L'atmosfera terrestre i el clima

L’aire que respirem

El planeta Terra és el lloc on viuen milers de milions d’organismes que neixen, creixen i es reprodueixen gràcies als productes que han sabut aconseguir del medi. Però, què hi permet la vida i el manteniment de les funcions vitals de tots els éssers vivents? Doncs, les substàncies nutritives obtingudes del sòl o dels animals. Però no solament això. L’escalfor i la llum del Sol? També, però no n’hi ha prou. Invisible, impalpable, lleugera i absolutament indispensable, una mescla de gasos ens dóna vida cada vegada que penetra dins el nostre cos acomplint el procés de la respiració. És l’aire.

Un embolcall invisible però indispensable

L’ésser humà i la immensa majoria de la resta dels organismes vius que habiten la Terra existeixen gràcies a l’aire que embolica sense discontinuïtats el nostre planeta i que fa que enlloc no falti l’oxigen, un dels components de l’aire més necessari per a la respiració.

L’enorme massa d’aire que envolta la Terra s’anomena atmosfera i, per simplificar una mica les coses, es pot considerar com un embolcall gasós, el límit inferior del qual és la superfície del nostre planeta i el superior, per bé que de manera imprecisa, se situa si fa no fa a 1 000 km d’altura.

Com s’ha indicat en "A la descoberta de l’Univers", quan parlàvem de l’univers, el terme atmosfera designa també la franja gasosa, quan n’hi ha, que envolta els altres planetes del sistema solar i fins i tot les estrelles, malgrat que els components siguin diferents dels gasos propis de l’atmosfera terrestre. Ara, però, a nosaltres, ens interessa considerar solament l’atmosfera d’aquí, de la Terra, la seva composició i estructura, a més dels fenòmens físics que s’hi produeixen.

Com és l’atmosfera?

Balanç global de radiació solar. La terra i els oceans absorbeixen si fa no fa la meitat de la radiació solar que travessa les capes altes de l’atmosfera. Un 32 per cent és reflectit per l’atmosfera, els núvols i el sòl. Fins a una altura d’uns 150 km, l’espectre de radiació és el mateix que el de la llum solar. Cap als 85 km l’absorció de raigs X és completa. A l’estratosfera, la radiació ultraviolada és absorbida per la capa d’ozó. L’energia absorbida retornarà més tard a l’espai com a radiació infraroja.

ECSA

L’aire que constitueix l’atmosfera de la Terra és una mescla de gasos, els principals dels quals són l’oxigen i el nitrogen. L’oxigen representa el 21 per cent del volum de l’aire, però el més abundant, i de bon tros, és el nitrogen, que constitueix el 78 per cent del volum total de l’atmosfera.

Entre els altres gasos presents hi ha l’argó, en menys de l’1 per cent en volum; el vapor d’aigua, que no es distribueix de manera uniforme —en certes àrees pot assolir el 4 per cent, però en d’altres és molt més escàs—, i el diòxid de carboni, que és present en concentracions força minses si bé, com veurem més endavant, tendeix a augmentar per efecte de la contaminació atmosfèrica. A més, hi ha percentatges mínims d’hidrogen, neó, heli, alguns altres dels gasos anomenats rars (o gasos nobles), metà i altres compostos químics en estat gasós, entre els quals hi ha l’ozó, que té una importància fonamental i del qual parlarem una mica en l’apartat següent.

Composició gasosa de l’atmosfera en percentatges de volum. El gas dominant és el nitrogen, que es considera un element neutre, seguit de l’oxigen, molt actiu químicament. La resta (1%) és una barreja de gasos presents en quantitats irrellevants.

ECSA

A l’atmosfera també hi ha un cert percentatge, tot i que baixíssim, de partícules sòlides i líquides de diàmetre petitíssim, inferior a una centèsima de mil·límetre. Aquestes partícules constitueixen el polsim atmosfèric, que és allò que veiem a contrallum surant a l’aire o que podem advertir dipositat sobre els objectes, i que correntment anomenem pols.

Es distingeix entre el polsim no higroscòpic, és a dir, que és incapaç d’absorbir la humitat de l’aire, originat per l’erosió de les roques i els sòls i format per fragments minúsculs de minerals com el quars, la mica o el feldspat, i el polsim higroscòpic, integrat per compostos, com les sals marines, fàcilment solubles. Quan la humitat de l’aire supera un cert valor, les partícules higroscòpiques actuen com a nuclis de condensació al voltant dels quals s’apleguen gotetes minúscules, que en conjunt formaran els núvols (vegeu, més endavant).

Una coberta de diverses capes

Les capes principals de l’atmosfera i temperatura de l’aire (en traç discontinu) en funció de l’altitud.

ECSA

Continuem considerant l’atmosfera com un recobriment gasós que envolta completament la Terra. No es tracta, però, d’una estructura regular ni homogènia, ja que d’un lloc a un altre poden variar tant la composició química com la densitat, la temperatura o altres propietats físiques. És precisament la variació de la densitat, que disminueix amb regularitat a mesura que augmenta l’altura, allò que fa que sigui difícil, per no dir impossible, establir amb precisió el límit superior de l’atmosfera.

A cotes altes, l’aire és més enrarit, però no hi ha un límit exacte més enllà del qual existeixi només el buit pràcticament total. Per bé que allunyades entre elles, a l’espai hi ha molècules gasoses fins a distàncies molt elevades de la superfície terrestre, i s’observa una faixa de transició més aviat àmplia on es barregen partícules de matèria pertanyent a la Terra i d’altres procedents del Sol.

Podem considerar que l’atmosfera és constituïda per capes concèntriques, anomenades de vegades esferes, de gruix, densitat i temperatura diferents. Però aquestes característiques varien també a l’interior de cada capa i això provoca turbulències i moviments de masses d’aire. Cada esfera és separada de la següent per faixes de transició, anomenades pauses. Descriurem breument les unes i les altres, segons la subdivisió basada en la progressió de la temperatura de l’aire en relació amb la cota, que és el criteri més seguit des que va ser adoptat el 1951 per la Unió Internacional de Geodèsia i Geofísica. Les capes atmosfèriques principals són la troposfera, l’estratosfera, la mesosfera, la termosfera i la ionosfera.

La troposfera és l’estrat d’aire que ens interessa més, perquè està en contacte amb el terra i també perquè és on es concentra la major part de la humitat i on s’esdevenen la major part dels fenòmens meteorològics (vegeu, més endavant, "La ciència de l’aire") que podem observar habitualment i que constitueixen el que anomenem, en general, el temps. A la troposfera, que té entre 8-10 i 15-18 km de gruix (els valors menors es refereixen als pols, i els superiors, a l’equador), s’hi concentren les tres quartes parts de la massa d’aire total de l’atmosfera. En general, la temperatura de l’aire, com també la pressió, hi disminueix a mesura que s’incrementa l’altura. Així, cada quilòmetre que s’ascendeix representa una baixada de temperatura d’uns 6,5°C fins a arribar al límit superior de la troposfera, on la temperatura voreja els 50°C sota zero (i encara és més baixa sobre l’equador, on el límit superior de la troposfera és més alt). La disminució de la temperatura és deguda al fet que la calor de la troposfera no procedeix directament dels raigs solars, sinó que emana de la Terra, que emmagatzema l’escalfor del Sol i la transfereix als estrats d’aire superiors. Per això, com més ens allunyem de la superfície terrestre, més baixa és la temperatura. Així mateix, la pressió de l’aire minva, és a dir, en disminueix la densitat, i això provoca en les regions més altes de la Terra, com a l’altiplà del Tibet, la cadena de l’Himàlaia o la dels Andes, problemes notables de respiració a les persones que no solen viure a aquestes altura. La vida esdevé especialment difícil per a qui hi fa algun esforç físic, com, per exemple, els alpinistes, que han de recórrer normalment a les bombones d’oxigen quan escalen les parets més altes de la Terra.

