Formación de las nubes y mecanismos

Formación de las nubes y mecanismos

par Víctor Hernández García,
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Buenas tardes, Rubén:

Estoy al principio del tema 10, en la diapositiva que explica cómo se forman las nubes. Consigo entender el proceso, pero no la idea de que, cuando el aire pierde presión al ascender, "se expanda sin intercambiar calor con el entorno". ¿Qué significa esto? ¿Es el denominado enfriamiento adiabático? Tampoco acabo de comprender en qué consiste.

Otra pregunta que me surge tiene que ver con el mecanismo de los frentes. ¿La masa de aire cálido siempre es más húmeda que la de aire frío y, por eso, se superpone a esta, que queda en superficie y es en la que se produce la descarga de precipitación? En cuanto a la convergencia, ¿los vientos que chocan en un punto van cargados de humedad igualmente o hay uno más húmedo que otro?; en este caso, ¿no intervienen las masas de aire?

Atentamente,

Víctor

En réponse à Víctor Hernández García

Re: Formación de las nubes y mecanismos

par Rubén Del Campo Hernández,

Buenos días, Víctor.

Para entender que el aire pierde presión al ascender, ten en cuenta que la presión atmosférica es la fuerza que ejerce una columna de aire sobre una determinada superficie. Esta fuerza depende del peso de la columna de aire que, lógicamente, es mayor cuanto más cerca de la superficie nos encontramos. Por eso, cuando una masa de aire se ve forzada a ascender (independientemente del mecanismo que provoca este ascenso) alcanza regiones donde la longitud de la columna atmosférica es menor, y por tanto, la presión atmosférica también lo es.  Al ser menor esa presión atmosférica, la burburja de aire puede expandirse, como hacen todos los gases, que tienden a ocupar todo el volumen disponible. Y al expandirse, lo que sucede es que las moléculas que componen el aire se alejan entre sí, los choques entre ellas son menores y, por lo tanto, se enfría.

En cuanto a la cuestión de que se expander sin intercambiar calor con el entorno, efectivamente esto está relacionado con el concepto de enfriamiento adiabático. En meteorología, para simplificar, se suele considerar que los gases que componen la atmósfera son gases ideales y que las burbujas que ascienden no intercambian calor con el entorno, ni tampoco sufren calentamiento o enfriamiento por radiación. Esto en la realidad no es exactamente así, porque sí hay cierto calentamiento o enfriamiento, pero idealmente se puede considerar que, en su ascenso, no hay intercambio de calor con el entorno. Por eso, el trabajo necesario para la expansión de la burbuja hasta alcanzar el máximo volumen disponible se realizará a expensas de su energía interna, y por ello, sufrirá un enfriamiento.

Sobre el mecanismo de los frentes, hay que pensar que las masas de aire cálido tienen mayor capacidad de retención de vapor de agua que las masas de aire frío, pero no siempre tiene por qué ser más húmeda la masa de aire cálido que la masa fría, aunque generalmente suele serlo. No obstante, la causa por la que la masa fría (en el caso de un frente cálido) queda por debajo de la cálida es porque la masa cálida es menos densa que la fría (el aire pierde densidad al ganar temperatura) y, por tanto, el aire cálido "resbala" por encima. En cuanto a las convergencias, muchas veces "chocan" vientos de muy diferente naturaleza: cálidos y secos con fríos y húmedos, o viceversa. Ambos pueden ser también secos o ambos húmedos: es muy variable. Para que se formen nubes, eso sí, han de tener la humedad suficiente como para que, cuando se produzca el ascenso, haya una cantidad mínima de vapor de agua que pueda condensar.

Espero haber aclarado tus dudas. Saludos.

En réponse à Rubén Del Campo Hernández

Re: Formación de las nubes y mecanismos

par Víctor Hernández García,
Estimado Rubén:

Quedo de nuevo muy satisfecho por las explicaciones, muchas gracias. Ahora ya entiendo que el aire se expanda al ascender y que, por ello, se enfríe; lo mismo en el caso del enfriamiento adiabático.

En cuanto a los frentes, ¿qué es lo que ocurre cuando se trata de una masa de aire frío húmeda y una masa de aire cálido seca? ¿Es esto un frente frío? Creo deducir por la explicación que, cuando se trata de una masa aire cálido cargada de humedad y una masa de aire frío seca, hablamos de frente cálido; no sé si lo he entendido bien.

Respecto a la convergencia, solo una pregunta más. Si convergen vientos secos, ¿no ocurre nada?, ¿da igual que sean fríos o cálidos?

Saludos otra vez,
Víctor
En réponse à Víctor Hernández García

Re: Formación de las nubes y mecanismos

par Rubén Del Campo Hernández,

En cuanto a los frentes, hay que tener en cuenta cómo es la naturaleza de dos masas de aire: la que avanza y la que permanece estática. Lo importante, más que la humedad, es la diferencia de densidad, que suele venir determinada por la diferencia de temperatura (aunque un aire húmedo también es ligeramente menos denso).

- Si el aire que avanza es cálido, hablaremos de un frente cálido (el término "frente" se acuñó en el período bélico de la Primera Guerra Mundial, por analogía con los frentes de los bandos contrincantes). Entendamos, pues, como un frente cálido una masa de aire cálido que avanza. Si en su desplazamiento se topa con una masa de aire frío no le quedará más remedio que remontarla y seguir su camino ascendiendo por encima de ella, ya que es menos denso. Al ascender, su humedad se condensará y se formarán nubes, que dejarán lluvia en general moderada y uniforme.

- Si el aire que avanza es el frío, hablamos de un frente frío. En este caso, cuando se tope con aire más cálido, al ser el aire frío más denso penetrará en cuña por debajo del aire cálido, haciendo ascender a este último de forma violenta, lo que dará lugar a nubes de tormenta y precipitación en forma de chubascos.

Si convergen vientos secos, al igual que si son húmedos, se darán condiciones adecuadas para que haya ascensos de aire; pero si ese aire que asciende no tiene la humedad suficiente, no podrán formarse nubes. Esto es independiente de si son fríos o cálidos, aunque recordemos que el aire cálido suele, en general (pero no siempre) contener más humedad que el aire frío.

Saludos.

En réponse à Rubén Del Campo Hernández

Re: Formación de las nubes y mecanismos

par Víctor Hernández García,
Buenas tardes de nuevo:

Le agradezco de nuevo sus explicaciones ciertamente aclaratorias. Gracias por el tiempo dedicado (insisto, en domingo) a elaborar unas respuestas tan completas.

Saludos,
Víctor

P.S.: Fascinantes y preciosas las nubes noctilucentes.