8.2: Masas de aire

Regiones de origen de masa de aire

Una masa de aire es una gran piscina de aire que tiene características similares de temperatura y humedad en su extensión horizontal. Una masa de aire ocupa miles de millas cuadradas de la superficie de la Tierra. Las masas de aire nacen en una región de origen donde adquieren su temperatura característica y contenido de humedad. Las regiones de origen suelen ser regiones de bajo relieve y viento tranquilo que evitan la mezcla turbulenta y permiten que el aire tome las condiciones de la superficie sobre la que se forma. La radiación y la mezcla vertical de calor producen un equilibrio entre las condiciones en la región fuente y las propiedades de la masa de aire suprayacente después de un periodo de 3 a 5 días. Las áreas dominadas por alta presión sirven como buenas regiones de origen donde el hundimiento empuja el aire hacia la superficie. La alta presión también permite que el aire se mueva hacia afuera desde la región de origen.

Clasificación de masa de aire

Los científicos atmosféricos han creado criterios definidos de temperatura y humedad para clasificar cada masa de aire. Los clasificaremos en función de sus condiciones generales, por ejemplo, cálido y húmedo, frío y seco. La latitud de la región fuente determina fundamentalmente la temperatura de una masa de aire. Las masas de aire árticas se forman entre 60 ^o y 90 ^o latitud norte. Las masas de aire árticas se caracterizan por ser masas de aire extremadamente frías. Las masas de aire polares se forman entre 40 ^o y 60 ^o latitud norte o sur y son masas de aire frío pero más cálidas que la masa de aire ártico de latitud superior. Las masas de aire tropical cálido se encuentran entre los 15 ^o y 35 ^o latitud norte y sur. Las masas de aire ecuatoriales extremadamente cálidas se forman cerca del ecuador. El tipo de superficie sobre la que se forman las masas de aire también determina sus características de humedad. Las masas de aire marítimo (oceánico) son típicamente húmedas, mientras que las que se forman sobre los continentes suelen ser secas. Sin embargo, la humedad también está determinada por la temperatura por lo que las masas de aire polar marítimo más frías son más secas que las masas de aire tropical marítimo cálido.

Tipos de masa de aire

La figura\(\PageIndex{1}\) muestra la ubicación de las regiones fuente de masa de aire que afectan el clima de la Tierra. El aire ártico continental (cA) se describe típicamente como extremadamente frío y seco. Las temperaturas récord en las latitudes medias y altas se deben a la invasión de esta masa de aire muy fría. Aproximadamente a la misma latitud en el hemisferio sur se encuentra la masa aérea continental de la Antártida (CaA). Esta también es una masa de aire extremadamente fría y es más seca que su contraparte ártica ya que la región de origen es el continente de la Antártida. El aire polar continental (cP) se considera una masa de aire frío y seco que es más cálida que la masa de aire ártico ubicada al norte. El aire polar continental es típicamente una masa de aire estable o condicionalmente estable. El aire polar marítimo (mP) es aire fresco y húmedo que trae clima templado a lugares costeros. El aire polar marítimo es más cálido que el aire polar continental en invierno ya que la temperatura superficial del océano es más alta. Del mismo modo, las masas de aire mP suelen ser más frías que las masas de aire cP durante el verano ya que los continentes se calientan más que el océano en estas latitudes Las masas de aire polar marítimas que ingresan a la costa oeste se ven obligadas a elevarse por las cadenas montañosas costeras provocando importantes levantamientos orográficos y precipitaciones. En Europa, las masas de aire mP penetran más tierra adentro debido a la orientación este-oeste de las montañas. Por lo tanto, rangos de temperatura más pequeños y mayor humedad típica del clima marítimo se encuentran más adentro en Europa que en América del Norte.

Figura\(\PageIndex{1}\): Masas de aire globales

Las masas de aire tropical marítimo (mT) son masas de aire cálido y húmedo que son responsables de gran parte de la precipitación al este de las montañas rocosas en Estados Unidos. La precipitación ocurre cuando el aire mT choca con el aire cP haciendo que el aire mT más cálido y menos denso se eleve, se enfríe y se condense en nubes. En la porción sureste de Estados Unidos también se produce elevación convectiva del aire para crear precipitaciones. En los continentes subtropicales y tropicales se encuentra la región fuente de la masa de aire tropical continental (cT) caliente y seca. Las principales regiones de origen son los grandes desiertos de la Tierra como el Sahara, Arabia y Australia. La humedad extremadamente baja se debe a la falta de agua disponible para la evaporación así como al hundimiento del alto subtropical. El desierto del suroeste de Estados Unidos sirve como región fuente para el aire cT también, pero solo durante el verano. Las temperaturas superficiales en el invierno son demasiado frías para crear allí una masa de aire tropical continental. Cerca del ecuador se forman masas de aire ecuatoriales marítimas extremadamente cálidas y húmedas. La convección y convergencia de esta masa de aire en la Zona de Convergencia Intertropical es una de las razones de las fuertes lluvias que se experimentan en las selvas tropicales de esta región.

Modificación de masa de aire

Figura\(\PageIndex{2}\): Masas de aire de América del Norte.

Las flechas de la Figura\(\PageIndex{2}\) indican la trayectoria que toman las masas de aire que afectan a América del Norte a medida que se mueven fuera de sus regiones de origen. A medida que atraviesan la superficie, se modifica la temperatura y el contenido de humedad de las masas de aire. Las masas de aire continentales que viajan hacia el sur desde el centro de Canadá se mueven sobre superficies Para indicar que la masa de aire es más fría que la superficie sobre la que se desplaza se agrega una “k” (CpK). La transferencia de calor a la masa de aire desde la superficie subyacente crea condiciones inestables. A finales del otoño y principios del invierno, las masas de aire cP que se mueven sobre las aguas abiertas de los Grandes Lagos ganan calor y humedad. A medida que la masa aérea golpea la tierra, el aire puede ser elevado por barreras topográficas que provocan las nieves con efecto lago.

Figura\(\PageIndex{3}\): Formación de nubes y nieve efecto lago sobre el Lago Superior y el Lago Michigan (Cortesía GSFC)

Frente a la costa suroeste de América del Norte se encuentra una región de origen para el aire tropical marítimo. Esta masa de aire es típicamente inestable en su origen. A medida que se mueve hacia tierra el aire pasa sobre la fría Corriente de California. A medida que la masa de aire atraviesa la corriente fría del océano, el calor se transfiere fuera de la masa de aire cerca de la superficie. Además, el hundimiento del aire en lo alto debido a la presencia del alto subtropical en esta región provoca el calentamiento adiabático del aire a elevaciones más altas. Como resultado, la tasa de caída ambiental de temperatura disminuye o a veces se invierte, lo que hace que el aire sea estable. Para demostrar que la masa de aire se ha vuelto estable se agrega una “s” a su abreviatura, por ejemplo mT _s. Las condiciones estables inhiben el levantamiento y reducen la posibilidad de precipitación. Por el contrario, frente a la costa este de Estados Unidos, la cálida Corriente del Golfo mejora la inestabilidad de la masa aérea marítima y la precipitación se vuelve más probable. En este caso, se agrega una “u” para indicar que la masa de aire es inestable, por ejemplo mT _u.