Clima

Zones climàtiques del món segons laclassificació climàtica de Köppen

Elclimaés el conjunt de condicions mitjanes deltemps meteorològica llarg termini, que generalment es calculen sobre un període de 30 anys.Entre les variablesmeteorològiquesque se solen mesurar hi ha latemperaturade l'aire, lahumitatrelativa de l'aire, lapressió atmosfèrica,elventi laprecipitació.En un sentit més ampli, el clima és l'estat dels components delsistema climàtic,que també inclou els oceans i el gel de laTerra.Els factors que influeixen en el clima de cada regió són lalatitud,elterrenyi l'altitud,així com les eventualsmasses d'aiguapròximes i els seus corrents. En termes més generals, el «clima» d'una regió és l'estat general del seu sistema climàtic en el moment actual.

Els climes es podenclassificarsegons els valors mitjans i intervals típics de les diverses variables, que generalment són la temperatura i la precipitació. Laclassificació climàtica de Köppenfou el sistema més usat durant molt de temps. El sistema de Thornthwaite, presentat el 1948, incorpora l'evapotranspiracióa les dades de temperatura i precipitaciói serveix per estudiar labiodiversitati els efectes delcanvi climàticsobre ella. El sistema deBergeroni elsistema de classificació espacial sinòpticse centren en l'origen de lesmasses d'aireque determinen el clima de cada regió.

Laclimatologiaés la ciència que estudia els climes i els fenòmens atmosfèrics d’un país, a una latitud i a una altitud determinades. La ciència del clima que estudia els factors que el produeixen, els elements que el formen, la distribució que té sobre la superfície de la Terra i la influència que exerceix sobre els éssers vius. La climatologia opera amb dades procedents de les observacions meteorològiques durant llargs períodes (30-35 anys), de les quals n'extreu els valors mitjans i els valors extrems, les oscil·lacions periòdiques i la freqüència o repetició dels fenòmens atmosfèrics. Amb aquestes dades elabora mapes, gràfiques i diagrames que reflecteixin les condicions climàtiques d’un lloc determinat.

Lapaleoclimatologiaés l'estudi del clima dels períodes anteriors a la invenció dels instruments dedicats a les observacions meteorològiques. Com que hi ha molt poques observacions directes del clima d'abans del seglexix,els paleoclimes es reconstrueixen a partir d'indicadorsque inclouen proves geològiques, com ara elssedimentslacustresi elstestimonis de gel,i biològiques, com ara elsanells dels arbresi elscoralls.Elsmodels climàticssón models matemàtics dels climes del passat, el present i el futur. El clima potcanviaren períodes curts o llargs com a resultat de diversos factors.L'escalfament global condueix a redistribucions. Per exemple, «un canvi de 3 °C en les temperatures anuals mitjanes correspon a un desplaçament de lesisotermesd'aproximadament 300-400 km en termes de latitud (a lazona temperada) o 500 m en termes d'elevació. Així doncs, s'espera que les espècies pugin a altituds superiors o migrin cap als pols en resposta a aquests canvis en les zones climàtiques».

Definició

Mapa generalista de les temperatures globals amb un diferencial de fred i calor senzill

El mateix mapa, amb tres graus de diferencial de temperatura

La paraula «clima» deriva del motgrec anticκλίμα (klima), que significa 'inclinació'. Se sol definir com el conjunt de condicions mitjanes deltemps meteorològica llarg termini. El període d'observacions estàndard és de 30 anys,però se'n poden utilitzar d'altres segons l'objectiu que es persegueixi. El clima també inclou estadístiques que no són valors mitjans, com ara la magnitud de les variacions d'un dia a l'altre o d'un any a l'altre. ElTercer Informe d'AvaluaciódelGrup Intergovernamental sobre el Canvi Climàtic(IPCC) n'ofereix la definició següent:

«	En sentit estricte, el clima se sol definir com el "temps mitjà" o, de manera més rigorosa, com la descripció en termes de valors mitjans i variabilitat de quantitats rellevants durant un període que va des de mesos fins a milers o milions d'anys. L'Organització Meteorològica Mundial(OMM) defineix com a estàndard el període tradicional de 30 anys. En general, aquestes quantitats són variables de superfície, com ara la temperatura, la precipitació i el vent. En un sentit més ampli, el clima és l'estat del sistema climàtic, incloent-hi una descripció estadística.	»
—

L'Organització Meteorològica Mundial(OMM) descriu les normals climàtiques com a «punts de referència que utilitzen els climatòlegs per comparar les tendències climatològiques actuals amb les del passat o amb allò que es considera «normal». Una normal es defineix com la mitjana aritmètica d'un element del clima (p. ex.: temperatura) al llarg d'un període de 30 anys. Es fa servir un període de 30 anys perquè és prou llarg per filtrar les variacions interanuals i les anomalies i, alhora, prou curt per mostrar tendències climàtiques més llargues».L'OMM sorgí de l'Organització Meteorològica Internacional,que el 1929 establí una comissió tècnica de climatologia. En la seva assemblea del 1934 aWiesbaden(Alemanya), la comissió tècnica designà els 30 anys que van des del 1901 fins al 1930 com a període de referència per a les normals climatològiques estàndard. El 1982, l'OMM acordà actualitzar les normals basant-se en les dades d'entre l'1 de gener del 1961 i el 31 de desembre del 1990.

