la meteorología es el estudio de la atmósfera de la Tierra y las variaciones en los patrones de temperatura y humedad que producen diferentes condiciones climáticas. Algunos de los principales temas de estudio son fenómenos como la precipitación (lluvia y nieve), tormentas eléctricas, tornados y huracanes y tifones.
la importancia de los eventos meteorológicos se siente de varias maneras. Por ejemplo, una sequía provoca escasez de agua, daños a los cultivos, bajos caudales fluviales y un aumento del potencial de incendios forestales., Además, estos efectos pueden conducir a la restricción de los viajes fluviales, la infiltración de agua salada en acuíferos y bahías costeras, la presión sobre diversas especies de plantas y animales, los cambios de población, las dificultades económicas e incluso el malestar político. El impacto crítico del clima en la actividad humana ha llevado al desarrollo de la ciencia incierta del Pronóstico del tiempo.
la palabra Meteorología deriva de la palabra griega meteoron, que se refiere a cualquier fenómeno en el cielo. Meteorologica de Aristóteles (340 B. C.) se refería a todos los fenómenos por encima de la tierra., La astronomía, incluyendo el estudio de meteoros, o» estrellas fugaces», más tarde se convirtió en una disciplina separada. La ciencia de la meteorología se restringió finalmente al estudio de la atmósfera. Varios fenómenos meteorológicos todavía se conocen como» meteoros», como los hidrometeoros (agua líquida o congelada: lluvia, nieve y copos de nieve, nubes, niebla), litometeores (partículas secas: arena, polvo o humo), fotometeores (fenómenos ópticos: halos, espejismos, arco iris, coronas) y electrometeores (fenómenos eléctricos: relámpagos, fuego de San Telmo).,
la meteorología moderna se centra principalmente en los patrones climáticos típicos observados, incluyendo tormentas eléctricas, ciclones extratropicales, frentes, huracanes, tifones y varias olas de agua tropical. La meteorología generalmente se considera para describir y estudiar la base física de eventos individuales. En contraste, la climatología describe y estudia el origen de los patrones atmosféricos observados a lo largo del tiempo. Varios fenómenos importantes, como los monzones y el Niño–oscilaciÃ3n del Sur, son considerados tanto en meteorologÃa como en climatologÃa porque exhiben grandes cambios en escalas de tiempo estacionales.,
alcance
el esfuerzo por entender la atmósfera y sus procesos se basa en muchos campos de la ciencia y la ingeniería. El estudio de los movimientos atmosféricos se llama meteorología dinámica. Hace uso de ecuaciones que describen el comportamiento de un fluido compresible (aire) en una esfera giratoria (La Tierra). Una complicación importante en este estudio es el hecho de que el agua en la atmósfera cambia de un lado a otro entre sólido, líquido y gas de una manera muy compleja. Estos cambios modifican en gran medida Las ecuaciones utilizadas en la meteorología dinámica.,
la Meteorología Física, o física atmosférica, se ocupa de una serie de áreas especializadas de estudio. Por ejemplo, el estudio de las nubes y de las diversas formas de hidrometeoros implica investigaciones sobre el comportamiento del agua en la atmósfera. El estudio de la transferencia radiativa se refiere a la fuente fundamental de energía que impulsa los procesos atmosféricos, a saber, la radiación solar, y las formas en que la energía radiante en general se emplea y se disipa en la atmósfera., Otras disciplinas especializadas se ocupan de los fenómenos relacionados con la luz (óptica atmosférica) y el sonido (Acústica atmosférica).
algunas ramas de la meteorología se definen en términos del tamaño de los fenómenos que se estudian. Por ejemplo, la micrometeorología es principalmente el estudio de las interacciones a pequeña escala entre el nivel más bajo de la atmósfera y las superficies con las que entra en contacto. La meteorología de mesoescala se ocupa de fenómenos de tamaño intermedio-tormentas eléctricas y vientos de montaña, por ejemplo., La meteorología sinóptica se ocupa de procesos más grandes como los sistemas de alta y baja presión y sus frentes, y así sucesivamente hasta el estudio de la circulación atmosférica general para escalas de tiempo de unos pocos días. El pronóstico del tiempo, el aspecto predictivo de la meteorología, deriva de estas disciplinas.
