estratos. Nos encontramos con que la inversión actúa a modo de "tapadera", impidiendo los movimientos ascendentes del aire, lo que favorece la formación de nieblas, que se produzcan heladas de moderadas a fuertes en el período invernal y en las grandes ciudades contribuyendo a la acumulación de aire contaminado, es la típica "boina" que, observamos a la entrada de los grandes núcleos urbanos en muchos momentos del año.

ii) De altura o de subsidencia, cuando se forman entre los 600 y 1.500 metros de altura. Se producen en situaciones de altas presiones por el descenso del aire que se irá comprimiendo y secando de arriba abajo, a modo de una "gigantesca prensa", impidiendo de esta manera y de forma mas duradera los normales movimientos verticales del aire.

Ilustr. 3. a) Curva de estado. b) Inversión de temperatura a ras de suelo. b) Inversión de temperatura en altura. Fuente: Fernando Llorente Martínez

 

Sensación térmica

De todas maneras, una cosa es la temperatura que mide el termómetro o temperatura del aire y otra, a veces muy distinta, es la temperatura aparente que a nosotros nos parece que hace, es la sensación de calor o de frío que sentimos los humanos, es lo que vamos a llamar sensación térmica.

Pero antes de hablar de este concepto veamos rápidamente como el cuerpo humano se defiende cuando la temperatura ambiental es baja o alta. Nuestro organismo se encuentra a una temperatura casi constante de 37 ºC y tiene un mecanismo de regulación encargado de mantener un estado de comodidad idóneo para cada persona cuando las condiciones externas son adversas. Esta autorregulación se realiza mediante el aumento o la disminución del diámetro de los vasos sanguíneos encargados de la circulación subcutánea; consiguiendo, en el primero de los casos, cuando la temperatura exterior es alta, un mayor flujo de sangre, que nos ayudará a perder calor mediante la transpiración; y por el contrario, en el segundo de los casos, cuando la temperatura exterior sea baja, manteniendo un menor flujo sanguíneo y logrando así retener más calor corporal.

Sin embargo, este mecanismo del cuerpo humano puede ser alterado por la aparición de elementos ambientales que dificulten su buen funcionamiento. Los principales son, el viento, que ayudará a la pérdida de calor, aumentando la sensación de frío y la humedad, que perjudicará la transpiración y aumentará la sensación de calor. Toda esta incomodidad que sentimos los humanos como combinación de la temperatura y el viento y de la temperatura con la humedad, es lo que representamos con el concepto de sensación térmica. Pero claro, es muy distinto sentir más frío que más calor, por lo cual separaremos ambos conceptos y nos referiremos a sensación térmica por efecto del viento, cuando sintamos más frío que el correspondiente al que marca el termómetro y de sensación térmica por efecto de la humedad, cuando experimentemos una sensación equivalente a una temperatura mayor que la indicada por el termómetro.

1) Sensación térmica por efecto del viento: La piel del cuerpo humano tiene sobre ella una capa aislante de aire de sólo unos milímetros de espesor y que ayuda al mantenimiento de la temperatura corporal. Al soplar el viento se produce una reducción de esta capa y, por tanto, se acelera la pérdida de calor del cuerpo humano. Indudablemente este efecto es mucho mayor cuando la temperatura ambiente es baja y se verá favorecido con el aumento en la velocidad del viento. Todo esto lo podemos ver en la siguiente tabla, donde en la fila superior está la temperatura del aire, que es la que indica el termómetro, en grados centígrados y en la columna de la izquierda se representa la velocidad del viento, en kilómetros a la hora.

 

Temperatura (grados centígrados)

Viento

(km/h)

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

0

-1

-2

-3

-4

-5

-10

-15

-20

0

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

0

-1

-2

-3

-4

-5

-10

-15

-20

8

9

8

6

6

4

3

2

1

0

-1

-3

-4

-5

-6

-7

-9

-14

-20

-26

16

8

6

5

4

3

2

0

-1

-2

-3

-5

-6

-7

-8

-9

-11

-17

-23

-29

24

7

6

4

3

2

1

-1

-2

-3

-4

-6

-7

-9

-9

-11

-12

-19

-25

-31

32

6

5

4

3

1

0

-2

-3

-4

-5

-7

-8

-10

-10

-12

-13

-20

-26

-33

40

6

4

3

2

1

-1

-2

-4

-4

-6

-7

-9

-10

-11

-13

-14

-21

-27

-34

48

6

4

3

2

0

-1

-3

-4

-5

-6

-8

-10

-11

-12

-13

-15

-22

-28

-35

56

5

4

2

1

0

-2

-3

-5

-5

-7

-9

-10

-12

-12

-14

-15

-22

-29

-36

64

5

3

2

1

0

-2

-4

-5

-6

-7

-9

-11

-12

-13

-14

-16

-23

-30

-37

NOTA a pie de tabla: Estos valores están obtenidos de la página de la NOAA -Administración Nacional para el Océano y la Atmósfera de Estados Unidos- y representa el nuevo índice que relaciona la temperatura con el viento ,"windchill". Fue utilizado por primera vez en el invierno de 2001 y sustituye al anterior, que era de los años 40. Me he decidido por el nuevo índice porque sus cálculos empíricos se refieren a los efectos que puede sufrir un ser humano en su rostro con esas condiciones de viento y temperatura; mientras que en el anterior, los cálculos se realizaban sobre los efectos de congelación en una cantidad de 250 gramos de agua. En la dirección http://www.nws.noaa.gov/om/windchill/index.shtml pueden encontrar toda la información sobre este índice y un fácil conversor entre el moderno y el antiguo, pero ¡ojo! que las unidades que utiliza son grados Fahrenheit para la temperatura y millas por hora para el viento.

