Advección, radiación y expansión adiabática

La atmósfera es un medio en donde los movimientos en masa se producen con facilidad, permitiendo así el intercambio de calor por movimientos verticales u horizontales.

A menudo se utiliza en meteorología el término convección para designar a los movimientos verticales, sin embargo, el valor de la velocidad de estos movimientos no excede, en general, a la centésima parte de la de los movimientos horizontales.

El movimiento horizontal se produce en general a gran escala y puede provocar el transporte de energía calórica desde las regiones tropicales hacia las zonas polares sobre distancias de miles de kilómetros.

El transporte horizontal de calor de otras magnitudes físicas por el viento se llama advección. Este término, derivado del latín, significa «llevar hacia“, las corrientes de advección son más importantes y más persistentes que las corrientes verticales.

La advección es sinónimo de transporte de una propiedad atmosférica por el viento.

De esta forma, por ejemplo y para fijar ideas, podemos tener advección cálida o fría sobre un lugar.
En la predicción del tiempo el término de advección está referido al transporte de una magnitud dada por la componente horizontal del viento.

Si hay advección fría, ésta suele ocurrir hacia superficies más cálidas

Si hay advección cálida, ésta suele ocurrir sobre suelos y mares fríos, con lo que hay enfriamiento desde abajo.

Las causas de la condensación.

Pueden ser de diversos tipos: enfriamiento por radiación o advección, mezcla de masas de aire y enfriamiento por expansión adiabática, siendo este último el que provoca la formación de masas nubosas de mayor entidad.

En el enfriamiento por advección una masa de aire cálido y húmedo es transportada horizontalmente, sumándose por encima de una superficie o masa de aire más fría.

Debido al contacto de la masa cálida con la fría la temperatura del aire de la masa cálida descenderá, para igualarse con la de la fría, formándose nubosidad si en esta disminución de temperatura la masa cálida alcanza su punto de rocío y se satura.

En el enfriamiento por radiación, cuando la tierra es calentada por el sol la capa de aire más próxima a la superficie de la tierra se calienta. Por este motivo, se forman burbujas de aire caliente que debido a su menor densidad con relación al entorno que las rodea comienzan a ascender.

A medida que las burbujas ascienden, la disminución de temperatura provoca su saturación, su condensación y la correspondiente formación nubosa.

ENFRIAMIENTO ADIABÁTICO: variación térmica debida al descenso de la presión atmosférica conforme se asciende en altitud.

Al ascender el aire, desciende la presión atmosférica y por tanto los movimientos y fricciones moleculares de manera que se produce un enfriamiento del aire.

Se considera un descenso medio de unos 6,5º C cada kilómetro.

Si el aire es seco, ese descenso es superior, en torno a 10º C cada 1000 m de altitud, pero si el aire está saturado, el enfriamiento es del orden de 5º C cada 1000 m.

Las  nubes están constituidas por un conjunto de partículas muy finas de agua, de hielo o mezcla de ambos, suspendidos en la atmósfera.

Las nubes se forman por condensación del vapor de agua existente en la atmósfera, lo cual da lugar a gotitas cuyo diámetro es del orden de las 20 micras, que se mantienen en suspensión debido a su escaso peso.

En el enfriamiento por expansión adiabática, al ser nulos los intercambios de calor, el aire, durante su ascenso, a causa de la disminución de la presión con la altura, se expande, enfriándose.

Ese enfriamiento da lugar a su saturación, su condensación y la correspondiente formación nubosa.

Este fenómeno, enfriamiento por expansión adiabática, esta presente en el proceso de la mayoría de las formaciones nubosas, y se encuentra ligado al ascenso del aire por medio de una o varias de las siguientes vías:

– Libre convección, debido al calentamiento de la superficie por el sol.

– Convección forzada, debido a la influencia de la orografía del terreno (ascendencia orográfica).

– Aire forzado a ascender en la proximidad de frentes cálidos o fríos, producido por el movimiento horizontal de una masa de aire frío que fuerza a una de aire más cálido a ascender.

Ver dibujo anterior de frente cálido

– Convergencia de una masa de aire hacia un área de baja presión, que fuerza el aire a ascender para mantener el equilibrio entre masas. Es decir, cuando horizontalmente, en una zona entra más aire del que sale, como ocurre con la convergencia del viento a nivel del terreno hacia el centro de una baja presión, el exceso de aire es obligado a ascender.