L’estudi de la troposfera es veu afavorit perquè es tracta de l’ambient en què viu l’ésser humà amb la majoria d’espècies vivents, però és complicat per les notables influències que hi exerceixen tant les característiques geogràfiques de la superfície terrestre (presència de mars, llacs, planes, muntanyes, boscos o ciutats) com l’obra humana, desgraciadament no sempre beneficiosa per al medi natural.

El límit superior de la troposfera constitueix la tropopausa. L’altura a què comença aquesta capa prima de transició entre la troposfera i l’estratosfera varia segons la latitud. Així, és a uns 8 km als pols i aproximadament a 18 km a l’equador. Aquest límit, de tota manera, és marcat per les diferències de temperatura registrada entre els dos estrats. Com que la tropopausa comença a altures diferents, la temperatura mitjana de l’aire que la constitueix varia també, si bé és d’uns -80°C damunt l’equador. Així, es verifica la paradoxa que per sobre dels pols l’aire és més calent o, potser més ben dit, que és menys fred que no pas per damunt l’equador.

Més enllà de la tropopausa comença l’estratosfera, nivell de l’atmosfera molt més gruixut que la tropopausa, perquè s’eleva dels 10-15 km fins als 40-50 km d’altura. En la faixa inferior de l’estratosfera la temperatura roman gairebé constant i després comença a augmentar primer molt lentament, i a partir dels 30 km, aproximadament, de manera molt més evident. Les temperatures màximes es registren a una altura d’uns 50 km.

Si la composició química de la troposfera és prou constant en tota la seva extensió, no és així a l’estratosfera, ja que amb l’altura disminueixen l’oxigen, el nitrogen, l’hidrogen i l’heli, mentre que a partir dels 20-25 km comença a haver-hi petites quantitats d’ozó, circumstància que fa que aquesta capa s’anomeni ozonosfera. L’ozó és fonamental per a la vida de tots els organismes, malgrat els baixos percentatges en què es troba en relació amb els altres gasos. L’ozó té la capacitat d’absorbir la major part de les radiacions ultraviolades procedents del Sol, que altrament colpirien en quantitat massa elevada la superfície de la Terra i serien una amenaça molt greu per a la vida.

L’augment de temperatura de l’aire s’atura pels volts dels 50 km d’altura, i en una capa prima situada a aquesta alçada roman pràcticament constant. És l’estratopausa, que precedeix un estrat atmosfèric en què la temperatura torna a pujar.

Però, en el joc d’augments i descensos de temperatura de l’aire atmosfèric, els progressos verificats a l’estratosfera s’inverteixen bruscament a la mesosfera. A uns 90 km d’altura la temperatura és per sota els -80°C, és a dir, té valors més baixos que a la tropopausa. La mesopausa marca aquests mínims, que a aquesta altura fan l’atmosfera pràcticament inhabitable. Cal recordar, però, que per als organismes animals i vegetals la vida hi seria també impossible a causa de l’enrariment extrem de l’aire i, en concret, de la manca d’oxigen.

A partir d’uns 90 km d’altura, on es donen els valors més baixos, la temperatura de l’aire torna a augmentar de manera molt ràpida. A 120 km d’altura ja s’arriba als 100°C i a 300 km s’assoleixen els 1 000°C. A cotes més altes els valors són encara més elevats, i precisament com a conseqüència d’aquest augment s’ha atribuït a aquest estrat el nom de termosfera. Els gasos hi són extremament enrarits. A continuació vénen pràcticament tots els estrats de la ionosfera, que és aquell nivell on hi ha molècules gasoses separades, per causa de l’acció de la llum del Sol, en ions o grups d’àtoms amb càrrega elèctrica positiva o negativa. La ionosfera és un estrat, o més ben dit un conjunt d’estrats de l’atmosfera, molt útil per a les aplicacions de la tecnologia humana, perquè reflecteix a la superfície terrestre les ones radioelèctriques i permet —amb els instruments adequats— transmetre i rebre senyals d’una banda a l’altra del planeta.

El límit superior de l’atmosfera

Els valors numèrics que ens indiquen les altures dels diferents estrats esdevenen cada vegada més imprecisos, com és natural, atès que ens elevem cap a zones cada cop menys conegudes. A uns 500-600 km, i potser cap als 1 000 km i tot, se situa la termopausa, el límit superior de la termosfera, per damunt de la qual comença l’exosfera, on ja és constant la temperatura de l’aire, és a dir, de les ben escasses molècules que encara hi ha. Aquí, les poques partícules existents són atretes tan dèbilment per la Terra i per la reduïda força de la gravetat que algunes s’escapen cap als espais interplanetaris. Per simplificar-ho una mica, es considera que l’atmosfera terrestre s’acaba aquí, per bé que en realitat no és així, ja que el seu límit superior se situa, segons els científics, allà on les partícules gasoses ja no pateixen ni tan sols la influència del camp magnètic terrestre, encara que aleshores calgui ascendir fins a algunes desenes de milers de quilòmetres d’altura. Així, a partir dels 100 km d’altura, la densitat de l’aire és tan baixa que la massa atmosfèrica és només d’una milionèsima part del total de l’atmosfera. En altres paraules, la densitat de l’aire disminueix amb l’altura fins que l’atmosfera es torna tan enrarida que es confon amb les partícules gasoses que emet el Sol durant la seva activitat.

Altres subdivisions de l’atmosfera

Fins ara hem parlat de la divisió en capes de l’atmosfera terrestre, que és segurament el sistema d’estudi més emprat, fet a partir de l’altura i la temperatura de l’aire. Però en altres casos pot resultar més útil tenir en compte la composició química de l’aire; aleshores, l’atmosfera es pot dividir bàsicament en dues capes: l’homosfera i l’heterosfera. L’homosfera s’estén fins els 90-100 km d’altura i comprèn, doncs, la troposfera, l’estratosfera i la mesosfera. Es caracteritza pel fet que l’aire que la constitueix té una composició química força uniforme. En canvi, l’heterosfera, que s’estén més enllà dels 100 km d’altura, té una composició més variable a les diferents altures i hi manquen el diòxid de carboni, l’ozó i el vapor d’aigua, presents en canvi a l’homosfera. Les dues capes estan separades per una faixa de transició anomenada homopausa. Amb tot, a partir del 1 000 km d’altura, diem que ens trobem en una tercera capa, que és l’exosfera.

