Conceptos Fundamentales de Meteorología: Humedad, Procesos Adiabáticos y Frentes Atmosféricos

1. Ascenso Adiabático y Humedad del Aire

1.1. Humedad en Procesos Adiabáticos

En el contexto de los procesos adiabáticos, la humedad del aire se comporta de la siguiente manera:

• Aire Saturado: La humedad relativa permanece constante, mientras que la humedad específica disminuye.
• Aire No Saturado: La humedad relativa aumenta, y la humedad específica permanece constante.

2. Instrumentos para la Medición de la Humedad Atmosférica

2.1. Psicrómetro

El psicrómetro consiste en dos termómetros: uno seco, que mide la temperatura real del aire, y otro húmedo, que se mantiene así gracias a que su bulbo está cubierto por una gasa cuyo extremo se sumerge en un depósito de agua. La diferencia entre ambas lecturas permite calcular la humedad.

2.2. Higrómetro

El higrómetro, en su versión de cabello, utiliza una serie de cabellos que se mantienen tensos mediante un resorte. Estos cabellos transmiten sus variaciones de longitud (debido a la absorción o liberación de humedad) a una aguja que se mueve sobre un limbo graduado en porcentaje de humedad relativa.

3. Fases del Agua y Cambios de Estado

El agua puede presentarse en diferentes estados y experimentar los siguientes cambios de fase:

• Fusión: Paso de estado sólido a líquido.
• Congelación: Paso de estado líquido a sólido.
• Evaporación: Paso de estado líquido a vapor.
• Condensación: Paso de estado vapor a líquido.
• Sublimación: Paso de estado sólido a vapor.
• Deposición: Paso de estado vapor a sólido.

4. Procesos Adiabáticos en la Atmósfera

Un proceso adiabático ocurre cuando un volumen de aire se eleva en la atmósfera, se expande y se enfría; inversamente, si desciende, se comprime y se calienta. Estos procesos se caracterizan por tener lugar sin intercambio de calor con el entorno.

4.1. Calor Latente

El calor latente es la energía calorífica absorbida o desprendida por las moléculas de agua cuando se produce un cambio de fase (por ejemplo, de líquido a vapor o viceversa).

4.2. Tipos de Procesos Adiabáticos

• Proceso Adiabático Seco: Se considera que el proceso es adiabático seco cuando en los movimientos verticales del aire no se produce evaporación ni condensación.
• Proceso Adiabático Saturado: Cuando en los movimientos verticales se produce evaporación o condensación, se habla de aire saturado, y los procesos que tienen lugar en él son procesos adiabáticos saturados.

Es importante destacar que el calor latente liberado durante la condensación compensa el descenso de temperatura causado por el ascenso adiabático. Por esta razón, durante el ascenso, el aire saturado se enfría a un ritmo menor que el aire seco.

5. Estelas de Condensación (Contrails)

Las estelas de condensación, comúnmente conocidas como contrails, son nubes artificiales que se forman detrás de los aviones en vuelo.

5.1. Estelas de Condensación por Motores

Estas estelas se forman cuando el aire caliente y húmedo expulsado por los motores de la aeronave se mezcla con el aire frío exterior. Una condición necesaria para su formación es la baja temperatura ambiente.

5.2. Estelas Aerodinámicas (en las Puntas de los Planos)

Se forman debido a la diferencia de presión dinámica entre las superficies superiores e inferiores de los planos de un avión en vuelo, lo que provoca la condensación del vapor de agua en el aire.

6. Masas de Aire y Regiones Fuente

Las regiones fuente son las zonas de la Tierra donde las masas de aire adquieren sus características distintivas. Estas regiones suelen ser extensas, planas, uniformes y con vientos de superficie suaves. Se clasifican principalmente según su latitud y la superficie subyacente:

6.1. Clasificación de Masas de Aire

Masas de Aire Continentales (c) - Origen terrestre

• Polares/Árticas (cP/cA): Frías, secas, estables.
• Tropicales/Ecuatoriales (cT/cE): Cálidas, secas.

Masas de Aire Marítimas (m) - Origen oceánico

• Polares/Árticas (mP/mA): Frías, húmedas, inestables.
• Tropicales/Ecuatoriales (mT/mE): Cálidas, húmedas.

7. Frentes Atmosféricos

Un frente se define como la zona de contacto entre dos masas de aire con características de temperatura y humedad diferentes. Dado que son fluidos de distinta densidad, estas masas no se mezclan fácilmente. La intersección de esta zona frontal con un plano horizontal se denomina frente.

7.1. Ubicación de los Frentes

• Frente en Superficie: Es la intersección de la zona frontal con el plano de la superficie terrestre.
• Frente en Altura: Es la intersección de la zona frontal con un plano horizontal situado a cierta altura en la atmósfera.

7.2. Clasificación de los Frentes

1. Frente Frío: Se forma cuando una masa de aire frío avanza y desplaza a una masa de aire cálido.
2. Frente Cálido: Se produce cuando una masa de aire cálido avanza y se eleva suavemente sobre una masa de aire frío.
3. Frente Ocluido: Ocurre cuando un frente frío, más rápido, alcanza y "atrapa" a un frente cálido.
4. Frente Estacionario: Se da cuando dos masas de aire de diferente tipo se encuentran, pero ninguna de ellas tiene la fuerza suficiente para desplazar a la otra, resultando en un movimiento frontal inapreciable.