ElclimatòlegbritànicMike Hulmeresumí la diferència entre el clima i el temps en la popular fraseClimate is what you expect, weather is what you getEl clima és allò que hom suposa que passarà, el temps és allò que acaba passant'). Hi ha una sèrie de variables que es mantenen gairebé constants al llarg de la història i determinen el clima, incloent-hi la latitud, l'altitud, la proporció de terra i aigua i la proximitat als oceans i les muntanyes. Aquestes variables geogràsfiques tarden milions anys a canviar mitjançant processos com ara latectònica de plaques.Altres factors que influeixen en el clima tenen una naturalesa més dinàmica, com ara lacirculació termohalinade l'oceà, que escalfa el nord l'oceà Atlàntic5 °C en comparació amb altres conques.Altrescorrents oceànicsredistribueixen la calor entre la terra i l'aigua a una escala més regional. La densitat i el tipus de vegetació afecta l'absorció de la calor del Sol,així com la retenció d'aigua i les precipitacions a escala regional. Els canvis en la quantitat degasos amb efecte d'hivernacleque hi ha a l'atmosfera, determinen la quantitat d'energia solar que reté el planeta i, per tant, condueixen cap a un escalfament, o bé cap a un refredament global. Les variables que determinen el clima són moltes i interactuen de maneres molt complexes, però se n'han esbrinat els principis generals, com a mínim pel que fa als factors determinants del canvi climàtic històric.

Classificacions

Es fan servir diversossistemesper classificar els climes en règims similars. Depenen de les dades observades que s'escullen en funció dels objectius de recerca. A l'antiga Grècia, per exemple, els era suficient basar-se en lalatitudde cada lloc. Actualment tant els objectius com els mètodes són molt nombrosos, però es poden dividir entre mètodes genètics, enfocats en lescausesdel clima, i mètodesempírics,encarats en lesconseqüències.

Els climes es podenclassificarsegons els valors mitjans i intervals típics de diverses variables, que generalment són la temperatura i la precipitació. Laclassificació climàtica de Köppenfou el sistema més usat durant molt de temps. El sistema de Thornthwaite, presentat el 1948, incorpora l'evapotranspiraciójuntament amb les dades de temperatura i precipitaciói serveix per estudiar labiodiversitati els efectes delcanvi climàticsobre ella.

El sistema de Bergeron i elsistema de classificació espacial sinòpticse centren en l'origen de les masses d'aire que determinen el clima de cada regió. La classificació més simple és la que considera les masses d'aire,sent la classificació de Bergeron la més àmpliament acceptada d'aquest tipus.Basada en la de Bergeron hi ha el sistema de classificació espacial sinòptic, o SSC per les seves sigles enanglès.

La classificació de Thornthwaite es basa en elsaqüífersi lade Köppenpren com a referència lavegetació.Laclassificació climàtica de Trewarthaés una versió modificada de la de Köppen que intenta redefinir els grups climàtics, més ajustats a la zonificació de la vegetació.

Una representació molt simple i usada per a identificar un clima d'un cop d'ull i per a poder comparar diversos climes és elclimograma,que representa les variacions mensuals de precipitacions i de temperatura en un indret. A excepció del clima equatorial, cal un diagrama per a cada hemisferi.

Classificació de Bergeron i la classificació sinòptica espacial

Imatge: Classificació de Bergeron. Tipus de masses d'aire a l'hemisferi nord segons el seu origen.

La classificació de Bergeron és la forma més àmpliament acceptada de classificació de masses d'aire, centrada principalment en l'origen de les masses d'aire. Les tres lletres de la classificació de la massa d'aire especifiquen els tipus de massa d'aire.

• Primera lletra descriu les propietats d'humitat;cs'utilitza per a masses d'aire continental (sec) imper a masses d'aire marítim (humit).
• Segona lletra descriu la característica tèrmica de la seva regió d'origen:Tper a tropical,Pper a polar,Aper a àrtic o antàrtic,Mper a monsó,Eper a l'equatorial iSper a l'aire de subsidència (aire sec format per un important moviment descendent de l'atmosfera).
• Tercera lletra designa l'estabilitat de l'atmosfera.ksi la massa d'aire és més freda que la superfície que hi ha sota, s'etiqueta iwsi és més calenta.

Durant la dècada de 1950, la identificació de la massa d'aire es va utilitzar en la previsió meteorològica que més tard es va desenvolupar per convertir-se en la climatologia sinòptica.

Sistema sinòptic espacial SSC

Basat en l'esquema de classificació de Bergeron, el sistema SSC (Spatial Synoptic Classification System) inclou sis categories de masses d'aire:

• Polar sec. Semblant al polar continental
• Sec moderat. Semblant al polar marítim
• Tropical sec. Semblant al tropical continental
• Polar humit. Semblant al polar marítim
• Humit Moderat. Híbrid entre el polar marítim i el tropical marítim)
• Tropical humit. Similar al tropical marítim, el monsònic marítim o l'equatorial marítim.

Classificació de Köppen

Classificacions climàtiques de Köppen

Creada inicialment pel climatòleg alemany Wladimir Köppen (1918) i revisada posteriorment per ell mateix i per Rudolf Geiger, descriu cada tipus de clima amb una sèrie de lletres, normalment tres, que indiquen el comportament de les temperatures i les precipitacions. És una de les classificacions climàtiques més utilitzades a causa de la seva generalitat i senzillesa.

El sistema declassificació climàtica de Köppenes basa en el fet que la vegetació natural té una clara relació amb el clima, per la qual cosa els límits entre un clima i un altre s'estableixen tenint en compte la distribució de la vegetació. Els paràmetres per determinar el clima d'una zona són les temperatures i les precipitacions mitjanes anuals i mensuals, i l'estacionalitat de la precipitació. Divideix els climes del món en cinc grups principals: tropical, sec, temperat, continental i polar. S'identifiquen amb la primera lletra en majúscula. Cada grup es divideix en subgrups i cada subgrup en tipus de clima. Els tipus de clima s'identifiquen amb un símbol de dues o tres lletres.