La pressió atmosfèrica

L’aire pesa? Ja els filòsofs grecs van intentar trobar una resposta convincent a una qüestió que ha mantingut enfeinats els científics durant segles. Certament, l’aire també pesa, i va ser Galileu qui ho va demostrar en determinar la densitat de l’aire respecte a l’aigua. El savi va concloure que l’aigua és 400 vegades més pesant que l’aire; encara que, de fet, la veritable relació és de 700 a 1. Però, un cop determinat que l’aire té un pes, ens podem plantejar tot seguit una segona pregunta: quant pesa, l’aire?

Avui sabem que la Terra exerceix sobre tots els objectes, els organismes i els cossos de qualsevol mena una força d’atracció cap al seu centre. Aquesta força és anomenada força de gravetat (vegeu "La gravitació universal"). Així, l’aire de l’atmosfera també és atret pel pla neta i, consegüentment, té el seu propi pes, que equival si fa no fa al pes d’una columna d’aigua de 10,33 m (l’alçada d’una casa de tres pisos). Però nosaltres, per sort, no notem aquest pes gens negligible. No ens adonem de res perquè vivim immersos en la mateixa atmosfera, i perquè aquesta pressió externa correspon en el cos humà a una pressió interna anàloga que ho equilibra tot plegat. De tota manera, en termes numèrics, un litre d’aire sec a 0°C al nivell del mar pesa 1,293 g.

Hem parlat de pressió. En efecte, l’atmosfera exerceix una pressió uniforme sobre tot el que hi ha a sota de l’indret que es consideri. Com més s’incrementa l’altura, més disminueix aquesta pressió, atès que minva el gruix de la capa gasosa i, per tant, també és menor el pes de la columna d’aire que hi ha al damunt. Així, és lògic esperar, tal com passa en la realitat, que la pressió atmosfèrica sigui menor a la muntanya que a la mar. La pressió atmosfèrica es mesura amb el baròmetre (vegeu "El baròmetre").

No és fàcil obtenir dades precises sobre la pressió de l’aire, sobretot si volem referir-la a una àrea més extensa que un sol punt concret. La pressió atmosfèrica varia d’un lloc a l’altre de la superfície terrestre, i d’un moment a l’altre a la mateixa localitat, sobretot a causa de tres factors principals: la temperatura, la humitat i l’altura. La temperatura actua de manera decisiva, ja que com més calent és l’aire més es dilata i, per tant, com que és menys dens, esdevé més lleuger. Contrà riament, com més fred és l’aire més dens és i més pesant esdevé. Aquest és el motiu pel qual les masses d’aire calent tendeixen a pujar respecte a les masses d’aire més fred, que determinen una pressió més gran.

La humitat, que és la quantitat de vapor d’aigua present a l’aire, causa variacions de pressió significatives, perquè, com més elevada és, menor és la pressió en un cert lloc. De fet, l’aire sec pesa més que l’humit, i això no ens ha de sorprendre, atès que el vapor d’aigua és més lleuger (poc més de la meitat) que l’oxigen i el nitrogen.

L’altura influeix sobre la pressió de la manera que ja hem esmentat. Com més es puja de cota, més es redueix la massa d’aire, a més l’aire s’enrareix i, per tant, la pressió descendeix. Les transmissions radiotelevisives sobre les previsions del temps ens han fet familiars alguns termes propis de la meteorologia. Per exemple, la depressió o àrea ciclònica és un nucli de baixes pressions, on el valor de la pressió atmosfèrica és mínim al centre i augmenta gradualment cap als costats. Els anticiclons, al contrari, són les àrees on la pressió més elevada es troba al nucli. Les falques són entrades d’àrees ciclòniques dins de zones anticiclòniques o viceversa. (Reprendrem aquest tema en el capítol següent dedicat als vents.)

Els vents

Quan els vents topen contra una muntanya, la massa d’aire té tendència a pujar i a superar la barrera. A mesura que puja pel vessant de sobrevent, l’aire es refreda i, en condensar-se, es produeix la pluja. Quan baixa per sotavent, l’aire s’escalfa i s’asseca molt.

ECSA

Com ja sabem, l’aire no està immòbil. La causa primera dels moviments de masses d’aire a l’atmosfera és el Sol, que escalfa de manera desigual les mars i els continents, la qual cosa crea diferències de temperatura i, per tant, pel que hem dit abans, diferències de pressió d’una regió a una altra, ja que on l’aire és més calent la pressió és menor. Els desequilibris que se’n deriven tendeixen a ser compensats pels trasllats de masses d’aire que formen els corrents atmosfèrics o vents.

Característiques dels vents

Quadre 4.1 Escala Beaufort dels vents.

ECSA

No hi ha pas només un tipus de vent que bufi arreu del món. Segons la direcció de procedència, la velocitat o la periodicitat, se’n distingeixen diversos tipus, per a l’estudi dels quals cal servir-se d’instruments construïts amb aquesta finalitat.

L’anemoscopi és l’aparell que serveix per a determinar la direcció del vent. El tipus més comú d’anemoscopi és constituït per un pal vertical al capdamunt del qual se subjecta una bossa llarga de teixit lleuger, anomenada mànega de vent, que s’infla per l’acció del vent.

Un altre instrument és l’anemòmetre, que n’indica la velocitat, expressada en metres per segon o en quilòmetres per hora. El model més usual és l’anemòmetre de cassoletes, format per tres cassoletes giratòries que són impulsades pels corrents d’aire. L’escala que fem servir avui per al mesurament de la intensitat del vent va ser proposada el 1806 per l’almirall anglès sir Francis Beaufort, adoptada oficialment el 1926 i perfeccionada el 1954 per l’Organització Meteorològica Mundial.

A vegades se sent a dir que "l’aire es mou cap avall". Això significa, si bé de manera òbviament inexacta, que un corrent d’aire s’origina sempre des d’una zona d’alta pressió cap a una zona de baixa pressió. Amb tot, la direcció del vent és desviada de manera molt evident pel moviment de rotació terrestre. Tampoc no és negligible, a cotes baixes, el fenomen del fregament, que es verifica entre les masses d’aire i la superfície terrestre.

La rosa dels vents

La rosa dels vents assenyala els vents que es corresponen amb els punts cardinals. Sovint, els vents tenen una denominació local tradicional. També hi ha vents que són propis d’unes regions determinades.

ECSA

Els vents la presència dels quals advertim més són els que desplacen l’aire paral·lelament (o quasi) a la superfície de la Terra. Aquests vents prenen generalment el nom del punt de l’horitzó del qual sembla procedir el corrent atmosfèric. Amb tot, alguns vents determinats tenen un nom característic. Molt sovint els noms d’aquests vents són locals, és a dir, usats solament en contrades concretes; per exemple, en un estudi fet a Catalunya l’any 1987, se’n van recopilar 173 denominacions diferents (vegeu el gràfic). Són també interessants d’esmentar el mestral (o cerç, procedent del nord-oest), un vent tardoral o primaverenc, sec i fort, que bufa amb decisió a la Provença i a la vall del Roine; la impetuosa bora, vent fred, del nord-est, que rebufa a la península d’Ístria i el golf de Venècia; i el föhn, vent de ponent, càlid i sec, dels vessants septentrionals dels Alps (anomenat solano, a Castella, i fagony, als Pirineus catalans). Els noms dels vents principals s’indiquen a la rosa dels vents, una figura geomètrica en forma d’estrella amb 16 o 32 puntes que es corresponen amb els punts cardinals i les divisions intermèdies.

