11.4: La capa límite atmosférica es tu hogar.

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La capa límite atmosférica (ABL) es la capa troposférica que está directamente influenciada por la presencia de la superficie de la Tierra y responde a forzamientos superficiales en una hora o menos. También se le llama la capa límite planetaria o simplemente la capa límite. La capa límite atmosférica es típicamente de 1 km de profundidad durante el día y ~100 m de profundidad durante la noche. Por encima de la capa límite se encuentra la atmósfera libre. Vivimos en la capa límite atmosférica.

2019-10-18 7.30.34.png — Capa límite planetaria de medio día sobre diferentes superficies.

Crédito: Laboratorio de Investigación del Sistema Terrestre de la NOAA

La superficie forma un límite para la atmósfera y en realidad es responsable de la existencia de la capa límite planetaria.

La superficie influye en la atmósfera de tres maneras principales:

flujo de calor sensible
flujo de humedad de la superficie a la atmósfera
radiación

El vapor de agua que está en el aire vino de la evaporación del agua líquida o de la sublimación de hielo en o sobre la superficie. Una vez que ese vapor de agua está en la atmósfera, puede condensarse, proporcionando así energía que calienta el aire y crea energía boyante, como aprendiste en la Lección 3.

La foto de abajo fue tomada en un soleado día de verano sobre Maryland. ¿Qué ves? Comenzando por la parte inferior, apenas se pueden hacer los edificios y las carreteras porque el aire es tan uniformemente nebuloso. La neblina se extiende hasta las partes más bajas de las nubes cúmulos de buen tiempo, que parecen estar flotando sobre la bruma, como los cacahuetes de espuma de poliestireno que se mueven sobre una piscina de agua. Por encima de las nubes, es cielo azul con algunas nubes cirrostratus delgadas. Esta capa de neblina es la capa límite atmosférica y las nubes cúmulos de clima justo marcan su parte superior.

2019-10-18 7.31.59.png — Cumulus de clima justo montando sobre una capa límite atmosférica de verano brumoso caliente, en algún lugar sobre Maryland.

Crédito: W. Brune

¿De dónde salió la bruma? ¿Cómo se formaron las nubes? ¿Cómo llegó a ser tan uniforme la bruma? ¿Por qué las nubes cúmulos de buen tiempo se tambalean en la parte superior con cielo azul arriba? Ya conoces las respuestas a las dos primeras preguntas. La neblina son pequeñas partículas que vinieron de la superficie o se hicieron en la atmósfera por conversión de gas a partícula y luego se hincharon en el aire caliente y húmedo. Las nubes provienen del aire húmedo que contiene aerosol que se eleva y se enfría hasta que su sobresaturación es suficiente para formar gotas de nubes. La condensación libera energía, creando flotabilidad, y las nubes se elevan hasta alcanzar su nivel de flotabilidad neutra (LNB). Aprenderás en esta lección por qué la neblina es tan uniforme (mezcla turbulenta) y por qué las nubes se tambalean en la parte superior (una capa estable con temperatura potencial creciente por encima de la capa límite).

Hay tres formas básicas en las que se puede mover el aire: el viento medio, las olas y la turbulencia. Ya has aprendido sobre el viento medio y sus causas, pero sobre todo hemos tratado con el viento en la troposfera libre. En la capa límite, el transporte de humedad, calor e impulso están dominados por el viento medio en la horizontal y por la turbulencia en la vertical. La turbulencia es una parte mucho más persistente del flujo de la capa límite que del flujo en la atmósfera libre.

Para cualquier variable a lo largo del tiempo o del espacio, podemos dividir esa variable en dos valores: la media y la perturbación. Veremos más sobre esto más adelante.

El transporte turbulento consiste en movimientos arremolinados llamados remolinos. Estos remolinos ocurren en un rango de tamaños, y pueden tener diferentes intensidades, es decir, velocidades del viento. Podemos trazar la intensidad turbulenta en función del tamaño de los remolinos para obtener un espectro de turbulencia. Para hacerse una idea sobre el comportamiento de los remolinos y las nubes, vea el siguiente video corto de formación de nubes.

Recordatorio extra de crédito!

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Se toma una foto de algunos fenómenos atmosféricos —una nube, polvo soplado por el viento, precipitación, neblina, vientos que soplan diferentes direcciones—cualquier cosa que te parezca interesante.
Agrega una breve descripción de los procesos que crees que están causando tu observación. Un archivo de Word es un buen formato para su envío.
Usa tu nombre como nombre del archivo. Subirlo al Dropbox Picture of the Week en el módulo de lecciones de esta semana. Para ser elegible para la semana, tu foto debe ser enviada antes de las 23:59 UT del domingo de esta semana.
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