viernes, 29 de abril de 2016

CLIMAS DEL MUNDO Y DE MÉXICO

LOS CLIMAS DEL MUNDO Y DE MÉXICO

Valentín Vásquez
Oaxaca, México
valeitvo@yahoo.com.mx

1. Introducción

La energía que mueve a la Tierra y su atmósfera, proviene de dos fuentes: una interna derivada de la desintegración (fisión nuclear) de los elementos químicos radiactivos –principalmente uranio, torio y un isotopo del potasio 40-, contenidos en la corteza terrestre y parte superior del manto terrestre. Dadas las elevadas temperaturas y presiones del manto terrestre, se comporta como un fluido en el que el calor se transfiere por convección, desde las profundidades del mismo hasta la superficie en la que se enfría y en su movimiento horizontal, mueve las placas tectónicas, las cuales en su interacción producen las formas del relieve y los océanos por los que se mueve la atmósfera. La segunda fuente de energía es la proveniente del Sol; específicamente cada segundo se queman en su núcleo por procesos físicos de fusión de núcleos de hidrógeno (500 millones de toneladas) para convertirse en núcleos de helio (496 millones de toneladas) y energía solar (4 millones de toneladas) que se transfiere a la Tierra, a través del movimiento ondulatorio de micro-partículas llamadas fotones. Esta es la energía que mueve a la atmósfera para generar el tiempo y el clima.

Las ciencias que tienen por objeto de estudio a la atmósfera y en particular al tiempo y al clima son, la Meteorología y Climatología, respectivamente.

El tiempo meteorológico objeto de estudio de la Meteorología, se caracteriza por la continua variabilidad atmosférica; por esto, se define como el estado momentáneo de la atmósfera en un lugar determinado. El clima, por el contrario, expresa la estabilidad relativa a largo plazo de la atmósfera en una región particular –espacio-; en este sentido, puede definirse como el estado más frecuente de la atmósfera y para su cuantificación, se recurre a la estadística, específicamente a las medidas de tendencia central, especialmente los promedios de las variables atmosféricas, lo que implica definir al clima como el estado promedio de la atmósfera.

El estado cambiante del tiempo meteorológico no permite la adaptación de los seres vivos; en cambio, el clima al expresar las condiciones más frecuentes de la atmósfera, es el que favorece la adaptación de las especies biológicas. Así pues, el tiempo varía de un momento a otro y el clima de un lugar –espacio- a otro. En este sentido, la distribución espacial o geográfica  de los seres vivos, está condicionada por la variabilidad espacial del clima.


2. Fundamentación teórica

En el universo existen básicamente dos tipos de fenómenos materiales: los acontecimientos únicos -singulares- que se suceden infinitamente, como son los casos del movimiento de los planetas alrededor del Sol y la distribución espacial de océanos y continentes. El mismo fenómeno singular, se sucede en el tiempo infinidad de veces. Son los mismos hechos singulares los que se han estado sucediendo durante millones de años.  Estos dos tipos de movimientos singulares, siempre se han presentado ante nuestra sensibilidad como apariencias y fue necesario recurrir al pensamiento abstracto, para descubrir la esencia oculta detrás de la apariencia. Así, fue como Copérnico en 1543 en su obra: Sobre las revoluciones de los cuerpos celestes expuso la teoría heliocéntrica, en la que la Tierra “inmóvil” como se percibe se transformó en una Tierra que al igual que el resto de los planetas en realidad se mueve alrededor del Sol. Lo mismo sucedió con la distribución espacial de los océanos y continentes, que siempre se han percibido como la coexistencia de los mismos continentes y océanos –unos al lado de los otros-; pero fue Wegener, quien en 1912 propuso la hipótesis de la deriva continental, a partir de un mega-continente llamado Pangea hace unos 225 millones de años. En ambos casos, el conocimiento científico se ha movido de la apariencia a la esencia y también en los dos casos se ha pasado de la inmovilidad de la Tierra y de la inmovilidad de océanos y continentes a la movilidad. Es decir, la contradicción entre la apariencia y la esencia es la que mueve al conocimiento científico.

Otros tipos de fenómenos materiales, son los que se presentan masivamente como una infinidad de hechos singulares; en este caso se trata no de apariencias sino de hechos reales muy comunes en el universo, tales son por ejemplo los movimientos de la infinidad de las moléculas de un gas, rendimientos de los cultivos y para el caso de la atmósfera, se tiene una infinidad de datos meteorológicos - temperatura, lluvia, evaporación, etc.- que se miden en las estaciones meteorológicas.

Cuando se presenta el segundo caso y particularmente el estudio del comportamiento de la atmósfera, se tiene una gran cantidad de datos meteorológicos singulares, que dada su naturaleza son muy abundantes y variables; pero lo que la ciencia busca es encontrar detrás de la multitud de los datos singulares, lo universal, que constituye su fundamento. En este sentido, lo que permanece en la variabilidad de los datos meteorológicos singulares, es el tiempo -el momento- que constituye su universalidad, la cual debe estar plasmada en la definición del tiempo meteorológico: estado momentáneo de la atmósfera en un lugar –espacio- determinado. Lo universal, como su nombre lo indica es lo uno en lo múltiple -singular-. La verdad de lo singular múltiple está en lo universal. En este sentido el conocimiento tiene que moverse de lo singular a lo universal. Este es lo común que se repite en los objetos singulares y constituye el fundamento teórico de lo singular.