Les brises

Durant el dia, la capa d’aire sobre la mar s’escalfa i dóna lloc a un gradient de pressió de la mar cap a terra. Com a resposta, l’aire es desplaça i causa la brisa marina (dibuix superior). Pel fenomen contrari s’origina la brisa terrestre (dibuix inferior).

ECSA

Alguns tipus de vents són periòdics, és a dir, es repeteixen en el temps a intervals regulars. En són un exemple les brises, ben conegudes pels habitants de les costes. Les masses d’aigua del mar s’escalfen i es refreden més lentament que no pas la terra; per això, de dia la superfície terrestre és més calenta que la superfície marina, mentre que de nit és més freda. D’aquesta manera, es creen desequilibris de pressió a causa de les diverses temperatures que assoleixen les masses d’aire per sobre de les terres emergides i els mars. De dia, la terra és més calenta que la mar i per tant la pressió atmosfèrica és menor i s’origina un corrent fresc de la mar cap a terra ferma, que és la marinada o brisa de fora o de mar. De nit i fins a la sortida del Sol, la mar és més calenta i per tant el corrent d’aire bufa de terra cap a la massa d’aigua, com és el cas de la brisa de terra o el terral.

A les zones muntanyoses hi ha altres brises, menys regulars però ben distingibles, causades per l’intercanvi d’aire entre les valls i els cims de les muntanyes. Són les brises de muntanya i les brises de vall.

Els monsons

Entre els vents periòdics, els que afecten les regions més àmplies i que revesteixen una importància fonamental per a la regulació del clima, i per tant per a la vida mateixa dels pobles, són els monsons, uns vents propis de l’oceà Índic i les terres continentals que l’envolten, sobretot a l’Àsia meridional. Aquests vents tenen una periodicitat estacional. Bufen uns sis mesos, durant l’estació càlida, de l’oceà cap a terra, ja que a terra l’aire és més calent i per tant menys dens; i els altres sis mesos, els de l’estació hivernal, bufen de terra cap al mar. El monsó estival és carregat d’humitat perquè absorbeix vapor d’aigua oceànic i aporta al continent pluges sovint violentes, però benèfiques per als conreus. El monsó hivernal, en canvi, és sec, bufa de terra, i per tant d’àrees on no pot recollir vapor d’aigua, i determina una absència total de precipitacions.

Els ciclons

El terme cicló ens fa evocar tempestes desastroses, vents fortíssims, mar molt agitada... Però aquest terme designa en general una vasta zona de l’atmosfera on la pressió de l’aire és menor que la que existeix a les regions circumdants a la mateixa altura. En aquestes situacions, sempre es generen corrents d’aire que tendeixen a convergir cap al centre, és a dir, cap a l’àrea de pressió més baixa, amb un moviment en espiral, que gira en sentit antihorari en el nostre hemisferi i en sentit horari a l’hemisferi Sud, a causa del moviment de rotació de la Terra.

A latituds mitjanes, és a dir, a la vasta faixa que comprèn entre altres regions gran part d’Europa, els ciclons són pertorbacions molt esteses, d’alguns milers de quilòmetres de diàmetre, si bé normalment no són violentes. Amb tot, juntament amb els anticiclons o àrees d’alta pressió, portadors de bon temps, els ciclons són molt importants per a les condicions del temps a les nostres regions, ja que hi tenen molta influència. Recordem el conegut anticicló de les Açores, responsable, i alguna vegada culpable, del temps sec de què gaudeixen les nostres latituds durant l’estiu, que si s’allarga excessivament pot causar sequeres.

Aquests ciclons, anomenats extratropicals i que se solen formar en grupets de quatre o cinc, s’originen per la trobada a cotes baixes de masses d’aire calent procedents de les àrees tropicals amb masses d’aire fred que arriben de les zones polars. L’aire més fred tendeix a desplaçar-se per sota de la massa d’aire més calent, que s’eleva progressivament fins que perd contacte amb el terra. Quan l’aire calent s’ha elevat del tot de la superfície terrestre, i entre aquesta massa d’aire i el terra hi ha un "coixí" d’aire més fred, es parla d’oclusió del cicló, que és seguida per la disminució progressiva del fenomen.

Als oceans situats poc més al nord i poc més al sud de l’equador, en èpoques que varien segons les zones (de desembre a abril a bona part de l’oceà Pacífic i de l’oceà Índic, i entre juny i octubre a part de l’Atlàntic), es poden generar fenòmens meteorològics violentíssims, espantosament destructius quan en el seu desplaçament topen amb les costes americanes, africanes o asiàtiques. Estem parlant dels ciclons tropicals.

Un cicló tropical consisteix essencialment en una regió reduïda de l’atmosfera, d’uns pocs centenars de quilòmetres, normalment de 150-200 km de diàmetre, on la pressió atmosfèrica té valors baixíssims respecte a la de les regions del voltant. S’hi distingeixen una zona central, anomenada ull, de 5-30 km de diàmetre, en general en calma i de cel serè, i una mena d’anell extern que l’envolta, constituït per un estrat de núvols que sovint assoleix més de 10 km d’alçada. Dins aquest anell i encara més enllà —l’anomenada faixa mòbil— es des envolupen els fenòmens pels quals els ciclons són tristament famosos, com són vents impetuosos (de més de 300 km/h) i temporals amb pluges torrencials que provoquen riscs greus per a la navegació, incalculables danys i sovint moltes víctimes a les regions costaneres.

Els ciclons tropicals han rebut diversos noms segons les àrees en què es desenvolupen. A les Filipines i al mar de la Xina es parla, per exemple, de tifons, i se’n compten una vintena l’any de mitjana. A les Antilles i el golf de Mèxic es desencadenen els huracans, i les costes septentrionals d’Austràlia són assolades pels willy-willies.

Els ciclons tropicals, pels efectes devastadors que poden produir, només són comparables als terratrèmols. Per exemple, el 1970 a Bangladesh hi va haver almenys 250 000 morts, i el 1991 uns 200 000, causats per ciclons que van provocar sismes submarins i inundacions extensíssimes; el 1974, a Hondures, hi va haver 10 000 morts, i el 1977, 20 000 morts més a l’Índia.

Encara que tristament famosos per la destrucció i la mort que comporten, els ciclons no són per desgràcia els únics que visiten els cels tropicals i intertropicals. Els tornados, de petites dimensions, molt localitzats i de durada breu, són, però, d’una intensitat devastadora. Els tornados inclouen tant les trombes d’aire, que es desenvolupen a terra ferma, com les trombes marines, que s’esdevenen als oceans i són menys perjudicials per bé que poden enfonsar vaixells molt grans. Un tornado és un remolí de petit diàmetre, d’uns 200 m, de disposició vertical, que s’allarga entre un núvol de temporal i el terra (o la superfície del mar), amb una forma d’embut característica, on s’originen intensos remolins d’aire, que produeixen vents violentíssims, que poden depassar els 400 km/h. Els pitjors tornados afecten algunes regions dels Estats Units es traslladen pocs quilòmetres i tenen lloc sobretot a la tarda o el vespre dels mesos d’estiu.

