Euskalmet - Agencia Vasca de Metereología

euskadi.eus

Inicio

 
Especiales / Bereziak

Nociones de meteorología

La Turbulencia Atmosférica

Definiremos como turbulencia las variaciones caóticas observadas en los valores de las magnitudes termodinámicas medidas de forma instantánea en el seno de la atmósfera. Este último concepto es de suma importancia a la hora de discutir cualquier proceso atmosférico. Cuando se mencione la velocidad, dirección del viento, temperatura, etc... no puede dejarse de entender que esta medida es un promedio temporal de las mismas propiedades.

La turbulencia puede considerarse como la fluctuación al azar sobrepuesta a los valores medios de una magnitud termodinámica medida en la atmósfera, como se puede apreciar en la figura 1.

Ampliar imagenAmpliar imagen

Figura 1                                                          Figura 2

Existen varias teorías sobre el origen de la turbulencia, la teoría de la estabilidad de los flujos laminares parece ser la más aceptada. El movimiento de un fluido puede satisfacer todas las ecuaciones del movimiento y, sin embargo, ser inestable, esto es, las características del flujo experimentan cambios irreversibles cuando se introduce una perturbación. Un flujo laminar puede pasar a turbulento como se indica en la figura 2. En estas dos capas paralelas y uniformes de un fluido (sin fricción mutua) estos se mueven a diferentes velocidades (a). Si se introduce una perturbación en la zona de contacto (b), la presión en el punto a, Pa, aumenta al disminuir la velocidad en este punto mientras que Pb disminuye al acelerarse el fluido en el punto b. El resultado es que la diferencia de presiones produce una fuerza neta que empuja al fluido en la zona de contacto hacia el punto b. Esto acentúa aún más la perturbación de la zona de contacto, se inicia la formación de torbellinos y la perturbación se termina propagando a todo el fluido dando lugar a la creación de un flujo turbulento. La turbulencia de un fluido puede visualizarse como un conjunto de torbellinos de diferente escala que se superponen al flujo medio. Los torbellinos de mayor escala se fraccionan en torbellinos de menor escala transfiriendo energía de las fluctuaciones de gran escala a las de menor escala en un proceso de cascada energética que termina en los choques moleculares. Una de las consecuencias más importantes de la existencia de la turbulencia es el hecho de que la intensidad física de cualquier elemento de volumen en la atmósfera se pierde a lo largo de un cierto tiempo lo que añade una dificultad intrínseca a la realización de previsión meteorológica más allá de una cierta escala temporal. Por otro lado la turbulencia es la causa que determina la dispersión de contaminantes en el seno de la atmósfera.


Dispersión Turbulenta:

Si consideramos una bolsa de contaminación emitida a la atmósfera el efecto de la turbulencia se manifiesta de la forma siguiente: los torbellinos o fluctuaciones turbulentas de escala más grandes que la bolsa de contaminación la empuja, trasladan o sacuden al azar. Los torbellinos de escala similar a la bolsa la estiran, la deforman y terminan por fraccionarla en bolsas irregulares más pequeñas; éstas a su vez caen bajo la acción de los torbellinos de escala más pequeña que ya les desgajan en sus límites y así sucesivamente hasta que la acción de la difusión molecular terminan el proceso. Al mismo tiempo el tamaño general de la nube de gas crece durante este fraccionamiento y pasa a caer bajo la acción turbulenta de escalas mayores. El efecto final es la dispersión de la contaminación inicialmente concentrada en la bolsa de aire. Usualmente este efecto turbulento se caracteriza físicamente mediante lo que se conoce como teorías en K donde este parámetro determina la relación entre turbulencia y las magnitudes termodinámicas medias de la atmósfera.
Los resultados de estos modelos físicos de la turbulencia ponen en evidencia que el grado de estabilidad de la atmósfera es el condicionante básico de la forma de dispersión. Así para el penacho de contaminación de una chimenea tendremos que (figura adjunta):

  1. Si el perfil térmico de la atmósfera es estable el penacho de contaminación dispersa lentamente en forma "tubular".

    Turbulencia

  2. Si el perfil térmico es neutro el penacho dispersa en forma "cónica".

    Turbulencia

  3. Si el perfil térmico es inestable el penacho dispersa en forma "serpenteante".

    Turbulencia

Euskadi, bien común