Por otro lado, toda ciencia estudia leyes y con las leyes naturales está relacionado un aspecto de trascendental importancia, como es la necesidad; es decir, que la ciencia no estudia la contra-parte de la necesidad, la casualidad individual, puesto que una casualidad individual, es todo acontecimiento singular que puede suceder o no y de una u otra forma. Sin embargo, cuando los fenómenos casuales, se presentan masivamente, detrás de las casualidades se abre paso una tendencia necesaria objeto de estudio de las leyes estadísticas.

Los datos meteorológicos son un conjunto de datos singulares -casuales- que al aplicarles la estadística, se obtienen valores promedios que caracterizan al clima. En este sentido, el clima se define como el estado promedio de la atmósfera en una región determinada.

El conocimiento del clima es muy importante, ya que los seres vivos se adaptan a las condiciones climáticas principalmente. Así su distribución espacial en la Tierra está determinada por la distribución geográfica de los climas en el mundo.

Detrás de la Meteorología y la Climatología, están los conceptos contradictorios fundamentales: singular vs general, necesidad vs casualidad y sobre todo el tiempo y el espacio. Con la aplicación de la estadística a los datos del tiempo meteorológico, se obtienen los valores promedio de las principales variables atmosféricas que caracterizan al clima. Así pues, el tiempo y el clima están fusionados, ya que ambos tienen el mismo objeto de estudio: el movimiento –temporalidad- de la atmósfera. La Meteorología a corto plazo y la Climatología a largo plazo.


3. Conceptualización y definiciones del tiempo y del clima

Thompson y O´ Brien (1984) explican que la Tierra en sus movimientos mecánicos de traslación y rotación, se mueve a más de 110,0000 y 1670 km/hora respectivamente. El movimiento de traslación determina la geometría de la órbita terrestre alrededor del Sol y el movimiento de rotación conjuntamente con el ángulo de inclinación del eje terrestre determina las estaciones del año. Ambos tipos de movimiento condicionan la cantidad de energía solar que la Tierra recibe y que posteriormente emite en forma de calor para calentar a la atmósfera y moverla para generar el tiempo y el clima. Además, los mismos autores, señalan que la atmósfera es una mezcla de gases, siendo los más importantes cuantitativamente el Nitrógeno (78%), el Oxígeno (21%) y el Bióxido de carbono (0.03%). Estos son los componentes  gaseosos más importante del aire seco; sin embargo, en condiciones reales, la atmósfera siempre tiene determinada cantidad de vapor de agua (0-4%) y constituye el principal componente meteorológico que junto con el CO2 determinan el tiempo y el clima.

García (1989) define al tiempo meteorológico como el estado momentáneo de la atmósfera y al clima como el estado más frecuente de la atmósfera en un lugar –espacio- determinado.

Garduño (1994) afirma que la Meteorología estudia el estado de la atmósfera en un momento y lugar determinados, mientras que el Clima es el promedio de las condiciones meteorológicas en un sitio –espacio- determinado y es objeto de estudio de la Climatología.

Yagüe (2000) define al tiempo meteorológico o tiempo atmosférico como el conjunto de características físicas de la atmósfera que se presentan en un lugar y en un tiempo determinado. Al clima lo define  como el conjunto de características atmosféricas propias de una región a lo largo de las estaciones y los años; es decir, el clima es el promedio del tiempo meteorológico en un plazo relativamente prolongado.


4. Marco de referencia físico-geográfico

El marco de referencia físico-geográfico incluye la localización geográfica y el relieve. La ubicación geográfica, particularmente la latitud, determina la cantidad de radiación que incide en las diferentes regiones de la Tierra. Respecto al relieve que tiene que ver con las formas del paisaje de la superficie terrestre, también es importante, ya que condiciona la naturaleza del movimiento del aire y éste en su movimiento determina el tiempo y el clima. Así pues, tanto la latitud como el relieve, condicionan la naturaleza del clima en la Tierra.

4.1. Marco de referencia geográfico

La localización geográfico-espacial, particularmente la latitud determina la cantidad de radiación solar que el Sol aporta en su movimiento aparente de Este a Oeste durante el día y el año, cuya trayectoria coincide con los paralelos o latitudes en que se divide la Tierra.

La localización geográfica de los paralelos más importantes se presenta en la siguiente imagen.
Imagen 1. Latitud: distancia de un sitio al Ecuador medida en °

La importancia de la latitud en la determinación de los climas de la Tierra se muestra en la imagen siguiente.

Imagen 2. Importancia de la latitud en la generación de los climas


En la anterior figura, se observa que la latitud es muy importante en la distribución de la energía solar proveniente del Sol, condicionada por la geometría de la Tierra -esfera- e inclinación del eje terrestre, factores que determinan que la región intertropical, localizada entre los trópicos de Cáncer y de Capricornio reciben mayor cantidad de radiación en comparación del resto del planeta que recibe menos cantidad de radiación. De esta manera, se forman tres zonas térmicas en cada hemisferio: cálida en la zona intertropical, templada y fría en cada polo. En correspondencia con las zonas térmicas, también el clima varía y las especies vivas adaptadas se aprecian en la figura descrita.

4.2. Marco de referencia físico

El marco de referencia físico está constituido principalmente por el relieve, especialmente por la orografía –montañas- que condicionan el movimiento vertical del aire –ascenso y descenso- y en correspondencia con ello se genera enfriamiento y calentamiento de la atmósfera, favoreciendo en el primer caso la condensación del vapor de agua y con ello la formación de nubes, y como consecuencia mayores probabilidades de lluvia, contrastando con el calentamiento que no permite la formación de nubes, por consiguiente, está asociado a climas secos.

La distribución espacial de los océanos y continentes -junto su relieve- se presenta en la imagen siguiente.