La circulació general de l’atmosfera

Esquema general ideal de la circulació atmosfèrica arran de terra, sense tenir en compte l’efecte pertorbador de les superfícies continentals. S’hi indiquen els cinturons de pressió i els vents principals.

ECSA

Els mapes del temps ens serveixen per a comprendre, de manera esquemàtica i simplificada, quina és la distribució de les pressions i dels vents superficials en una regió del nostre planeta. Però, a l’hora de la veritat, la realitat és força complicada, perquè la Terra no és uniforme i la seva divisió en continents i oceans provoca escalfaments i refredaments no homogenis, ja que les terres emergides adquireixen i cedeixen calor més ràpidament que les aigües marines, i això provoca pertorbacions en regions vastíssimes. A més, la distribució en bandes de pressió no és constant en el temps, perquè l’alternança de les estacions, amb les variacions consegüents de la insolació, és a dir, de la quantitat de calor rebuda del Sol, provoca un cert desplaçament de latitud d’aquestes bandes.

Cal destacar especialment la presència d’importants vents constants durant tot l’any, ben coneguts ja pels navegants del passat. Són els alisis, que bufen del nord-est a l’hemisferi nord i del sud-est a l’hemisferi sud.

Fins ara ens hem ocupat de la circulació de l’aire atmosfèric a nivell del terra. Què passa més amunt? A la part superior de la troposfera la circulació atmosfèrica no es veu afectada per les accions pertorbadores de la superfície terrestre i hi ha vents molt forts, desenvolupats aproximadament al llarg dels paral·lels i predominantment d’oest a est (corrents occidentals), que assoleixen la màxima velocitat (fins a 400-500 km/h) a les latituds mitjanes. En canvi, al cinturó equatorial es desenvolupen corrents orientals, que es desplacen d’est a oest. Així mateix, són importantíssims per les seves dimensions imponents els corrents de jet, immensos "tor rents d’aire" de milers de quilòmetres de llargada i centenars d’amplada, que superen els 500 km/h de velocitat. N’hi ha dos damunt de cada hemisferi, l’un anomenat front polar i l’altre subtropical, en relació amb les regions de la Terra sobre les quals llisquen. Els corrents de jet van ser descoberts durant la Segona Guerra Mundial pels pilots dels avions bombarders americans i poden provocar molèsties en el transport aeri, a més de dificultats en les previsions meteorològiques.

Núvols i precipitacions atmosfèriques

Com s’esdevé amb totes les coses que veiem en la vida quotidiana, rarament prestem atenció al cel, a la quantitat i el tipus de núvols que hi ha, si no és simplement per obtenir-ne sumàries informacions sobre el temps i la temperatura que farà, sobre la possibilitat d’anar a fer un volt o sobre la manera com ens hem de vestir per sortir de casa. Amb tot, sovint, el cel constitueix un espectacle en ell mateix, potser no tant en l’atmosfera contaminada i opaca de les grans ciutats, sinó més aviat a fora, a la mar o la muntanya, on la netedat de l’aire permet apreciar la intensitat dels blaus celestes, i la lluminositat i els matisos del blanc dels núvols, de formes amb contorns canviants mentre travessen el cel impulsats pels corrents d’aire que circulen per les altures.

Jocs d’aigua a l’aire

L’aigua es pot presentar en tres estats. Qualsevol dels sis possibles canvis d’estat suposa l’absorció o l’alliberament de calor. Els intercanvis de calor que acompanyen aquests canvis tenen una importància rellevant en meteorologia.

ECSA

Els núvols són part integrant del paisatge, fins al punt que ens sorprenem de valent quan no n’hi ha cap al cel durant alguns dies seguits. Amb els núvols es relacionen la pluja, la neu i les altres precipitacions atmosfèriques, però cap d’aquests fenòmens no podria existir, ni la nostra vida tampoc, si a l’atmosfera no hi hagués també, a més de nitrogen, oxigen i altres gasos, una certa quantitat de vapor d’aigua, que constitueix la humitat de l’aire.

El vapor d’aigua prové sobretot de l’evaporació de les aigües marines i, en menor mesura, de les aigües continentals (llacs i rius) i de la transpiració de les plantes. Quan un cert volum d’aire conté la màxima quantitat de vapor d’aigua que pot encabir sense que es condensi en gotetes d’aigua, llavors es diu que aquest aire està saturat. Però la quantitat de vapor necessària per a la saturació varia segons la temperatura de l’aire, ja que com més alta és més gran és la quantitat de vapor que l’aire pot contenir abans de saturar-se. Aleshores, és útil saber en cada lloc i cada moment la humitat relativa de l’aire, que s’expressa en tant per cent respecte a la màxima quantitat de vapor que l’aire podria contenir a una certa temperatura.

En l’evolució normal del temps atmosfèric, habitualment passa que l’aire se satura de vapor d’aigua i, aleshores, si s’hi afegeix més vapor, aquest vapor és eliminat mitjançant la condensació (pas de l’estat gasós al líquid) o la sublimació (pas de l’estat gasós al sòlid o a l’inrevés, sense passar, però, per una fase líquida).

En condicions adequades, la condensació es verifica en forma de gotetes microscòpiques, el diàmetre mitjà de les quals és de 0,01 mil·límetres solament, que s’acumulen al voltant dels nuclis de condensació. Aquests nuclis poden ser cristalls molt diminuts de clorur de sodi (sal comuna) o, més en general, partícules de polsim atmosfèric, que tenen la propietat de ser higroscòpiques, és a dir, que poden atreure les molècules de vapor d’aigua quan l’aire gairebé està saturat d’humitat. Si la temperatura és inferior a 0°C, en comptes de la condensació es dóna la sublimació.

Aquest procés de formació de gotetes d’aigua o de petits cristalls de glaç origina els núvols i les boires, quan les partícules resultants són prou petites i lleugeres per a quedar-se suspeses a l’atmosfera, o bé les precipitacions (pluges, neus o pedra), quan les partícules són més pesants i cauen a la superfície terrestre. També, si les gotetes o els cristalls de gel es formen directament arran de terra, es formarà la rosada o el gebre.

Es poden distingir diversos tipus de núvols segons la forma, l’origen o l’altura a què es troben a la troposfera (vegeu "Quatre passades entre els núvols"). Amb tot, la varietat de núvols és tan gran que només en podem considerar els tipus principals i la millor manera de començar a aprendre a distingir-los és a través de l’observació quotidiana del cel. Cal afegir que la màxima presència i densitat de núvols es manifesta en general entre els 1 000 i els 3 000 m i que n’hi ha ben pocs per damunt dels 8 000 m.

La pluja

La pluja és la forma de precipitació més comuna. A vegades molesta, a vegades vio lenta i destructiva, com quan provoca inundacions, la pluja és indispensable per a la vida i per a la majoria de les criatures vivents, siguin animals o vegetals, perquè és la font primària d’aigua dolça que, en el cas de l’ésser humà, s’usa essencialment per al consum alimentari i la higiene, la irrigació dels camps i la cria d’animals.

A més, la part de l’aigua de pluja que no va a parar als rius o a la mar o que no es perd per evaporació, flueix a través de les fractures de les roques o és absorbida pel sòl i queda recollida en les capes freàtiques, que són els grans dipòsits subterranis naturals, dels quals es pot obtenir aigua potable gràcies a les fonts i els pous.

