5.3: ¿Cuáles son los requisitos para formar una caída en la nube?

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Hay tres requisitos para formar una caída de nube:

M oisture
Un erosol
C ooling

Si falta alguno de estos tres, no se puede formar una nube. Hemos hablado de humedad y aerosol y ahora hay que considerar formas en que el aire pueda enfriarse. El aire necesita ser enfriado para que la presión de vapor de agua inicialmente sea igual y luego supere la presión de vapor de saturación de agua.

Una manera fácil de recordar estos ingredientes clave es pensar en un Big MAC.

2019-08-14 13.24.24.png — Un gran **MAC**. ¿Hambriento de más? Crédito: Cleaveland vía flickr

La saturación ocurre cuando e=e _s, w=w _s y condensación = evaporación. A la saturación, RH = e/e _s ~ w/w _s = 1, o en términos de porcentaje, 100%. Cuando encontramos el nivel de condensación de elevación (LCL) en un Skew-T, estamos encontrando el nivel de presión en el que T (según se determina a partir del adiabat seco) = T _d (como se determina a partir de la relación de mezcla de vapor de agua constante), o cuando w = w _s.

Definamos dos nuevas variables que son útiles para discutir la formación de caída de nubes.

A menudo hablamos de la relación de saturación:

\[s= \dfrac{e}{e_{s}}\]

donde e es la presión de vapor de agua y e _s es la presión de vapor de saturación. S < 1 para un ambiente subsaturado, S = 1 para saturación (condensación = evaporación) y S > 1 para un ambiente supersaturado.

También hablamos de sobresaturación:

\[s=S-1=\dfrac{e}{e_{s}}-1\]

s = 0 a saturación; s < 0 para un ambiente subsaturado; s > 0 para un ambiente supersaturado. Tenga en cuenta que s y S no tienen unidades.

Esta ecuación se aplica sólo para una superficie plana de agua pura. Cuando nos metemos en situaciones en las que tenemos curvatura o un soluto, necesitamos pensar en la supersaturación relativa al valor de equilibrio de e, e _eq, que puede ser diferente de e _s. Entonces, dependiendo de las circunstancias, e _eq puede ser e _s (agua líquida plana), e _i (hielo plano), e _sc (líquido curvo agua), e _sol (solución curva), o alguna combinación. Veremos que en realidad se necesita una pequeña sobresaturación para formar nubes.

Ejercicio

La humedad relativa es de 85%. ¿Cuál es la relación de saturación? ¿Qué es la sobresaturación?

Responder

S = 0.85 y s = 0.85 - 1 = -0.15

La humedad relativa es de 102%. ¿Cuál es la relación de saturación? ¿Qué es la sobresaturación?

Ejercicio

La humedad relativa es de 102%. ¿Cuál es la relación de saturación? ¿Qué es la sobresaturación?

Responder: S = 1.02 y s = 0.02

Tenga en cuenta que es posible que la humedad relativa sea mayor al 100%, lo que hace que la sobresaturación sea positiva. Esta condición no puede durar mucho porque la condensación superará la evaporación hasta que se vuelvan iguales. Pero, ¿cómo puede suceder la sobresaturación?