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2.7. La temperatura del aire
Los rayos solares atraviesan la atmósfera sin que el aire absorba una cantidad apreciable del calor de aquellos. Pero, en cambio, la radiación solar es absorbida por la tierra, la cual a su vez calienta por contacto las capas inferiores de la atmósfera, y estas luego transmiten su calor a las capas más altas, en virtud de las corrientes de convección que se establecen. Así pues, en general, las capas bajas de la atmósfera se hallan a mayor temperatura que las situadas encima de ellas y, por tanto, la temperatura del aire, igual que la presión, disminuye con la altitud. Esta afirmación puede tomarse como cierta para los 11 ó 12 primeros kilómetros de la atmósfera, siendo la disminución (gradiente) de unos 0.55º C. por cada 100 m. de aumento en la altura.
En las noches claras, el calor acumulado en la tierra durante el día es irradiado con gran rapidez, de modo que la capa más baja de la atmósfera se enfría primero que las de encima; entonces, la temperatura del aire en la proximidad de la tierra puede ser más baja que en otras capas más altas, invirtiéndose el "gradiente de temperatura", es decir, que esta aumenta con la altitud (inversión del gradiente) en vez de disminuir.
Si una masa parcial del aire se calienta más que otras que la rodean, se expandirá, adquirirá menor densidad y tenderá a elevarse. Pero, al ascender, penetrará en regiones de presión cada vez menor, lo cual favorecerá todavía más la expansión del aire. Esta expansión (que se llama cambio de estado térmico) produce un enfrentamiento; si tal cambio de estado ocurre sin absorber calor del medio que rodea a dicha masa de aire, ni cedérselo, se dice que la expansión es adiabática. El gradiente de temperatura, en tales condiciones, es de 1ºC. por cada 100 m. de aumento de altura, denominándose gradiente adiabático seco.
Que dicha masa de aire continué subiendo, o no, dependerá de la relación que entre si guarden su gradiente adiabático y el gradiente termométrico del aire que la rodea. Si el segundo gradiente es mayor que el primero, el aire seguirá ascendiendo, pues, a cualquier altitud considerada, será todavía mas caliente (y por tanto menos denso) que el aire que le envuelve. Se dice entonces que la atmósfera es inestable. Cuando ocurra lo contrario, o sea, cuando el gradiente adiabático supere el gradiente termométrico, el aire que se eleva entra en regiones donde, a una altura dada, se hallará rodeado de aire mas caliente; en consecuencia, la masa ascendente resultará mas densa y su tendencia a elevarse quedará frenada. La atmósfera entonces será estable. Claro esta que una inversión del gradiente supone condiciones de gran estabilidad.
La temperatura del aire, que se mide con el termómetro de mercurio o el termógrafo, sufre variaciones dependiendo de diversos factores, entre los que podemos destacar los siguientes:
Variación diurna: Se define como el cambio de temperatura entre el día y la noche, producido por la rotación de la Tierra. Durante el día la radiación solar es en general mayor que la terrestre, por lo tanto la superficie de la Tierra se torna más caliente. Durante la noche, en ausencia de la radiación solar, sólo actúa la radiación terrestre, y consecuentemente, la superficie se enfría. Dicho enfriamiento continúa hasta la salida del sol. Por lo tanto la temperatura mínima ocurre generalmente poco antes de la salida del sol.
Variación estacional: Esta variación se debe a la inclinación del eje terrestre y el movimiento de traslación de la Tierra alrededor del sol. El ángulo de incidencia de los rayos solares varía, estacionalmente, en forma diferente para los dos hemisferios. El hemisferio norte es más cálido en los meses de junio, julio y agosto, en tanto que el hemisferio sur recibe más energía solar en diciembre, enero y febrero.
Variación con la latitud: La mayor inclinación de los rayos solares en altas latitudes, hace que éstos entreguen menor energía solar sobre estas regiones, siendo mínima dicha entrega en los polos. En tanto que sobre el Ecuador los rayos solares llegan perpendiculares, siendo allí máxima la entrega energética.
Variaciones con el tipo de superficie: En primer lugar la distribución de continentes y océanos produce un efecto muy importante en la variación de la temperatura, debido a sus diferentes capacidades de absorción y emisión de la radiación. Las grandes masas de agua tienden a minimizar los cambios de temperatura, mientras que los continentes permiten variaciones considerables en la misma. Sobre los continentes existen diferentes tipos de suelo: Los terrenos pantanosos, húmedos y las áreas con vegetación espesa tienden a atenuar los cambios de temperatura, en tanto que las regiones desérticas o áridas permiten cambios grandes en la misma.
Variaciones con la altura: A través de la primera parte de la atmósfera, llamada troposfera, la temperatura decrece con la altura. Este decrecimiento se define como Gradiente vertical de Temperatura y es en promedio de 6,5ºC/1000m. Sin embargo ocurre a menudo que se registre un aumento de la temperatura con la altura: Inversión de temperatura. Durante la noche la Tierra irradia (pierde calor) y se enfría mucho más rápido que el aire que la circunda; entonces, el aire en contacto con ella será más frío mientras que por encima la temperatura será mayor. Otras veces se debe al ingreso de aire caliente en algunas capas determinadas debido a la presencia de alguna zona frontal.
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Saludos.
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