L’aigua és un bé escàs i els augments de consum que es produeixen a les societats desenvolupades ocasionen sovint problemes de subministrament, com passa alguns estius a Mallorca i a certes poblacions de la costa. Tant els responsables de la gestió de l’aigua com els consumidors han d’aprendre a no malbaratar-la, a usar-la racionalment i a preveure’n les necessitats a mitjà i llarg termini per tal de poder programar-ne un abastament adequat.

Però, com s’origina? Doncs, quan les gotetes d’aigua que constitueixen els núvols assoleixen unes dimensions tals que no poden continuar suspeses en l’aire i cauen. Això passa generalment quan el núvol és envestit per un corrent d’aire fred, que fa que les gotetes es condensin en gotes més grosses. És aleshores quan es precipiten a terra. Les gotes de pluja solen tenir un diàmetre variable, entre 1 i 5 mil·límetres.

Les pluges poden ser provocades per corrents ascendents d’aire humit causats per un fort escalfament del terreny, i llavors s’anomena pluja de convecció, típica de les zones equatorials i de les zones continentals a latituds mitjanes; per corrents d’aire horitzontals obligats a superar els relleus, i parlem aleshores de la pluja orogràfica, característica de les latituds mitjanes; o bé pel desplaçament de masses d’aire que segueixen el front de les depressions, i és llavors la pluja ciclònica, típica també de les latituds mitjanes.

La pluja —o la neu, si la temperatura baixa per sota de zero— és un fenomen irregular. La freqüència i la quantitat de les pluges varien força d’un lloc a un altre. Parlant en general, podem observar que, a les regions continentals, la pluja és més freqüent a la primavera, l’estiu (a vegades en forma de tempestes violentes) i la tardor, mentre que a les regions costaneres i al mar és més freqüent a l’hivern. Les àrees més plujoses de la Terra es troben a Assam, a l’Índia nord-oriental, prop de l’Himàlaia, i a les illes Hawaii, on les precipitacions assoleixen uns 12.000 mil·límetres anuals. En canvi, a les regions desèrtiques, com el Sàhara, hi cauen pocs mil·límetres de pluja l’any, i fins i tot pot haver-hi anys consecutius sense que hi plogui gens ni mica

La neu

La neu és un fenomen més rar que la pluja, excepte a les cotes altes o a les regions polars, i potser és per això, o potser encara més per l’esplèndid espectacle que ofereix, que sovint és rebuda amb molta joia. Com s’ha dit ara mateix, el procés que origina la neu és anàleg al que genera la pluja, si bé es desenvolupa en condicions de temperatura més extremes (sota zero), de manera que no hi ha condensació sinó sublimació del vapor d’aigua en cristalls de gel. En el camí de caiguda cap a terra els cristalls es fonen parcialment i es condensen formant els familiars flocs de neu, blancs i flonjos. Si n’examinem uns quants amb una lent d’augment, hi descobrirem formes magnífiques i geomètricament perfectes, en què les agulletes de gel es disposen en una estructura hexagonal de contorns elegantíssims.

D’altra banda, perquè hi hagi precipitacions de neu no és indispensable assolir temperatures gaire rigoroses. De fet, el fred excessiu fa baixar el grau d’humitat de l’aire i determina en l’atmosfera condicions d’estabilitat poc favorables a les precipitacions. Les temperatures òptimes per a la formació del fenomen de la neu són, per tant, només una mica inferiors a 0°C.

Com hem dit, la neu és més freqüent a la muntanya i a les latituds altes, fet que és natural atès que, com més pugem de cota o més ens apropem als pols, més nombrosos són els dies en què la temperatura es manté sota zero. Quan la neu que cau a l’estació freda és tan abundant que no té temps de fondre’s del tot a l’estiu, es formen acumulacions que, al llarg dels segles, originen les glaceres.

La calamarsa i la pedra

La calamarsa és una mena de precipitació que és força usual a les nostres contrades, on causa sovint danys i destruccions als conreus i la vegetació. La calamarsa, que es manifesta quasi exclusivament a l’estiu, és constituïda per granets de glaç, d’una grandària mitjana d’una llavor o un granet d’arròs, encara que a vegades poden arribar a assolir dimensions força més importants, com un gra de cafè, una avellana, una nou o fins i tot com un ou. Aleshores, quan són tan grans, els anomenem pedra.

Però, com és que durant l’estació calorosa cau glaç del cel? Pot passar que a l’atmosfera es generi un corrent ascendent fred, que arrossega les gotetes d’aigua cap a les parts altes dels núvols. Aleshores les gotetes es gelen i cauen. I són recobertes per més aigua. Però si troben un nou corrent ascendent, tornen a pujar i es glacen una altra vegada, i d’aquesta manera es fan més grosses. Quan aquestes ascensions es repeteixen diverses vegades, els grans de glaç augmenten cada vegada més de volum, sumant-hi més i més capes concèntriques, successivament, fins que cauen a terra quan la força de gravetat venç els corrents ascendents.

La rosada, el gebre i les boires

A l’estiu i l’hivern, hi ha dos fenòmens que ens criden especialment l’atenció als matins, després d’una nit serena i sense vent. A l’època de calor, és la rosada, és a dir, unes gotetes petitíssimes que perlegen la superfície dels objectes exposats a la intempèrie i que deixen brillants l’herba dels prats i les fulles; mentre que a l’època de fred és el gebre, uns petits cristalls de gel en forma d’agulles o d’escates que revesteixen d’una pàtina blanca els camps, els arbres, els carrers i totes les altres coses que "dormen" a l’aire lliure.

Tant la rosada com el gebre desapareixen al cap de poques hores de sol. Tots dos fenòmens tenen el mateix origen. Com que el terra, el sòl o les roques es refreden durant la nit molt més que l’aire que tenen al damunt, el vapor d’aigua acumulat a l’atmosfera durant el dia es condensa en una miríada de gotetes que es dipositen arreu. Però si la temperatura ambiental és igual o inferior a 0°C, l’aigua es converteix en gel, i la rosada, en gebre. Si aquest fenomen es dóna quan el fred és seguit per un vent humit, després de la solidificació immediata de les gotetes de boira, es forma una capa blanca de cristalls de gel anomenada gebrada.

En general, la rosada no és perjudicial, sinó tot al contrari, ja que és molt útil per la humitat que aporta als camps de conreu; el gebre, en canvi, que no comporta cap dany si es forma a l’hivern, període en què la vegetació també reposa, pot resultar desastrós per als conreus i el món vegetal en general quan les plantes, a l’inici de la primavera, comencen a germinar.

A les capes més baixes de l’atmosfera, aquelles que són en contacte amb el terra, s’hi desenvolupa un altre fenomen ben conegut. És la boira, causada per la condensació del vapor d’aigua en gotetes tan petites que queden suspeses a l’aire. No ens entretindrem ara a considerar els diversos tipus de boira, però sí que val la pena esmentar que a la plana de Vic i a les valls pirinenques són freqüents a les èpoques més fredes les boires de radiació, causades perquè l’aire més fred i humit tendeix a baixar cap al terra, on troba una temperatura prou rigorosa per a provocar la condensació del vapor d’aigua. Normalment, aquestes boires es formen de nit i desapareixen de dia, però si són gaire espesses poden persistir també durant tota la jornada.