Classificació de Flohn

La classificació climàtica de Hermann Flohn (1950) és una de les poques que té un component genètic, és a dir, és fonamenta en els moviments de l'atmosfera i no en les mitjanes de les temperatures i precipitacions. Par a Folrant, les característiques dels climes depenen dels grans cinturons de vent i masses d'aire del planeta i a més de les precipitacions. Aquests cinturons canvien la seva posició durant l'any degut al balanç estacional. La classificació es divideix en dos tipus de climes: els que romanen sempre dins d'un mateix règim de vents oclimes homogenisi els que són sotmesos a les variacions del sistema de vents oclimes heterogenis.S'observen set zones climàtiques:

Zones climàtiques establertes per Flohn

Tipus climàtics	Característiques pluviomètriques
1 Zona equatorial amb vents de l'oest	Sempre humida
2 Zona tropical amb vents alisis a l'estiu	Precipitació a l'estiu
3 Zona subtropical seca amb vents alisis o cinturó d'altes pressions tropicals	Condicions seques durant tot l'any
4 Zona subtropical amb pluges hivernals (tipus mediterrani)	Precipitació a l'hivern
5 Zona temperada amb vents de l'oest durant tot l'any	Precipitació moderada i repartida
6 Zona subpolar amb vents polars de l'est a l'estiu 6a Zona subpolar continental	Precipitació important durant tot l'any
	Pluja a l'estiu i neu primerenca a l'hivern
7 Zona polar amb vents de l'est	Precipitació dèbil durant tot l'any

Classificació de Budika

La classificació climàtica deMikhaïl Budika(1956) està basada en el balanç d'energia, que es valora en la sequedat de l'atmosfera. És una classificació força senzilla i mitjanament difosa. Per establir els criteris del clima, s'utilitza l'índex racional de sequedat (Id) que es calcula així:$Id=Rn/Lr$onRnés la radiació neta disponible per a l'evaporació en una superfície humida (considerant unaalbedode 0,18),Lés la calor latent d'evaporació irés la precipitació mitjana anual. SiIdés inferior a1estem davant d'un clima humit, si és superior, davant d'un clima sec. Budika estableix cinc tipus climàtics.

1. DesertambIdsuperior a 3
2. SemidesertambIdentre 2 i 3
3. EstepaambIdentre 1 i 2
4. BoscambIdentre 0,33 i 1
5. TundraambIdinferior a 0,33

Classificació de Thornthwaite

La classificació de Charles Warren Thornthwaite (1949) ha estat àmpliament assumida ateses les aportacions de l'autor a l'edafologia climàtica i la hidrologia des d'una perspectiva geogràfica. Basada en la consideració de l'eficàcia tèrmica, donada per l'ETPdel mateix autor, i la humitat disponible, expressada com a índexs d'humitat i aridesa a partir del balanç hídric. L'autor fa servir els seus treballs previs en l'estimació de l'ETP i el balanç d'humitat delsòl.Suposa un gran avenç respecte d'altres classificacions, ja que parteix del clima que afecta el sòl i la vegetació, és a dir, l'evaporació, la transpiració i l'aigua disponible al sòl, en comptes de les mitjanes mensuals dels paràmetres meteorològics clàssics. La classificació defineix uns tipus segons la humitat (representats per lletres majúscules) i la seva variació estacional (lletres minúscules), i altres tipus segons l'eficàcia tèrmica (lletres majúscules amb cometa) i la seva concentració estival (lletres minúscules amb cometa).

El tipus d'humitat està basat en un índex d'humitat global que combina dos índexs, un d'humitat i un altre d'aridesa. Per a la seva definició és necessari realitzar un balanç hídric mitjançant el mètode directe i amb reserva màxima climàtica de 100 mm.

L'índex d'humitat es defineix com el conjunt dels excessos d'aigua (Ex; segons un balanç hídric directe amb reserva màxima de 100 mm) en percentatge respecte de l'ETP anual, és a dir:Ih = 100⋅Σ^XII_I=IEx_i/ETP

L'índex d'aridesa de defineix com el percentatge de la manca d'aigua (F) dels diferents mesos respecte a la ETP de l'any, és a dir:Ia = 100⋅Σ^XII_I=IF_i/ETP

L‟índex d‟humitat global es defineix com el percentatge d‟excessos menys el 60 % del percentatge de falta d'aigua, és a dir:Im = Ih - [0,6⋅Ia]

A partir d'aquests índexs es defineix el tipus:

(1) Tipus l'índex d'humitat

(2) Tipus segons l'evapotranspiració potencial o eficàcia tèrmica (ETP).

(1)				(2)
tipus	nom/descripció	Índex d'humitat (Im)		tipus	nom/descripció	ETP
E	Àrid	-40 ≥ Im > -60		E'	Gel permanent	142 ≥ ETP
D	Semiàrid	-20 ≥ Im > -40		D'	Tundra	285 ≥ ETP > 142
C1	Sec subhumit	0 ≥ Im > -20		C'1	Microtèrmic	427 ≥ ETP > 285
C₂	Subhumit	20 ≥ Im > 0		C'₂	Microtèrmic	570 ≥ ETP > 427
B1	Humit	40 ≥ Im > 20		B'1	Mesotèrmic	712 ≥ ETP > 570
B2	Humit	60 ≥ Im > 40		B'₂	Mesotèrmic	855 ≥ ETP > 712
B₃	Humit	80 ≥ Im > 60		B'₃	Mesotèrmic	997 ≥ ETP > 855
B₄	Humit	100 ≥ Im > 80		B'₄	Mesotèrmic	1140 ≥ ETP > 997
A	Perhumit	Im > 100		A'	Megatèrmic	ETP > 1140

• Lavariació estacional de la humitat efectivagenera els tipus següents:

Només per als tipus d'humitat A, B, C₂ (perhumit, humit i subhumit):rManca d'aigua petita o nul·la (16,7 > Ia ≥ 0);sManca d'aigua estival moderada (33,3 > Ia ≥ 16,7);wManca d'aigua hivernal moderada (33,3 > Ia ≥ 16,7);s2Manca d'aigua estival gran (Ia > 33,3);w₂Manca d'aigua hivernal gran (Ia > 33,3).

