Tema 5: Sistemas fluidos externos. La hidrosfera
LA HIDROSFERA • Conjunto de todas las aguas (continentales, marinas, subterráneas…) • Es una capa discontinua y de espesor variable, donde podemos encontrar agua en cualquiera de los tres estados.
Eduardo Gómez
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LA HIDROSFERA Balance Hídrico
Es la relación entre las entradas (precipitaciones…) y las salidas (evapotranspiración, escorrentía…)
Se puede calcular desde el balance global del planeta hasta el de una cuenca geográfica. Normalmente estos balances se hacen para un periodo determinado de tiempo.
Agua disponible
Agua existente al inicio
Aportes durante el periodo
Embalses Acuíferos
Precipitaciones Ríos
Agua que sale Evaporación ríos, consumo Eduardo Gómez
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Balance Hídrico
Agua disponible
Agua existente al inicio
Aportes durante el periodo
Embalses Acuíferos
Precipitaciones Ríos
Agua que sale Evaporación ríos, consumo Eduardo Gómez
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En la hidrosfera se pueden distinguir dos grandes sistemas: Aguas superficiales
1. Sistema continental
Ríos Lagos
Aguas subterráneas 2. Sistema marítimo - oceánico
Eduardo Gómez
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El ciclo del agua En el Ciclo del Agua podemos distinguir dos parámetros:
1. Tiempo de residencia: Es el tiempo que una molécula de agua permanece en un lugar determinado. Varía en función de la zona de la hidrosfera donde se encuentra: . Atmósfera: 9-10 días. . Ríos: 12-20 días. . Lagos: 1-100 años. . Acuíferos subterráneos: 200 años. . Océanos: 3000 años.
2. Tasa de renovación: Es la cantidad de agua que sale o entra de un determinado compartimento (lago, mar, río,...) por unidad de tiempo, dividido por el volumen del agua de este compartimiento.
Tasa de renovación = Cantidad de agua / unidad de tiempo Eduardo Gómez
Cuanto mayor es el tiempo de residencia, menor es la tasa de renovación. Ambos parámetros influyen en la concentración de sales que se encuentran en disolución en el agua procedentes de la disolución de las rocas.
En el mar el tiempo de residencia es muy largo, por lo cual el agua se renueva muy lentamente, con lo que su contenido en sales es elevado. Por ello se denominan aguas saladas.
Las aguas continentales tienen un tiempo de residencia más corto, se renuevan de manera rápida y por esta razón, la mayoría de las aguas continentales tienen un contenido en sales bajo y por ello se les llama aguas dulces.
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AGUAS SUPERFICIALES RÍOS: •Son las aguas que circulan. •Es un ecosistema abierto, con una circulación (flujo) de materia no cíclica (al contrario que en los lagos). •Presentan variaciones a lo largo del recorrido (variaciones horizontales) •Contribuye a la depuración del sistema debido a sus características •Microorganismos •Fenómenos físicos (turbulencias, oxigenación…) •Sedimentación, materiales en suspensión
Eduardo Gómez
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AGUAS SUPERFICIALES RÍOS: Al estudiar las aguas continentales utilizamos como unidad la cuenca hidrográfica que es la superficie del terreno que incluye un río y todos sus afluentes desde el nacimiento hasta la desembocadura. El agua que se infiltra en el suelo formando las aguas subterráneas también forman parte de ésta. La línea imaginaria que separa dos cuencas se denomina línea divisoria de aguas . Los cursos de agua superficiales de la cuenca hidrográfica constituidos por los ríos y afluentes forman una red hidrográfica.
Eduardo Gómez
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AGUAS SUPERFICIALES RÍOS: Según donde desagüen las aguas superficiales, se distinguen dos tipos de cuencas hidrográficas:
•Cuenca hidrográfica abierta o exorreica: Son aquellas en las que el agua fluye hasta desembocar en el mar. Es el tipo de cuenca más frecuente.
•Cuenca hidrográfica cerrada o endorreica: Son aquellas en las que las aguas superficiales se infiltran en el terreno o se acumulan en un lago. Estas aguas nunca desembocan en el mar. Son típicas de las zonas áridas o semiáridas en las que las precipitaciones son ocasionales, acumulándose el agua en depresiones del terreno formando lagos. Su contenido en sales es alto, debido a que en estas zonas se produce una elevada evaporación del agua.
