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CLIMA Y
DINÁMICA ATMOSFÉRICA
1. CLIMA Y DINÁMICA ATMOSFÉRICA
ATMOSFÉRICA
4. 1
4.
INVERSIÓN TÉRMICA
4. 1
4.1
INTRODUCCIÓN
El fuerte predominio de estabilidad en la región subtropical en la que se encuentra el archipiélago canario, está determinado
por el siguiente conjunto de factores de la circulación atmosférica a gran escala. Por una parte, la presencia de la rama
descendente de la célula de Hadley alrededor de 30ºN (ZCIT). Por otra parte, el predominio durante prácticamente todo el
año de los vientos alisios (NE-SO), que soplan en niveles bajos de la troposfera y determina la estructura vertical de la baja
troposfera con una presencia constante de inversiones térmicas, de subsidencia en la mayor parte de los casos. A ello se le
suma la proximidad al litoral africano, la frecuente presencia del anticiclón subtropical de las Azores, así como la existencia
de una corriente oceánica fría que originan en su conjunto una estratificación del aire con el fuerte predominio de dicha
estabilidad a lo largo del año.
Figura1 Modelo conceptual de los flujos atmosféricos en la región subtropical
Fuente: J.C. Torres et al. 2001
La estructura vertical de la troposfera con frecuentes inversiones térmicas en la región subtropical dan lugar a unas
condiciones atmosféricas en las que es mucho más importante la circulación horizontal del aire que la vertical, impidiéndose
así la posibilidad de ascensos del aire o fenómenos convectivos que den lugar a precipitaciones. En ocasiones también
pueden aparecer inversiones de superficie si se producen invasiones de aire sahariano.
Sin embargo, esta disposición estable de la troposfera sólo se rompe, esporádicamente, por advecciones de procedencia
septentrional o por “gotas frías” en altura, que se combinan con el relieve de las islas, acentuando la inestabilidad.
En concreto, una inversión térmica no es más que un cambio en la tendencia normal del aire a enfriarse con la altitud;
cuando existe inversión, la temperatura aumenta con la altitud en un determinado estrato atmosférico. Este aumento térmico
puede producirse desde la superficie a partir de cierta altura.
4.2
SITUACIÓN ACTUAL EN CANARIAS
a.
INVERSIÓN TÉRMICA Y MAR DE NUBES EN CANARIAS
Se distinguen cuatro tipos de inversiones térmicas: de tierra o superficiales, por subsidencia del alisio, por turbulencia y
frontal; de las cuales, las dos últimas, en el caso de Canarias, son difíciles de detectar. (Dorta, 1996)
En concreto, en el caso de las inversiones de tierra o superficiales, en Canarias sólo se pueden formar cuando
domina una circulación del este, mediante el desplazamiento de masas de aire cálidas y secas procedentes del
Sahara, sobre una capa más fresca y húmeda determinada por la presencia del océano y más concretamente, por la
corriente marina fría de Canarias, se produce un aumento de la temperatura con la altitud en las primeras centenas de
metros. (Dorta, 1996)
De esta manera, la mayor parte de las rupturas en el gradiente en las islas que se dan, son inversiones por subsidencia
del aliso. Éste tipo de inversión se da a cierta altitud puesto que el aire en el seno del anticiclón de las Azores sufre un
movimiento descendente o subsidente y un calentamiento adiabático, mientras que en la masa de aire más próximas al
4. 2
mar (las primeras centenas de metros), esta influencia de la corriente fría es muy clara, especialmente durante verano,
produciéndose de esta manera una estratificación estable del aire y manteniéndose unos niveles térmicos superficiales
notablemente más frescos que por encima de la inversión. (Dorta, 1996)
