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Nociones de meteorología

El Perfil Vertical de la Atmósfera

El ciclo diario del calentamiento y enfriamiento del suelo bajo la acción de la radiación del sol, así como la mezcla de masas de aire de procedencia diferente tiene como consecuencia la modificación del valor de la temperatura del aire en función de la altura. Esta modificación repercute en la habilidad de la atmósfera en iniciar o inhibir los movimientos verticales del aire.

De manera general diremos que una atmósfera estable es aquella que inhibe los movimientos verticales mientras que una atmósfera inestable los amplifica. Una atmósfera se denomina neutra cuando es indiferente a estos movimientos.


Estabilidad vertical:

La relación entre el perfil adiabático y el real de la atmósfera determina lo que se conoce como estabilidad vertical. En el desplazamiento adiabático seco de una burbuja de aire que sube o baja de altura se produce un enfriamiento o calentamiento de unos 10ºC por kilometro. Se producen tres tipos de niveles: Estable, Neutro e Inestable.

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Figura ESTABLE(a)                                             Figura INESTABLE(b)

Consideremos las figuras : las líneas sólidas representan el perfil real de temperatura en la atmósfera y las lineas de trazos el de la temperatura que seguiría en sus desplazamientos verticales una burbuja situada previamente en A (perfil adiabático seco).

En el caso (a) si la burbuja de aire asciende su temperatura terminaría siendo menor que la de su entorno y por tanto se hundiría de nuevo hacia A por ser más densa que aquel. En este mismo caso si la burbuja descendiese su temperatura sería más alta que la de su entorno y tendería por tanto a recuperar su posición A al poseer una densidad menor que el aire circundante. Estamos entonces frente a un perfil vertical ESTABLE en el que se tiende a inhibir los movimientos verticales del aire.

Si en un perfil estable la temperatura del aire ascendiera con la altura diremos que nos encontramos ante una inversión térmica. En el caso (b), siguiendo los mismos razonamientos anteriormente empleados observamos que el resultado es una amplificación de los movimientos verticales de la burbuja por encontrarse ésta más ligera (arriba) y más densa (abajo) que el aire que le circunda. Estamos entonces ante una situación INESTABLE. Las condiciones de fuerte inestabilidad son las causantes de fuertes ráfagas ascendentes de aire en las que condensa el vapor de agua dando lugar a la formación de gotas de agua que pueden alcanzar un tamaño tal que terminan por precipitar.

Si el perfil real de la atmósfera coincide con la variación adiabática de temperatura diremos que estamos ante un perfil NEUTRO.


Procesos Adiabáticos:

Los movimientos verticales del aire están condicionados a su flotabilidad, la flotabilidad de una burbuja de aire depende de su densidad relativa respecto a la del entorno que la rodea. Aunque la densidad del aire es casi constante, su densidad relativa varía fuertemente en función de su temperatura de forma que al aire más frío le corresponde mayor densidad relativa y por tanto una tendencia al hundimiento siendo todo lo contrario lo que sucede con el aire caliente.

Una burbuja de aire desplazada verticalmente experimenta cambios rápidos de presión; como respuesta a los cuales el volumen y/o su temperatura deben cambiar a su vez. Suponiendo que el intercambio de calor de dicha burbuja con su entorno vía conducción o radiación es suficientemente lento, tal y como en realidad ocurre, sus cambios de temperatura se deben casi exclusivamente a sus cambios de volumen.

Teóricamente, el proceso ideal durante el cual no hay absolutamente ningún intercambio de calor con el medio circundante se llama proceso adiabático. Como el aire contiene normalmente agua, y los cambios de fase de ésta implican intercambios de calor latente, distinguiremos entre dos tipos de procesos adiabáticos :

  1. Adiabático seco: Durante el que no hay cambios de fase en el agua.
  2. Adiabático húmedo: Con cambios de fase en el agua.

Durante un proceso adiabático húmedo, los cambios de fase de una burbuja que cambia de presión causan la conversión de calor latente a calor sensible y viceversa. Esto es, cuando ocurre condensación el calor latente desprendido calienta la burbuja y hace subir su temperatura, con lo que el descenso no es tan rápido como en un proceso adiabático seco. Cuando ocurre evaporación, el calor latente enfría la burbuja más rápidamente que en el caso seco. El valor de subida o bajada de la temperatura en los procesos adiabáticos húmedos está condicionado a la presencia de agua sin condensar o evaporar por lo que no dependen sólo de la altura como es el caso de los secos.

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