Nubes asociadas a una ascendencia de gran extensión horizontal a lo largo de una zona frontal

Uno de los elementos de la circulación general es el frente polar. Las perturbaciones se forman a lo largo del frente polar, que separa el aire cálido tropical del aire más frío de las latitudes altas.

Las depresiones que acompañan las perturbaciones del frente polar están asociadas, con frecuencia, a extensos movimientos ascendentes que afectan a la atmósfera en un gran espesor.

Las interacciones entre las masas de aire cálidas y frías se pueden presentar de diferentes maneras. En el curso del desarrollo de una perturbación del frente polar es posible, a menudo, distinguir dos tipos principales de frentes: un frente cálido y un frente frío. En ambos casos, la superficie frontal está inclinada, con el aire frío por debajo y el cálido encima.

Cuando el movimiento de la zona de transición entre las dos mases de aire es tal que el aire cálido reemplaza al frío, se denomina frente cálido. La pendiente de un frente es, generalmente, débil y el aire cálido se eleva lentamente por encima de la masa de aire frío. Durante este movimiento se pueden formar nubes estratiformes en el aire cálido, si contiene humedad suficiente. Nimbostratus, altostratus, cirrostratus y cirrus se pueden formar en los diferentes pisos de la atmósfera. 

Cuando el movimiento de la zona de transición entre las masas de aire se desplaza de manera que el aire frío reemplaza al aire cálido, es un frente frío. Las formaciones nubosas asociadas a un frente frío se diferencian, según la estabilidad y la humedad del aire cálido, así como en función de la pendiente del frente. En general, la pendiente de un frente frío es mayor que la de un frente cálido.

Cuando la pendiente del frente frío es débil, las formaciones nubosas pueden ser análogas a las de un frente cálido pero los diversos tipos de nubes se presentan en orden inverso cuando llegan o un lugar dado, es decir que las nubes más bajas aparecen en primer lugar, seguidas de nubes cada vez más altas, según se aleje el frente. El tipo de nubes que se forman, depende en la realidad, de la estabilidad y de la humedad del aire que asciende.

A veces, la pendiente de un frente frío puede ser relativamente fuerte. En este caso, puede provocar fenómenos violentos, sobre todo si el aire cálido elevado es ya húmedo e inestable. Se caracteriza, entonces, por el desarrollo de grandes cumulus y de cumulunimbus en el aire cálido que pueden producir grandes chubascos, vientos turbulentos con ráfagas y a veces tormentas.

En general, la ascendencia del aire cálido se produce en el interior de una zona estrecha debido a la fuerte pendiente del frente. Las nubes y los diversos fenómenos asociados a un frente frío de fuerte pendiente están habitualmente limitados a una región estrecha inmediata a la zona frontal. 

Otros tipos de formaciones nubosas son también posibles en función de las características de las masas de aire presentes y del estado de desarrollo de las perturbaciones del frente polar, que se estudiarán más detalladamente en los capítulos siguientes.

Ascendencias lentas y de gran extensión horizontal

Hasta aquí se ha estudiado la formación de nubes debidas a movimientos verticales asociados a fenómenos de limitada extensión vertical. Estos movimientos verticales resultaban de la turbulencia de rozamiento, de la convección local y de obstáculos orográficos, fenómenos cuya extensión no sobrepasa ordinariamente algunos kilómetros.

Pueden resultar asimismo, movimientos verticales de sistemas de considerable extensión, identificables sobre las cartas sinópticas, tales como las depresiones y los anticiclones. Los movimientos descendentes lentos y extensos se producían en los anticiclones. Se denominan subsidencia y se producen cuando hay convergencia en altitud y divergencia en las capas bajas. El rozamiento es en parte responsable de cierto flujo hacia el exterior de los anticiclones a través de las isobaras, en la proximidad de la superficie terrestre.

El proceso inverso se puede producir en las depresiones. Una divergencia en altitud, acompañada de una convergencia en las capas bajas, puede provocar la ascendencia del aire. El rozamiento puede igualmente producir cierta convergencia de capas bajas provocando en ellas cierto flujo a través de las isobaras hacia el centro de la depresión.

La ascendencia en una depresión se distribuye sobre una zona muy extensa y las velocidades verticales son relativamente pequeñas. No obstante, la ascendencia puede persistir durante varios días y causar una elevación importante de aire en varios kilómetros.

Los movimientos ascendentes lentos y de gran extensión horizontal pueden tener una marcada influencia sobre el gradiente vertical de temperatura, que aumentará.

El aire puede también llegar a ser inestable, lo que acentúa el movimiento vertical. La condensación y la formación de nubes extensas pueden ser la consecuencia de ello si la humedad del aire es suficiente.

Las montañas nubosas pueden tener varios kilómetros de espesor. Asimismo, es posible que las desigualdades en la distribución de la humedad se traduzcan en la formación de capas nubosas separadas.

Con frecuencia, la ascendencia de gran extensión horizontal se desencadena inicialmente debido a una divergencia en la alta troposfera. El flujo divergente en altitud provoca un descenso de la presión en las capas bajas próximas a la superficie terrestre, formándose una depresión. La convergencia se desarrolla, entonces, al nivel del mar y una ascendencia lenta y de gran extensión horizontal se produce en un gran espesor de la troposfera y, a continuación, siempre que la humedad sea suficiente, se origina un extenso desarrollo de nubes.

Las depresiones y las ascendencias de gran extensión horizontal se producen, frecuentemente, próximas a una zona frontal, o sea en una región que separa dos masas de aire extensas cuyas propiedades sean tales que difieran en densidad v temperatura. Las depresiones asociadas a las zonas frontales se denominan depresiones frontales.