En definitiva, las inversiones por subsidencia son más frecuentes que las superficiales y tienen mayor relevancia en el
clima, no sólo de las islas, sino también de toda la región subtropical, especialmente en determinadas épocas del año,
siendo el anticiclón subtropical de las Azores el principal responsable de este fenómeno. (Dorta, 1996)
El anticiclón de las Azores aparece durante todo el año en las inmediaciones de Canarias y presenta el llamado
“balanceo estacional”: (Pulido, 2007)
o
En invierno, el anticiclón, que ha bajado en latitud, está dividido en dos núcleos, uno al Sur de las Azores y
otro entre Madeiras y Canarias. Con esta situación, al estar el anticiclón muy cerca de Canarias, es muy
poco importante la acción de los vientos alisios. (Pulido, 2007)
o
En verano, el anticiclón se desplaza hacia el norte, centrándose sobre las Azores. Con esta situación, al
estar más alejado de Canarias, se establece sobre nuestras islas el soplo constante del alisio. El régimen de
vientos Alisios domina en Canarias desde mediados de abril hasta mediados de septiembre. (Pulido, 2007)
La inversión del alisio consiste en el descenso de la temperatura con la altura hasta los 1.200-1.500 m, que es donde
se produce la inversión. A partir de este momento la temperatura comienza a ascender. Se registran valores de
temperatura más elevados hacia los 2000 m. de altitud que hacia los 800 m., con una diferencia a veces de hasta 10º C
(Pulido, 2007)
La inversión del Alisio se forma prácticamente durante todo los días del año, con una frecuencia máxima en verano
(Julio 90%, 00 TMG) y una frecuencia mínima en invierno (Marzo 68%, 00 TMG) (Gráfico 1). No existen cambios
significativos entre el día y la noche, aunque se aprecia que la inversión es en promedio un 3,4% menos frecuente
durante el día. (Carlos J. Torres, 2001)
Grafico 1: Frecuencia media mensual de inversión a las 00 TMG (izquierda y 12 TMG (derecha)
Fuente: J.C. Torres et al, 2001
Esta inversión térmica se produce al ser cubierto el aire inferior húmedo e inestable, por un aire seco y cálido, que
desciende e impide al ascenso del húmedo. Éste, si no asciende, no puede condensarse ni provocar precipitaciones; lo
único que se forman son bancos de nubes de tipo estrato-cúmulos; denominado coloquialmente “mar de nubes”.
(Pulido, 2007)
4. 3
b. CARACTERÍSTICAS DE LA INVERSIÓN TÉRMICA EN CANARIAS: ESTACIONALIDAD,
FRECUENCIA, ALTITUD Y GRADIENTE TÉRMICO
Las inversiones de tierra o superficiales, son más frecuentes a medianoche que a mediodía. (Dorta, 1996; Torres,
2001). No poseen un predominio estacional o mensual claro, aunque sí se observa un ligero mínimo en los meses de
abril a junio, meses coincidentes con el porcentaje de días con régimen de alisios muy alto, en los que son raras las
invasiones de aire sahariano (asociadas con gran frecuencia a intrusiones de polvo). (Dorta, 1996; Torres, 2001)
La llegada de masas de aire procedentes de África, que son de gran interés por su incidencia en la población, tienen
lugar en gran medida durante el verano por encima de la inversión del alisio, sin afectar a la capa de mezcla marítima y
por tanto, con una incidencia limitada, mientras que esta capa solo se verá afectada por estas intrusiones durante el
periodo de invierno. (Torres, et al, 2001)
La diferencia de temperaturas en las inversiones de superficie, es menor y varía entre los 2.3ºC (0.00h) y los 2.9ºC
(12.00h), en términos generales, con los valores superiores entre abril y septiembre. Según la serie temporal de 19831992 en Santa Cruz de Tenerife, el gradiente medio en los dos sondeos (0:00 y 12.00 h) es de 3.7ºC). (Dorta, 1996)
Tabla 1. Número de inversiones térmicas de tierra (36 m) en Santa Cruz de Tenerife (1983-1992).
