Climatología

La climatología (del griego κλίμα , klima , "pendiente"; y -λογία , -logia ) o ciencia del clima es el estudio científico del clima de la Tierra , típicamente definido como las condiciones meteorológicas promediadas durante un período de al menos 30 años. ^{[ 1 ]} El clima se refiere a la condición atmosférica durante un período de tiempo prolongado o indefinido; el tiempo es la condición de la atmósfera durante un período de tiempo relativamente breve. Los principales temas de investigación son el estudio de la variabilidad climática , los mecanismos de los cambios climáticos y el cambio climático moderno . ^{[ 2 ] [ 3 ]} Este tema de estudio se considera parte de las ciencias atmosféricas y una subdivisión de la geografía física , que es una de las ciencias de la Tierra . La climatología incluye algunos aspectos de la oceanografía y la biogeoquímica .

Los principales métodos empleados por los climatólogos son el análisis de observaciones y la modelización de los procesos físicos que determinan el clima. La predicción meteorológica a corto plazo puede interpretarse en función del conocimiento de fenómenos climáticos a largo plazo, como los ciclos climáticos El Niño-Oscilación del Sur (ENSO), la Oscilación de Madden-Julian (MJO), la Oscilación del Atlántico Norte (NAO), la Oscilación Ártica (AO), la Oscilación Decadal del Pacífico (PDO) y la Oscilación Interdecadal del Pacífico (IPO). Los modelos climáticos se utilizan para diversos fines, desde el estudio de la dinámica del sistema meteorológico y climático hasta la predicción del clima futuro. ^{[ 2 ]}

Los griegos iniciaron el estudio formal del clima; de hecho, la palabra «clima» deriva del griego klima , que significa «pendiente», en referencia a la inclinación del eje terrestre. Posiblemente el texto clásico más influyente sobre el clima fue Sobre los aires, el agua y los lugares ^{[ 4 ],} escrito por Hipócrates alrededor del año 400 a. C. Esta obra comentaba el efecto del clima en la salud humana y las diferencias culturales entre Asia y Europa. ^{[ 4 ]} Esta idea de que el clima controla qué poblaciones prosperan según su clima, o determinismo climático , se mantuvo influyente a lo largo de la historia. ^{[ 4 ]} El científico chino Shen Kuo (1031-1095) dedujo que los climas cambiaron naturalmente durante un enorme lapso de tiempo, tras observar bambúes petrificados encontrados bajo tierra cerca de Yanzhou (actual Yan'an , provincia de Shaanxi ), una zona de clima seco inadecuada en ese momento para el crecimiento del bambú. ^{[ 5 ]}

La invención de termómetros y barómetros durante la Revolución Científica permitió el registro sistemático de datos, que comenzó ya en 1640-1642 en Inglaterra. ^{[ 4 ]} Entre los primeros investigadores del clima se encuentra Edmund Halley , quien publicó un mapa de los vientos alisios en 1686 después de un viaje al hemisferio sur. Benjamin Franklin (1706-1790) fue el primero en cartografiar el curso de la Corriente del Golfo para su uso en el envío de correo desde América del Norte a Europa. Francis Galton (1822-1911) inventó el término anticiclón . ^{[ 6 ]} Helmut Landsberg (1906-1985) impulsó el uso del análisis estadístico en climatología.

A principios del siglo XX, la climatología se centró principalmente en la descripción de los climas regionales. Esta climatología descriptiva era principalmente una ciencia aplicada, que proporcionaba a los agricultores y otras personas interesadas estadísticas sobre el clima normal y la probabilidad de eventos extremos. ^{[ 7 ]} Para ello, los climatólogos debían definir un clima normal , es decir, un promedio del clima y los eventos climáticos extremos durante un período típico de 30 años. ^{[ 8 ]} Si bien los científicos conocían cambios climáticos pasados, como las edades de hielo , el concepto de que el clima cambiaba muy gradualmente resultaba útil para la climatología descriptiva. Esto comenzó a cambiar en las décadas siguientes, y aunque la historia de la ciencia del cambio climático comenzó antes, el cambio climático solo se convirtió en uno de los principales temas de estudio para los climatólogos durante la década de 1970 y posteriormente. ^{[ 9 ]}

Diversas subdisciplinas de la climatología estudian diferentes aspectos del clima. Existen distintas categorizaciones de estas subdisciplinas. La Sociedad Meteorológica Americana, por ejemplo, identifica la climatología descriptiva, la climatología científica y la climatología aplicada como las tres subdisciplinas principales, una categorización basada en la complejidad y el propósito de la investigación. ^{[ 10 ]} Los climatólogos aplicados aplican sus conocimientos a diferentes industrias, como la manufacturera y la agrícola . ^{[ 11 ]}

La paleoclimatología intenta reconstruir y comprender los climas del pasado mediante el análisis de registros como núcleos de hielo y anillos de árboles ( dendroclimatología ). La paleotempestología utiliza estos mismos registros para determinar la frecuencia de los huracanes a lo largo de los milenios. La climatología histórica estudia el clima en relación con la historia de la humanidad y, por lo tanto, se centra principalmente en los últimos miles de años.

