Los ingredientes necesarios de la inestabilidad atmosférica

En una entrada anterior de nuestro blog, analizamos de manera breve en qué consistía la inestabilidad atmosférica y qué elementos eran clave para distinguir si el tiempo que observamos era soleado, agradable o estable, o bien desapacible, lluvioso, tormentoso o inestable. Recuperamos esta temática en una segunda parte para analizar con algo más de profundidad otros elementos clave necesarios para observar tiempo lluvioso o tormentoso.

Líneas de convergencia

Una línea de convergencia es un espacio en forma de línea donde el aire converge. Cuando dos masas de aire son empujadas por vientos de diferentes direcciones, estas chocan y se ven forzadas a ascender. Las características de los vientos, la dirección de donde proceden y de la región donde soplan son claves para el análisis del tiempo observado.

En las regiones mediterráneas, es muy común que durante la primavera, verano y otoño soplen brisas costeras, producto de la diferencia de temperaturas entre el mar y la tierra. En la época cálida, la tierra se calienta mucho más que el mar, fomentando una diferencia de temperaturas muy elevada que hace que el aire en contacto con la tierra sea menos denso y se eleve. Cuando el aire se eleva, deja un vacío que debe rellenarse, y para rellenarse, se genera una corriente de aire que va de mar a tierra. De esta manera se genera la brisa costera, que sigue un ciclo diurno.

Cuando la brisa costera avanza tierra adentro, puede encontrarse con vientos que proceden de otra dirección. Al encontrarse estos vientos, el aire se ve forzado a ascender. Si este aire, al ascender, se encuentra con unas condiciones de temperatura y humedad adecuadas, formará nubes y si existen condiciones de inestabilidad en forma de vaguada, DANA, o frente, acompañados por suficiente CAPE, se podrán formar chubascos y/o tormentas.

Ascensos de aire por orografía

La orografía es un factor clave a la hora de analizar la inestabilidad atmosférica. El lector que viva en la montaña o sea un aficionado a ella, sabrá perfectamente que el tiempo en la montaña se puede complicar muy rápidamente. Cuando una masa de aire se encuentra con una cadena montañosa, se ve obligada a pasar por donde puede: por los recovecos libres de espacio que quedan entre montañas, o bien ascendiendo por las laderas. Este ascenso de aire por las laderas de las montañas se conoce como ascenso de aire orográfico.

Si las condiciones atmosféricas lo permiten, el ascenso de aire por la ladera de una montaña facilita la formación de nubes. Para ello, es necesario que el aire, al ascender, alcance su punto de saturación o altura a partir de la cual éste comienza a condensarse (nivel de condensación por ascenso). Al alcanzar este punto, todo depende de las condiciones de temperatura y humedad en altura.

Si la temperatura del aire alrededor del que se va elevando va descendiendo y persisten las condiciones de alta humedad, ocurre algo parecido a lo que @DuncanWingen denomina en el tuit anterior ‘chimenea convectiva’: la formación de una nube de desarrollo vertical por presencia de una montaña. Esta es la expresión clásica de inestabilidad por ascensos de aire orográficos que incluso pueden acabar en la formación de chubascos y tormentas en presencia de un frente, una vaguada o una DANA.

Sin embargo, cuando la temperatura que rodea la masa de aire que asciende no cambia o asciende (inversión térmica), las condiciones de inestabilidad desaparecen, ya que existe una tendencia de la masa de aire a descender. Por este motivo, en invierno, cuando las condiciones son anticiclónicas, se forma inversión térmica, quedando el aire frío estancado en la superficie, ya que es más denso, e impide su ascenso, formando en determinadas ocasiones cascadas de niebla.

Contenido de humedad

El contenido de humedad, combinado con factores de inestabilidad, es fundamental a la hora de analizar si el tiempo será lluvioso o tormentoso. Sin la humedad suficiente, las nubes no se pueden formar ni desarrollarse. El contenido de humedad en la atmósfera consiste en la capacidad que tiene el aire de almacenar agua. Si esta capacidad está a punto de llegar a su tope, significa que el aire o la masa de aire analizada está saturada de humedad. En cambio, si esta capacidad es muy baja, la masa de aire que estamos analizando tiene un contenido muy bajo de humedad.

Existen varias formas de analizar cuál es el contenido de humedad en la atmósfera. Una de estas maneras es mediante la observación en tiempo real de las imágenes de satélite a través del canal de vapor de agua. Este canal de satélite es una manera muy visual de observar las estructuras atmosféricas más comunes y el contenido de vapor de agua que aportan: frentes, borrascas, o DANAs, cuando la circulación se aísla del resto de estructuras.

Para comparar la observación del contenido de humedad mediante imágenes de satélite, se puede utilizar la previsión de la humedad relativa a diferentes niveles de altura. Esta previsión se calcula en los modelos numéricos de previsión del tiempo. Los modelos de previsión numérica del tiempo calculan la humedad relativa a diferentes altitudes, para evaluar el contenido de vapor de agua en la atmósfera. En los modelos numéricos utilizados en Meteoclim, también se calcula esta cantidad.

Conclusiones

Para finalizar, podemos concluir que la combinación de diversos factores de las masas de aire determina cómo de inestable será el tiempo. Es complejo en ocasiones establecer una relación directa entre la inestabilidad atmosférica y su posible manifestación en forma de chubascos o tormentas, ya que aunque se den muchas condiciones favorables, nunca está del todo garantizada su observación. Esto se debe principalmente a los complejos procesos físicos que ocurren dentro de las nubes, conocidos como microfísica.

En particular, cuando se forma una nube de desarrollo vertical, su extensión suele ser mucho más pequeña que, por ejemplo, un frente nuboso con precipitaciones asociadas, con lo que los chubascos o tormentas suelen ser mucho más locales. Puede ocurrir también que el desarrollo de una nube vertical se vea frustrado por las condiciones atmosféricas del momento, o que finalmente se desarrolle una tormenta en un lugar distinto al esperado.

Los procesos de formación de las nubes y en particular, las de desarrollo vertical, son extremadamente complejos de modelizar por el tamaño tan pequeño de las gotitas de agua y hielo del que están formadas las nubes y por ello su predicción es tan compleja. En general, estos son los ingredientes necesarios para observar tiempo inestable:

• Presencia de suficiente energía disponible para formar nubes de desarrollo vertical (CAPE)
• Poca energía de inhibición de nubes de desarrollo vertical (CIN)
• El paso de un frente o bien la presencia de una DANA
• Alto contenido de humedad atmosférica
• Presencia de una línea de convergencia o bien una cadena montañosa

La presencia de uno o más factores de los mencionados incrementa la posibilidad de observar nubes de desarrollo vertical y/o chubascos o tormentas. Estos factores son necesarios para hablar de inestabilidad atmosférica, pero no garantizan que finalmente ocurran estos fenómenos.

Referencias

• Blog Meteoclim: Cómo analizar la inestabilidad atmosférica (I)
• Twitter de Iván Domínguez Fuentes
• Twitter de Duncan Wingen