Las
corrientes de convección se desarrollan cuando el aire se calienta en as
proximidades de la superficie. La convección o turbulencia térmica se combina
con la turbulencia mecánica o de rozamiento para provocar la mezcla de las
capas bajas de la atmósfera.
En general,
mientras el aire permanece sin saturar, el gradiente vertical de temperatura
tiende hacia el gradiente adiabático seco. Dicho gradiente puede establecerse
hasta el nivel de condensación de la capa convectiva.
Las nubes se
forman a este nivel, pero su desarrollo vertical depende de cierto número de
factores, en particular del valor del gradiente vertical de temperatura sobre
el nivel de la base de las nubes.
Cuando el
gradiente vertical es superior al gradiente adiabático saturado, la atmósfera es
inestable para las partículas de aire nuboso, los cuales se elevan entonces
hasta el nivel en que dejan de ser más cálidas que el aire que las rodeo.
Las nubes
cumuliformes se desarrollan de este modo. La distancia vertical entre la base y
la cima de las nubes puede variar desde 1 km o 2 km hasta 10 km o más. Las
nubes de convección aisladas y de débil desarrollo vertical son los cumulus de
buen tiempo, que no producen precipitaciones.
Sucede a
veces que las corrientes verticales están limitadas por una marcada inversión
por encima del nivel de condensación de la capa convectiva. Entonces, la cima
de la nube se extiende bajo la inversión y la nube se transforma en
stratocumulus.
En
determinadas situaciones, el gradiente vertical sobre el nivel de condensación
es mayor que el gradiente adiabático saturado en un gran espesor. Si la humedad
es suficiente, la nube se puede desarrollar hasta una elevada altitud.
La cima de
las nubes puede, a veces, alcanzar el nivel en que se forman cristales de
hielo. Tal nube que tiene gran desarrollo vertical y está formada en su cima de
cristales de hielo es un cumulonimbus, nube de tormenta. El velo de cristales
de hielo que rodea la parte superior de la nube le da una apariencia fibrosa y
lisa que le distingue del cumulus.
Se puede
producir precipitaciones más o menos fuertes, según el grado de inestabilidad,
altitud y temperatura alcanzados. La base de la nube puede situarse o menos de
1 km de altitud y su dimensión vertical llegar, e incluso sobrepasar, los 10
km. Durante los chubascos, nubes desgarradas turbulentas se desarrollan par
debajo de la base de la nube principal, y algunas veces pueden alcanzar la
superficie terrestre.
Si la cima
de la nube alcanza una capa estable o una inversión, se puede extender
horizontalmente, tomando entonces la bien conocida forma de yunque.
Cuando la
inestabilidad es importante, enormes cantidades de energía se desprenden por la
liberación del calor latente. Las velocidades verticales de las corrientes
ascendentes llegan a sobrepasar los 10 ms-2 y, temporalmente,
impiden la caída de las gotas de agua, incluso las más gruesas. Estas pueden
volver a caer, cuando las corrientes verticales cesan y, en este caso, se
forman violentos chubascos.
Las
cumulonimbus alcanzan con frecuencia en las regiones tropicales las más grandes
alturas, como consecuencia de que la tropopausa está más elevada en estas
regiones. No es raro observar en ellas nubes cuyas cimas alcanzan o superan los
16 km.
Bajo los
trópicos, la temperatura al nivel de condensación es superior y, por lo tanto,
el contenido en vapor de agua del aire es más elevado; por lo cual la
condensación libera mayor cantidad de calor latente y las tormentas son muy
violentas.
