8.9: Clima

El clima es el estado de la atmósfera en cualquier lugar y momento en lo que respecta a las condiciones: sol, calor, sequedad, nubosidad, viento, precipitación (lluvia, aguanieve, nieve, granizo), etc.

Nubes

Las nubes se forman cuando el vapor de agua invisible en el aire se condensa en gotas de agua visibles o cristales de hielo.
El punto de rocío es cuando la humedad relativa alcanza el 100%. La base de una nube marca el límite donde la humedad relativa ha alcanzado la saturación. Las cimas de las nubes pueden elevarse hasta que encuentran aire más cálido en la estratosfera. Ahí dejan de levantarse y se extienden formando formas de cabezas de trueno en forma de yaco (Figura 8.19).

4 tipos generales de nubes (hay muchos subtipos)
Forma cirro: alto nivel, tenue - nubes de buen tiempo si cristales de hielo, típicamente por encima de 20,000 pies (6000 m)
Forma cúmulo: baja a nubes hinchadas tipo algodón de alto nivel con base plana a un nivel de humedad del 100%, pueden elevarse a 60,000 pies.
Forma nimbo: nubes de lluvia (nivel bajo a medio) - nubes típicas se espesan y bajan a medida que comienza la precipitación.
Strato-form. capa de nubes plana uniforme a cualquier nivel, forma niebla en la superficie (capa marina costera un ejemplo) Los

nombres de las nubes pueden incluir combinaciones de formas a medida que cambian. Por ejemplo, una pequeña nube de cúmulo blanca hinchada puede acumularse y convertirse en una nube altocumulus, antes de elevarse aún más para convertirse en un cumulonimbus (tormenta eléctrica) que puede desarrollar una cima alta en forma de avil a medida que el aire húmedo ascendente en la parte superior de la nube se encuentra con el estratosfera y no puede elevarse más alto.

La Figura 8.20 ilustra formas comunes de nubes. Consulte también Tipos de Nubes (NOAA Servicios Meteorológicos Nacionales - Galería de imágenes de nubes y fenómenos relacionados con las nubes).

Figura 8.19. Base de nubes y cimas de una tormenta eléctrica (una nube cumulonimbus).	Figura 8.20. Tipos comunes de nubes.

Rayo y Trueno

El rayo es una chispa gigante, o serie de chispas (descargas eléctricas), que saltan por el aire.

La iluminación ocurre principalmente como relámpagos intra-nubes (saltando entre diferentes partes de una tormenta eléctrica, Figura 8.21) o relámpagos de nube a tierra (Figura 8.22). Los rayos son causados por la acumulación de entre cargas electrostáticas positivas y negativas dentro de las nubes o entre las nubes y el suelo. El aire actúa como aislante entre la acumulación de cargas hasta que llegan a ser lo suficientemente grandes como para superar la capacidad aislante del aire.

Figura 8.21. Relámpago intra-nube.	Figura 8.22. Relámpago de cielo a tierra con bandas líderes.

El paso del relámpago tiene trayectoria dentada. Los rayos probablemente siguen los caminos de interconexión creados por las partículas de radiación ionizante que pasan a través de la atmósfera desde el espacio exterior. Estas partículas crean pasajes de plasma de muy corta duración a través de la atmósfera que permiten que la electricidad se propague a través del aire aislante, creando los rápidos destellos electrificados que vemos como relámpagos. La descarga de rayos ecualiza temporalmente las regiones cargadas en la atmósfera o el suelo, hasta que las cargas opuestas puedan acumularse nuevamente.

Los relámpagos tienden a golpear lugares altos (más cercanos a la nube), como las cimas del edificio, postes telefónicos, árboles, antenas, pero no siempre es así. Un rayo caerá en cualquier lugar donde se acumulen las cargas eléctricas y donde llegue primero un líder escalonado (un paso de inicio de descarga eléctrica). Por lo general, un líder negativamente escalonado que deja una nube llegará al suelo seguido de un trazo de retorno más potente y brillante o múltiples trazos que se mueven en la dirección opuesta (a veces ocurre lo contrario de esto). Un rayo puede ser una mezcla complicada de largueros y líder además del paso del rayo principal. En muchos casos, los rayos pueden caer en el agua o en un área baja, incluso si hay árboles cercanos. Los relámpagos suelen aparecer como una serie rápida de golpes, ya que las descargas de diferentes partes de la nube utilizan el paso de aire previamente ionizado creado por una descarga inicial dando la apariencia de múltiples golpes siguiendo el mismo camino. En la iluminación de cielo a suelo, se estima que el brillante golpe de retorno al cielo recorre unas 60.000 millas por hora. Por el contrario, cuando las condiciones son correctas, el rayo araña es una propagación lenta inusual de rayos a través de nubes de estratos inferiores en la base de una tormenta eléctrica que parece propagarse en todas direcciones lejos de un golpe inicial de cielo a tierra.