Fuente: CMTCO (Dorta, 1996)
Por el contrario, en el caso de las inversiones de subsidencia, aunque su predominio sea muy claro a lo largo del año,
existe una fuerte estacionalidad entre los meses finales del otoño y durante el invierno con respecto al verano y los
últimos meses de la primavera, encontrándose la mayor importancia de la inversión térmica en la época estival cuando
resulta ser más frecuente y evidente la estratificación en dos capas. (Dorta, 1996)
Hay tres cuestiones que definen las inversiones térmicas en la región subtropical: la frecuencia, la altitud de la base y el
gradiente térmico entre la base y la cima de las mismas (Dorta, 1996)
En los MESES CÁLIDOS (desde marzo hasta octubre), las inversiones de subsidencia son frecuentes, especialmente
en julio y agosto donde su frecuencia es mayor (90%, 00TGM) (grafico 1). Presentan un importante gradiente térmico y
una altitud de baja a muy baja, con un mínimo claro en julio-agosto entre 770 y 1.380m, 00h), coincidiendo con un
mayor espesor promedio (563 m, 00TMG) entre julio y agosto. El resto del año, la base se mantiene el resto del año
por encima de los 1.000 m a cualquier hora del día (grafico 2). (Dorta, 1996, Marzol, 2008; Torres, 2001)
o
En cuanto a la altitud, la altitud media anual de la base gira en torno a los 1.250 metros. En verano, las
inversiones varían y se sitúan desde los 500 hasta los 1.750 metros de altitud. De éstas, las más frecuentes
se localizan entre los 750 y 1.000 metros. (Dorta, 1996)
o
En particular, en marzo la altitud media se presenta relativamente baja y se presenta un mayor número de
inversiones superficiales en comparación al mes precedente y posterior, Este hecho se debe a la invasión de
aire sahariano, que durante el mes de marzo se repiten con frecuencia. (Dorta, 1996)
o
Por otra parte, el mes de junio presenta un comportamiento notablemente distinto porque es el mes en el
que es más clara la circulación del alisio (mes con mayor porcentaje de inversión de subsidencia presenta),
mientras que julio y agosto son relativamente frecuentes irrupciones de aire cálido sahariano durante las que
el espesor de la primera capa, por debajo de la inversión, disminuye considerablemente o incluso puede
llegar a desaparecer. (Dorta, 1996)
o
Las diferencias térmicas más altas se concentran en verano, sin embargo, pese a lo que citan otros
autores (gradientes máximos de 14ºC), en el periodo 1983-1992 se ha observado que rondan los 12ºC, y la
mayor parte de ellos corresponden a los meses de mayo a agosto. (Dorta, 1996)
4. 4
Grafico 1. Distribución mensual porcentual de los días con inversión térmica a las 0.00h y 12.00h en Santa Cruz de Tenerife (1983-1992).
Fuente: Centro Meteorológico Territorial de Canarias Occidental (Dorta, 1996)
Como se observan en los gráficos 2 y 3, a lo largo del año, no existen cambios significativos entre el día y la noche en
cuanto a frecuencia y espesor de la inversión, sin embargo se observa lo siguiente: (Torres, et al, 2001)
o
Se aprecia que la inversión es en promedio un 3,4% menos frecuente durante el día. (Torres, et al, 2001)
o
En cuanto al espesor, puede apreciarse una pequeña disminución en altura durante la noche explicable por
el régimen catabático de vientos asociado a la brisa montaña-valle. (Torres, et al, 2001)
Gráfico 2: Altitud media mensual de la base y la cima en las inversiones térmicas de subsidencia a las 00TMG (izquierda) y 12 TMG (1986-1997)
Fuente: Torres et al, 2001
Por el contrario, en los MESES FRÍOS (desde noviembre hasta febrero), las rupturas en el gradiente son menos
frecuentes, con una frecuencia mínima en el mes de diciembre. La altitud de la base es alta-muy alta, por encima de
los 1.200 m y es menor la diferencia de temperaturas en la base y la cima de la inversión que en verano. (Dorta, 1996,
Marzol, 2008; Torres, 2001)
o
