Estabilidad estática, formación de nubes y tasa de caída ambiental

Estabilidad y nubes

Si alguna vez ha presenciado la llegada de una gran tormenta, probablemente haya visto nubes altas, ondulantes y cumulonimbos en lo alto del cielo. La presencia de estas nubes indica una inestabilidad atmosférica significativa , en la que el aire caliente se eleva y el vapor de agua que contiene se condensa. Esa condensación puede provocar fuertes precipitaciones: ¡una tormenta de lluvia!

La formación de nubes depende de esta inestabilidad y del ascenso de una parcela de aire cálido , aire que tiene una temperatura y / o presión diferente del aire circundante. Piense en una porción de aire como un globo que se eleva en la atmósfera, ¡sin la goma! La probabilidad de formación de nubes se puede estimar evaluando la temperatura de una parcela ascendente en comparación con el aire circundante, y ambos cambian de temperatura con la altitud.

Tasas de caducidad

Puede que no lo parezca cuando miras hacia el cielo en un día despejado, pero la atmósfera de la Tierra no tiene una temperatura o presión uniforme en todas partes. La presión es más alta al nivel del mar y la temperatura disminuye gradualmente con la altitud. Hay algunas excepciones al cambio de temperatura de la Tierra a medida que nos elevamos en la atmósfera, pero al lidiar con la formación de nubes, nos mantenemos bastante cerca del suelo.

Esta disminución gradual de la temperatura con la altitud es la tasa de caída ambiental de la atmósfera . Esta disminución tiene dos causas principales: la irradiación de calor de la superficie y cómo la atmósfera se vuelve cada vez más delgada con la altitud. El aire más delgado significa menos calor absorbido, y el calor reflejado en la superficie de la Tierra significa aire caliente ascendente en la parte más baja de la atmósfera.

Pero la temperatura del paquete no es el único factor involucrado. La humedad del aire también puede tener un impacto en la estabilidad de la atmósfera. Si bien la tasa de lapso ambiental es bastante constante, la tasa de lapso adiabático describe la tasa de cambio de temperatura de una parcela de aire que no intercambia calor con el aire circundante. Esta tasa puede variar según la cantidad de vapor de agua que haya en el aire.

Cuando ese vapor de agua se condensa, libera calor latente, lo que retrasa el enfriamiento del paquete. Bajo la tasa adiabática seca , la parcela de aire se enfría a una tasa de 10 grados Celsius por 1000 metros, mientras que bajo la tasa adiabática húmeda , la parcela se enfría a una tasa de 6 grados Celsius por 1000 metros. Por lo tanto, el aire húmedo ascendente permanecerá inestable en la atmósfera durante más tiempo que el aire seco ascendente.

Estabilidad de medición

El aire caliente ascendente es muy importante para las formaciones meteorológicas. Una parcela de aire caliente se eleva debido a la convección y, a menudo, esa parcela contiene vapor de agua. La parcela se considera flotante , menos densa que el aire circundante. A medida que sube a la atmósfera, donde la presión disminuye, la porción de aire se expande y se enfría. Este enfriamiento causa condensación y formación de nubes e indica una atmósfera inestable.

Para ilustrar esto, digamos que enviamos un paquete de aire, imagina un globo, que llega a cierto punto en el cielo y deja de elevarse. Es perfectamente neutral, flota en el aire, no se eleva ni se hunde. Si queremos saber qué tan flotante es, podemos probar su estabilidad estática , qué tan flotante es en el aire circundante.

Si empujamos ligeramente el globo hacia arriba y sigue subiendo, entonces sabemos que el paquete está más caliente que el aire circundante. Se considera que la atmósfera es absolutamente inestable en estas condiciones. Si empujamos ligeramente el globo hacia abajo y continúa hundiéndose, entonces sabemos que el paquete está más frío que el aire circundante. Se considera que la atmósfera es absolutamente estable en estas condiciones. Si el globo regresa a una posición neutral y no se eleva ni se hunde después de ser empujado, se cree que la estabilidad atmosférica es neutral.

Pero como ya hemos visto, la humedad del aire es un factor importante en su estabilidad, no solo la temperatura. Si una parcela de aire es húmeda pero flotante en la atmósfera, tiene un gran potencial de volverse inestable. En estas condiciones, se dice que la atmósfera es condicionalmente inestable , donde la tasa de caída ambiental es mayor que la tasa adiabática seca pero menor que la tasa adiabática húmeda. La atmósfera de la Tierra es condicionalmente inestable la mayor parte del tiempo, excepto en algunas de las partes más secas del mundo.

Resumen de la lección

La formación de nubes se puede atribuir a la inestabilidad atmosférica , en la que una parcela de aire húmedo se eleva, se enfría y se condensa. La atmósfera de la Tierra se enfría naturalmente con la altitud debido a la tasa de caída ambiental , y el movimiento ascendente de las parcelas de aire también cambia la temperatura en función de su humedad, ya sea a la tasa adiabática seca o adiabática húmeda .

Una porción de aire se considera flotante cuando flota hacia arriba en la atmósfera, una condición que está asociada con la inestabilidad atmosférica. Podemos comprender la estabilidad de la atmósfera y, por lo tanto, la probabilidad de formación de nubes al evaluar la estabilidad estática de una parcela de aire, ya sea que se mueva hacia arriba, hacia abajo o permanezca neutral en el cielo. Si ese paquete sube, es absolutamente inestable . Si el paquete se hunde, es absolutamente estable . Si el paquete es neutral pero tiene mucha humedad, se considera condicionalmente inestable, con un alto potencial de inestabilidad. ¡Este movimiento dinámico del aire, los cambios de temperatura y los cambios de humedad son responsables de la mayoría de los fenómenos meteorológicos intensos que experimentamos!

Los resultados del aprendizaje

Al final de esta lección, debe sentirse seguro al completar estas tareas:

• Describe las causas de la inestabilidad atmosférica.
• Recuerde lo que es la tasa de lapso
• Diferenciar entre la tasa adiabática seca y la tasa adiabática húmeda
• Explicar los conceptos de flotabilidad y estabilidad estática en relación con la inestabilidad atmosférica.

Rodrigo Ricardo Editor y fundador