Lo que causa un rayo es complicado, y se aplican diversas teorías. Las áreas de cargas positivas y negativas pueden acumularse dentro de la misma nube de tormenta eléctrica (Figura 8.23). La formación de precipitación (comenzando con núcleos de condensación de nubes [CCN] hasta las gotas crecientes que se convierten en gotas de lluvia, nieve, aguanieve y granizo) tienen una superficie que crece o disminuye a medida que se mueven hacia arriba o hacia abajo a través de una nube. Los cambios en la superficie de las gotitas y los cristales de hielo, y la interacción friccional de las partículas crean las cargas negativas o positivas y a medida que se produce la condensación o evaporación. Algunos investigadores sugieren que las partículas de precipitación más pesadas y crecientes llevan cargas negativas a la parte inferior de las nubes a medida que descienden con corrientes de aire descendente. Las corrientes ascendentes pueden transportar cargas positivas desde cerca del suelo hacia arriba a través de la nube.

Figura 8.23. Las cargas relámpago (positivas y negativas) pueden acumularse en diferentes partes de una nube relacionadas con corrientes ascendentes y descendentes, y el carácter cambiante de la precipitación dentro de una nube.

Los relámpagos se asocian con tormentas eléctricas, pero también se sabe que ocurren en asociación con las nubes asociadas a erupciones volcánicas, huracanes, tornados, incendios forestales, tormentas de nieve e incluso descargas del suelo durante los sismos.

La potencia o intensidad de los rayos varía con el volumen de la atmósfera que aloja cargas electrostáticas y la distancia que recorre el rayo. Un rayo típico solo dura aproximadamente 0.2 segundos. Sin embargo, un rayo típico puede generar hasta mil millones de voltios, y promedian entre 5,000 y 20,000 amperios de corriente eléctrica (se han medido hasta 200,000 amperios, ¡suficiente para alimentar brevemente a una ciudad pequeña!). La iluminación puede calentar el aire a temperaturas de alrededor de 15,000 a 60,000 grados Fahrenheit (o mucho más altas). Esto hace que el aire se expanda rápidamente, creando ondas de choque que escuchamos como truenos. De cerca, los truenos forman un rayo cercano suena como un fuerte crujido de alta frecuencia similar a una clapa y un auge inicial, seguido de un estruendo extendido de baja frecuencia a medida que la onda de sonido llega en diferentes momentos desde partes más distantes de la trayectoria del rayo (los sonidos de frecuencia más alta son absorbidos a medida que viajan en distancias más largas por el aire). Se pueden escuchar truenos para distancias de 25 millas o más en las condiciones adecuadas.

Las estimaciones varían, pero hasta 10,000 incendios se inician cada año por rayos, y los rayos matan entre 6,000 y 24,000 personas y los rayos hieren hasta 240,000 personas cada año.

¿Qué tan lejos estuvo ese rayo?

Después de ver un destello de relámpago empieza a contar segundos. Por cada 5 segundos el rayo está a una milla de distancia. ¡Se aconseja refugiarse de inmediato si el sonido es inferior a 5 segundos!

Frentes meteorológicos

Un frente meteorológico es un límite que separa dos masas de aire de diferentes densidades (Figura 8.24). Los frentes se clasifican en cuanto a qué tipo de masa de aire (fría o caliente) está reemplazando a la otra.

Se forma un frente frío a lo largo del borde de ataque de una masa de aire frío desplazando a una masa de aire más cálida (menos densa). Los frentes fríos suelen ser bandas estrechas de chubascos y tormentas eléctricas y se asocian más comúnmente con condiciones climáticas severas.

Un frente cálido es el borde de ataque de una masa de aire más caliente que reemplaza (sube y sube) una masa de aire más fría. Si el frente esencialmente no se mueve (es decir, las masas de aire no se mueven) se llama frente estacionario. Los frentes cálidos suelen tener una pendiente suave por lo que el aire que sube a lo largo de la superficie frontal es gradual. Esta configuración da como resultado capas de nubes extendidas de estratos (estrato-forma) con precipitación cerca de la parte posterior del límite frontal. Los frentes cálidos suelen ser bastante extensos y pueden crear cielos típicamente grises y un clima pésimo, una ocurrencia demasiado común en partes del Medio Oeste y el Noreste de los Estados Unidos, ya que los frentes cálidos de movimiento lento se detienen sobre las regiones. Esto puede suceder en cualquier época del año. Refleja que el aire cálido y húmedo fluye por encima del aire más frío hacia abajo, creando la capa de nubes de estrato gris en el medio.

Las masas de aire en colisión pueden tener ambos frentes cálidos. Por ejemplo, cuando una masa de aire cálido y húmedo (como una masa de aire marítimo-tropical) se encuentra con una masa de aire frío y seco (tal como una masa de aire continental polar), tanto los frentes cálidos como los frentes fríos pueden formarse a medida que el aire gira alrededor de un centro de baja presión (como se ilustra en el gráfico inferior de la Figura 8.24). Esta rotación es impulsada por el efecto Coriolis (discutido a continuación).

Figura 8.24. Frentes meteorológicos entre masas de aire: frentes fríos y frentes cálidos.

¿Cómo se dice en qué dirección sopla el viento?

Nombramos la dirección del viento en función de qué dirección proviene (de alta presión a baja presión). Por ejemplo, si el viento se mueve desde el Océano Pacífico directamente hacia la tierra en California lo llamamos viento del oeste, o para aclarar, fuera del oeste. La dirección del viento se llama así por la dirección de la que viene, no en la dirección hacia la que se está moviendo.