Eduardo Gómez
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AGUAS SUPERFICIALES LAGOS: •Son las aguas que NO circulan. •Es un ecosistema cerrado, con un flujo de materia cíclico •Presentan variaciones verticales. •Se distinguen tres zonas: •Zona litoral. •Poca profundidad •Existen plantas y se produce más biomasa
•Zona Limnética. •Hasta donde llega la luz solar (aproximadamente 30 m) •El oxigeno consumido por los seres vivos es igual al producido por el fitoplacton
•Zona profunda. •No hay luz solar ni fotosíntesis. •Solo existen bacterias y hongos que descomponen la materia orgánica que cae al fondo. •La temperatura permanece constante en torno a los 4ºC
Eduardo Gómez
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ZONAS DE LOS LAGOS
Zona profunda
Eduardo Gómez
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Zonificación vertical de los lagos Los lagos tienen una dinámica anual que se rige por las variaciones de temperatura producidas durante las estaciones del año y que ocasionan cambios en la densidad del agua.
En verano se calientan las aguas superficiales y se diferencian dos capas de temperatura y densidad diferentes: La capa superficial de aguas cálidas, iluminadas y poco densas donde se concentra la vida. Las aguas profundas más frías y densas. En la zona límite entre las dos capas de cambio de temperatura existe una capa intermedia de agua llamada termoclina.
Eduardo Gómez
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Al llegar el otoño (y en algunos la primavera) se produce un descenso de la temperatura que provoca la mezcla de las aguas del lago y la termoclina desaparece. En invierno, si se hiela la superficie del lago, los seres vivos sobreviven en el agua debajo de esta capa de hielo que hace de aislante, de forma que por muy largo que sea el invierno, un lago de tamaño considerado no llega a helarse.
Eduardo Gómez
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En verano, la mayor actividad biológica y la menor solubilidad del oxígeno a causa de la temperatura, pueden hacer que el oxígeno se agote (en las capas profundas no hay renovación del O2 debido a la falta de movimiento de las aguas) y se provocan fenómenos de eutrofización
Eduardo Gómez
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AGUAS SUBTERRÁNEAS Es el agua que se infiltra en el suelo en función de: La porosidad del suelo (relación entre espacios vacíos y el volumen total) p.ej. Una porosidad del 10% indica que 100cm3 de roca contienen (pueden contener 10 cm3 de agua. Permeabilidad. Es la capacidad de permitir que el agua circule por los espacios vacios si estos están comunicados unos con otros. Si los huecos están aislados, el agua se acumula, no circula.
Eduardo Gómez
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La primera capa del suelo se llama zona de aireación, donde los poros están llenos de aire. El agua desciende hasta encontrar una capa de roca impermeable y se acumula en los poros, formando la zona de saturación. El contacto entre las dos zonas se llama nivel freático. La porosidad depende de: 1. Tipo de roca (las más porosas son las sedimentarias) 2. Depende de si la roca ha sufrido procesos de meteorización, desgaste o cualquier otro proceso que modifique su porosidad original (porosidad primaria) que pasa a llamarse porosidad secundaria.
Eduardo Gómez
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Eduardo Gómez
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El nivel al que la presión de agua coincide con la presión atmosférica se llama nivel piezométrico y coincide con la altura máxima del acuífero (es el nivel al que llegaría el agua si no estuviera confinada en la parte superior por una capa impermeable). Si éste está entre dos capas impermeables se encuentra a mayor presión y al abrir un pozo, el agua sube hasta llegar al nivel piezométrico y que se igualen las presiones.
Eduardo Gómez
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Tipos de acuíferos ACUÍFEROS LIBRES: No tienen por encima ningún material impermeable. En estos acuíferos, al perforar pozos que los atraviesen total o parcialmente, el agua alcanza un nivel que sería el mismo que tendría dentro de la formación geológica, es decir el nivel freático (nivel real) coincide con el nivel piezométrico ACUÍFEROS CONFINADOS: Situados entre dos capas impermeables. El nivel freático es inferior al nivel piezométrico, lo que provoca que al perforar un pozo el agua ascienda. Eduardo Gómez
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La lentitud del flujo de agua en un acuífero determina también el tiempo que requiere para su recarga y, como consecuencia, el agua subterránea debe ser considerada como recurso no renovable a escala de la vida humana. Además, esta lenta dinámica determina que sea muy difícil la depuración del agua freática una vez que se ha contaminado. Salinización de un acuífero
Cuando existe equilibrio natural el agua salada permanece estacionaria mientras el agua dulce fluye hacia el mar.