Con frecuencia, en una zona frontal existe una variación sensible de la temperatura en una distancia horizontal de algunas centenas de metros. En cada una de las masas de aire la temperatura puede ser casi uniforme, pero diferente de la del aire situado del otro lado de la zona frontal.

A veces se llama simplemente frente a una zona frontal. No obstante, es preciso aclarar que no existe en la atmósfera un límite perfectamente definido entre masas de aire, sino que hay una zona de transición en la que la temperatura varia desde la de una de las masas de aire hasta la de la otra.

El cambio climático le costará a América Latina US$100.000 millones al año

América Latina y el Caribe sufrirán costos anuales mínimos de US$100.000 millones para el año 2050 debido al cambio climático, según un nuevo estudio. El derretimiento de los glaciares, la reducción en los rendimientos agrícolas, las inundaciones y las sequías son algunos de los cambios asociados al calentamiento global que impactarán en la región.

 La cifra estimada representa "los costos mínimos con los impactos ya inducidos en la biósfera, son los cambios que ya están comprometidos en la atmósfera, estos cambios van a suceder", dijo a BBC Mundo Walter Vergara, Jefe de la División de Cambio Climático y Sostenibilidad del Banco Interamericano de Desarrollo, BID, e investigador líder del estudio. Si mañana Estados Unidos y China acuerdan reducciones significativas de emisiones de CO2 lo que se hará es evitar daños adicionales, según el experto del BID.

"Ya estamos experimentando cambios en la intensidad de lluvias. El bioma coralino del Caribe, por ejemplo, va a sufrir un colapso porque la temperatura del mar va a aumentar", dijo Vergara.

                                                

 

"Los glaciares en los Andes por debajo de los 5.000 metros, pase lo que pase, van a desaparecer de aquí al 2050, porque ya tenemos comprometido un aumento de dos grados, lo que queremos es que no aumente aun más esa anomalía en la temperatura".

Ascendencias orográficas

La orografía es la parte de la geografía que trata de las montañas. En este párrafo vamos o estudiar lo que se produce, cuando el aire húmedo se elevo para franquear una cadena de montañas o una barrera de colinas.

Cuando el aire alcanza una cadena de montañas o colinas se ve obligado a elevarse tanto en las capas bajas como en altitud. El movimiento ascendente afecta a una capa espesa de la atmósfera y la distribución vertical de la temperatura en ella se modifica. El aire obligado a elevarse se enfría por expansión adiabática y pueden formarse nubes.

Las nubes que se forman por ascendencia orográfica son de diferentes tipos que dependen de un conjunto de factores, entre los que sobresale la estabilidad del aire en que se forman.

En el aire estable y húmedo se forman con frecuencia stratus. Cuando el aire es débilmente inestable se forman cumulus. Si la atmósfera es inestable en un espeso estrato se pueden formar cumulonimbus.

No siempre se forman nubes cuando el viento cruza las montañas o colinas. En muchos casos, la humedad del aire no es suficiente para la formación de nubes.

Cuando la nube es del género stratus su base es horizontal y, en general, de pequeño espesor, formando una capa que recubre las zonas más elevadas del terreno y frecuentemente con claros sobre las regiones más bajas. El descenso del aire a sotavento de la montaña provoca su recalentamiento y su rápida disipación.

Las nubes orográficas se forman continuamente a barlovento y se disipan en la vertiente contraria. La nube observada en su conjunto aparece como estacionaria pero, realmente, la masa de aire prosigue su camino hacia la otra vertiente del obsóculo. 

Las nubes orográficas se forman, a veces, en altitud por encima de las colinas o montañas. Cuando el aire está casi saturado en el interior de una capa situada en altura, la ascendencia orográfica de esta capa puede provocar la condensación por encima del obstáculo y se puede formar una nube persistente.

Vista por debajo, una de estas nubes es delgada y estrecha por los bordes y ancha y espesa en el centro, de modo que su forma se parece a la de una lenteja. Es una nube lenticular. 

Los nubes lenticulares parecen estacionarias como las orográficas que se forman en lo cima de las montañas. Realmente, las moléculas de agua y de aire se mueven continuamente o través de la nube. A la entrada, el vapor de agua se condensa para formar la nube, mientras que, a la salida, las gotitas de agua se transforman en vapor de agua.

A veces se forma una serie de ondas estacionarias a sotavento de una cadena de colina. En ciertas condiciones de estabilidad, el movimiento ascendente provocado por la barrera orográfica aumenta con la altitud. Después del obstáculo, el aire puede descender más de lo que había ascendido al principio.

Posteriormente, el aire sube de nuevo y el proceso se puede repetir cierto número de veces con una amplitud que decrece con la distancia a la barrera. Las partículas de aire siguen, por lo tanto, una trayectoria ondulada, por lo que se dice que se han formado ondas estacionarias.

Los condiciones más favorables para lo formación de ondas estacionarias tienen lugar cuando existe uno capa estable entre otras dos inestables, una en superficie y otra en altura. Las ondas tienen su máximo de amplitud, con mayor frecuencia en la capa estable.

Si la humedad del aire y la amplitud de la ondulación son bastante elevadas, la condensación se produce en el aire ascendente junto a la cresta de las ondulaciones y la evaporación se produce en el aire que desciende más allá de la cresta. Se pueden formar también una serie de nubes lenticulares.

Las nubes lenticulares indican, pues, la existencia de ondas estacionarias a sotavento de las barreras montañosas. Es importante recordar que el movimiento ondulatorio puede existir sin que haya nubes, si la humedad del aire es insuficiente. Estas ondas estacionarias influyen, con frecuencia, sobre el comportamiento de las aeronaves.

Convección

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.

Los fenómenos asociados a la convección son muy importantes en las regiones tropicales.