Este reparto mensual muestra un mínimo desde finales del otoño hasta comienzos de la primavera que se
corresponde con los meses más lluviosos de Canarias, puesto que los días sin inversión se relacionan, por
lo general con fechas de inestabilidad atmosférica, aumentando considerablemente el gradiente térmico
vertical del aire. De esta forma, las situaciones de inestabilidad se definen por la presencia, en las
inmediaciones de Canarias, de una depresión o borrasca con aire frío del Norte que tiene su origen en las
latitudes medias, lo que unido al relieve se concreta en chubascos intensos sobre toda la región, mientras
que el anticiclón de las Azores se desplaza hacia el centro del Atlántico. (Dorta, 1996)
o
La mayor altitud de las inversiones de los meses fríos se debe a que la capa de aire inferior, fresca y
húmeda, de los alisios puede verse potenciada por advecciones de aire polar marítimo. Si estas
4. 5
interrupciones son lo suficientemente importante, pueden llegar a anular la inversión, y son los momentos en
los que se produce la mayor inestabilidad en las islas. (Dorta, 1996)
Gráfico 3: Distribución estacional de las inversiones térmicas, según altitud de la base,
Santa Cruz de Tenerife, a las 00.00 h (izquierda) y a las 12.00h (derecha) (1983-1982)
Fuente: CMTCO (Dorta, 1996)
La altitud de la inversión térmica posee una considerable influencia en la frecuencia, intensidad y localización del mar
de nubes en cada isla, determina el nivel de condensación y la inversión térmica que contienen la nubosidad. (Marzol,
2008)
Destaca, la diferencia de temperaturas entre la base y la cima, cuyos valores son mayores por la noche que por el día
debido a que durante el día, la inversión del Alisio se encuentra más alta y por tanto más fría (Torres, 2001)
c.
POTENCIAL HIDROLÓGICO DEL MAR DE NUBES
Se han observado variaciones altitudinales del fenómeno del mar de nubes en Tenerife en diversos estudios así como
en islas de La Palma, La Gomera y Lanzarote. (Marzol, 2008).
Los episodios de niebla duran menos de 12h y constituyen el 70% del número total de episodios, de los cuales el 45%
de estos tienen lugar en verano, aunque son episodios de mayor duración (13-24h consecutivas con niebla) (Marzol,
2008).
En verano el contenido de humedad y duración diaria es mayor y coincide con un incremento en la velocidad del viento
que en invierno. (Marzol, 2008).
Se ha constatado, en los últimos 30 años durante la estación seca, un incremento significativo en la humedad relativa y
una reducción en el rango de temperaturas diurnas en Tenerife a altitudes por debajo de la inversión de los alisios, lo
cual sugiere un incremento de la ocurrencia de nubes a baja altura. (U. de las Palmas, 2010).
d. IMPORTANCIA EN CANARIAS DEL MAR DE NUBES
La formación del mar de nubes, como consecuencia de la inversión térmica, proporciona un contenido de humedad en
forma de niebla en zonas de medianías que tiene vital importancia para la frondosidad de la vegetación y permiten su
permanencia. Se trata de bosques de laurisilva o el fayal-brezal, que han sobrevivido en Canarias durante millones de
años debido a la existencia del mar de nubes. (Marzol, 2008) Estas condiciones medioambientales particulares en
conjunción con la localización de las Islas Canarias, en el límite más al norte de la Circulación de Hadley, hace que
estos ecosistemas sean altamente sensibles a cambios regionales en las condiciones climáticas. (U. de las Palmas,
2010)
Es importante tanto la frecuenta como la altitud a la que se localiza la base de las inversiones, puesto que su
conocimiento permite saber su origen, identificar el tipo de tiempo así como prever las consecuencias que pueden
tener en la atmosfera.
4. 6
e.
PAPEL
DE LAS NUBES EN EL BALANCE RADIATIVO DEL SISTEMA
TIERRA-
ATMOSFERA
Es bien sabido el extraordinario papel que juegan las nubes en el balance radiativo del sistema Tierra-atmósfera.
