Las tormentas y su clasificación

La tormenta es un fenómeno meteorológico que despierta mucho interés. En este artículo abordaremos los distintos tipos que existen y cómo Meteoclim hace uso de una herramienta propia para su seguimiento.

Las tormentas se pueden formar en una amplia variedad de escenarios y su comportamiento depende del entorno en que se desarrollan, condicionado por la inestabilidad termodinámica que exista, el perfil vertical de viento (cómo es la dirección y velocidad del viento a medida que ascendemos en la capa de aire) y el forzamiento mesoescalar (condicionantes que pueden favorecer el desarrollo de tormentas), entre otros factores. Están asociadas siempre a un género de nubes – los cumulonimbos – que son responsables de algunos de los fenómenos atmosféricos más violentos, como precipitaciones intensas, vientos fuertes, granizos gruesos, rayos frecuentes y tornados.

Cumulonimbo surgido de una división en dos de una tormenta sobre Madrid, 2004
J.A. Quirantes

Hay que destacar también que las tormentas desempeñan un importante papel proporcionando precipitaciones necesarias en muchas regiones de La Tierra, participando en la circulación general al transportar humedad y calor latente y sensible a la troposfera superior y estratosfera inferior, y constituyendo una parte significativa en los balances radiativos de la atmósfera.

El concepto de célula convectiva es fundamental para entender la dinámica de los diferentes tipos de tormenta. Una célula convectiva debe entenderse como una región caracterizada por una fuerte corriente de aire ascendente de velocidad superior a los 5 m∙s-1 y una corriente descendente asociada a la precipitación, que en conjunto tiene una sección horizontal de 10 a 100 km2 y se extiende en vertical ocupando la mayor parte del espesor de la troposfera. En las más intensas la corriente ascendente puede alcanzar velocidades superiores a los 60 m∙s-1 y la descendente puede superar los 30 m∙s-1.

Mammatus, nubes accesorias de algunas tormentas en Guadalajara, 2006 / J.A. Quirantes

Para clasificar las tormentas se pueden seguir distintas estrategias. En este artículo adoptaremos la nomenclatura estándar y las clasificaremos en unicelulares, multicelulares y supercelulares.

La tormenta unicelular consiste en una única célula convectiva, de vida corta y a menudo asociada con cizalladura vertical débil (variación en la velocidad del viento a medida que ascendemos en la capa de aire). Se compone de un solo par que integra una corriente ascendente y una corriente descendente, y tiene un ciclo vital de unos 30-50 min en el que se completan tres etapas bien diferenciadas: desarrollo, madurez y disipación.

Cumulonimbus capillatus virga en Colmenar Viejo (Madrid) 2008 / J.A. Quirantes
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Ciclo de vida de una tormenta / Antonio Ciccolella

Cuando un conglomerado de células convectivas coexisten en diferentes estados de desarrollo dentro de una tormenta, se denomina tormenta multicelular. Las tormentas multicelulares se producen normalmente en un entorno con cizalladura moderada, y tienen vidas más largas que las células simples, puesto que se siguen desarrollando nuevas células en los frentes de racha cuando las más viejas se van disipando. La cizalladura moderada en el entorno evita que las circulaciones asociadas con las células individuales interfieran unas con otras, permitiendo así que la tormenta multicelular persista durante varias horas. Los flujos de salida de aire frío de cada célula se combinan formando lo que se conoce como frente de racha. En la mayoría de los casos, el desplazamiento de la tormenta se produce en esta misma dirección.

Distintas células convectivas en Guadalajara 2007 / J. A. Quirantes

Una tormenta supercelular consiste en una sola corriente ascendente rotatoria, que se produce con frecuencia en un entorno con fuerte cizalladura además una helicidad relativa a la tormenta (indica si el ambiente favorece el desarrollo de tormentas con corrientes ascendentes rotatorias). Tiene un ciclo vital mucho más largo que una célula simple, perdurando a menudo durante varias horas. Las tormentas supercelulares producen la mayor parte del tiempo severo registrado en la superficie terrestre. En España no es la forma típica de célula convectiva. Sin embargo, en ocasiones se dan por lo que los cazadores de tormentas suelen reportar imágenes de supercélulas en nuestro país.

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Supercélula próximo al aeropuerto de Alicante, 2020 / Javier Pérez
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Supercélula sobre la ciudad de Alicante, 2020 / Brian Carlin

Algunos de los fenómenos severos asociados a las tormentas son el frente de racha que se produce debido a que la evaporación de la precipitación dentro de una tormenta origina un embolsamiento de aire frío, que al entrar en contacto con el suelo se extiende horizontalmente debido a su propio peso, y de ese modo genera vientos racheados en superficie. Suele dar lugar a rachas de viento más o menos fuertes – inferiores a los 100 km/h en una célula ordinaria, una bajada notable de la temperatura, que puede alcanzar casi los 10C en unos pocos minutos y un aumento rápido de la presión atmosférica, de hasta varios hectopascales en menos de una hora.

Esquema del frente de racha /Foto:J.A. López Esquema: J.A. Quirantes

Otro fenómeno severo es el reventón (downburst) que es un área de vientos fuertes en superficie inducidos por una corriente descendente, que cubre unas dimensiones horizontales comprendidas entre menos de 1 km y 10 km como máximo. Los microreventones pueden ser además clasificados en: microrreventones secos, cuando no van acompañados de precipitación o ésta es escasa y generalmente están asociados a virgas procedente de altocúmulos o de cumulonimbos de base elevada, y microrreventones húmedos, frecuentemente acompañados de intensas precipitaciones y habitualmente asociados con fuertes columnas de precipitación de una tormenta.

Reventón húmedo próximo al aeropuerto Madrid-Barajas,2006 / J.A. Quirantes

El tercer fenómeno destacado es el tornado que es una columna de aire en rotación violenta, que está en contacto con el suelo y con una nube cumuliforme, y frecuentemente, pero no siempre, es visible como una nube de embudo o tuba (funnel cloud). El tornado es el tipo de circulación más intenso observado en la atmósfera, pudiendo superar la velocidad del viento los 140 m∙s-1, aunque el límite superior no se puede establecer con seguridad debido a la gran dificultad para medir intensidades de viento de esta magnitud. El diámetro de un tornado varía desde unos 100 m hasta unos 3 km, y su duración suele ser de unas decenas de minutos, aunque pueden durar desde unos pocos segundos hasta – en casos raros – una hora o más. En general recorren unos pocos kilómetros, aunque hay datos de varias decenas de kilómetros recorridos.

Varios tornados y lluvias fuertes sorprenden a Campillos | Diario Sur
Tornado sobre Campillos (Málaga), 2019 / Fuente: DiarioSur

En Meteoclim, dentro de nuestro proyecto de investigación e innovación estamos desarrollando herramientas que permiten anticipar la llegada de una tormenta a una localidad o área. Para ello hacemos uso de los datos de la red de radares de AEMet y la red de detección de rayos de Earth Networks . Esta última permite detectar las descargas que se producen dentro de la nube como los que llegan a tierra, siendo esto muy útil para estimar la intensidad de la tormenta en base al ratio de rayos , un parámetro que facilita la red de descargas de Earth Networks.

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Herramienta de nowcasting de tormentas de Meteoclim

De esta forma podemos identificar el tipo de tormenta mediante algoritmos y asociar un grado de severidad de la misma. Conociendo cual ha sido el campo de movimiento del entorno de la tormenta en los últimos minutos hacemos una estimación de las localidades e infraestructuras de interés que pueden verse afectadas siendo esto muy útil para salvaguardar las vidas de las personas además del cultivo o las fuentes de producción de energía.

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Ejemplo de datos ofrecido por la herramienta de nowcasting de tormentas de Meteoclim

En un próximo artículo abordaremos los sistemas convectivos que pueden englobar diferentes tipos de fenómenos atmosféricos que tienen en la convección su origen, su evolución y sus características. Estructuras como líneas de turbonada, ecos en arco y complejos convectivos de mesoescala (CCM) serán analizados.

Fuentes:

Cotton, W.R., G.H. Bryan & S.C. van der Heever, 2011. Storm and Cloud Dynamics. Elsevier, 243-454.

Meteorología mesoescalar. Paquete de Instrucción Básica para Meteorólogos. Agencia Estatal de Meteorología (AEMet).

Observación e identificación de nubes. Cuerpo de Observadores de Meteorología del Estado. Agencia Estatal de Meteorología (AEMet).

Weiman, M. L & J. B. Klemp, 1986. Characteristics of Isolated Convective Storms. In Mesoscale Meteorology and Forecasting, P.S. Ray (ed.), Amer. Meteor. Soc., 331-358.

Weisman, M.L., 2003. Convective storms. In Encyclopedia of Atmospheric Sciences, J.R. Holton, J.A. Curry & J.A. Pyle (eds.), Academic Press, 548-559.

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