Imagen 3. Distribución de océanos, continentes y relieve de la Tierra
La coexistencia espacial de océanos y continentes -con su relieve asociado, principalmente montañas- son muy importantes para el clima, pues constituyen el escenario espacial por el que se mueve el aire para generar el tiempo y el clima. Generalmente, los vientos procedentes de los continentes son secos y los provenientes de los océanos son húmedos. Además, las diferencias de presión atmosférica que genera a los vientos, varía en correspondencia con la estación del año.

Así, en invierno –enero- debido a las bajas temperaturas los centros de alta y baja presión se desplazan hacia el sur, y, en verano cuando las temperaturas son más elevadas los centros de baja y alta presión se desplazan hacia el norte. En correspondencia con el movimiento de los centros de alta y baja presión, los vientos cambian de dirección y con ello, también el tiempo y el clima varía.

La ubicación espacial de los centros de alta y baja presión, y los correspondientes vientos que se generan en enero –invierno- se presentan en la imagen siguiente.


Imagen 4. Distribución de centros de alta y baja presión en invierno

En el invierno la Zona de Convergencia Intertropical (ITCZ) de baja presión se desplaza ligeramente hacia el sur del Ecuador geográfico, a la que se dirigen los vientos Alisios de Noreste y Sureste procedentes de los centros de alta presión localizados a los 30° latitudes norte y sur. El enfriamiento es intenso en Asia y la India y dada su gran dimensión espacial es extenso, de donde parten los Vientos Monzónicos hacia el Océano Índico, que dada su procedencia continental, se trata de vientos secos.

En el caso de México, el desplazamiento descrito, hace que en el invierno en su mayor extensión prácticamente no llueva, a excepción de la porción norte de Baja California Sur -Tijuana y Mexicali-, debido a que los vientos se mueven del Océano Pacífico al continente, generando así un clima de tipo mediterráneo, caracterizado por lluvias en invierno y veranos secos. Por la misma razón, en el resto del país en general no llueve, las pocas lluvias de tipo frontal, que ocurren por la interacción de masas de aire frío procedentes del norte y masas de aire cálido provenientes del sur y aportan humedad principalmente en los estados de Veracruz y Tabasco.

La localización geográfica de los centros de baja y alta presión y los vientos que generan en julio –verano- se presentan en la siguiente imagen.


Imagen 5. Localización de los centros de alta y baja presión en verano

Para el verano el proceso físico se invierte, la ITCZ -baja presión- por el mayor calentamiento se desplaza hacia el norte, a tal grado que en algunas regiones llega hasta los 30° latitud norte -Asia y la India- y su contra-parte: los centros de alta presión se localizan en Océano Índico: Ahora los Vientos Monzónicos de verano se dirigen del mar al continente Indo-asiático y dada su procedencia marítima, aportan gran cantidad de humedad en dicho continente en verano.

Para México, en el verano se forma un centro de alta presión extenso en las Bermudas, de donde parten los Vientos Alisios del Noreste al ITCZ de baja presión localizado al sur oeste de México, condición que favorece la ocurrencia de lluvias considerables durante el verano, especialmente en su región sureste. Así pues, los climas de México están condicionados por su posición geográfico-espacial y por el relieve.

La localización geográfica de México se presenta en la siguiente imagen.


Imagen 6. Localización geográfica de México


En la imagen mostrada, se observa que el país se localiza geográficamente entre los paralelos 14°32´ y 32 50' latitud norte. Por su ubicación geográfica, es evidente que el país está influenciado por su posición tropical en la parte sureste, particularmente entre los 14°32' y el trópico de Cáncer -23.5°-, por consiguiente, aquí se encuentra la región más lluviosa del País, determinada por su ubicación geográfica, principalmente la latitud. Contrastando con la región tropical descrita, la parte norte de México por su localización geográfica coincide con la faja de los desiertos en la que se localizan los centros de altas presiones, en los que las masas de aire son descendentes, proceso físico que por su calentamiento del aire, no favorece la condensación del vapor de agua, en consecuencia, se trata de regiones secas.

Aunado a la posición geográfica, el relieve, particularmente la orografía –sierras- es también importante, al condicionar al clima en México, como se muestra en la imagen siguiente.


Imagen 7. Relieve general de México

En la imagen anterior, se muestra el relieve principal de México, consistente básicamente por las sierras: Madre Occidental, Madre del Sur, Madre Oriental y Neo-volcánica Transversal, así como de llanuras: Costera del Golfo, Costera del Pacífico, de la Península de Yucatán y la Altiplanicie Mexicana. El complejo relieve del País, contribuye a la diversidad de climas y con ello de la flora y la fauna.

Específicamente la Sierra Madre Occidental y su influencia en el tipo de clima, se presenta en la imagen que se observa a continuación.

Imagen 8. Sierra Madre Occidental y su influencia en el clima

En la imagen precedente, es evidente que el aire húmedo y caliente proveniente del Océano Pacífico al interaccionar con la Sierra Madre Occidental se eleva y se enfría, dando como resultado la condensación del vapor de agua de la atmósfera y la consiguiente formación de nubes y con ello la ocurrencia de lluvias de tipo orográfico. Contrastando con la ladera orientada al Océano Pacífico, está la otra ladera en la que las masas de aire son descendentes, por lo que el aire se calienta y de menor contenido de humedad, ya no favorece la condensación del vapor de agua, en consecuencia, se presenta un clima seco. En síntesis, es el ascenso -baja presión- y descenso -alta presión- lo que genera que en la "falda" de la Sierra Madre Occidental orientada al Océano Pacífico se húmeda y la otra sea seca.