(González, 2008)
Las modificaciones en las propiedades de las nubes van a influir en el resto del sistema, pudiendo cambiar la cantidad
de radiación solar que es reflejada, impidiendo la llegada a la superficie terrestre, o absorbiendo la radiación de onda
larga que emite ésta. En definitiva, modifican el balance radiativo y, por lo tanto, la temperatura de equilibrio del
sistema. (González, A, 2008)
En la actualidad, se están llevando a cabo varios estudios de geoingeniería, dentro de una posible lucha integrada
contra el calentamiento global, en los que se “siembran” las nubes con aerosoles para disminuir el tamaño de las gotas
con el fin de provocar una mayor reflexión de las mismas. (González, A, 2008)
El enfriamiento nocturno radiativo originado por la niebla junto con la orografía de las islas también juegan un papel
importante. (Marzol, 2008)
4.3
EVOLUCIÓN ESPERADA
No se ha encontrado suficiente información sobre cómo afectará el cambio climático a la inversión térmica en Canarias,
sin embargo, según Cuevas (2007), AEMET tiene previsto el estudio de la incidencia del cambio climático en el
fenómeno de la inversión térmica (mar de nubes), y si ésta se va a desplazar en altura en las islas afectadas, lo que
incidiría en la vegetación y disponibilidad de agua.
Del mismo modo añade: “aún está por determinar qué efectos podría tener ese fenómeno sobre la inversión térmica en
Canarias, aunque se podría aventurar que, en caso de que bajara la altura de la inversión, existirían zonas con una
humedad más seca.” (Cuevas, 2007)
Hay una evidencia parcial de una tendencia de reducción de humedad a lo largo de la inversión de los alisios, lo cual
puede estar unido a un incremento en la subsidencia. Los modelos sugieren un cambio hacia cotas más bajas del área
climática adecuada para los bosques de laurisilva, los cuales podrían ser debidos a futuros cambios en las
temperaturas y la aportación de humedad en la región así como por cambios a gran escala en la circulación
atmosférica. (U. de las Palmas, 2010)
Además, Sperling et al., (2004) establecieron la hipótesis de que el límite inferior del mar de nubes podría estar
perdiendo altura en verano, y recientes descubrimientos de la expansión hacia los polos de la célula de Hadley
relacionada con la constancia y frecuencia de los vientos del noreste (Hu & Fu, 2007; Seidel et al., 2008) podría incidir
en la circulación de los alisios y afectar al mar de nubes. (Martín, J.L., et al, 2011)
Sobre la inversión del alisio, Cuevas (2006), indica que los modelos sobre humedad relativa manifiestan un incremento
entre junio y agosto, 1900-2100 y por tanto un incremento en la ocurrencia de nubes bajas, así como la posibilidad de
que en la atmosfera más calidad, la base de la nube de estratocúmulos se desplazará hacia niveles más bajos
4. 7
Gráfico 4 (izquierda). Proyección de humedad relativa en la base del mar de nubes (junio-agosto 1900-2100), CGCM1
Gráfico 5 (derecha). Proyección de los cambios en el nivel de condensación por ascenso (1900-2100)
Fuente: E. Cuevas, 2006
Del mismo modo, Cuevas (2006) afirma con una incertidumbre media, que la humedad por debajo de la inversión de
temperatura podría aumentar próximamente (2020) y de forma importante para 2050-2080.
Por otra parte, existen varios estudios que afirman que pequeños cambios a escala global en las propiedades de un
solo tipo de nubes podrían tener grandes efectos en el clima. (González, 2008)
Se estima que un aumento entre un 5 al 10 % de la cobertura actual de nubes o una disminución del tamaño de sus
gotas de agua de un 15 al 20% aumentaría en tal medida la reflexión de la radiación solar que podría contrarrestar el
calentamiento producido al doblar la concentración actual de CO2. (González, 2008)
Si aumenta la nubosidad y la humedad relativa (en la vertiente norte asociada al alisio) habrá:
4.4
o
Menos contraste térmico día-noche en el norte de las islas. (Cuevas, 2006)
o
Aumento de la deposición húmeda (positivo para la laurisilva y pinos) (Cuevas, 2006)
PROBABILIDAD
No disponibilidad de datos.
