Una relación muy cercana: las nubes y la precipitación.

Por: Alejandro Rafael Vega Marquina

La atmósfera es una capa gaseosa que cubre a la Tierra, compuesta en mayor parte de nitrógeno y oxígeno, está ayuda a que los procesos biológicos existan, una manera es estabilizando el gradiente de temperatura, evitando tener extremos climáticos que pongan en riesgo a la vida como bien se podrían tener; por otra parte, de manera general, en la atmósfera se pueden encontrar procesos dinámicos, termodinámicos, eléctricos e hidrodinámicos.

Un fenómeno muy relevante que afecta cada año a México, es la temporada de lluvias; la precipitación es una etapa del ciclo hidrológico, ayuda alimentar nuestros ríos y lagos que a su vez sirven como fuentes naturales de riego para la cosecha, pero ¿cómo se forma la lluvia? Está pregunta da inicio a la investigación.

En meteorología, un fenómeno observado en la atmósfera u observado sobre la Tierra es conocido como meteoro, este puede presentarse como precipitación/lluvia, una suspensión de partículas sólidas o líquidas y también pueden relacionarse con fenómenos ópticos y eléctricos, estos se clasifican en hidrometeoros, litometeoros, fotometeoros e electrometeoros. [2]

La lluvia proviene de las nubes, pero ¿qué es una nube?, las nubes son hidrometeoros que consisten grandes conjuntos de pequeñas gotas de agua o de partículas diminutas de hielo que se encuentran suspendidas en la atmósfera [1]. Cada vez que se observa el cielo azul se puede identificar que no todas las nubes son iguales, existen diferentes tipos. Las nubes generalmente se encuentran entre una variedad de alturas desde el nivel del mar hasta el limite superior de la troposfera.

El sistema internacional actual de clasificación de nubes se remonta a 1803, cuando el meteorólogo aficionado Luke Howard escribió el ensayo The Modifications of Clouds (La modificación de las nubes). [3]

Por otro lado, en 1956, la Organización Meteorológica Mundial publicó el Atlas internacional de las nubes, en el cuál establecen cuatro tipos básicos, y usan términos latinos para designarlas. [1]

  • Cirrus: nube fibrosa
  • Stratus nube en capa
  • Cumulus: nube abultada, en glóbulos
  • Nimbus: nube de lluvia

Una manera de clasificar a las nubes es por su altura y por forma. Por ejemplo, las nubes altas pueden formarse entre 5 km y 13 km de altura, y se le pone el prefijo cirrus, en esta categoría entran los Cirrus (Ci), Cirrostratus (Cs), Cirrocumulis (Cc). Las nubes medias pueden formarse entre 2 a 5 km, y se le pone el prefijo Alto, un ejemplo son el Altostratus (As) y el Altocumulus (Ac). También es necesario considerar las nubes bajas que se forman desde la superficie hasta los 2 km, los Stratus (St), los Stratocumulus (Sc), Nimbostratus (Ns) entran dentro de esta clasificación. Y, por último, las nubes de desarrollo vertical, las Cumulus (Cu) y las Cumulonimbus (Cb). La Figura 1 muestra tipos de nubes más comunes.

Figura 1: Clasificación de nubes. [2]

Las nubes tienen diferentes mecanismos de formación, los cuáles son: la turbulencia mecánica, la convección, ascendencia orográfica e interacción entre masas de aire. Una cuidadosa inspección de la nubosidad puede ayudarnos a comprender los fenómenos físicos que están involucrados y, por ende, entender las consecuencias que podrían tener en el tiempo atmosférico.

La turbulencia mecánica se produce por el rozamiento del aire con los obstáculos de la superficie terrestre, la turbulencia puede provocar la mezcla de vapor de agua entre diferentes masas y está puede llegar ha saturarse.  Otro mecanismo, es por corrientes convectivas, estas se generan por el calentamiento del aire en contacto con el suelo, el cuál disminuye su densidad y asciende, conforme esta va subiendo en altura, se produce un enfriamiento lo cuál provoca la saturación del aire y la formación de nubes [1].