També són típiques les boires marines, que es formen després de l’arribada de corrents d’aire càlid i humit en àrees molt fredes vora el mar.

Quan la boira conté una gran quantitat de partícules de pols, fums i cendres es produeix el fenomen de la boira fotoquímica o smog, trist indicador de la contaminació atmosfèrica de les àrees industrials o les grans ciutats.

Meteorologia i clima

Cada dia, la ràdio, la televisió i els diaris ofereixen les previsions meteorològiques, que són seguides amb interès per molta gent. La meteorologia és la ciència que estudia l’atmosfera, la seva composició i estructura i tots els fenòmens físics que hi tenen lloc; i, a més, proporciona als estudiosos i els tècnics els instruments per a intentar comprendre com evoluciona el temps. I com que fent una mitjana de totes les diverses situacions meteorològiques en el decurs de llargs intervals de temps en una regió concreta es pot saber quin és el seu clima, l’estudi de l’atmosfera es vincula indissolublement a la climatologia, una disciplina que tracta del clima, els factors que el determinen, els elements que el conformen, la distribució sobre la superfície terrestre i, fins i tot, la influència que té sobre els éssers vius.

La ciència de l’aire

La meteorologia s’ha desenvolupat, en part, gràcies a la invenció d’instruments com el termòmetre, el baròmetre o l’higròmetre, que ens ajuden a conèixer els paràmetres principals de l’aire que respirem, però sobretot arran de la gran difusió que han tingut al segle XX el trànsit aeri i marítim i les telecomunicacions.

Arreu del món hi ha estacions meteorològiques, potser més de deu mil i tot, incloent-hi els pols, que diverses vegades al dia transmeten dades sobre les condicions locals del temps. Aquestes informacions, recollides en centres de dades especialitzats, permeten saber cada dia la situació atmosfèrica de regions molt extenses, i per tant és possible conèixer els moviments de les masses d’aire calent o d’aire fred, l’oscil·lació de la pressió, les temperatures i altres paràmetres.

En l’estudi del temps, és cada vegada més freqüent re córrer al llançament de balons sonda i sobretot de satèl·lits meteorològics posats en òrbita al voltant de la Terra a les capes més altes de l’atmosfera. Aquests ginys, dotats de sofisticats equips de registre i transmissió, són capaços de proporcionar dades sobre la densitat de l’aire, les temperatures a altura importants, les radiacions i els fluxos d’energia solar i terrestre. A més, els satèl·lits meteorològics envien contínuament imatges de sistemes de núvols i ofereixen la possibilitat de preveure amb una certa exactitud l’evolució de les condicions atmosfèriques.

En certa mesura, el sistema de les masses d’aire en moviment és previsible. És possible, doncs, en general, encara que força aproximadament, saber quin temps farà les hores següents, i es poden fer previsions raonables per a alguns dies i, amb menys precisió, per a un parell de setmanes. Però més enllà d’aquest període de temps, els pronòstics no poden considerar-se fiables del tot, perquè esdevé pràcticament impossible integrar amb tanta anticipació, tot i l’ús de potentíssims sistemes informàtics, la influència i l’evolució de tots els paràmetres importants que hi intervenen, com la pressió, la temperatura, la quantitat i el tipus de precipitacions i l’estat del cel i de la mar, que són els elements veritablement significatius.

Per tant, quan als diaris o bé a la ràdio o la televisió seguim les previsions del temps referides a l’endemà, ens en podem fiar raonablement, tenint present sempre que la imprecisió o l’error són possibles, a causa del component d’imprevisibilitat que caracteritza la situació atmosfèrica. Però si a la primavera sentim algú discutint del temps que farà a la tardor, hem de considerar les seves paraules amb cautela o pensar que no es tracta de res més que d’una opinió. Tot i això, darrerament, els científics estan establint relacions molt atractives a llarg termini entre el clima de grans àrees del planeta i les pertorbacions periòdiques al Pacífic sud causades pel corrent marí, anormalment calent, que anomenen el Niño.

Què és el clima?

Les diferències climàtiques dels Països Catalans són relativament poc marcades, ja que hi domina un clima temperat amb nombroses variants, tret potser d’una bossa de clima subtropical a l’extrem sud i d’un clima més aviat atlàntic a l’extrem nord-occidental. El clima temperat càlid, general arreu del territori, es correspon amb el clima mediterrani típic, amb estius calorosos i pluges a la primavera i a la tardor.

ECSA

Comprendre què és i com és l’atmosfera és una premissa in dispensable per a poder dedicar-se a l’estudi dels climes de la Terra. És clar que no totes les regions del nostre planeta tenen el mateix clima. Per posar un exemple corrent, sabem bé que a les regions polars fa molt més fred que a les zones tropicals. Però no tan sols això. Segurament ja ens hem adonat també que en àrees més reduïdes les diferències de clima poden ser notables. Pensem en la Península Ibèrica i en les diferències existents entre el clima de Galícia i el d’Andalusia, o considerem encara una zona concreta, com Catalunya, per exemple, i observem-ne les varietats climàtiques presents al seu territori, que van del clima fred i plujós (i amb neu a l’hivern) de la faixa pirinenca fins a la bonança atemperada o xafogosa a l’estiu de bona part del litoral.

L’expressió "clima d’una regió" designa el conjunt de les condicions i dels fenòmens meteorològics que defineixen la situació de l’atmosfera en aquella regió o, si es prefereix, l’evolució habitual del temps que s’hi observa per un període prou llarg, almenys durant una dècada.

Però, si volem ser exactes, no hem de confondre clima i temps. Així, mentre que el clima està supeditat al conjunt de les condicions típiques que es verifiquen al llarg de l’any en una gran àrea geogràfica, és a dir, a la mitjana de les situacions atmosfèriques d’una zona concreta, el temps és una combinació momentània dels diversos elements meteorològics en un lloc determinat i és per això, doncs, una situació passatgera, transitòria, referida a un període curt, d’alguns minuts o unes quantes hores. La successió de les diverses condicions canviables del temps en un cert indret, en un arc de diversos anys, pot donar una idea del clima en aquella localitat.

D’altra banda, quan ens despertem al matí, ens preguntem "quin temps fa?" referint-nos a aquell moment, i a tot estirar som capaços de deduir el temps que tindrem en el decurs de les pròximes hores. No se’ns acudiria preguntar-nos "quin clima fa?" perquè el clima de la nostra ciutat o de la nostra comarca ja el coneixem i en qualsevol cas no és possible obtenir-ne més informació observant les condicions del temps en un sol dia. En canvi, quan volem passar unes setmanes de vacances lluny de casa, ens pot interessar saber quin és el clima del lloc que hem triat abans d’anar-hi. Per exemple, els amants de les vacances als països tropicals potser voldran evitar els mesos de pluja i si poden triaran una època de l’any en què el clima sigui més sec. Naturalment, parlar de clima sec no vol dir que no pugui ploure de tant en tant, però segur que plou menys que a l’"estació de les pluges"... I al contrari, pel que fa a la temporada que hi plou sovint, això no vol dir que hi hagi precipitacions contínues; a més, encara que les pluges hi caiguin durant bona part del dia, també es pot gaudir de llargues hores de sol.