4.5
CONSECUENCIAS
Debido a la altísima frecuencia, las inversiones de temperatura en Canarias, no sólo tienen relevancia en las
características termodinámicas del aire, sino que se plasman en el clima, y por tanto, en el paisaje de las islas. (Dorta,
1996), cualquier cambio en la inversión térmica, puede afectar a estos elementos.
Uno de los problemas más graves que puede originar las inversiones a baja altitud y las superficiales es la
imposibilidad de dispersión de los contaminantes atmosféricos, puesto que la difusión vertical de las partículas
depende principalmente del espesor de la capa de aire por debajo de la inversión y del gradiente de temperatura,
aumentando así la contaminación atmosférica en las áreas afectadas por este tipo de inversiones. Así por ejemplo, en
los alrededores de las centrales térmicas de Tenerife y Gran Canaria, pero sobre todo la de Santa Cruz de Tenerife por
su orografía (dificulta la libre circulación del aire en la horizontal en determinadas direcciones), hacen aumentar de
forma importante los niveles de inmisión de ciertos contaminantes atmosféricos producidos por el tráfico rodado y una
refinería de petróleos que se encuentra en el casco urbano. (Dorta, 1996)
Es sabido que cuanto más baja es la inversión menor es el volumen de aire en el que pueden distribuirse los gases
emitidos por procesos industriales o de combustión. (Dorta, 1996)
4.6
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Dorta Antequera P., 1996. Las inversiones térmicas en Canarias. Investigaciones geográficas, 15: 109-124.
Cuevas E., 2006. Conferencia: “Evolución futura del Clima Canario” del Ciclo de Conferencias organizadas por la Academia
canaria de Ciencias “El Cambio Climático en Canarias”” celebrado en Canarias el 20 de octubre de 2006.
Cuevas E., 2007. Conferencia: “El cambio climático, causas y problemática en Canarias”. de las Jornadas “Cultiva tu clima”,
organizadas por Red Canaria de Semillas, el viernes, 16 de noviembre de 2007.”
González A., 2008. “Estudio de las nubes a partir de datos de Satélite. Resumen Meteorológico de Canarias, Julio de 2008,
Vol.1, No7. AEMET.
Martin, J.L., Betherncourt, J. y Cuevas-Agulló, E..2011. ”Evaluación del calentamiento global en Tenerife: Tendencias desde
1944 en las temperaturas máximas y mínimas anuales”. Pág 12.
Marzol, Mª. V. 2008. Temporal characteristics and fog water collection during summer in Tenerife (Canary Islands, Spain).
Atmospheric Research 87. 352–361.
4. 8
Pulido Alonso A., Jiménez Fránquiz J. I., Romero Mayoral J., Angulo Rodríguez N.. 2007. Irradiación Solar en las Islas
Canarias. Departamento de Ingeniería Eléctrica. E.T.S.I.I., Universidad de Las Palmas de Gran Canaria.
Torres C. J.; Cuevas E.; Guerra J C.; Carreño V. 2001. “Caracterización de las masas de aire en la región subtropical sobre
Canarias”. V Simposio Nacional de Predicción. Madrid Madrid 20-23 noviembre 2001.
U. de Las Palmas, 2010. Anexo A. Evaluación preliminar de impactos del cambio climático en Canarias.
GAPS (FALTA DE INFORMACIÓN)
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Los textos proporcionados tan solo relatan y describen las características del fenómeno, sin embargo no definen
como le afecta los efectos del cambio climático y qué pasaría si varían diferentes variables del clima
Los artículos facilitados se centran en el estudio del fenómeno en la isla de Tenerife, únicamente Marzol et al
(2008) menciona que se han hecho estudios similares en otros lugares de las islas de La Palma, Lanzarote, La
Gomera, y en diferentes ambientes donde se observan las variaciones altitudinales de este fenómeno. Por lo tanto
los datos numéricos ofrecidos son en su totalidad procedentes de estudios llevados a cabo en la isla de Tenerife.
4. 9