La otra sierra que funciona como barrera montañosa que determina el clima en México, se aprecia en la imagen siguiente.

Imagen 9. Sierra Madre Oriental y su influencia en el clima

En la imagen arriba mostrada, se observa como los vientos cálido-húmedos procedentes del Golfo de México, al interaccionar con la Sierra Madre Oriental, ascienden -baja presión- y se enfrían para generar la condensación del vapor de agua del aire y con ello la formación de las nubes, así como la ocurrencia de lluvias de tipo orográfico. Una vez que el aire supera la parte más alta de la sierra, desciende -alta presión- y se calienta, proceso que no favorece la condensación del vapor de agua, además, que se trata de un viento seco; por consiguiente, el clima es cálido y seco. En correspondencia con los dos tipos de clima, la vegetación y la fauna es abundante, en la ladera orientada hacia el Golfo de México, contrastando con la otra ladera, en la que la flora y la fauna es escasa debido a la poca humedad.


5. Clasificaciones de los climas

Time-Life (1997) explica que en 1900 el climatólogo alemán Vladimir Koppen, clasificó los climas del mundo en cinco tipos, con base en la temperatura, la lluvia y la evaporación de la atmósfera; así como a la latitud, principal factor que condiciona la cantidad de radiación que incide sobre la Tierra.

La clasificación de climas de Koppen se presenta en el cuadro 1.

Cuadro 1. Clasificación climática de Koppen

Tipo
Cualidad
Cantidad
A
Climas lluviosos tropicales (espacio entre trópicos a 23.5° latitudes Norte y Sur).
Temperatura promedio del mes más frío superior a 18°C.
B
Climas secos (espacio definido por las zonas de alta presión a los 30° latitudes Norte y Sur.
Evaporación (E) excede a la precipitación (P). Siempre se presenta déficit hídrico (P<E).
C
Climas templados y húmedos (espacio definido por zonas de baja presión a 60° latitudes Norte y Sur.
Temperatura media del mes más frío menor de 18°C y superior a -3°C.
D
Climas boreales o de nieve y bosque (espacio definido por: 90° <latitudes <60° Norte y Sur).
Temperatura media del mes más frío menor de 18° y superior a -3° y la del mes más cálido superior a 10°C.
E
Climas polares o de nieve (espacio determinado por latitudes de 90°C Norte y Sur).
Temperatura media del mes más cálido inferior a 0°C.

La distribución espacial de los climas del mundo, según la clasificación climática de Koppen, se presenta en la figura 1.

Imagen 10. Distribución espacial de los climas del Mundo según Koppen
En la imagen anterior se muestran los cinco tipos de climas del mundo condicionados por la latitud, según la clasificación climática de Koppen. Además, se muestra el clima de altura que está condicionado por el relieve-montañas-.

A nivel global en cada polo terrestre, existen cuatro tipos de climas condicionados por la dinámica mecánica de la atmósfera. En la zona ecuatorial en la que la incidencia de la radiación solar es más intensa, las elevadas temperaturas producen el ascenso de las masas de aire, con  lo que la atmósfera se enfría, se origina la condensación y la formación de nubes; por consiguiente, en las regiones cercanas al ecuador se presentan climas cálido húmedos. El aire no puede ascender infinitamente, llega un momento que por su enfriamiento, se vuelve pesado y derrama horizontalmente en la tropósfera superior y desciende a los 30° latitudes norte y sur, generando dos zonas de alta presión. Esto explica la existencia de climas secos en estas regiones, que coinciden con las fajas de los desiertos, localizados al norte de México, sur de Estados Unidos, norte de África, sur de Europa y Medio Oriente. En el caso del Polo Sur, la faja de los desiertos se ubica en el desierto de Atacama en Chile, Sudáfrica y Australia. Los climas que se presentan son: BS y BW, que se interpretan respectivamente como climas seco y desértico. La masa descendente de aire al chocar con la superficie terrestre se bifurca horizontalmente: una derrama hacia el ecuador (vientos Alisios) para cerrar el ciclo convectivo, la otra se dirige hacia el polo (vientos del Oeste) y a los 60° aproximadamente choca con los vientos del este provenientes de los polos, lo que genera ascenso de las masas de aire –baja presión-, enfriamiento y condensación del vapor de agua, nubosidad y lluvias abundantes. Los países europeos, norte de Estados Unidos y Canadá ricos en agua se encuentran aproximadamente en estas latitudes. La contra-parte en el polo Sur está principalmente en Brasil, país en él que se localiza el río Amazonas, el más grande del mundo en extensión y volumen de agua.

Las masas de aire ascendentes por el enfriamiento se vuelven pesadas y derraman horizontalmente para luego descender –alta presión- en los polos. Aquí se encuentra a los 90° latitudes norte y sur los desiertos congelados de la Tierra.

En general, lo que se produce es la transferencia convectiva de calor desde el Ecuador a los polos y es este movimiento de la atmósfera lo que genera los climas a nivel global.

La distribución espacial de los centros de alta y baja presión y los correspondientes contenidos de humedad atmosférica, asociados a los climas secos -alta presión- y climas húmedos -bajas presiones-, se muestran en la siguiente figura.


Imagen 11. Distribución espacial de los centros de alta y baja presión en la Tierra

Geográficamente, México se ubica aproximadamente entre los 14 y 32° Latitud Norte y de acuerdo a la Clasificación climática de Koppen, solo debería presentar los climas A, caracterizados como tropicales húmedos o lluviosos y los climas secos (B). Si bien es cierto que México no se extiende hasta las latitudes polares, no obstante, dado el relieve tan accidentado que presenta; de los cinco climas de Koppen, según García (1988), en México existen cuatro, los cuales se presentan en el cuadro siguiente.