La climatología de la capa límite se ocupa de los intercambios de agua, energía y momento cerca de las superficies. ^{[ 12 ]} Otros subtemas identificados son la climatología física, la climatología dinámica, la climatología de tornados , la climatología regional, la bioclimatología y la climatología sinóptica . El estudio del ciclo hidrológico en escalas de tiempo extensas se denomina a veces hidroclimatología, en particular cuando se estudian los efectos del cambio climático en el ciclo del agua. ^{[ 10 ]}

El estudio de los climas contemporáneos incorpora datos meteorológicos acumulados durante muchos años, como registros de precipitaciones, temperatura y composición atmosférica. El conocimiento de la atmósfera y su dinámica también se plasma en modelos , ya sean estadísticos o matemáticos , que ayudan a integrar diferentes observaciones y a comprobar su concordancia. La modelización se utiliza para comprender los climas pasados, presentes y potenciales climas futuros.

La investigación climática se ve dificultada por la gran escala, los largos periodos de tiempo y los complejos procesos que rigen el clima. El clima se rige por principios físicos que pueden expresarse como ecuaciones diferenciales . Estas ecuaciones son acopladas y no lineales, por lo que se obtienen soluciones aproximadas mediante métodos numéricos para crear modelos climáticos globales . En ocasiones, el clima se modela como un proceso estocástico , pero esto se acepta generalmente como una aproximación a procesos que, de otro modo, serían demasiado complejos para analizar.

Los temas que estudian los climatólogos comprenden tres categorías principales: variabilidad climática , mecanismos del cambio climático y cambios climáticos modernos. ^{[ 19 ]}

A diferencia de la meteorología , que se centra en los sistemas meteorológicos de corta duración (no más de unas pocas semanas), la climatología estudia la frecuencia y las tendencias de dichos sistemas. Analiza la periodicidad de los fenómenos meteorológicos a lo largo de años e incluso milenios, así como los cambios en los patrones meteorológicos promedio a largo plazo en relación con las condiciones atmosféricas. Los climatólogos estudian tanto la naturaleza de los climas —locales, regionales o globales— como los factores naturales o antropogénicos que provocan su cambio. La climatología considera el pasado y puede ayudar a predecir el cambio climático futuro .

Entre los fenómenos de interés climatológico se incluyen la capa límite atmosférica , los patrones de circulación , la transferencia de calor ( radiativa , convectiva y latente ), las interacciones entre la atmósfera y los océanos y la superficie terrestre (en particular la vegetación, el uso del suelo y la topografía ), y la composición química y física de la atmósfera.

La técnica analógica, un método de pronóstico relativamente difícil, requiere recordar un evento meteorológico previo que se espera que sea imitado por un evento futuro. Lo que la hace difícil es que rara vez existe un análogo perfecto para un evento futuro. ^{[ 28 ]} Algunos se refieren a este tipo de pronóstico como reconocimiento de patrones, que sigue siendo un método útil para estimar la lluvia sobre zonas sin datos, como los océanos, utilizando el conocimiento de cómo las imágenes satelitales se relacionan con las tasas de precipitación sobre tierra, ^{[ 29 ]} así como para pronosticar las cantidades y la distribución de la precipitación futura. Una variación de este tema, utilizada para pronósticos a medio plazo, se conoce como teleconexiones , cuando se utilizan sistemas en otras ubicaciones para ayudar a determinar la ubicación de un sistema dentro del régimen circundante. ^{[ 30 ]} Un método para utilizar las teleconexiones es mediante el uso de índices climáticos como los fenómenos relacionados con ENSO. ^{[ 31 ]}

• Jenny Uglow , "What the Weather Is" (reseña de Sarah Dry, Waters of the World: The Story of the Scientists Who Unraveled the Mysteries of Our Oceans, Atmosphere, and Ice Sheets and Made the Planet Whole , University of Chicago Press, 2019, 332 pp.), The New York Review of Books , vol. LXVI, n.º 20 (19 de diciembre de 2019), pp.  56–58.

• Informe especial sobre ciencia climática – Programa de investigación sobre el cambio global de EE. UU.
• El Explorador Climático del Real Instituto Meteorológico de los Países Bajos (KNMI Climate Explorer) representa gráficamente las relaciones climatológicas de los datos espaciales y temporales.
• La climatología como profesión. Archivado el 13 de julio de 2007 en Wayback Machine . Relato del Instituto Americano de Física sobre la historia de la disciplina de la climatología en el siglo XX.