Només per als tipus climàtics en funció de la humitat C₁,D, E (Sec subhumit, semiàrid i àrid):dExcés d'aigua petit o nul (10 > Ih ≥ 0);sExcés d'aigua hivernal moderat (20 > Ih ≥ 10);wExcés d'aigua estival moderat (20 > Ih ≥ 10);s₂Excés d'aigua hivernal gran (Ih ≥ 20);w₂Excés d'aigua estival gran (Ih ≥ 20).

• Laconcentració estival de l'eficàcia tèrmica a l'estiues defineix com el percentatge de ETP de l'estiu, és a dir:ETP estiu% = 100⋅(ETP_VI+ETP_VII+ETP_VIII)/ETP

i genera els tipus següents:a'48,0 > ETPv%;b'₄51,9 > ETPv% ≥ 48,0;b'₃56,3 > ETPv% ≥ 51,9;b'₂61,6 > ETPv% ≥ 56,3;b'₁68,0 > ETPv% ≥ 61,6;c'₂76,3 > ETPv% ≥ 68,0;c'₁88,0 > ETPv% ≥ 76,3;d'ETPv% ≥ 88,0.

La classificació consta de quatre lletres matisades, o no, amb cometes o subíndexs en l'ordre següent: tipus d'humitat, tipus d'eficàcia tèrmica, distribució de la humitat i concentració estival.

Classificació de Papadakis

Laclassificació agroclimàtica de Papadakis(1966) pretén respondre a l'ecologia dels conreus, redefinint els climes en funció de variables rellevants en relació a la viabilitat dels conreus comercials. Papadakis fa un gir molt important respecte a les classificacions anteriors en introduir les temperatures extremes -ja que les mitjanes tenen poca rellevància en els conreus- i el balanç d'aigua al sòl, davant la mera consideració de les precipitacions registrades. Com a integradores de l'ecologia dels conreus selecciona:

• la severitat hivernal (estació freda).
• la calor estiuenca (estació càlida).
• la sequera (disponibilitat o no d'aigua) i la distribució estacional.

Papadakis acompanya a la seva obra de 1966 amb una descripció desenvolupada el 1970 de les necessitats climàtiques dels conreus en termes de les seves categories climàtiques, cosa que és molt útil per a estudiar la viabilitat climàtica, en un lloc determinat, de cada espècie vegetal.

Classificació de Strahler

El sistema per descriure els climes d'Arthur Newell Strahler (1969) està basat en les principals masses d'aire que els produeixen, com:

• masses d'aire equatorial/tropical, que produeixen climes de latituds baixes
• masses d'aire tropical i polar, que produeixen climes de latitud mitjana
• masses d'aire polars i àrtiques, produint climes de latituds altes

Els subconjunts o subdivisions d'aquests tipus es basen en les variacions de la temperatura i la precipitació. En resulten 14 tipus regionals, a més de climes de terra alta (terres altes) que es consideren una categoria separada.

El clima de les altes muntanyes, igual que a les classificacions de Köppen (1918), Miller (1951), Walter (1977)... es classifica a part. És un mètode molt utilitzat a l'escola nord-americana, i molt aplicat en agricultura i estudis de sòl.

Factors que determinen el clima

Elsistema climàticés el conjunt d'interaccions que determinen el clima d'un planeta. A la Terra hi ha una sèrie de factors que poden influir sobreclima,es diferencia entre interns i externs. Els interns poden ser lalatitud geogràfica,composició química de l'atmosfera,l'altituddel lloc o la distància que el separa de l'oceào delmar.Com a extern tenim la quantitat deradiació solar quearriba a laTerra.

Latitud

Zones geoastronòmiques de laTerra

Lalatitudgeogràficadetermina el grau d'inclinació dels rajos delSoli la diferència de la duració deldiai lanit.Com més directament incideix laradiaciósolar, més s'escalfa elsòl.Per tant, les zones més properes alspolstenen climes més freds que les properes a l'equador.Aquest factor és tant important que es divideix els climes de la superfície terrestre enzones climàtiqueso geoastronòmiques segons cadascuna de les faixes geogràfiques en què elsparal·lelsprincipals divideixen aquesta.

Les variacions en latitud són causades, de fet, per la inclinació de l'eix de rotacióde la Terra. L'angle d'incidènciadels rajos del Sol no és el mateix enestiuque a l'hivernsent causa de les diferènciesestacionals.

Una major inclinació en els rajos solars provoca que estos hagen de travessar major quantitat d'atmosferaatenuant-se més que si incidirenperpendicularment.D'altra banda, a major inclinació major serà la componenthoritzontalde la intensitat de radiació. Pertrigonometriaes pot veure que:I (incident) = I (total) · cosθ.

Altitud

En aquesta imatge es pot veure la capa límit de la inversió tèrmica. Per damunt d'ella no hi ha núvols.