Cuadro 2. Climas de México y tipos de vegetación, según García (1988)


Grupos de climas
Tipo de climas
Tipo de vegetación 
A: clima cálido húmedo
Af: clima cálido húmedo con lluvias todo el año
Am: clima cálido húmedo con lluvias en verano
Aw: clima cálido sub-húmedo con lluvias en verano
Bosque tropical perennifolio
B: clima seco
BS: clima seco o árido
BW: clima muy seco o desértico
Matorral xerófilo
C: clima templado húmedo
Cf: clima templado húmedo con lluvias todo el año
Cm: clima templado húmedo con lluvias en verano
Cs: clima templado sub-húmedo con lluvias en invierno
Cw: clima templado sub-húmedo con lluvias en verano
Bosques de coníferas y pino-encinos
E: clima polar o frío
ET: clima frío
EF: clima muy frío
Tundra (musgos y líquenes)

Los climas A y B están determinados por la posición geográfica -latitud-, el C -templado húmedo- por el relieve -montañas- y el E -polar o frío, que aunque México no se extiende hasta la región polar, por el relieve -altitud- si lo presenta y se localiza en las porciones más altas de las cimas de los volcanes.

La coexistencia de climas unos a lado de otros -espacio- de México se presentan en la siguiente imagen.

Imagen 12. Climas de México condicionados por la latitud y el relieve

En la imagen mostrada arriba se observa la variación espacial de los climas de México, condicionados por la localización geográfica -latitud- y relieve. Es evidente, que los climas de mayor extensión, localizados en los valles intermontanos y la porción centro norte de México, son los climas desérticos -BW- y secos o esteparios -BS-. Los climas templados y húmedos con lluvia todo el año -Cf- se ubican en regiones montañosas, los climas Aw -cálido-húmedos- se ubican en las regiones costeras y en el Sureste del País y finalmente los Eb -polares de alta montaña- se localizan en las cimas de los volcanes, en las que las alturas son de unos 5,000 metros.


7. Conclusiones

El tiempo meteorológico se define como el estado momentáneo de la atmósfera en un lugar –espacio- determinado. El clima se define como el estado más frecuente de la atmósfera en un lugar –espacio- determinado.

En el conjunto de datos meteorológicos casuales, se abre paso una tendencia necesaria, expresada en los valores promedio de las variables atmosféricas que caracterizan al clima. En este sentido, el clima puede ser definido como el estado promedio de la atmósfera.

Los climas en el Mundo y en México, están condicionados por la localización geográfica -latitud- y por el relieve -formas de la superficie terrestre-.

Bajas presiones están asociadas a climas húmedos y altas presiones están asociadas a climas secos.

El clima al estar asociado a la estabilidad relativa de la atmósfera, es crucial para el desarrollo de los organismos vivos. Así, los seres vivos se adaptan al clima.


8. Bibliografía

García Enriqueta. 1988. Modificaciones al sistema de Clasificación climática de Koppen. Universidad Autónoma de México (UNAM). México, D.F.

García Enriqueta. 1989. Apuntes de Climatología Universidad Autónoma de México (UNAM). México, D.F.

Thompson Philip y O´ Brien Robert. 1984. La atmósfera. Ediciones Culturales Internacionales. Time-Life. México, D.F.

Garduño René. 1994. El veleidoso clima. Colección: la ciencia desde México. Fondo de Cultura Económica. México, D.F.

Time-Life. 1997. El Tempo y el Clima. Ediciones Culturales Internacionales. México, D.F.

Yagüe Fuentes J.L. 2000. Iniciación a la Meteorología y la Climatología. Ediciones Mundi-Prensa. Madrid, España.


lunes, 25 de abril de 2016

EL CLIMA EN EL DESARROLLO DE LA VIDA

EL CLIMA EN EL DESARROLLO DE LA VIDA

Valentín Vásquez
Oaxaca, México
valeitvo@yahoo.com.mx

Marco de referencia teórico

El marco de referencia teórico son las tres leyes generales del pensamiento, expuestas por Hegel en su Ciencia de la Lógica entre 1812 y 1816.

Su obra está estructura en tres grandes apartados: doctrina del ser, doctrina de la esencia y doctrina del concepto.

La ley del tránsito recíproco de la cantidad y la cualidad, la expone en la doctrina del ser y consiste en el movimiento del pensamiento como resultado de la transformación recíproca de la cantidad y la cualidad. Específicamente plantea que el ser abstracto tiene que darse una existencia finita y el objeto finito es la unidad contradictoria de la cantidad y la cualidad. La cualidad del objeto finito se mueve cuantitativamente, en un rango conocido como medida, que si se rebasa se produce un cambio brusco -"salto"- con el que aparece una nueva cualidad, es decir, la cantidad se ha convertido en cualidad, a través de un cambio repentino y la nueva cualidad proseguirá su movimiento para dar origen a una nueva cualidad, después de un prolongado tiempo de acumulación de cambios cuantitativos graduales. En este sentido la gradualidad es interrumpida por el cambio brusco, para dar origen a una nueva gradualidad y así sucesivamente. Así, el movimiento es la unidad de la cantidad y la cualidad, de lo continuo y lo discontinuo, de lo gradual y lo brusco, de lo evolutivo y lo revolucionario, etc.

La doctrina de la esencia, es resultado de la negación de lo finito, Hegel expone la ley de la contradicción. Esta ley establece que el movimiento del pensamiento es contradictorio, pero como el pensamiento en estado puro no existe, sino que debe tener un contenido material; en este sentido, la ley se generaliza establece que el universo todos los procesos son contradictorios. Esta ley es la más importante, ya que es la contradicción la que mueve a la materia y al pensamiento. De hecho de la ley del tránsito recíproco de la cantidad y la cualidad, es un caso particular, ya que la cualidad y la cantidad, son dos aspectos contradictorios de todo objeto finito.  La contradicción es universal y adquiere diversas modalidades. La contradicción más general que opera en la naturaleza, la sociedad y el pensamiento es la de contenido -materia- vs forma, que establece que el universo es la materia en movimiento -contenido- la que genera su contra-parte la forma o estructura; además, existen contradicciones particulares, como son  la atracción vs la repulsión que operan el universo físico, en la naturaleza biológica se manifiesta como anabolismo vs catabolismo inherente al metabolismo, en la sociedad se expresa como lucha social y en el pensamiento como análisis vs síntesis e inducción vs deducción.

La doctrina del concepto,  se produce por la negación de la esencia y convierte en concepto -pensamiento-. Es en esta parte en la que Hegel expone la ley de la negación, puesto que el concepto es resultado de la doble negación: la esencia niega al ser abstracto y su expresión finita, el concepto niega la esencia para transformarse en concepto abstracto, con lo que se retorna al punto de partida para cerrar la naturaleza cíclica del pensamiento.

Aunque Hegel expuso las tres leyes descritas en la esfera del pensamiento, en realidad son universales, puesto, que operan en la naturaleza la sociedad y el pensamiento.

En la imagen que si se presenta el marco de referencia descrito.


Imagen 1. Leyes del movimiento de la materia y su expresión matemática: (-) (-) = +

En la imagen anterior, se exponen esquemáticamente las tres leyes, que si bien Hegel las restringe a la esfera del pensamiento, tiene alcance universal, como lo evidencian todas las ciencias particulares: naturales, sociales y lógicas.


El clima en el desarrollo de los seres vivos

La Tierra se formó hace 4,500 millones de años y apareció como un planeta "muerto", resultado de la contradicción entre la fuerza gravitacional que lo comprimía imponiéndose a su contra-parte la fuerza de repulsión o calor interno, hasta el momento en que ambas fuerzas se equilibraron para dar origen a la Tierra primitiva, cuya composición consistía en un material fundido y una atmósfera, cuya mezcla gaseosa era  principalmente, vapor de agua, metano y amoniaco, que por sus cualidad y cantidad, todos son gases invernadero, por consiguiente, el clima de la Tierra en su infancia era muy caluroso. La naturaleza fluida del joven planeta se debió a las elevadas temperaturas. Posteriormente, el planeta fue perdiendo calor y se enfrió -clima frío-, lo que provocó que el vapor de agua se condensara dando origen a la formación de las nubes, las cuales produjeron lluvias torrenciales durante millones de años que después escurrieron y se almacenaron en las grandes depresiones -cuencas-, formando así a los océanos. Así, las condiciones estaban dadas para el surgimiento de la vida con la concurrencia de la atmósfera, la litosfera y los océanos. Dada la abundante energía solar y calor interno de la Tierra (fuentes hidrotermales), los gases de la atmósfera se combinaron para formar compuestos orgánicos simples que se depositaron en los océanos, que al combinarse con los minerales procedentes del intemperismo de la litosfera y/o fuentes hidrotermales, dieron origen a compuestos orgánicos más complejos -carbohidratos, fosfolipidos, proteinas y ácidos nucleicos- fundamentales para el origen de la vida primitiva. Específicamente, la interacción de los fosfolípidos con el agua produjo la membrana celular y con ello se da un salto en la transformación de la Tierra "muerta", para convertirse en un planeta vivo, hace 3,500 millones de años. Así se produjo la primera negación: la Tierra "muerta" fue negada por la Tierra "viva". Después, se produjeron sucesivos "saltos" o cambios cualitativos después de prolongados períodos de cambios cualitativos, que dieron como resultado nuevas especies biológicas. Uno de ellos fue el que se produjo hace 2,500 millones de años, con la aparición de la fotosíntesis realizada por las ciano-bacterias, proceso biológico que liberó oxigeno a la atmósfera y que al reaccionar con el metano lo transformó en bióxido de carbono y vapor de agua, pero dado que el metano tiene mayor potencial como gas invernadero, probablemente su remoción de la atmósfera provocó un enfriamiento, cambio climático que contribuyó posteriormente en un millón de años a la generación de una nueva revolución biológica: el origen de las células eucariotas. Más adelante, hace unos 700 millones de años se produjo un enfriamiento muy intenso, a tal grado que la Tierra se congeló totalmente y se le denominó "bola de nieve". Probablemente los volcanes acudieron al rescate del planeta congelado, debido a la gran cantidad de bióxido de carbono y vapor de agua que aportaron a la atmósfera, que por su efecto invernadero calentaron a la Tierra y la retornaron a la normalidad. Después de este enfriamiento y con el oxigeno ya en la atmósfera ya en su concentración actual, se produjo un nuevo salto biológico en el desarrollo de la vida: apareció la vida compleja, inaugurada por el Eón Fanerozoico, cuyas eras geológicas son las siguientes: Paleozoica, Mesozoica y Cenozoica. Durante este Eón, se produjeron cambios cuantitativos graduales y súbitos, de naturaleza tectónica y climática, que produjeron extinciones masivas de especies vivas, siendo las más importantes las del Pérmico en la Era Paleozoica, hace 250 millones de años y la del Cretásico en la Era Mesozoica, hace 65 millones de años debido al impacto de un meteorito de 15 kilómetros de diámetro en la Península de Yucatán, México; impacto que extinguió a los dinosaurios y dio paso a los mamiferos, que posteriormente dio origen a los primates al inicio de la Era Cenozoica. Después de un prolongado período de enfriamiento durante la era cenozoica, en el Plioceno, hace unos 3 millones de años ocurrió el cierre del Istmo de Panamá, evento geológico que alteró la trayectoria de la corriente marina del Golfo con rumbo hacia el polo norte y que al aportar humedad a la atmósfera generó la congelación del Ártico y su posterior extensión al resto del hemisferio norte. Este cambio de clima de cálido húmedo a frío y seco, provocó la desaparición de los bosques y selvas tropicales y su relevo por extensas sabanas en el Este de África, ambiente en el que nuestros antepasados homínidos, tuvieron que dar un "salto" en su evolución biológica consistente en su desplazamiento erecto -bipedismo-, dando origen así a los Australopitecos, transformación que liberó las manos, extremidades que inicialmente sirvieron como órganos de defensa para manipular objetos para protegerse de sus depredadores. Posteriormente las usaron para fabricar instrumentos de trabajo y con ello se produjo otro "salto" biológico: la aparición del hombre primitivo: el Homo habilis hace 2-2.5 millones de años. Finalmente y después de casi dos millones de años aparece el hombre de Cromañón en Francia, hace unos 35,000 años y que al congelarse el océano se formó un "puente" en el estrecho de Bering por el que llegó al Continente Americano.

