Gradientes adiabáticos, estabilidad y circulación atmosférica global

Resumen

El documento explica los gradientes adiabáticos seco y saturado, que determinan cómo cambia la temperatura del aire al ascender o descender. A continuación describe las condiciones de estabilidad e inestabilidad atmosférica, incluida la inversión térmica, y termina con la circulación general de la atmósfera, el efecto Coriolis y las células de Hadley y polar.

Puntos clave

El gradiente adiabático seco es la variación de temperatura de una masa de aire que asciende o desciende sin intercambiar calor con el exterior; al ascender se enfría por expansión y al descender se calienta por compresión.
El gradiente adiabático saturado o húmedo se aplica cuando el vapor de agua se condensa al alcanzar el punto de rocío y se forma una nube; su valor aumenta a medida que el aire pierde humedad.
Un GVT negativo indica inversión térmica, que forma nieblas a ras de suelo y atrapa la contaminación.
El efecto Coriolis es máximo en los polos, disminuye hacia el ecuador y se anula en él; desvía los vientos y hace que giren en sentido horario alrededor de los anticiclones y antihorario en las borrascas en el hemisferio norte.
La célula de Hadley está impulsada por el calentamiento ecuatorial, con ascenso de aire cálido hasta la tropopausa y desplazamiento hacia los polos.
El Anticiclón Subtropical de las Azores es el que mayor influencia ejerce en el clima de España.

Ponte a prueba

Gradientes Adiabáticos: Seco y Saturado

Los gradientes adiabáticos son fundamentales para comprender la dinámica atmosférica y la formación de fenómenos meteorológicos. Se distinguen dos tipos principales:

Gradiente Adiabático Seco

Durante los ascensos, disminuye la presión atmosférica, con lo que la masa ascendente aumenta su volumen, expandiéndose. Esto provocará una disminución de su temperatura, ya que, al ser menos densa, existe una menor probabilidad de choque entre sus partículas. En los descensos, la presión aumenta, con lo que disminuye el volumen de la masa; la compresión de la misma hace que aumente su temperatura por existir mayores posibilidades de choque entre sus partículas, liberándose, por tanto, más calor como consecuencia de los choques.

Gradiente Adiabático Saturado o Húmedo

Es el momento en el que la masa ascendente alcanza el punto de rocío, se condensa el vapor de agua y se forma una nube. La masa proseguirá su ascenso, pero con un gradiente adiabático saturado o húmedo. Este aumentará progresivamente a medida que el aire pierde humedad hasta que se haya condensado completamente.

Condiciones de Estabilidad e Inestabilidad Atmosféricas

La estabilidad atmosférica es crucial para la predicción del tiempo y la comprensión de los patrones climáticos.

Condiciones de Estabilidad o Subsidencia

Hay dos situaciones principales de estabilidad:

GVT positivo y menor que el GAS: Se trata de una situación de estabilidad atmosférica en la que no se producen movimientos verticales, por enfriarse más rápidamente la masa ascendente que el aire exterior.
GVT negativo: En este caso, nos encontramos con un fenómeno de inversión térmica que forma nubes a ras de suelo, llamadas comúnmente niebla, y que atrapa la contaminación por subsidencia o aplastamiento contra el suelo.

Dinámicas de las Masas Fluidas a Escala Global

La circulación atmosférica global es un sistema complejo impulsado por diferencias de temperatura y la rotación terrestre.

El Efecto Coriolis

Es una consecuencia del movimiento de rotación terrestre. No tiene un valor constante, sino que es máximo en los polos y disminuye progresivamente hasta alcanzar el ecuador, donde se anula.

Los vientos circulan desde los anticiclones hacia las borrascas en sentido radial, siguiendo el gradiente de presión. Al ser desviados por la fuerza de Coriolis, el resultado es un giro en sentido horario en torno a los anticiclones y antihorario en las borrascas en el hemisferio norte.

Circulación General de la Atmósfera

En las zonas ecuatoriales, el calentamiento es intenso, ya que los rayos solares inciden verticalmente. El aire caliente, por contacto con la superficie terrestre, tenderá a ascender, dando lugar a borrascas ecuatoriales (B).

En las zonas polares, las bajas temperaturas van a provocar aire frío contra el suelo y el asentamiento de un anticiclón polar (A).

Célula de Hadley

Es una de las tres células de circulación atmosférica principales, impulsada por la incidencia vertical de los rayos solares. En las borrascas ecuatoriales se produce una elevación del aire cálido hasta alcanzar la tropopausa, donde se dirige hacia ambos polos como viento horizontal en altura. El Efecto Coriolis produce su desviación. El Anticiclón Subtropical de las Azores es el que mayor influencia ejerce en el clima de nuestro país.

Célula Polar

De los anticiclones polares, los vientos polares del este solamente alcanzan los 60º de latitud, donde se elevan de nuevo, formando las borrascas subpolares que afectan a nuestro país durante el invierno, cuando descienden.

Preguntas frecuentes

¿Qué es el gradiente adiabático seco?

Es la variación de temperatura que experimenta una masa de aire sin húmedo que asciende o desciende sin intercambiar calor con el entorno. Al ascender se expande y se enfría; al descender se comprime y se calienta.

¿Qué provoca la inversión térmica?

Se produce cuando el GVT es negativo, de modo que una capa de aire más frío queda debajo de otra más cálida. Esto forma nieblas a ras de suelo y atrapa la contaminación contra el suelo.

¿Por qué el efecto Coriolis desvía los vientos?

Es una consecuencia del movimiento de rotación terrestre. Desvía los vientos que se dirigen radialmente desde los anticiclones hacia las borrascas, produciendo giros horarios o antihorarios según el caso.