L'altituddel lloc determina latemperaturai lahumitat.Les zones més altes solen tenir climes més freds i ambprecipitacionsmés abundants. Es calcula un descens al voltant de 0,6°Cper cada 100metresque s'incrementi l'alçada. Així a les terres altes fa més fred que a les baixes, excepte en casos d'inversió tèrmica.A més, també dins certs límits hi ha un increment de la precipitació a mesura que s'augmenta l'altitud i a les muntanyesploumés que a la plana. En certa manera, pel que fa a temperatures pujar d'altitud és com pujar enlatitud.

Distància al mar

Animació que mostra l'oscil·lació tèrmica per mesos al llarg de l'any

La proximitat delmarinflueix sobre les temperatures i dona més humitat. Lesbrisesque s'originen en les regionscostaneresatenuen la temperatura de les diferentsestacions.Així, airecàlidquan éshiverni aire fresc quan ésestiu.Així, les zones pròximes a la costa reben la influència del mar i tenen temperatures més suaus. A l'hivern fa menys fred i a l'estiu menys calor que en l'interior.

Una altacontinentalitat,en canvi, accentua l'amplitud tèrmica.Provocarà hiverns freds i secs i estius calorosos i secs.

La continentalitat és el resultat de l'altacalor específicade l'aigua,que li permet mantenir-se a temperatures més fredes a l'estiu i més càlides a l'hivern. Això és el mateix que dir que l'aigua posseeix una graninèrcia tèrmica.Lesmassesd'aigua per tant, són el més important agent moderador del clima. En l'oscil·laciótèrmica diària, a majoramplitudtèrmica major diferència de temperatures entre el dia i la nit.

Orientació

Elrelleugeològicté un impacte important en l'acció delsventsi lainsolació,que influeixen el clima.

Humanització

Efecte de l'illa de calor en una zona urbana

Les zones urbanes o moltindustrialitzadestenen un clima particular, comportant-se com ailles de caloramb precipitacions més abundants, aire més sec i menys radiació. L'escalfament climàticantropogènic causa també canvis locals del clima a diferents indrets del planeta.

Radiació solar

El clima depèn de la manera en què l'energia de laradiació solares reparteix entre l'atmosferai la superfície terrestre. El clima és més càlid on arriba més energia a la superfície, i més fred on menys.

El sistema climàtic

Esquema: Interaccions al sistema climàtic. Keihl and Trenberth (1997)

Elsistema climàticfou definit en un document elaborat pel GARP (Global Atmospheric Research Program) de l’Organització Meteorològica Mundial, l’any 1975, com el sistema format per l'atmosfera,lahidrosfera,lacriosfera,lalitosferai labiosfera.Posteriorment, el Conveni Marc de les Nacions Unides sobre el Canvi Climàtic, signat a Rio de Janeiro l’any 1992, defineix el sistema climàtic com l’atmosfera, la hidrosfera, la biosfera i lageosferai les seves interaccions. Mentre que ambdues definicions són molt semblants, la darrera posa èmfasi en les interaccions, un dels trets més característics del sistema climàtic. L’atmosfera, el sòl, els oceans, la superfície de l’aigua, la superfície coberta pel gel i la neu, i la vegetació i altres éssers vius a l’oceà i al sòl, estan fortament acoblats, i justament aquest acoblament fa molt complicada la comprensió de com funciona el sistema i fa difícil la seva modelització.

Components i interaccions

L'atmosfera és el component més inestable i canviant del sistema. La seva composició ha canviat moltes vegades al llarg de la història de la Terra. L'atmosfera està formada principalment pernitrogen(78,1%) ioxigen(20,9%). Aquests gasos tenen interaccions limitades amb lallum solarentrant i no interaccionen amb laradiació infrarojaemesa per la Terra. Tanmateix, hi ha una sèrie de gasos presents a l'atmosfera que interaccionen amb aquesta llum, en particular eldiòxid de carboni(CO₂) i elmetà(CH₄), que s'anomenen gasos d'efecte hivernacle.

La criosfera afecta el sistema climàtic a través de la sevaalbedo(reflectivitat), la seva baixaconductivitat tèrmicai, sobretot, el amb seu paper crític en la circulació de les aigües profundes de l'oceà. A més, les àrees glaçades del planeta emmagatzemen una gran quantitat d'aigua i les variacions en el seu volum contribueixen a l'augment delnivell del mar.

Hi ha nombroses interaccions entre els components del sistema climàtic, ja que tots ells conformen sistemes oberts amb la possibilitat d'intercanvi de massa i calor alhora. Un exemple d'interacció és el sistema oceà-atmosfera, que és un sistema fortament acoblat que intercanviavapor d'aiguaicalormitjançant l'evaporació.Això forma part delcicle hidrològicque condueix a lacondensació,la formació de núvols i la precipitació, alhora que subministra energia al sistema. El sistema oceà-atmosfera també intercanvia gasos com el diòxid de carboni, on l'oceà actua com un granembornal de carboni.

Balanç energètic planetari

El sistema climàtic és alimentat per la radiació del Sol, de la qual aproximadament el 49% és absorbit per la superfície terrestre i el 20% és absorbit per l'atmosfera (Kiehl i Trenberth 1997Arxivat2021-11-04 aWayback Machine.). Aquesta energia escalfa el planeta, però l'escalfament també fa que la Terra comenci a irradiar energia a l'espai. En definitiva, la temperatura del planeta serà aquella a la qual l'energia absorbida equilibra l'energia perduda.

Famílies de climes

La classificació climàtica clàssica descriu els climes del món en funció del seu règim de temperatures i de precipitacions. Es consideren tresdominis climàtics,que inclouen diversos tipus de climes segons les temperatures, variacions estacionals i variacions entre dia i nit. Corresponen a grans trets amb les zones properes al pols (climes freds), a l'equador de la Terra (climes càlids) o a la zona intermèdia entre aquestes (climes temperats).