La ascendencia orográfica es cuando el aire llega ante una montaña o cordillera se ve obligado ascender por la ladera, y a medida que se eleva, se enfría adiabáticamente por expansión, si el aire que asciende es estable se formaran nubes de tipo estratiforme, por otro lado, si el aire que asciende es inestable se formarán nubes tipo cumuliformes [1]. Una forma de analizar la formación de nubosidad es con base al grado de estabilidad de una parcela de aire. Si la parcela tiene una temperatura menor al aire circundante, se dice que la parcela de aire es estable, si se logra condensar el vapor de agua formaría nubes tipo estratiforme. Por otro lado, cuando la parcela de aire tiene una temperatura mayor al aire a su alrededor, tendría un grado de inestabilidad y con ello formaría nubes tipo cumuliformes.

Y el último mecanismo, es la interacción entre masas de aire caliente y frío, esto da a lugar a lo fenómenos atmosféricos conocido como frentes, en dónde el aire cálido se desliza ascendiendo por encima del aire frío, lo que produce formaciones de nubes muy características. Para que se produzca la precipitación es necesario que las pequeñas gotas de nube colisionen y coalescan para formar gotas más grandes que venzan la resistencia del aire y caigan [1]. En la figura 2 se observa los tamaños típicos de una gota de nube, una gota de llovizna y una gota de lluvia.

Figura 2: Tamaño del diámetro de las gotas. [4]

La precipitación puede presentarse en diferentes formas, tamaños y estados, esta depende del mecanismo de formación de las partículas y es un tema perteneciente a la microfísica de nubes; ejemplo de precipitación puede ser la llovizna, la lluvia, la lluvia helada, nieve, nieve granulada/graupel, cinarra, granizo.

La llovizna es precipitación líquida formada por pequeñísimas gotas con diámetro inferior a 0.5 mm, estas flotan en el aire por el viento, estas pueden ser producidas por stratus de poco espesor [1].  La lluvia es precipitación líquida que cae directamente al suelo y tiene un diámetro superior a los 2 mm, las gotas conforme aumentan el diámetro son menos frecuentes, ya que se vuelven aerodinámicamente inestables. Otro ejemplo, es la lluvia helada, es la precipitación de gotitas que se congelan al atravesar una capa de aire más fría que de dónde procede, si no es suficientemente frío, se puede congelar la parte exterior de la gota y la interior permanece líquida [1], estas gotas pueden estar por debajo de 0°C permaneciendo en estado líquido, por lo tanto, las gotas están subenfriadas.

La nieve es la precipitación sólida de cristales en formas de prismas, con volumen de aire entre los cristales. La nieve granulada o graupel es precipitación sólida de pequeños gránulos de hielo blancos y opacos, de forma esférica o cónica, se forman por la agregación de gotas en estado líquido sobre cristales de hielo. Otro ejemplo es, la cinarra, precipitación sólida de pequeños gránulos de hielo blancos y opacos, aplastados o alargados con un diámetro inferior a 1mm. Y, por último, el granizo es precipitación sólida, cuyo núcleo está formado de hielo, el agua envuelve a la partícula de hielo y se congela, formando capas transparentes de hielo con una gran variedad de diámetros.[1]

Finalmente, se sabe existe una importante relación en el mecanismo de formación y su el desarrollo temporal de las nubes con las diferentes formas de precipitación que presenta. La formación de precipitación a lo largo de México varía y tiene diferentes orígenes que se pueden tratar de analizar en primera instancia sólo observando los tipos de nubes y sus alrededores geográficos.

Bibliografía

[1]Allylon, Teresa (2003). “Elementos de meteorología y climatología”. Editorial Trillas Segunda edición.  211 pag.

[2] World Meteorological Organization. Definition of clouds. Consultado de la página https://cloudatlas.wmo.int/clouds-definitions.html el día 21 de agosto de 2019.

[3]Organización Meteorológica Mundial, Clasificación de nubes. Consultado de la página https://public.wmo.int/es/Día-Meteorológico-Mundial-2017/clasificación-de-las-nubes el día 21 de agosto de 2019

[4] Lutgens, Tarbuck (2001). The atmosphere an introduction to meteorology. Editorial Pearson.

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