otras ramas de la meteorología se centran en fenómenos en lugares específicos, como las zonas ecuatoriales, los trópicos, las regiones marítimas, las zonas costeras, los polos y las montañas. La atmósfera superior también se estudia por separado., Otras disciplinas se concentran en tomar observaciones con tecnologías particulares, incluyendo radio, radar y satélite artificial. La tecnología informática se aplica ampliamente, incluyendo la predicción meteorológica numérica, el análisis interactivo de datos y los sistemas de visualización.
el comportamiento químico de la atmósfera, estudiado en química atmosférica, ha ganado rápidamente en importancia debido a los cambios inadvertidos causados por los seres humanos en la composición molecular de la atmósfera., Los cambios en las concentraciones de ozono (y de la capa de ozono) y de dióxido de carbono, y el aumento de los niveles de lluvia ácida, han ido más allá de la situación de los problemas locales para convertirse en problemas regionales o mundiales.
Los estudios meteorológicos se llevan a cabo conjuntamente con varios campos relacionados con el medio ambiente. Estos incluyen aeronáutica, Agricultura, Arquitectura, balística, ecología, producción de energía, silvicultura, hidrología, medicina y Oceanografía., Muchos de estos campos relacionados simplemente necesitan determinar los efectos del clima en un momento y lugar particular, pero algunos — hidrología y oceanografía, por ejemplo — también afectan los eventos meterológicos al modificar las condiciones atmosféricas en la superficie de la Tierra.
desarrollo de la meteorología moderna
Los orígenes de la meteorología se encuentran en las observaciones cualitativas del clima local y la especulación., En general, la obra de Aristóteles fue la referencia estándar en los períodos antiguo y medieval, hasta que René Descartes, Galileo Galilei, y otros comenzaron a reemplazar la especulación con observaciones instrumentales a principios del siglo XVII. Los instrumentos necesarios para llevar a cabo estas mediciones — el barómetro, el higrómetro y el termómetro — se desarrollaron durante el período de aproximadamente 1650 a 1750., El trabajo teórico y experimental correspondiente incluyó las leyes del movimiento, enfriamiento y refracción de Sir Isaac Newton; el trabajo de Blaise Pascal, Edme Marriotte, Robert Hooke, Edmund Halley y otros sobre hipsometría (medición precisa de altitudes); el trabajo de Robert Boyle sobre gases; y el de Halley, George Hadley y Jean Le Rond d’Alembert sobre la circulación atmosférica. En el siglo siguiente (1750 -1850), los termómetros fueron estandarizados, Benjamin Franklin estudió los rayos, John Dalton sentó las bases para medir la evaporación y la humedad, y Luke Howard clasificó las nubes., Después de 1800, los particulares y las instituciones públicas comenzaron a recoger observaciones meteorológicas.
después de que la flota francesa fue dañada por una tormenta durante la Guerra de Crimea (1853-56), se iniciaron serios intentos en Europa occidental y América del Norte para recopilar datos meteorológicos de muchos lugares simultáneamente por medio del recién inventado telégrafo (1837). El desarrollo de relojes confiables permitió el registro continuo de las observaciones. Se inventaron los anemómetros de copa y presión, y se aprovechó la electricidad para registrar las lecturas de los instrumentos., Más tarde, se utilizaron globos, cometas y aviones para transportar instrumentos meteorológicos a través de la troposfera, la capa más baja de la atmósfera de la Tierra, hacia la estratosfera, la segunda capa atmosférica más baja, que fue descubierta, nombrada y descrita poco después de 1900. Las observaciones sistemáticas del aire superior comenzaron en la década de 1920 después del desarrollo de radios alimentados por baterías lo suficientemente ligeros como para ser transportados por globos. La recopilación de informes del aire superior sobre grandes áreas proporcionó una descripción más completa de la atmósfera, incluyendo características tales como la corriente en chorro.,
la termodinámica, desarrollada desde mediados del siglo XIX en adelante, proporcionó un componente importante en el conjunto de fórmulas que describen los movimientos y transformaciones atmosféricos. Durante el siglo de 1850 a 1950, la meteorología sinóptica fue la rama dominante, con un cuerpo de principios físicos más fundamentales que reemplazan las reglas empíricas dispersas. Alrededor de 1920, la Escuela de Bergen, dirigida por Vilhelm Bjerknes y su hijo Jacob, sintetizó estas ideas en la teoría del frente polar de los ciclones, incluyendo conceptos clave como frentes y masas de aire.,
la meteorología dinámica moderna nació en 1948, cuando Jule Charney logró reducir las ecuaciones dinámicas completas (establecidas por primera vez por Vilhelm Bjerknes en 1904) a una forma simple pero útil. El desarrollo simultáneo de la computadora digital aseguró que el método de Charney tuviera un gran impacto práctico, ya que permitía que el pronóstico del tiempo se basara en una solución aproximada a las ecuaciones dinámicas en función del tiempo.