Al bombear agua dulce se reduce su flujo y la cuña de agua salada avanza tierra adentro a la vez que se eleva la interfase.
Si el bombeo de agua dulce es excesivo la interfase alcanza el nivel del pozo, extrayéndose agua salada. Eduardo Gómez
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LA HIDROSFERA Sistema marítimo Características 1. 2. 3. 4.
Supone el 97% de la hidrosfera y el 75% de la superficie terrestre. Profundidad media 4000 m Movimientos verticales y horizontales Variaciones de nivel: • Mareas, olas, inundaciones • Eustáticos: Debidos al clima. Si se hiela, el nivel baja y el deshielo provoca que el nivel suba. 5. Es la zona de mayor concentración de elementos limitantes para la vida, como nitratos y fosfatos • Zonas litorales (aportes de sedimentos desde los continentes) • Zonas de afloramientos de materiales del fondo por corrientes verticales 6. Existe zonación vertical y horizontal que provoca la distribución de los organismos que lo habitan
Eduardo Gómez
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Sistema marítimo
Mareas Se deben a la atracción del sol y la luna sobre la tierra. La zona más cercana a la luna es atraída con más fuerza. La deformación del agua por la atracción provoca que se eleve su nivel respecto al continente. En el lado opuesto pasa lo mismo por la fuerza centrífuga.
Hay mareas vivas (sol y luna alineados) y mareas muertas (sol y luna en ángulo de 90º)
Eduardo Gómez
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Sistema marítimo
Mareas vivas
Mareas muertas
Eduardo Gómez
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Parámetros físico-químicos del sistema marítimo
Salinidad •
•
•
El carácter salino del agua oceánica se debe a dos causas: • la disolución, por los ríos, de sales en los continentes, • los aportes de sales desde las dorsales oceánicas. La salinidad puede variar dependiendo de varios factores: • la evaporación y la formación de hielo incrementan la salinidad. • Las precipitaciones y el aporte de agua dulce, procedente de ríos o de la fusión de glaciares, la hacen disminuir. Las zonas de menor salinidad corresponden a las latitudes intertropicales y templadas, donde las precipitaciones son más abundantes, mientras que las de mayor salinidad son las zonas de los cinturones subtropicales de altas presiones, donde la evaporación es más intensa y las precipitaciones son menos abundantes. Eduardo Gómez
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Parámetros físico-químicos del sistema marítimo Temperatura 1. La temperatura de los océanos y los lagos varía tanto en horizontal como en la vertical. • Las variaciones horizontales son latitudinales y son equivalentes a las que se dan sobre los continentes. • En la vertical, los océanos tienen dos zonas térmicas: una somera templada (epilimnion) y otra fría profunda (hipolimnion). La zona de transición se llama termoclina (mesolimnion).
Eduardo Gómez
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Parámetros físico-químicos del sistema marítimo Densidad
Depende de la Tª, presión y salinidad Los cambios de densidad provocan corrientes profundas. La zona de cambio de densidad se llama picnoclina.
Eduardo Gómez
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Parámetros físico-químicos del sistema marítimo Iluminación • Igual que el los ambientes terrestres, la iluminación de las aguas varía con la latitud, siendo máxima en las zonas intertropicales y mínima en los polos. La profundidad a la que penetra la luz depende también de la materia en suspensión que tenga el agua y del crecimiento del fitoplancton. • Las zonas iluminada o fóticas permiten la existencia de organismos fotosinteticos y contiene alimento para otros organismos consumidores. En las zonas afóticas sólo existen organismos heterótrofos y quimiosintéticos.
Eduardo Gómez
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Parámetros físico-químicos del sistema marítimo Disolución de gases El CO2 es el gas más soluble y, por lo tanto, el más abundante en el agua, seguido por el O2 y el N2. El oxígeno disuelto en el agua procede de la atmósfera y de la actividad fotosintética y disminuye principalmente por el aumento de la temperatura y por el consumo de los organismos, que lo utilizan para respirar. Las aguas más agitadas, frías y con abundantes organismos fotosintéticos serán las que tengan más oxígeno.
