Formació i Tipus de Núvols: Una Guia Completa

Formació dels Núvols

Les regions on es formen els núvols són aquelles en què l’aire puja, sigui quina sigui la causa de l’ascens.

Núvols Convectius

Produïts per inestabilitat atmosfèrica, generen corrents ascendents o descendents. Quan arriben a un nivell de condensació, formen el seu propi núvol. Com més distància ascendeixi, més espessor tindrà. Els núvols cúmuls (amb forma de cotó) si les masses continuen ascendint, les gotes tornen al cúmul i creixen. Al arribar a certa altura, el corrent ascendent no pot mantenir les gotes i cauen en forma de precipitació (cumulonimbus).

Núvols Orogràfics

El vent que puja cap a la vessant d’una muntanya provoca que, si l’aire té humitat i agafa punt de rosada al cim, es formi núvols.

Núvols Frontals

Es formen quan es troben masses d’aire fred i càlid, i l’aire càlid ascendeix sobre l’aire fred. La capa d’aire càlid que hi ha sobre l’aire fred pot ocupar una gran superfície horitzontal, donant lloc a una formació nuvolosa d’índole estratiforme, que tindrà el seu espessor màxim a la zona més propera a la terra.

Tipus de Núvols

Segons l’altura i la forma, els núvols es classifiquen en:

• Núvols Alts: Base a h > 6000m.
• Cirros (Ci): Núvols prims amb forma de pelussa, formats per cristalls de gel. Es pot veure el sol i les estrelles amb halo, i tenen una estructura curvilínia si s’uneixen, però mai arriben a cobrir uniformement el cel.
• Cirrocúmuls (Cc): Capa de núvols cirros, petits i arrodonits o en forma de flocs blancs sense ombres que es distribueixen en grups o línies.
• Cirrostrats (Cs): Vel blanquinós amb aspecte fibrós i filaments irregulars. No són de pluja, ja que és tanta l’altura que s’evapora abans de caure a terra.

Núvols Mitjos

Entre 2000 i 4000m d’altura:

• Altocúmuls (Ac): Grup de petits núvols de forma globular o plana, que es distribueixen en grups o línies més o menys regulars segons 1 o 2 direccions. Poden o no formar ombra, i presenten un color vermellós o verdós si estan a prop del sol.
• Altostrats (As): Formen un vel fibrós o estriat de color gris o blavós. No hi ha fenomen de halo, però dibuixen els contorns del sol o la lluna als seus extrems.
• Altocirrus (Ac): Núvols baixos amb base a h < 2000m.

Núvols Baixos

Base a h < 2000m:

• Estrats (St): Capa més o menys contínua de baixa altura semblant a una boira però sense descansar al terra.
• Estratocúmuls: Capa nuvolosa gris amb trossos més clars. Té una forma més regular que el cúmul i sol cobrir tot el cel.
• Nimbostrats (Ns): Capa de núvols baixos, densos i sense forma definida, que produeixen precipitacions. Són de color gris i semblen il·luminats des del seu interior, cobrint tot el cel i sent opacs.

Núvols de Desenvolupament Vertical

Dimensió predominant vertical. Base a prop de terra i plana, brillants i formen flocs:

• Cúmuls (Cu): Núvols densos amb un cim que forma cúpules i està guarnit amb protuberàncies arrodonides.
• Cumulonimbus (Cb): Massa potent de núvols amb una part superior fibrosa. Les gotes d’aigua es troben a la part inferior, mentre que els cristalls es troben a la part superior.

Estimació de l'Altura dels Núvols

Els núvols baixos i de desenvolupament vertical es classifiquen així:

• Cúmuls: 700-1700m
• Cumulonimbus: 300-1700m
• Estratocúmuls: 500-1700m
• Estrats: < 300m
• Nimbostrats: 150-2000m

Aparells de Mesura dels Núvols

• Globus: Mesura la velocitat i el temps fins que desapareix.
• Ceilometer: Projectors d’un feix de llum que es reflecteix pel vapor d’aigua, i en un període de 12m el braç del projector fa un recorregut del zènit a l’horitzó projectant llum. La cèl·lula fotoelèctrica captarà la distància a la qual està el núvol i la inclinació del braç (d’aquí es treu l’altura).
• Telemeter: És un radar que emet una llum que es veu reflectida pel núvol (és igual que l’anterior).

Zones de Distribució Geogràfica amb Humitat

Els llocs on hi hagi aigua i ascendència de masses crearan nubolositat. S’hauria de produir en zones marítimes, segons en quina zona la terra és més calenta que el mar. I segons la zona geogràfica, s’hi crearà un tipus o altre de nubolositat.

