El Norte Grande abarca las regiones de Arica y Parinacota, de Tarapacá y de Antofagasta. Es el área geográfica más árida de Chile y donde se encuentra el desierto de Atacama, el desierto más seco del mundo. Por estas características, se le considera un lugar ideal para la astronomía su escasa nubosidad, la casi inexistente humedad del aire y la lejana contaminación lumínica hacen que la visibilidad del cielo nocturno sea muy nítida. Varios observatorios astronómicos se encuentran aquí, como el del Cerro Tololo.
En la costa las oscilaciones térmicas son pocas, en invierno amanece con 10ºC y anochece con 17ºC y en verano amanece con 18ºC y anochece con 24ºC.
El clima desértico costero llega a máximos de 50ºC y con nublados abundantes que se extiende por la costa.
Se han registrado dos récords meteorológicos mundiales. El primero de ellos es que Arica anota el promedio anual de lluvias más bajo del mundo, alcanzando tan solo 0,5 mm y la mayor parte de las precipitaciones cae en forma de lloviznas débiles y aisladas. El segundo es que Iquique registra la sequía más larga del mundo, con 16 años sin precipitaciones.
En la costa nortina, el aire es más húmedo y presenta grandes nubosidades, la camanchaca es el nombre con que se conoce a la niebla producida por el anticiclón del océano Pacífico. Esta niebla es recogida con unas mallas para la obtención de agua, y ha mostrado muy buenos resultados en su funcionamiento. Este clima de desierto costero es llamado desértico costero con nublados abundantes.
Uno de los lugares mas secos del mundo es Quillagua donde en los últimos 70 años no a precipitado.
Esta zona presenta una gran biodiversidad, cuyas especies más representativas se encuentran protegidas en los Parques y Monumentos Nacionales Lauca, Isluga y Salar de Surire.
Sus ciudades principales, Arica, Iquique y Antofagasta, están situadas en el sector costero y constituyen puertos y balnearios. Además, las características físicas del Norte Grande dan origen a paisajes de gran belleza. Por ejemplo, en los alrededores de San Pedro de Atacama están el Valle de la Luna y sus increíbles formaciones de piedra y arena; el Salar de Atacama, con sus 300.000 hectáreas; los géiseres de El Tatio y numerosas fuentes termales, como las de Mamiña y de Puritama.
Este es un territorio de grandes riquezas arqueológicas. Los geoglifos de Cerro Pintado, de Azapa y Lluta, los petroglifos, las pinturas, el arte rupestre y los pucarás de Quitor y Lasana muestran el alto grado de desarrollo alcanzado por los pueblos prehispánicos de la zona.
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