Climes càlids

Corresponen a leszones properes a l'equadorde la Terra. Els dies i les nits duren sempre el mateix. No existeixen les estacions de l'any. Les temperatures són superiors als 18 °C. Segons el règim de precipitacions es divideixen en clima desèrtic, equatorial o tropical.

Clima desèrtic

Desert del Sahara

Article principal:Clima desèrtic

Elclima desèrtic,àrid o xerotèrmic té pluges anuals menors als 200 mm, és a dir, escassesprecipitacionsque estan per sota de l'evapotranspiració.Es deu a diferents causes, com la disposició delrelleuo la presència decorrents marinsfreds quecondensenla humitat i donen origen adesertscostaners. Es localitza en les proximitats delstròpicsde cadahemisferi,entre els 15 i 35 graus de latitud aproximadament. Elcoeficient d'aridesaindica el grau d'aridesa del clima d'un lloc determinat.

Clima tropical

Sabana a Tanzània

Article principal:Clima tropical

Elclima tropicalés típic als tròpics i es caracteritza perplugesabundants no molt regulars que en mitjana no superen els 2.000 mm anuals. Això dona la possibilitat que es creïn lessabanesi també la possibilitat d'una varietat d'espècies defaunaiflora.Com a la resta de climes càlids, als dotze mesos supera els 18ºc de temperatura.

Clima equatorial

Camerún

Article principal:Clima equatorial

Elclima equatoriales localitza a zones molt properes a l'equador terrestre i es caracteritza per una alta pluviositat, sempre superior als 2.000 ml anuals. La temperatura anual anual mitjana és de 25 °C, amb només 2 °c d'amplitud. És el clima de lesselvestropicals, com el nord de laSelva Amazònicai l'Àfrica central,amb frondosos boscos gairebé impenetrables.

Climes temperats

Elsclimes temperatspresenten molta variació al llarg de l'any, provocant lesestacions de l'anyque els caracteritza. També hi ha una gran variació de climes temperats diferents entre ells, que es poden agrupar a grans trets enclima mediterrani,clima continentaliclima atlàntico oceànic. És en aquesta zona en la que es troben elsPaïsos Catalans(Vegeu també:Clima de Catalunya,clima del País Valencià,clima de les Illes Balears) i elclima d'Europaen general.

També s'hi sol considerar elclima d'alta muntanyacom a clima a part o bé integrat com a subclima de qualsevol dels anteriors, segons el cas.

Clima mediterrani

Garrigar mediterrani a França

Article principal:Clima mediterrani

Elclima mediterranirep el nom de laConca del Mediterranii es caracteritza pels seushivernscurts i temperats, iestiussecs,llargs i calorosos. També és present en altres zones del planeta. Lapluviositat,de 200 a 1.000 mm, és estacional, pot ser en forma de neu a l'hivern i és més abundant a laprimaverai a latardor,cosa que pot provocarinundacions.Els rius tenen cabal irregular. La vegetació resultant són arbresde fulla perenne,com típicament l'alzina,principalment amb arbres relativament baixos, arbusts i estrats herbacis adaptats a lasequerade l'estiu. Les denominacions típiques de les formacions resultants són elgarrigara la Mediterrània, elchaparrala Califòrnia o elfynbosa Sud-àfrica.

Clima continental

Taigà a Alaska

Article principal:Clima continental

Elclima continentalés el clima de l'interior delscontinentsa lazona climàticatemperada. Elsoceansno influeixen a la sevatemperatura,suavitzant-les, com als altres climes de la mateixa zona, cosa que donahivernsfreds iestiuscalorosos.Lesprecipitacionssón més abundants a l'estiu i a l'hivern són en forma deneu.Elsriussón moltcabalosos,amb més aigua a l'estiu, i la vegetació típica és lataigai l'estepa.

Clima atlàntic

Article principal:Clima atlàntic

Prats aCantàbria

Elclima atlàntico clima oceànic es caracteritza per unes temperatures suaus i abundantsplugesa causa de la proximitat a l'oceà,a les costes occidentals dels continents. Els hiverns són suaus i els estius frescos, amb unaoscil·lació tèrmicaanual petita (10 °C de mitjana). Plou molt sovint però de forma moderada. El clima és humit. Els rius tenen cabal abundant tot l'any, molt constant. La vegetació típica sónpratsi arbres de fulla caduca, comcastanyers,rouresifaigs.

Climes polars

Clima polar a l'Antàrtida

Article principal:Clima polar

Els climes freds oclimes polarssón els de leszones properes alspols,alscercles polars ÀrticiAntàrtic.Té gairebé de manera permanenttemperaturesper sota de 0 °C. Les precipitacions són molt escasses, lahumitat relativade l'aire és molt baixa i habitualment suporta fortsvents.Les nits són llargues, de mesos de durada.

El clima de les zones més altes de les principalsserraladesdel planeta, com l'Himàlaiao elsAndes,s'assembla molt al polar. Elclima subàrtic(i subantàrtic) es troba a les zones amb característiques intermèdies entre el clima polar i elclima temperat.

Tipus de climes a diferent escala espacial

A una escala espacial, existeixen mesoclimes o climes regionals d'alguns milers de kilòmetres quadrats, que malgrat estar inserts en un altre clima més ampli, poden ser molt diferents al seu voltant a causa de fenòmens molt particulars característics de la regió. N'és un exemple l'Alsàcia,per l'efecte foehn.

Quan les particularitats són a una escala menor, de com a molt algunes decenes de kilòmetres quadrats, aleshores es parla demicroclimes.

