Fenómenos Atmosféricos: Movimientos del Aire, Gradientes y Sistemas de Presión

Dinámica Atmosférica: Movimientos Verticales del Aire

Cuando el aire asciende en la atmósfera, se desplaza de una zona de mayor presión a otra de menor presión. Debido a esta expansión, el aire se enfría progresivamente. La disminución de la presión en la troposfera es constante, por lo que el enfriamiento también lo es.

Por el contrario, cuando el aire desciende, se comprime y su temperatura aumenta.

Gradientes de Temperatura en la Atmósfera

La variación de temperatura que experimenta una masa de aire en movimiento vertical, sin intercambio de calor con el entorno, se describe mediante los siguientes gradientes:

1. Gradiente Adiabático Seco (GAS)

Si el aire no está saturado y, por tanto, no hay condensación de vapor de agua, se produce un gradiente adiabático seco. En este caso, los cambios de temperatura se deben por completo a expansiones o contracciones del aire. Su valor es fijo: 1ºC cada 100 metros de ascenso o descenso.

Gradiente Vertical de Temperatura (GVT)

En la práctica, el descenso de temperatura al ascender es menor de 1ºC debido al contacto con el entorno y a las turbulencias. El valor real es de aproximadamente 0,65ºC cada 100 metros. A este descenso real se le denomina gradiente vertical de temperatura (GVT).

2. Gradiente Adiabático Húmedo (GAH)

A medida que el aire asciende, la humedad relativa aumenta hasta alcanzar el punto de rocío. El paso de gas a líquido (condensación) es una reacción que libera calor. Este gradiente, que se da con fenómenos de condensación, se conoce como gradiente adiabático húmedo (GAH) o saturado. A diferencia del GAS, su valor no es constante, ya que varía con la temperatura y la cantidad de humedad.

Borrascas y Ciclones: Sistemas de Bajas Presiones

Las borrascas se forman cuando masas de aire ascienden, creando en la superficie un área de bajas presiones. También se conocen como ciclones o depresiones. Al ascender, el aire se enfría (debido a la expansión) y el vapor de agua se condensa, formando nubes que crecen y pueden dar lugar a precipitaciones.

Para que se formen borrascas, se debe cumplir que el GVT > GAS, lo que significa que el aire exterior se enfría más deprisa (siendo más denso) que el aire interior ascendente.

Tipos de Borrascas

Ciclones Tropicales (Huracanes y Tifones)

Los ciclones tropicales, también llamados huracanes o tifones, son borrascas muy destructivas que se desarrollan sobre los océanos entre los 8º y 15º de latitud norte o sur.

Tornados

Un tornado es una depresión muy pequeña pero caracterizada por vientos extremadamente fuertes y destructivos.

Anticiclones: Sistemas de Altas Presiones

Los anticiclones se producen cuando una masa de aire frío y denso desciende hacia la superficie, originando un área de altas presiones. En estas situaciones, el aire descendente se calienta y se seca, lo que generalmente resulta en cielos despejados y tiempo estable.

Estabilidad Atmosférica y Contaminación

Se dan situaciones especialmente peligrosas cuando existe contaminación, ya que esta queda atrapada bajo el anticiclón. Hay dos situaciones principales de estabilidad atmosférica:

1. GVT positivo y menor que el GAS: Es decir, 0 < GVT < GAS. En este caso, no se producen movimientos verticales significativos porque la masa de aire ascendente se enfría más rápido que el aire exterior circundante, lo que impide su ascenso.
2. GVT negativo: Es decir, GVT < 0. Este es un caso de inversión térmica, con nubes a ras de suelo (niebla) que atrapa la contaminación por aplastamiento contra el suelo.

La Inversión Térmica: Fenómeno y Consecuencias

En condiciones normales, en la troposfera, la temperatura disminuye con la altura a razón de aproximadamente 6,5 °C/km (GVT). Sin embargo, hay situaciones en las que se produce lo contrario: un incremento de la temperatura con la altura. Este fenómeno se conoce como inversión térmica.

Una inversión térmica puede provocar que la contaminación (como el smog) quede atrapada cerca del suelo. Esto ocurre porque el aire más frío y, por tanto, más denso, permanece en la zona inferior, impidiendo que el aire contaminado se eleve y se disperse.

El fenómeno de inversión térmica se presenta comúnmente en noches despejadas, cuando el suelo se enfría rápidamente por radiación. El suelo, a su vez, enfría el aire en contacto con él, volviéndolo más frío y pesado. Esto puede provocar la condensación del vapor de agua cerca del suelo y la consiguiente formación de nubes bajas o niebla. Este fenómeno es especialmente frecuente en invierno, bajo situaciones anticiclónicas fuertes.

La inversión térmica se rompe cuando, a medida que avanza el día, el aire en contacto con el suelo se calienta y se restablece la circulación normal en la troposfera, permitiendo la dispersión de la contaminación.