Hidrometeors

Fenomen de condensació o sublimació produït per la presència de vapor d’aigua a l’atmosfera. La precipitació és tota la caiguda de productes derivats de la condensació o sublimació del vapor, que arriben a terra amb velocitat apreciable.

Tipus de Precipitació

• Anafrontals: Es formen per l’ascens suau d’una massa d’aire càlida sobre una cunya d’aire fred que es retira. Pluja i neu que cauen amb uniformitat d’una mescla nuvolosa contínua i extensa amb nimbostrats.
• De Masses d’Aire Estable: Procedents de masses d’aire d’estratificació estable, plugim, grams de gel, neu granulada, agulles de gel, boira i boirina.
• De Masses d’Aire Inestable: Fenòmens més violents originats en el si de masses d’aire d’estratificació inestable, com ara grop, granís, pedres, etc.
• Especials: Són la resta: calima, gelada, gebre, rosada.

Masses d’Aire

Porcions considerables de l’atmosfera, amb un volum màxim de 1000km en qualsevol dimensió superficial, amb temperatura (T) i humitat (H) semblants. Es formen per un estancament o moviment lent dels corrents d’aire, en la “regió d’origen”. Poden variar de posició (i propietats també).

Zones de Procedència de les Masses d’Aire

• Massa d’Aire Àrtic (A): Entre el cercle polar Nord i el pol.
• Massa d’Aire Antàrtic (A): Entre el cercle polar Sud i el pol.
• Massa d’Aire Polar (P): Entre el cercle polar i els 35º de latitud.
• Massa d’Aire Tropical (T): Entre els 35 i 15º de latitud.
• Massa d’Aire Equatorial (E): Latitud inferior als 15º.

Les masses d’aire marítimes tindran més contingut d’humitat que les continentals. La massa càlida es denota amb “W” i la freda amb “K”. La idea de l’estabilitat de la massa d’aire freda és que és més freda que al seu voltant, creant una inestabilitat per on passi. Si tingués una humitat (H), les característiques es reduirien (T és inferior a la de la superfície per on passen i s’escalfarà, provocant que pisos més baixos pugin turbulentament).

Depressions Extratropicals

Formes de baixa pressió frontals. Sistema frontal on xocen masses càlides i fredes. Representa la zona de contacte entre dues masses de temperatura diferent. Hi ha fronts càlids, freds o oclusos.

Front Fred

Es forma quan una massa d'aire fred (dens) xoca contra una càlida (més lenta). El fred queda a prop de la superfície, obligant la massa càlida a elevar-se al llarg de la superfície frontal, fins a una altura en què el vapor d'aigua es condensi. L'ascens de la massa càlida és ràpid i energètic, amb una pendent de 1/30 a 1/100. La massa càlida donarà lloc a potents Cb. La nuvolositat s'estendrà 350 km, amb núvols alts a núvols de desenvolupament vertical (Ci-Cs a Cb-Sc i Cu-Cb, incloent Ns baixos).

Les precipitacions seran grop d'aigua, pedra i neu, en funció de la temperatura.

Front Càlid

Es forma pel contrast existent entre una massa activa càlida i una altra freda en repòs o més lenta. En aquest cas, la massa càlida es desplaçarà per sobre i cap endavant de la freda. La superfície frontal és irregular i arrossega una petita part d'aire fred en la retirada. Les característiques inclouen una inclinació de 1/100 a 1/200, amb nuvolositat en vel més extens que en el front fred, i estratiforme, a 700m.

L’evolució de la nuvolositat va de núvols alts (Ci-Cs-Cc) a núvols mitjos i baixos (As-Ac-Ns) i (St-Sc) i fins i tot Cu. Si la massa càlida és activa, pot induir a ascendir part de la freda, formant Cu i Sc (St) dins la freda. Les precipitacions poden ser plugim o pluges contínues, abans o al pas del front, lleugers grop.

Frentes Ocluïdes

El front fred arriba al càlid, i el sector càlid desapareix progressivament de la superfície, quedant només en altitud. Les oclusiones poden ser del tipus front fred o del tipus front calent.

Oclusió Càlida

Extensió de nuvolositat major que en el front fred, amb un tipus estratiforme. La massa d’aire fred associada al front fred és més càlida que la massa càlida associada al front càlid, generant nuvolositat estratificada.

Oclusió Freda

Extensió menor que en la del front oclús, amb desenvolupament vertical. La massa d’aire fred associada al front càlid es veu obligada a ascendir per sobre de la superfície frontal freda. A causa de la inclinació de la superfície frontal freda, aquesta massa d’aire fred ascendeix gairebé verticalment, produint una nuvolositat del tipus cumuliforme.

Front Estacionari

L’inclinació depèn de la direcció d’ascens del vent, de la intensitat del vent i de la direcció d’avanç del front. Els moviments d’aire en proximitat de la superfície frontal determinen si el front és estacionari o actiu. Si la velocitat (V) és < 5, es considera estacionari. L’aire calent provoca plugims o núvols cumuliformes (aire inestable amb grop i aparell elèctric), mentre que l’aire fred, que puja sobre la superfície frontal estacionària, genera menys nuvolositat a causa del seu menor contingut d’humitat. Les precipitacions poden evaporar-se, però en arribar a la capa d’aire fred inferior, aquest augment d’humitat pot produir boires a les proximitats del terra.

Formació del Mínim Isobàric

Podem classificar les formes de baixa pressió en tres categories: depressions extratropicals, tèrmiques i ciclons tropicals. Les depressions extratropicals són d’origen dinàmic, degudes a ondulacions del front polar (ciclogènesi), que és el procés de formació. El front polar separa masses templades d’anticiclons subtropicals de fredes del casquet polar, amb un efecte de “cizallament”. El front fred eleva l’aire calent, generant ondulacions del front polar. Per Coriolis, les masses d’aire es desvien a la dreta. El cizallament es produeix quan dues masses circulen en sentit contrari, i en la superfície es produeix una fricció que deforma el front polar, i la massa freda s’endinsa en la massa càlida. Al interrompre la massa freda sobre la càlida, es produeixen un front fred i un front calent.

Aire Saturat

Un cop saturat l’aire, aquest, en refredar-se, anirà perdent la seva capacitat de contenir vapor d’aigua i haurà de condensar el sobrant. L’expressió del gradient adiabàtic o de l’aire saturat es demostra a continuació: Derivant una expressió per a la θ d’una parcel·la d’aire, en funció de la seva temperatura T i la pressió en l’origen P0: P/ δ = RT => δ = P/RT. Per a una transformació adiabàtica, dq = 0. De forma que l’expressió dq = Cp·dT – dP/δ queda: 0 = Cp·dT – dP/δ, així que Cp·dT = dP/δ. A partir d’aquest moment, anomenarem al gradient considerat com a pseudo-adiabàtic, reflectint una petita diferència amb l’anterior. Aquesta no és més que en el primer cas, la humitat condensada ascendeix acompanyant a l’aire que puja. En el segon cas, la humitat queda al nivell on s’ha condensat, no afectant així a l’absorció de temperatura per part del “núvol” que afectaria a l’aire que l’acompanya.

Boira

Classificació segons la seva formació:

1. Refredament: La pèrdua de calor en una massa d’aire serà a conseqüència de:

• Cessió de calor:
  1. Boires de radiació: Massa d’aire es refreda per radiació a conseqüència del refredament del terreny. Comuna a la terra (nit i matinada), es dona a mar si és desplaçada de terra a mar, màxim 10’. Formades en terres baixes de tardor a hivern i en latituds mitges. El refredament nocturn de la terra es transmet per irradiació de l’aire.
  2. Boires de mar: Refredament degut al desplaçament d’una massa d’aire càlid per una superfície freda. S’acostuma a formar a la mar, típica a l’hivern, quan bufen vents templats de mar a terra.
• Expansió adiabàtica per ascens: Boires de muntanya: Si l’aire és forçat a pujar quan bufa contra una muntanya, a mesura que puja hi ha menys pressió i s’expandeix adiabàticament.

Evaporació:

• Boira de vapor: Quan s’entaula un corrent d’aire fred sobre una superfície d’aigua calenta.
• Boira frontal: Típica d’un front càlid en què la massa d’aire més càlida queda per sobre de la freda, produint-se precipitacions que, al travessar una massa d’aire fred, es condensen formant boira.

Mescla: Massa d’aire fred que es troba amb una d’aire temperat i humit en una zona de xoc refredarà l’aire calent, i si el contrast és suficientment acusat, es formarà boira.

Ciclons Tropicals

Es formen a latituds entre els 8º i 20º al nord o sud de l’equador, on hi ha aire càlid i molt humit. Es formen sobre el mar, ja que necessiten molta humitat per formar-se. Un cop formats, tenen un diàmetre de 500 km i una estructura en espiral nuvolosa, amb un centre d’uns 15-20 km (ull de l’huracà) i sense vent. Al voltant, els núvols arriben fins als 15 km d’alçada, amb pluges torrencials i vents huracanats de força 11 o més.