Eduardo Gómez
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El calentamiento del océano
El océano es un regulador térmico por su capacidad de absorber la energía solar (debido a su calor específico) y la almacena durante más tiempo que la tierra, soltando el calor lentamente. Por eso las zonas cercanas al mar tienen menor amplitud térmica que los continentes. El calor que pierde la hidrosfera (el océano) se debe a tres razones: 1. Radiación de calor hacia el espacio 2. Calentamiento de la atmosfera (conducción) 3. Evaporación de agua en la superficie del mar
Eduardo Gómez
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Corrientes oceánicas
A pesar de ser más lentas y estar frenadas por la acción de los continentes, las corrientes oceánicas son un mecanismo de transporte del calor más eficaz que la atmósfera. Hay dos tipos de corrientes oceánicas. 1. Corrientes superficiales 2. Corrientes profundas
Eduardo Gómez
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Corrientes oceánicas superficiales • Casi todas las corrientes marinas importantes son causadas por los vientos dominantes que soplan sobre la superficie. La energía se transmite del viento al agua a través del rozamiento del aire con la superficie del océano. • Como la Tierra gira hacia el E, el agua tiende a acumularse en los bordes occidentales de los océanos, situándose en esa zona las corrientes más intensas. • Debido a la fuerza de Coriolis, el movimiento del agua se ve desviado hacia la derecha en el hemisferio norte y, por consiguiente, la corriente tiene en la superficie una dirección que forma un ángulo de 45° con la dirección del viento • El agua al girar (igual que los vientos) aleja las nubes y precipitaciones de las zonas que abandona (las situadas al este) que se vuelven secas y áridas.
Eduardo Gómez
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Corrientes oceánicas superficiales
Todas estas corrientes varían mucho de velocidad o localización exacta en función del viento, temperatura, cambios de presión, etc
Eduardo Gómez
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Corrientes oceánicas profundas Existen otras corrientes que tienen una componente vertical importante y que son debidas a las diferencias de densidad. De este modo, el agua superficial enfriada en los océanos Ártico y Antártico se sumerge hacia el fondo, extendiéndose hacia el ecuador y desplazando hacia arriba al agua menos densa y más cálida. - Las diferencias de densidad también pueden ser consecuencia de la distinta salinidad. Una mayor evaporación conduce a una mayor salinidad, aunque en algunas zonas oceánicas ecuatoriales la máxima evaporación se ve compensada por el aporte de grandes cantidades de agua dulce realizado por las lluvias o por ríos importantes. - Las corrientes originadas por diferencias de temperatura y salinidad reciben el nombre de corrientes termohalinas.
POLO SUR
POLO NORTE
Ecuador
Agua fría y densa
Agua cálida y poco densa
Agua fría y densa
Eduardo Gómez
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Corrientes profundas originadas en mares cálidos por las diferencias de densidad debido a la evaporación.
Corrientes profundas originadas en mares fríos por las diferencias de densidad debido a la salinidad (el hielo de los polos no contiene sal, el agua que queda aumenta su salinidad. Eduardo Gómez
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Diferencias de salinidad
Eduardo Gómez
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Corrientes oceánicas profundas Los océanos tienen dos capas, las aguas superficiales (0-200 m de profundidad) y las aguas profundas (>200 m de profundidad). Más de un 85% del volumen de los océanos son aguas profundas. La termoclina impide la mezcla. El desplazamiento del agua superficial hacia el oeste provocado por los alisios provoca un “vacío” de agua en la superficie que favorece el ascenso de aguas profundas y frías. Estas zonas de afloramiento de aguas profundas son muy ricos (caladeros de pesca) ya que éstas arrastran hacia la superficie los nutrientes acumulados en el fondo. En general, estos afloramientos se dan en los bordes orientales de los continentes como consecuencia de la compresión del agua en el otro borde oceánico. Eduardo Gómez
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El océano global Todos los océanos están conectados entre sí y contribuyen al transporte de energía y nubes por toda la tierra. Cinta transportadora oceánica Es una especie de río que recorre la mayor parte de los océanos del planeta. Se inicia en el polo N, donde el agua fría y salada se hunde y origina una corriente profunda que recorre el atlántico de N a S. Cuando llega al océano antártico asciende y una parte retorna hacia el N. El resto se sumerge de nuevo por enfriamiento superficial y va hacia el Índico.