Si el viento supera los 64 km/h y para temperaturas aparentes de entre -28 y -35 ºC produce efectos adicionales peligrosos, como la posible congelación de las partes del cuerpo sin la protección adecuada en un tiempo aproximado de 30 minutos. Si esta temperatura se encuentra entre los -36 y -44 ºC, la situación se hace muy peligrosa, ya que las partes del cuerpo expuestas al viento, pueden congelarse en diez minutos. Y si el descenso supera los -45 ºC, el peligro es inminente, la congelación puede producirse en menos de 5 minutos.

2) Sensación térmica por efecto de la humedad: Cuando la temperatura es elevada, la humedad es el elemento que aumenta la impresión de calor haciendo que la sensación térmica exceda al valor de la temperatura del aire; esto es debido a que una humedad alta dificulta o incluso inhibe el proceso de transpiración corporal. Por el contrario, con una humedad baja, se facilita la evaporación del sudor corporal, por lo que nuestro cuerpo perderá calor más fácilmente y la sensación térmica será menor que la temperatura del aire. En la tabla adjunta está representada esta variación, en la primera columna de la izquierda tenemos la temperatura en grados centígrados y en la fila superior el valor de la humedad relativa en tanto por ciento.

T (ºc)

Humedad relativa (%)

 

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

85

90

95

100

50

42

44

47

51

54

59

64

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

45

38

40

42

45

47

50

54

55

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

44

38

39

41

44

45

49

52

55

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

43

37

39

41

42

44

47

51

54

58

62

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

42

36

37

39

41

42

45

47

50

52

55

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

41

35

36

38

39

41

43

45

48

51

54

57

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

40

35

36

37

39

40

43

43

47

49

53

55

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

39

34

35

36

37

38

41

41

44

46

50

50

55

 

 

 

 

 

 

 

 

 

38

33

34

35

36

37

38

40

42

43

46

49

52

56

59

 

 

 

 

 

 

 

37

32

33

34

35

36

38

38

41

41

44

46

49

51

55

 

 

 

 

 

 

 

36

32

33

33

34

35

36

37

39

39

42

43

46

49

50

54

55

 

 

 

 

 

35

31

31

32

33

34

34

36

37

38

40

42

43

46

48

51

54

58

 

 

 

 

34

30

30

31

31

32

34

34

35

36

37

38

41

42

44

47

48

50

52

55

 

 

33

29

29

30

30

31

33

33

34

34

35

36

38

39

42

43

45

49

49

53

54

55

32

28

29

29

30

31

31

32

33

34

35

36

37

38

39

41

43

45

47

50

51

55

31

28

28

29

29

29

29

30

31

31

31

33

34

35

36

37

39

40

41

45

45

50

30

27

27

28

28

28

28

29

29

30

30

31

32

33

34

35

36

37

39

40

41

45

29

26

26

27

27

28

28

29

29

30

31

31

32

32

33

34

35

36

37

39

41

42

28

26

26

26

26

27

27

27

28

28

28

29

29

29

30

31

32

32

33

34

34

36

27

25

25

25

25

26

26

26

27

27

27

27

28

28

29

29

30

30

31

31

31

33

26

24

24

24

24

25

25

25

26

26

26

26

27

27

27

27

28

28

29

29

29

30

25

22

23

23

23

24

24

24

24

24

24

25

25

25

26

26

26

27

27

27

28

28

NOTA a pie de tabla: Estos valores están obtenidos de la página del Servicio Meteorológico de Estados Unidos y se pueden consultar en la dirección http://www.wrh.noaa.gov/sandiego/espanol.html, en la zona de Educación del Tiempo, Referencias; donde también pueden encontrar el índice de enfriamiento por el viento, pero en su versión antigua y un convertidor de temperaturas entre las escalas Fahrenheit y centígrada muy fácil de utilizar.

Igual que sucedía con la sensación térmica por frío, el índice de calor está también relacionado con posibles trastornos en la salud. Si la temperatura aparente se encuentra entre 27 y 32º C aparecerá fatiga si realizamos alguna actividad física o con la exposición prolongada a estas temperaturas. Si se alcanza un valor los 41º C se pueden sufrir ataques de insolación, calambres y agotamiento por una exposición prolongada y/o por una actividad física. Y si la temperatura supera los 50º C se pueden producir golpes de calor e insolación rápidamente.

5 pensamientos en “METEOROLOGÍA (III-2) PRINCIPALES VARIABLES METEOROL&OacuteGICAS: TEMPERATURA DEL AIRE

  1. xordi

    Wola!!! No entiendo demasiado sobre temas tecnicos ni cientificos, pero tengo gran interes, por el tema del cambio climatico y en especial la relacion que ello tienen las corrientes maritimas. La duda esta en si las corrientes calidas se tornasen frias debido al deshielo de los polos eso variaria el actual clima, provocando el que?? Una era glaciar?? O simplemente todo son teorias sin ninguna base, creo que es posible pero se deberian de notar ya los efectos del deshielo sobre esas corrientes o quiza la temperatura de esas corrientes es inalterable y solo notariamos una subida del nivel del mar? Perdona mi ingenuidad, aunque agradeceria una respuesta por curiosidad, gracias.

  2. geysel

    que porque no me mandaron la respuesta que les pregunte si porque al medir la temperatura de una persona hay que mantenerla en contactocon ella durante cierto tiempo quiero que me la respondan por favor

Deja un comentario

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *