8 January 2015

Para entender cómo funcionan algunos importantes fenómenos meteorológicos es importante saber cuáles son las principales fuentes de energía en cada momento o elementos que dispersan o reflejan dicha energía. En primer lugar, aunque parezca evidente, hay que tener en cuenta que el Sol es la principal fuente de energía de la Tierra. Pero... ¿Qué sucede cuando la radiación solar no nos toca directamente porque hay otra parte de la Tierra que nos la obstruye? O dicho de otra manera... ¿de dónde nos viene la energía por la noche? Para conocer estos asuntos hablaremos del balance energético de la Tierra, que no es más que un cómputo de entradas y salidas de energía a la atmósfera terrestre, de manera similar a como analizamos los ingresos y gastos mensuales en nuestra cuenta bancaria.

Balance energético de la Tierra

Pues bien, para empezar dividimos el balance en radiación entrante y radiación saliente. La radiación entrante proviene en su inmensa mayoría del Sol y se sitúa en el espectro visible de la luz (o dicho de otra manera, podemos distinguirla a simple vista) y la radiación saliente (o generada por la Tierra) radía principalmente con una longitud de onda infrarroja (o no visible a simple vista). Analicemos entonces qué pasa durante el día, a nivel energético.

Radiación entrante (durante el día)

Como podemos ver en el siguiente diagrama lo que le ocurre a la energía entrante se divide en diferentes fenómenos: un poco más de la mitad (el 51% aprox.) es absorbido por la superfície terrestre, aproximadamente el 19 % es absorbido por las nubes y la atmófera y un 30 % de dicha energía es reflejada y dispersada por diferentes agentes (el 4% lo refleja la superficie terrestre, el 20% las nubes y el 6% se refleja directamente al alcanzar la atmósfera terrestre)

Radiación solar entrante

Estos porcentajes son un promedio y en algunos casos pueden variar bastante. Por ejemplo, el 4 % de energía reflejada en la superfície terrestre puede aumentar mucho si la radiación incide sobre glaciares o nieve recién caída y reducirse considerablemente si el terreno es cemento o la arena de un desierto. 

Radiación saliente (durante el día)
 

Nota: Los porcentajes utilizados a partir de ahora son siempre sobre el total de radiación solar entrante

Tal y como hemos visto hace un momento, del 100 % de energía que llega a la Tierra, aproximadamente el 30 % es reflejado. ¿Qué pasa entonces con el 70 % de energía que queda? El 51 % es absorbida por la superficie terrestre y el 19 % por las nubes y la atmósfera. En el diagrama siguiente esta energía está representada por las flechas amarillas.   

Radiación solar saliente

La distribución de la energía saliente es la siguiente:

  • 51 % de energía que ha absorbido la superfície terrestre, distribuyéndose de la siguiente manera:
            7% se libera en forma de calor sensible (calor que hace aumentar la temperatura de los cuerpos),
            23 % en forma de calor latente (forma de calor que no afecta a la temperatura, aunque puede ayudar a cambios de fase) y
            21% es emisión neta de radiación infrarroja (el 15 % lo absorbe la atmósfera y el 6 % se libera al espacio)
  • 19 % de energía absorbida por la atmósfera y las nubes

Finalmente, hay que tener en cuenta que el calor sensible (7%), el calor latente (23%), la radiación infrarroja absorbida por la atmósfera (15%) y la energía absorbida por la atmósfera y las nubes (19%), son radiadas al espacio por las nubes y la atmósfera, sumando hasta un 64 % de la energía que ha sido radiada a la Tierra.

Aunque la mayor parte de números no son importantes para nuestra actividad como montañeros, sí lo es entender las fuentes y flujos de energía. Por ejemplo, entender que un cielo nublado reduce la cantidad de calor que recibimos por reflejar más energía entrante, o que pasará lo propio en una superfície helada o nevada que refleja mayor radiación solar. Por contra, un terreno rocoso reflejará menor cantidad de radiación y su entorno será más caluroso, aunque menos que el entorno urbano. Más importante que esto será entender por encima qué es el calor sensible y el calor latente y cómo varían los flujos de energía del día a la noche.

Flujos de energía diurnos y nocturnos

A nosotros, que nos movemos normalmente por la superfície terrestre, nos afectan las energías relacionadas directamente con ella. Durante el día, como ya hemos visto, ésta absorbe una gran cantidad de radiación solar y se transfiere calor al suelo. Por contra, se liberan dos tipos de calor: el calor sensible, que nos hace notar cómo aumenta la temperatura y el calor latente que provoca cambios de fase (evaporación, por ejemplo).

¿Y qué sucede por la noche? El primer gran cambio es que no tenemos radiación solar. Por lo tanto, la radiación neta la produce el suelo, que libera parte del calor que ha almacenado durante el día. Hay una parte de calor que sigue siendo transferida al suelo. Aparte de ello, el calor sensible se transfiere hacia la superfície terrestre, que es la principal causa (junto con la ausencia de radiación solar) de que las temperaturas desciendan durante la noche. Finalmente, el calor latente sigue liberándose hacia la atmósfera como lo hacía durante el día, pero en una magnitud muy inferior.

En el siguiente diagrama, con la superfície terrestre representada por la línea horizontal, podemos ver una representación de dichos flujos de energía.

radiación diurna y nocturna

Tenemos aquí una primera y simple explicación de los cambios de temperatura producidos por la noche y del efecto de dejar de recibir radiación solar. Más adelante veremos otras consecuencias indirectas de éstos cambios en los flujos de energía, como la formación de la brisa marina o de las brisas en los valles.