La ciència del clima

Comprendre amb una certa precisió i fiabilitat científica el clima d’una regió no és fàcil i, com s’ha vist, comporta una recollida ordenada de dades durant un període de temps molt llarg. La climatologia, com ja s´ha apuntat, és la ciència que estudia la manera de definir els climes per a fer-ne una classificació i una descripció i per a comprendre’n la distribució a la superfície de la Terra. És una ciència moderna, nascuda al segle XIX i desenvolupada al llarg del segle XX, que se subdivideix en diverses especialitats. A nosaltres, ara, ens interessa entendre sobretot quins són els principals resultats obtinguts per la climatologia en l’estudi dels diversos tipus de clima presents al nostre planeta. Però, per a fer-ho, abans ens calen algunes nocions més.

Per què hi ha diversos tipus de clima? A la Terra es poden definir molts climes diferents, però la feina de subdivisió i classificació dels diversos climes terrestres que hi ha no és gens fàcil.

A cada lloc, el clima (igual que el temps) és el resultat de les diverses situacions que es creen a l’atmosfera causades per la circulació general de les masses d’aire. El clima es manifesta a través dels diversos elements climàtics, que en ordre d’importància són: la temperatura de l’aire, la humitat, la quantitat i el tipus de precipitacions, la pressió atmosfèrica i els vents. Aquests elements són modificats per condicions i fenòmens particulars, anomenats factors climàtics, que són els moviments de la Terra a l’espai, les particularitats de l’òrbita terrestre, la latitud i l’altura, les característiques morfològiques de la superfície, la posició respecte als oceans i els corrents aeris i marins, l’exposició solar, i el tipus i la quantitat de vegetació. I no menys important és considerar l’ésser humà mateix, que en molts casos ha tingut la capa citat, no sempre positiva, de modificar profundament i substancialment la superfície terrestre i les condicions de l’atmosfera.

No és el cas d’aturar-nos en cada element o factor climàtic, perquè en molts casos la seva influència en el clima és òbvia. Així, per exemple, és natural pensar que a les nostres zones de muntanya faci habitualment més fred que al litoral, o bé que a les zones més meridionals, i per tant més assolellades, el clima sigui més sec i calorós que el de les zones del nord o bé, encara, que a les localitats costaneres el clima sigui més benigne que terra endins, gràcies a la influència benefactora de les aigües marines, que a l’estiu s’escalfen i a l’hivern es refreden més lentament que les terres de la vora (vegeu també "El mar regula el clima").

Classificació dels climes

Diagrames ombrotèrmics (representació de temperatures i precipitacions mitjanes mensuals) dels climes més representatius.

ECSA

Acabem de dir que els tipus de clima de la Terra són molts i diferents entre ells perquè els elements i els factors que els determinen són moltíssims i força importants. Amb tot, resulta molt atractiu disposar d’una classificació dels climes del nostre planeta, encara que sigui genèrica i sistemàtica. Des de fa almenys un segle els climatòlegs han buscat la solució d’aquest problema, perquè molts altres estudiosos (geògrafs, botànics, zoòlegs, ecòlegs i meteoròlegs) hi han estat interessats directament. L’orientació preferent per a establir una classificació d’aquesta mena s’ha centrat en la consideració de només dos dels elements climàtics abans esmentats: la temperatura de l’aire i la quantitat de precipitacions.

En aquest sentit va treballar, entre d’altres, a començament del segle XX, el climatòleg Vladimir Köppen, que va proposar la classificació en cinc grans grups, classificació encara avui molt seguida gràcies a la seva simplicitat. Segons Köppen, hi ha climes càlids i humits (equatorial, tropical i monsònic), en els quals la temperatura mitjana del mes més fred és superior als 18°C; climes àrids (àrid calorós, semiàrid calent i àrid fred), en què es dóna un excés d’evaporació respecte a les precipitacions; climes temperats càlids (subtropical mediterrani, subtropical xinès i temperat oceànic), on la temperatura mitjana del mes més fred oscil·la entre els -3 i els + 18°C; climes temperats freds (continental humit i continental subàrtic), en els quals la temperatura mitjana del mes més fred és inferior a -3°C; i climes polars (subpolar o de la tundra i polar), en què la temperatura del mes més calorós oscil·la entre els 0°C i els 10°C (clima subpolar) o és sempre negativa (clima polar). A causa de la distribució irregular de les terres emergides i dels oceans i de la diferent altura sobre el nivell del mar de les diverses regions que formen els continents, com també de la disposició de les principals cadenes muntanyoses, les faixes climàtiques tal com acabem d’exposar-les no són regulars ni paral·leles entre elles. A més, no hi ha límits clars entre un clima i l’altre, per la qual cosa les variacions en general són força graduals. Això també serveix per a comprendre millor que la classificació dels climes és merament indicativa i en la realitat no existeixen subdivisions tan clares.

Tot i això, els estudiosos de la climatologia han dividit la Terra en gran àrees, que anomenen zones climàtiques, referides a grans sectors de la Terra amb característiques semblants de clima, que poden ocupar zones tan grans com un continent. Aquestes zones formen bandes paral·leles i simètriques entorn de l’equador.

Vegem ara, respecte a la classificació que s’acaba de fer, quins són els principals tipus de clima catalans. En una gran majoria aquests tipus climàtics són inclosos dins dels climes temperats. Només en l’extrem meridional, d’Alacant cap al sud, i a Eivissa pot individualitzar-se un clima subtropical, caracteritzat per temperatures mitjanes molt elevades tot l’any (a la ciutat d’Alacant se superen els 20°C de mitjana de maig a octubre) i, sobretot, per precipitacions molt escasses que marquen cinc mesos d’aridesa. A quasi tot el litoral peninsular i a les illes Balears predomina el clima temperat-càlid, amb temperatures mitjanes no tan elevades (entre 14° i 18° de mitjana anual); és el clima mediterrani típic, en que l’estació càlida (l’estiu, amb moltes nits quasi tropicals en que no es baixa dels 20°) coincideix amb la sequera, i les pluges són equinoccials, de primavera i, sobretot, de tardor, moltes vegades amb grans aiguats i inundacions. Cap a l’interior les temperatures s’extremen i les pluges minven donant un clima temperat-subcontinental, amb mitjanes d’hivern inferiors als 10°, rebaixades encara per efecte de les boires persistents, i estius molt calorosos, amb una oscil·lació tèrmica anual que pot superar els 20°C de mitjana. A l’extrem nord-occidental, a la Vall d’Aran apareix representat el clima atlàntic, amb temperatures de clima de muntanya, d’entre 6° i 10° anuals, i precipitacions molt elevades (entre 900 i 1 100 litres per m2 l’any) i regularment repartides. La muntanya mitjana presenta una minva de temperatures i un augment de les precipitacions (superant en molts indrets els 1 000 litres per m2 l’any), amb un clima temperat-fresc; es troba tant al Prepirineu, com a les muntanyes valencianes o de Mallorca. Només en alguns cims del Pirineu es podrien trobar petits sectors de clima glacial, que durant l’hivern estén els seus dominis d’una manera relativament abundant.