Macroclimes

Representen i abasten grans climes zonals i grans àrees geogràfiques de la Terra de milers de quilòmetres quadrats i són controlats per la circulació general atmosfèrica, com ara un continent i els cinturons zonals que s'estenen al volt de la Terra o fins i tot per tot el planeta. En general tenen un interès força limitat per l'abstracció dels resultats que ofereixen i perquè realment les zones resten molt fraccionades i fan que un estudi tan global no sigui prou interessant.

Mesoclimes

Atenyen i constitueixen una fàcies del clima zonal. Abasten dimensions lineals variables entre els 200 i els 2000 quilòmetres, on la circulació atmosfèrica i el clima són determinats fortament per les influències a gran escala i molt sovint externs a la regió.

Climes locals

Són d'abast inferior als mesoclimes. En la seva categoria són diferents i diversos, amb característiques meteorològiques molt relacionades amb les condicions locals, com ara una ciutat, una vall o un bosc. L'extensió espacial arriba a atènyer horitzontalment entre 100 i 10.000 metres i verticalment uns 100 metres.

Microclimes

Termografiaque mostra en blanc els punts més calents a una ciutat.

Els terrats coberts de vegetació són un exemple de solució que evita punts calents a l'entorn urbà.

Article principal:Microclima

A nivelllocales poden produirmicroclimesde diferent durada, tant per causes naturals (presència d'un riu, un bosc, etc.) com per causes antròpiques, típicament elmicroclima urbàformant unailla de calor.Són climes particulars de la capa d'aire més pròxima a la superfície, de llocs petits i d'àrees molt ben delimitades.

Variacions en el clima

Els corrents marins transporten calor de llocs càlids a altres més freds i viceversa.

Elsistema climàticés unsistema complexi per això el seu comportament és molt difícil de predir. D'una banda hi hatendènciesa llarg termini que són degudes, normalment, a variacions sistemàtiques com l'augment de laradiació solaro les variacions orbitals; però, d'una altra, hi han fluctuacionscaòtiquesdegudes a la interacció entre forçaments, retroalimentacions i moderadors. Ni tan sols els millorsmodels climàticstenen en compte totes lesvariablesexistents; per aquesta raó, hui en dia, només es pot aventurar unaprevisiódel que serà el clima del futur més pròxim.

Així mateix, el coneixement dels climes del passat és, també, més incert a mesura que es retrocedeix en el temps. Esta faceta de laclimatologias'anomenapaleoclimatologiai es basa en l'anàlisi delregistre fòssil,elssediments,les marques de lesglaceresi les bombolles closes en elsgelspolars. De tot això la ciència està traient una visió cada vegada més ajustada dels mecanismes reguladors del sistema climàtic.

El clima global requereix l'estudi d'un altre tipus de paràmetres anomenats forçaments externs. Per a conèixer com evoluciona el clima al llarg delseonscal tenir en compte la influència dels aspectes capaços d'alterar-lo dràsticament. Són els següents:

• Efectes d'origen geològic
  • Deriva continental.
  • Emissions naturals com elvulcanisme.
  • Corrents oceànics.
• Efectes antropogènics:
  • Emissions humanes
  • Desforestació
  • Hivern nuclear
• Efectes d'origenastronòmic.
• Variacions orbitalsde laTerrao delSolcom:
  • Precessió,
  • Variació de l'excentricitat
  • Variació de lainclinacióde l'eixde rotació
• Variacions en lalluminositat solar

Canvi climàtic

Evolució de la temperatura de la Terra

Articles principals:Canvi climàtic,Escalfament global,Efecte hivernacle,Gasos hivernacle,Petjada de carboni,iAntropocè

Fins alsanys 60del seglexx,el concepte de «canvi climàtic» es referia únicament a una variabilitat climàtica, és a dir, una inconsistència o anomalia passatgera que s'entenia que era sempre d'origen natural. També es creia que la Terra era capaç de reabsorbir tot eldiòxid de carbonigenerat pels humans i, en general, de restablir el seu equilibri climàtic natural sempre i de manera espontània. Tanmateix, ara elcanvi climàticimplica que el canvi és a llarg termini i causat pels humans.

Elsefectes de l'escalfament globalinclouen canvis de gran abast i duradors sobre elmedi ambient,elsecosistemes(espècies amenaçades,etc.) i lessocietatshumanes. Entre els canviseconòmicsi socials per causa de l'escalfament del planeta hi ha lamigració mediambiental.El2019alguns països van declarar l'estat d'emergència climàtica.Lacontaminació atmosfèricaprodueix, a més a més, l'enfosquiment globali laboirina àrtica,que augmenta els efectes del canvi climàtic.

Clima global de la Terra en el passat

Evolució de la temperatura del planeta des del Paleogen fins al present.

Temperatura: màxims globals

Geòlegs i paleontòlegs han descobert que, en els últims 100 milions d'anys, les temperatures globals s'han enfilat a màxims en dues ocasions. Una punta va ser l'«hivernacle calent» delCretacifa aproximadament 92 milions d'anys (uns 25 milions d'anys abans de l'extinció dels dinosaures). L'activitat volcànica generalitzada podria haver augmentat el diòxid de carboni atmosfèric. Les temperatures eren tan altes que elscampsosauresvivien a l'actual àrtic canadenc i els boscos propis de climes temperats prosperaven a prop del pol sud. Un altre període d'«hivernacle» va ser el màxim tèrmic del Paleocè-Eocè, ara fa uns 55-56 milions d'anys.Tot i no ser tan calent com el del Cretaci, va provocar un augment molt ràpid de les temperatures. Durant gran part delPaleocèi l'Eocèprimerenc, als pols no hi havia casquets de gel. Durant elMàxim Tèrmic del Paleocè-Eocè,la temperatura mitjana global podria haver augmentat entre 5-8 °C fins a arribar a una temperatura mitjana de 22,7 °C. [...] Alhora, els registrespaleoclimàticscom elfitoplànctonfossilitzat i els sediments oceànics registren un alliberament massiu de diòxid de carboni a l'atmosfera, duplicant o fins i tot quadruplicant les concentracions de base. Les temperatures de l'oceà profund van ser generalment elevades al llarg del Paleocè i l'Eocè, amb un pic especialment càlid entre les dues èpoques geològiques fa uns 56 milions d'anys. Les temperatures del passat es dedueixen a partir de "proxies"(proporcions d'isòtops d'oxigen deforaminífersfòssils)

