Gradiente adiabático

Los gases en general, y el aire en particular, tienden a enfriarse cuando se expanden y a calentarse cuando se comprimen. Cuando el aire asciende, halla más arriba menor presión y por lo tanto se expande, enfriándose. Contrariamente, cuando una parcela o porción de aire desciende, se comprime y se calienta. Ya que el aire es un mal conductor del calor, podemos pensar que la parcela que se mueve verticalmente no experimenta un intercambio de calor con su entorno.

La variación en la temperatura de una parcela de aire que se mueve verticalmente es de aproximadamente 1°C/100 metros. A esta tasa de calentamiento o enfriamiento se la llama GRADIENTE ADIABÁTICO SECO. Este valor es aplicable a movimientos verticales en capas bajas de la atmósfera y siempre y cuando no ocurran durante el desplazamiento de la parcela cambios de estado, como condensación del vapor de agua contenido en ella por un descenso en su temperatura.

Si el ascenso de una parcela sigue hasta que su humedad relativa alcanza el 100% (porque se fue enfriando al ascender), el aire de la parcela se hallará saturado y su temperatura será la temperatura de rocío. Si sigue ascendiendo aún más (y se sigue enfriando), parte del vapor de agua comenzará a condensar y comenzarán a formarse pequeñísimas gotas de agua, llamadas “gotas de nube”. La altura a partir de la cual la humedad comienza a condensar se llama “nivel de condensación por ascenso” (NCA). 

Recordemos que el vapor de agua, al condensarse, libera calor. Por lo tanto, una vez superado el NCA, la gradual condensación del vapor de agua libera calor. Este aporte de calor compensa parcialmente el enfriamiento producido por la expansión al ascender, con lo cual la disminución de la temperatura de la parcela será menor. A la tasa de variación de la temperatura de una parcela saturada que asciende se la llama “gradiente adiabático saturado” y es igual a 0,6°C/100 metros. 

Resumiendo: un volumen de aire comienza a ascender, al ascender se expande y se enfría a razón de 1°C/100 metros; a cierta altura (el NCA) su temperatura ha descendido tanto que el aire se halla saturado; si sigue ascendiendo, se sigue enfriando y el vapor se va condensando, liberando calor y disminuyendo la tasa de enfriamiento a 0.6°C/100 metros. 

En un movimiento descendente, la parcela se comprime, la temperatura va en aumento y la humedad relativa decrece, alejándose cada vez más del 100% necesario para que se produzca la condensación. Así, al descender el aire se seca, provocando la disipación de la nubosidad.

No se debe perder de vista que estamos hablando de cambios en la temperatura que ocurren dentro de la parcela de aire que se desplaza verticalmente, y no de modificaciones en la temperatura del entorno, es decir, del aire que rodea a esa parcela. 

Estabilidad atmosférica

El aire se considera estable cuando “se resiste” a los movimientos de ascenso. Este es el caso de una parcela de aire que por alguna razón es forzada a ascender desde la superficie, enfriándose. Puede ocurrir que al subir unos metros se halla más fría (y por lo tanto más densa y pesada) que el aire circundante, lo que la haría descender hasta su posición inicial. Si esta parcela imaginaria resultara ser más caliente (y por lo tanto menos densa y más liviana) que el aire que se halla unos metros más arriba, la misma seguiría ascendiendo, determinando que la atmósfera se halle “inestable”.

Cuando el aire estable es forzado a ascender por algún motivo, las nubes que eventualmente se forman son de poco espesor, ya que los movimientos de ascenso no se ven favorecidos: la atmósfera pone una especie de “tapa” al aire húmedo que se eleva desde la superficie. Las nubes asociadas a condiciones de inestabilidad atmosférica son de gran espesor, creciendo hacia arriba como torres gracias a que los ascensos de aire se ven favorecidos. 

Los principales factores que contribuyen al aumento de la inestabilidad atmosférica son:

 ·         Calentamiento del aire desde la superficie (el enfriamiento, en cambio, estabiliza)

·         Enfriamiento del aire superior

·         Ascenso forzado por alguna elevación del terreno

·         Ascenso forzado por convergencia de aire cerca de la superficie (la divergencia provoca descenso y aumento de la estabilidad)

La determinación de la estabilidad atmosférica es importante para poder conocer si las condiciones son o no favorables para la formación de nubes, lluvia, tormentas, etc.

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