La meteorología es una ciencia que se basa en la observación. En forma simultánea y varias veces al día se realizan observaciones meteorológicas de diversas variables (presión, temperatura, humedad, precipitación, radiación solar, viento, etc.) en cada uno de los puntos de una red formada por miles de estaciones repartidas en todo el mundo. Los datos obtenidos son transmitidos a los centros meteorológicos nacionales y desde allí, por una red de comunicaciones exclusiva para uso meteorológico, a todo el mundo. En los centros de análisis regionales esta información se incorpora a las cartas sinópticas.

 En los centros meteorológicos mundiales esta información se utiliza para elaborar los modelos de pronóstico meteorológico de escala global, que son desarrollados con ayuda de supercomputadores.

En algunas estaciones también se mide, una o dos veces al día, la temperatura, humedad y el viento a distintas alturas sobre la superficie mediante radiosondas arrastradas por globos inflados con helio o hidrógeno.

La información obtenida desde satélites, principalmente de temperatura, contenido de vapor de agua, viento y nubosidad, constituye además una base de datos muy importante respecto al total de la información meteorológica disponible para los análisis diarios y los estudios climatológicos.

Figura 2. Modelo y ejemplos del resumen de observaciones meteorológicas en una carta sinóptica

Imaginemos que deseamos representar sobre un plano horizontal la topografía de una región (Figura 1). Para eso se dispone de observaciones en distintos puntos del terreno relativas a su altura sobre el nivel del mar. Se conoce además la posición geográfica (latitud, longitud) de cada punto. Podemos anotar esos niveles en un plano a escala y trazar posteriormente líneas que unen puntos que tienen el mismo nivel (denominadas isolíneas). Este trazado de una isolínea tiene algo de subjetivo, pues no conocemos exactamente la posición geográfica de todos los puntos que tienen esa altura sobre el nivel del mar. El conjunto de isolíneas define un mapa en el que podemos identificar los puntos altos y bajos del terreno, los valles, las zonas planas y los sectores de fuerte pendiente. En otras palabras, el mapa con las curvas de nivel entrega una gran cantidad de información sobre las características de la topografía del lugar.

Figura 1. Topografía compleja (en perspectiva tri-dimensional) y curvas de nivel (plano inferior).

Si medimos la temperatura en varios puntos y repetimos el procedimiento anterior, obtendremos un mapa de curvas de igual temperatura, llamadas isotermas, que nos indicaran regiones frías y cálidas, sectores donde la temperatura no cambia mucho espacialmente y otras en que hay un fuerte contraste térmico.

Otras curvas de nivel de gran uso en meteorología son las líneas de igual presión, llamadas isóbaras, que permiten identificar zonas de alta presión (anticiclones), zonas de baja presión (ciclones o depresiones), las vaguadas que son regiones de presión relativamente baja con una forma equivalente a un valle en un mapa topográfico, y las dorsales, que son regiones de presión relativamente alta, con una forma similar a una cresta de una cadena de montaña en un mapa topográfico.

Recordemos que la presión atmosférica es una medida del peso de la columna de aire sobre el punto donde se realiza la medición. Es por eso que la presión siempre disminuye con la altura. Si se mide a nivel del mar, representa el peso de toda la atmósfera. La principal fuerza que activa el movimiento horizontal de la atmósfera se origina en las diferencias de presión (gradiente de presión). Esta fuerza apunta desde las zonas de alta presión a las regiones donde la presión es relativamente menor. Bajo este principio es esperable que el viento siempre apunte en la dirección de esta fuerza (en la dirección donde el gradiente de presión horizontal es máximo), en particular desde los anticiclones hacia las zonas de baja presión. El mismo principio se aplica en la vida cotidiana, cuando por ejemplo se pincha un neumático y el aire sale de la cámara que se encuentra inicialmente a mayor presión que el ambiente.

Sin embargo, la rotación de la tierra modifica este esquema simple de movimiento horizontal, al generar una fuerza aparente (fuerza de Coriolis) que apunta hacia la izquierda de un observador colocado de espalda al viento el Hemisferio Sur, y hacia su derecha en el Hemisferio Norte. La combinación de los efectos de la fuerza de gradiente de presión y de la fuerza de Coriolis, explican el hecho en los movimientos de gran escala el aire, en lugar de desplazarse en la dirección del gradiente de presión, tienda a moverse a lo largo de las isóbaras, dejando la zona de alta presión a la izquierda (según la convención antes descrita) en el Hemisferio Sur, y a la derecha en el Hemisferio Norte. De todos modos, siempre existe una componente del viento que apunta en la dirección hacia donde la presión disminuye (Figura 3b). El efecto de desviación del viento por la fuerza de Coriolis es máximo en los Polos, disminuyendo progresivamente hacia el Ecuador donde es nulo.

De este modo, un mapa de isobaras no solamente da información respecto a la dirección del viento, sino que también de su intensidad, que es proporcional al gradiente horizontal de la presión. La intensidad de este gradiente se refleja en el mapa sinóptico a través de una mayor o menor distancia entre las isobaras (mientras más cercanas mayor es el gradiente bárico).

Figura 3. Esquema de circulación de vientos a un nivel dado en torno a centros de alta (A) y baja (B) presión: (a) Cerca del Ecuador terrestre; (b) En latitudes medias del Hemisferio Sur.

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A comienzos del siglo XX el climatólogo y botánico alemán Wladimir Köppen presentó un clasificación de las distintas zonas climáticas del mundo basándose en los diversos tipos de vegetación que ahí se encuentran. Esta clasificación empírica del clima ha sido mejorada continuamente y, aunque ha sido criticada fuertemente, sigue siendo hasta hoy uno de los métodos más conocidos de clasificación climática.

Clasificación del clima según Köppen