El futuro del la vida en la Tierra es incierto, pero dado que el Sol se mueve con su "familia" de planetas a través de la Vía Láctea y hay lugares por los que hay mucho "tráfico", por lo que existen mayores probabilidades de impacto de meteoritos u otros objetos cósmicos, también está la amenaza que por la tectónica de placas se produzca un mega-terremoto o un mega-volcán; además, está el carácter cíclico de los factores astronómicos -órbita terrestre, eje de inclinación terrestre y precesión- descubiertos por Milankovitch, que pueden alterar la energía que llega del sol y provocar cambios climáticos que pueden extinguir a las especies vivas, incluyendo a la especie humana. Finalmente, está la "muerte" del Sol, ya que el hidrógeno que consume para generar helio y energía es finito y llegará el momento que se agotará, entonces entrará en reacción el helio, pero las temperaturas habrán aumentado a cientos de millones de grados, por lo que el Sol se convertirá en una gigante roja, que dado su mayor volumen "quemará" a Mercurio y a Venus y a la Tierra si no logra "quemarla" estará tan cerca del nuevo Sol que los océanos hervirán y con ello la vida se extinguirá y el planeta se transformará en una Tierra muerta, tal como inició y con ello se cerrará su movimiento cíclico.

En la imagen siguiente se presenta el final de la vida en la Tierra, cuando el Sol se convierta en una gigante roja.


Imagen 2. El Sol en su etapa de gigante roja

En la imagen mostrada es evidente que Mercurio y Venus por su mayor cercanía al Sol en su etapa de gigante roja, han desaparecido al ser absorbidos y en el caso de la Tierra estará tan cerca, de tal forma que los océanos se evaporarán y todas las formas de vida serán carbonizadas; en consecuencia, este será el final del planeta vivo y su conversión en un planeta muerto, tal como empezó.

Así pues, de una u otra forma la Tierra terminará como empezó: como un planeta "muerto", con lo que se cerrará el ciclo.

En la imagen siguiente se muestra la naturaleza cíclica del movimiento de la Tierra.


Imagen 3. Naturaleza cíclica del movimiento de la Tierra y su expresión matemática: (-)(-) = (+)

En la imagen mostrada arriba, es evidente que la Tierra, al igual que todo objeto material se mueve cíclicamente, movida por fuerzas contradictorias de atracción y repulsión.


El clima en el desarrollo de la vida y de la especie humana

El conocimiento científico de la atmósfera, a través de la Meteorología –tiempo- y Climatología –clima- es de trascendental importancia, ya que en su interacción con la litosfera contribuye a la formación del suelo, recurso natural de gran importancia para el desarrollo de las plantas, por su aporte de nutrientes y agua; con los cuerpos de agua líquida –hidrosfera- principalmente los océanos por el intercambio recíproco de materia y energía; y, con la biosfera, con la que interacciona y también intercambia materia y energía. Así pues, la naturaleza gaseosa de la atmósfera es alterada cuantitativa y cualitativamente, debido a la interacción descrita y con ello cambia el tiempo y el clima.

En la imagen siguiente, se muestra la Tierra como totalidad, cuyas partes se condicionan recíprocamente y en la totalidad está la verdad concreta.

Imagen 4. La Tierra como sistema


La relevancia del clima para la biosfera –flora, fauna y sociedad- es evidente, puesto que la esencia de la vida es el intercambio de materia y energía con su medio ambiente abiótico, para transformarlo en materia orgánica, que al metabolizarla, la recicla nuevamente en materia inorgánica. Además, la flora y la fauna se adaptan a las condiciones atmosféricas relativamente más estables –clima- y coevoluciona con su medio ambiente. La propia especie humana, es resultado de un cambio climático –enfriamiento- que se produjo hace unos 3 millones de años, generado por un movimiento tectónico que cerró el Istmo de Panamá, proceso físico que reorientó la trayectoria de la corriente marina cálida del Golfo de México hacia el noreste en el polo norte, aportando gran cantidad de humedad a la atmósfera y su posterior precipitación y acumulación en forma de nieve que congeló el Ártico, tal como se muestra en la imagen mostrada en seguida.