desde 1948, las tecnologías de teleobservación de la atmósfera han proliferado., En 1950, el radar había sido desarrollado hasta el punto en que podía ser utilizado para delinear las nubes por sus gotas de agua suspendidas y así indicar la estructura interna de las tormentas, especialmente las tormentas eléctricas. A partir de mediados de la década de 1960, las unidades de radar que miden el desplazamiento Doppler se desarrollaron para proporcionar información de velocidad también. Después de 1960, los satélites comenzaron a proporcionar observaciones detalladas de toda la Tierra.,
la primera actividad gubernamental sostenida en meteorología en los Estados Unidos llegó en 1870, cuando el Congreso ordenó al ejército organizar un servicio meteorológico para pronosticar tormentas sobre los Grandes Lagos y las costas. Después de dos décadas bajo el cuerpo de señales, esta actividad fue transferida a una nueva oficina civil del clima en el Departamento de Agricultura porque los agricultores estaban particularmente preocupados con las previsiones del clima venidero y las tendencias climáticas a largo plazo., Medio siglo más tarde, la creciente necesidad de los aviadores de observaciones frecuentes y pronósticos a corto plazo llevó a la transferencia de la oficina al Departamento de comercio. En 1965 la Oficina Meteorológica se convirtió en parte de la nueva administración de servicios de Ciencias Ambientales (essa), con la climatología separada en el nuevo servicio de datos ambientales (EDS); cinco años más tarde ESSA fue eliminado y la oficina se convirtió en el Servicio Meteorológico Nacional, una parte de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA).,
Meteorología contemporánea
el campo de la meteorología se está volviendo cada vez más informatizado y automatizado a medida que los científicos buscan la mejor manera de utilizar la avalancha de observaciones de una amplia variedad de instrumentos tradicionales y nuevos. Por ejemplo, el procesamiento rápido de los datos del radar Doppler es crucial para maximizar el tiempo de advertencia de tornados y otros fenómenos meteorológicos locales severos. La preparación de observaciones para su uso en grandes modelos numéricos de pronóstico global, el «timestepping» de estos modelos, y el procesamiento de la salida resultante son demasiado laboriosos para cualquiera, excepto para las computadoras más poderosas., El desarrollo de la World Wide Web ha abierto toda una nueva gama de opciones para difundir los datos resultantes y la información de pronóstico en formas que todavía se están explorando.
los Estados Unidos han invertido en importantes nuevas generaciones de sistemas de observación, incluida la red de radar WSR-88D (Weather Surveillance Radar-1988, Doppler), GOES estabilizados de tres ejes y sensores de microondas en órbita terrestre baja. Los sensores satelitales activos, como el dispersómetro, que puede medir la velocidad del viento en la superficie del océano, están siendo empujados a un estado operacional., Mientras tanto, la fusión de las fuentes de datos existentes utilizando sistemas informáticos debería aumentar la utilidad de todas las fuentes de datos, antiguas y nuevas.
gran parte de esta información se transmite alrededor del mundo en el sistema global de Telecomunicaciones, organizado por la Organización Meteorológica Mundial dentro de las limitaciones debido a consideraciones comerciales, de seguridad nacional y logísticas de algunos países. A su vez, algunos centros de todo el mundo desarrollan grandes simulaciones de modelos informáticos a partir de las condiciones observadas y envían los pronósticos meteorológicos resultantes a través de la red., Dos de estos centros son los Centros Nacionales para la predicción ambiental (Suitland, Md.) and the European Centre for Medium-Range Weather Forecasting (Bracknell, England).
otra forma de cooperación internacional se ve en varios programas de investigación. Por ejemplo, el programa global de intercambio de energía y agua busca desarrollar observaciones y teorías que revelen el ciclo de la energía y el agua a través de la atmósfera, los océanos, la superficie terrestre y la criosfera de la Tierra. La Medición de Lluvias Tropicales de la Misión conjunta de estados UNIDOS,- Satélite de investigación japonés lanzado en 1997 como «indicador de lluvia voladora» sobre regiones tropicales. Esa cooperación internacional es crucial para hacer frente a los fenómenos a escala mundial.
por George J. Huffman