Períodes glacials i interglacials

Articles principals:Època glacialiEdat glacial

La naturalesa episòdica dels períodes glacials i interglacials de la Terra en els darrers dos milions d'anys, ha estat causada principalment pels canvis cíclics en la circumnavegació de la Terra respecte del Sol. Les variacions en l'excentricitat,la inclinacióaxiali laprecessióde la Terra comprenen els tres cicles dominants, coneguts com elscicles de Milankovitch.En combinació, les variacions en aquests tres cicles, crea alteracions en l'estacionalitat de laradiació solarque arriba a la superfície de la Terra. Aquesta temporalitat, d'augment o disminució de la radiació solar, influeix directament en el sistema climàtic de la Terra afectant així l'avanç i/o la retirada de les glaceres. [...] El canvi climàtic, i els períodes posteriors de glaciació, que resulten de les tres variables no depenen de la quantitat total d'energia solar que arriba a la Terra. Els tres cicles de Milankovitch afecten l'estacionalitat i la ubicació de l'energia solar al voltant de la Terra, afectant també els contrastos entre les estacions.

Registres paleoclimàtics i aproximacions

Elsforaminífers bentònicsd'aigües profundes conserven un registre essencial del clima passat de la Terra en les seves composicions d'isòtops d'oxigen i carboni. Tanmateix, aquest registre no té prou resolució temporal i/o control de l'edat en alguns llocs per determinar quins dels mecanismes de forçament i retroalimentació del clima eren més importants. Noves recerques científiques (2020, Westerhold et al.) han obtingut un registre més resolutiu i ben datat d'isòtops bentònics de carboni i d'oxigen dels darrers 66 milions d'anys. La seva reconstrucció i anàlisi mostren que el clima de la Terra es pot agrupar en estats concrets separats per transicions relacionades amb els canvis dels nivells de gasos d'efecte hivernacle i el creixement de les capes de gel polar. Cada estat climàtic és afectat pel ritme dels cicles orbitals, però respon a les variacions del forçament radiatiu en dependència de cada estat. Els diferents estats climàtics són identificats a partir de la seva resposta distintiva al forçament astronòmic en funció de les concentracions de gasos d'efecte hivernacle i del volum de la capa de gel polar. L'anàlisi estadística (comportament no lineal codificat) dels registres revela el paper clau que juga el volum de gel polar en la predictibilitat de la dinàmica del climacenozoic.

Models climàtics

Diferents projeccions de futur de l'escalfament climàtic segons diversos models climàtics.

Articles principals:Model climàtic,model de clima global,imodel de biosfera simple

Elsmodels climàticsusen mètodes quantitatius per simular les interaccions entre l'atmosfera,elsoceans(circulació termohalina), lahidrografiacontinental, lesbiosferesmarina i terrestre, el gel i en general de tot elsistema climàtic.Es fan servir amb diferents objectius, des de l'estudi de la dinàmica meteorològica i climàtica fins a les projeccions del possible clima futur.

Tots els models fanbalanços d'energiaentrant isortintal planeta. Un resultat descompensat indica un increment, positiu o negatiu, de la temperatura mitjana al planeta. Lasensibilitat climàticaés elcanvi estacionaride la temperatura d'equilibricom a conseqüència de canvis en el pressupost energètic.

Bibliografia

• Hughes,L. «Biological consequences of global warming: is the signal already apparent?» (en anglès).Trends in Ecology & Evolution,15, 2, 2000, pàg. 56-61.DOI:10.1016/S0169-5347(99)01764-4.ISSN:01695347.
• Ledley,T. S.;Sundquist,E. T.;Schwartz,S. E.;Hall,D. K.;Fellows,J. D.;Killeen,T. L. «Climate change and greenhouse gases» (en anglès).Eos, Transactions American Geophysical Union,80, 39, 1999, pàg. 453-458.DOI:10.1029/99EO00325.ISSN:00963941.
• Planton,S. «Annex III. Glossary: IPCC – Intergovernmental Panel on Climate Change» (en anglès).Cinquè Informe d'Avaluació de l'IPCC,2013, pàg. 1.450. Arxivat de l'originalel 24 maig 2016 [Consulta: 25 juliol 2016].Arxivat2016-05-24 aWayback Machine.
• Arsuaga, J. L.«Un descubrimiento tan grande que nadie se ha dado cuenta»«Breve historia de la tierra con nosotros dentro»(en castellà).Editorial Planeta, S. A.,2, 2019, pàg. 13-17.
• Thornthwaite,C. W. «An Approach toward a Rational Classification of Climate» (en anglès).Geographical Review,38, 1, 1948, pàg. 55-94.DOI:10.2307/210739.

Enllaços externs

• Projeccions climàtiques a Catalunya, MeteocatArxivat2021-12-02 aWayback Machine.
• UNFCC, United Nations. Climate Change
• World Meteorological Organization
• The Intergovernmental Panel on Climate Change