Imagen 5. Cierre geológico del Istmo de Panamá debido a la tectónica de placas


En la imagen mostrada arriba, se describe el mecanismo por el que se congeló océano Ártico. Posteriormente la nieve avanzó hacia el Ecuador, generando un clima frío y seco como se aprecia en la imagen 6.

Imagen 6. Era del hielo durante el Pleistoceno

El cambio de clima –enfriamiento-, provocó el relevo de la selva y bosques tropicales por sabanas –llanuras con plantas herbáceas y arbustos y árboles muy espaciados-, así como nueva fauna. En estas condiciones nuestros antepasados homínidos, adaptados a las selvas y bosques tropicales con desplazamiento cuadrúpedo, tuvieron que moverse en las sabanas en las que ya no era necesario el desplazamiento con las cuatro extremidades, por consiguiente, se produjo un cambio cualitativo en su anatomía, al pasar al bipedismo –desplazamiento con dos extremidades-. Esta nueva forma de desplazamiento impuesta por las nuevas condiciones ambientales, fue toda una revolución biológica, ya que permitió la liberación de las extremidades anteriores –manos-, las cuales inicialmente sirvieron con órganos naturales para apropiarse de alimentos y de defensa contra las fieras salvajes, a través de objetos materiales proporcionados por la propia naturaleza. Posteriormente las manos contribuyeron a la fabricación de instrumentos de trabajo y de defensa, con los cuales apareció la economía de apropiación directa –recolección de productos vegetales silvestres y caza de animales salvajes-, los cuales sirvieron como fuentes de alimentación. La nueva dieta basada en productos de origen vegetal y la carne de origen animal, fue crucial para el desarrollo del cerebro del hombre primitivo, de tal forma que en determinado momento y después de un prolongado proceso de cambios graduales acumulativos, se produjo un salto en el desarrollo de la especie humana, con la aparición del Homo sapiens –hace 35,000 años- con el hombre de Cromañón en Europa –Francia-. Posteriormente, con la intensificación de la última glaciación hace unos 30,000 años, se produjo el congelamiento del océano y se formó un “puente” natural por el que el Homo sapiens migró al Continente Americano y a México arribó hace unos 22,000 años (Semo, 2006).

La tendencia general al enfriamiento intensificada durante el Pleistoceno –hace dos millones de años- está alternada con períodos interglaciales cálidos de una duración aproximada de 10,000 años. El último es el Holoceno que inició hace unos 10,000 y dado el cambio cualitativo del clima de frío a cálido, ha coincido con la aparición de una revolución tecno-productiva: el cultivo de plantas –agricultura- y la domesticación de animales –ganadería-, nueva economía que relevó a la economía de apropiación directa: recolección de productos vegetales y casa de animales salvajes que le precedió y que perduró por casi dos millones de años, desde que apareció el Homo habilis hasta el Homo sapiens moderno.

Así pues, si para la especie humana fue esencial el clima y su cambio cualitativo, con mucha mayor razón es más evidente para la flora y la fauna, que se adapta pasivamente al clima.


Conclusiones

El clima como todo objeto material es la unidad de la cantidad y la cualidad. La cualidad del clima se mueve cuantitativamente en un rango conocido como medida, que si se rebasa se produce una nueva cualidad, es decir un nuevo clima que releva al anterior. Con otras palabras, el clima es la unidad de estabilidad –cantidad- y la inestabilidad –calidad-.

La relativa estabilidad del clima favorece la evolución gradual de los seres vivos, pero como a largo plazo el clima cambia cualitativamente, por consiguiente, las especies vivas también cambian súbitamente, para dar origen a nuevas especies.

A escala geológica –miles de millones de años- el clima ha cambiado cíclicamente y se ha alternado entre cálido, templado y frío; en consecuencia, las especies vivas se han sucedido muchas veces, como lo demuestra la Teoría de la Evolución de Darwin expuesta en su Origen de las especies en 1859, que aunque hace referencia a la parte evolutiva, en realidad se trata de la evolución y revolución de las especies vivas.

Hace 3 millones de años ocurrió un evento geológico condicionado por la tectónica de placas: cierre del Istmo de Panamá, proceso geológico que conectó a América del Norte con América del Sur. Este acontecimiento geológico alteró radicalmente la trayectoria de la corriente oceánica cálida del Golfo de lo que hoy es México. En lugar de desviarse hacia el Océano Pacífico, se dirigió al Polo Norte y como se trata de una corriente cálida procedente de la región tropical transporta calor y humedad. Al llegar al Polo Norte aportó gran cantidad de humedad a la atmósfera y por el frío polar se produjo gran cantidad de precipitación e forma de nieve que y se acumuló para dar origen a glaciares que se extendieron hasta la región tropical. Este cambio de clima –de cálido a frío- produjo la desaparición de los bosques y selvas tropicales en el Este de África y su relevo por sabanas –grandes llanuras con especies arbóreas muy espaciadas- y la correspondiente fauna. En estas condiciones, nuestros antepasados Australopithecus  relevaron a los homínidos cuyo hábitat era los bosques y selvas tropicales. En las nuevas condiciones ambientales, dominadas por las sabanas, los Australopithecus tuvieron que evolucionar y dar el salto cualitativo, para transformarse en Homo habilis, primer representante del género Homo, hace dos millones de años.

Es evidente que la flora y la fauna, así como la especie humana en su desarrollo biológico están condicionadas por el clima y éste por la tectónica de placas.


Bibliografía

Internet.

Semo Enrique. 2006. Los orígenes: De los cazadores y recolectores a las sociedades tributarias (22,000 a. C. -1519). UNAM-Océano. México, D.F.