Eduardo Gómez
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En el Océano Índico una parte asciende y otra sigue hacia el Pacífico donde asciende definitivamente y vuelve más caliente por la superficie hacia el Polo Norte. En este camino de vuelta arrastra aguas cálidas y nubes, originando lluvias y elevando las temperaturas de las zonas por donde pasa. Esta corriente compensa los desequilibrios de Tª y salinidad entre el atlántico y el pacífico y contribuye a regular el CO2 atmosférico y por ejemplo hace que en Europa tengamos un clima por encima de lo que corresponde.
Eduardo Gómez
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El fenómeno del Niño El fenómeno denominado El Niño consiste en un calentamiento de las aguas del Pacífico que tiene lugar cada 2 a 7 años y que tiene una gran influencia en el comportamiento del clima en diversos lugares del mundo. En condiciones normales hay una masa superficial de agua cálida en la zona más oeste del océano Pacífico, en la franja tropical, cerca de Australia, mientras que cerca de las costas de América del Sur el agua superficial es más fría. Esta distribución del agua está ocasionada porque los vientos dominantes (alisios) en esta zona del océano van de este a oeste (de América hacia Australia) y arrastran al agua superficial cálida hacia Australia.
Este desplazamiento del agua superficial hace posible que agua profunda y fría salga a la superficie junto a las costas de América del Sur (corriente de Humboldt). Esta corriente arrastra nutrientes del fondo, crecen las poblaciones de peces y se forman las buenas pesquerías propias de la zona.
Eduardo Gómez
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Pero cada 2 a 7 años el régimen de los vientos cambia y soplan de este a oeste a la vez que la masa de agua unos 3 a 7ºC más caliente que lo normal se hace más extensa y se traslada hacia el este del Pacífico hasta llegar a tocar en ocasiones la costa de Perú. Este es el fenómeno llamado El Niño al que pusieron este nombre los pescadores de Perú que notaban que algunos años en la época de la Navidad (Niño Dios) el agua subía su temperatura. Cuando sucede este fenómeno durante 12 a 15 meses las corrientes marinas cambian en la zona, se impide que afloren a la superficie las corrientes frías que arrastran nutrientes del fondo y las pesquerías disminuyen su población por falta de alimento. También se alteran las corrientes atmosféricas.
Eduardo Gómez
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El Niño afecta también a la parte asiática (grandes sequías, temperaturas anormalmente altas, enfriamiento del océano, baja nubosidad…
Lluvias torrenciales
SITUACIÓN NORMAL
Lluvias torrenciales
El NIÑO
Vientos alisios
Vientos alisios
Termoclina
Termoclina Afloramiento
ASIA
AMERICA
ASIA
AMERICA Eduardo Gómez
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EFECTOS DEL NIÑO A NIVEL GLOBAL
Cambio de circulación atmosférica. Cambio de la temperatura oceánica. Pérdida económica en actividades primarias. Pérdidas de hogares. A finales del 2006 en cantábrico oriental hubo escasas precipitaciones provocando así sequías.
Eduardo Gómez
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Una animación sobre el fenómeno del Niño http://www.elmundo.es/elmundo/2002/graficos/ago/s4/elnino.html
Distribución de temperaturas en el mar durante el fenómeno del Niño de 1997
Eduardo Gómez
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El fenómeno de la Niña Es una exageración de la situación normal, es decir opuesta al Niño. Durante los eventos La Niña las aguas calientes en el Pacífico ecuatorial se concentran en la región junto a Oceanía y es sobre esta región donde se desarrolla la nubosidad y la precipitación más intensa. La Niña de 1998 causó gravísimos desastres en Sudamérica y Oceanía
Eduardo Gómez
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CONSECUENCIAS DE LA NIÑA A NIVEL GLOBAL •En los trópicos, las variaciones son radicalmente opuestas a las ocasionadas por El Niño. •En el continente americano, las temperaturas del aire de la estación invernal, se tornan más calientes de lo normal en el Sudeste y más frías que lo normal en el Noreste.
•En América del Sur, predominan condiciones más secas y más frescas que lo normal sobre El Ecuador y Perú; así como condiciones más húmedas que lo normal en el Noreste de Brasil. •En América Central, se presentan condiciones relativamente más húmedas que lo normal, principalmente sobre las zonas costeras del mar Caribe. * En México, provoca lluvias excesivas en el centro y sur del país, sequías y lluvias en el norte de México, e inviernos con marcada ausencia de lluvias.
Eduardo Gómez
