Inestabilidad atmosférica y limitaciones para levantar aire inestable

Aire ascendente

Si ha volado en aviones con frecuencia, probablemente haya experimentado turbulencias. La luz del cinturón de seguridad se enciende, la cabina tiembla, las bebidas se derraman y tal vez incluso da un poco de miedo. La turbulencia es el resultado de la inestabilidad en la atmósfera que rodea a la aeronave. El aire inestable es una porción de aire que es más caliente que el aire que lo rodea, lo que hace que se eleve. Es útil pensar en un paquete de aire como un globo que contiene gas que se diferencia del aire circundante en términos de temperatura y humedad.

Tipos de levantamiento

Varios factores pueden hacer que una porción de aire suba a la atmósfera. Como acabamos de mencionar, la temperatura es una razón común porque la convección ocurre cuando el aire caliente se eleva y el aire frío se hunde.

Pero la topografía de la tierra también puede hacer que una parcela de aire se eleve. Si, por ejemplo, el viento sopla aire húmedo por la ladera de una montaña a una altitud mayor, ese aire puede encontrarse rodeado de aire más frío. El vapor de agua en esa parcela de aire se condensa y forma nubes. Esto se denomina elevación orográfica , en la que el movimiento del aire por la ladera de una montaña provoca condensación y precipitación.

El movimiento lateral del aire también puede provocar la elevación. Cuando una masa de aire caliente choca con una masa de aire más fría, como es el caso de un frente cálido, el aire menos denso se elevará por encima del aire más denso. Imagínese dos platos, boca abajo en una mesa: un plato de vidrio y un plato de papel. Ahora imagina empujarlos para que choquen. ¿Qué plato se deslizará sobre el otro? Naturalmente, el plato de papel. El aire funciona de la misma manera. El aire caliente se eleva sobre el aire más frío cuando chocan durante el levantamiento frontal , lo que también provoca la condensación del aire húmedo y la consiguiente precipitación.

Aumento de la inestabilidad

La estabilidad en la atmósfera está determinada por la temperatura de una parcela de aire que el aire circundante. Todo es relativo. La atmósfera misma disminuye de temperatura con el aumento de la altitud debido a la tasa de caída ambiental . Una parcela de aire ascendente también cambiará la temperatura con la altitud porque la presión del aire exterior también está disminuyendo. Menos presión significa que la porción de aire se expande gradualmente, lo que también afecta su temperatura. Entonces, básicamente, la temperatura de la parcela de aire en relación con el aire circundante determina la estabilidad, y ambas temperaturas cambian con la altitud.

Cuando no se intercambia calor entre la parcela de aire y el aire circundante, el cambio de temperatura de una parcela con la altitud se puede medir como su tasa de caída adiabática . Para complicar un poco las cosas, la humedad de la parcela de aire afecta su tasa de caída. A medida que una parcela húmeda se expande y se enfría, se produce condensación, lo que hace que se libere algo de calor.

Por lo tanto, existe una diferencia entre la tasa adiabática seca , en la que una parcela de aire se enfría a una velocidad de aproximadamente 10 grados Celsius por 1000 metros, y la tasa adiabática húmeda , en la que una porción de aire se enfría a una velocidad de aproximadamente 6 grados Celsius. por 1000 metros. Cuanto menos se enfría la parcela de aire con la altitud, mayor es la diferencia entre la temperatura de la parcela y la temperatura del aire circundante, y mayor es la inestabilidad atmosférica.

Aire estabilizador

Debido a que la superficie de la Tierra irradia gran parte del calor solar que absorbe (la tierra más que el agua), el aire cálido ascendente y la inestabilidad que causa en la atmósfera es lo que genera todo el clima que se experimenta en la Tierra. La troposfera , la capa más baja de la atmósfera, desde el suelo hasta aproximadamente 11 millas de altura, es el sitio de todo el clima de la Tierra y la mayor parte de la inestabilidad atmosférica.

La estratosfera es la segunda capa de la atmósfera, ubicada entre la troposfera y la mesosfera, y contiene aire relativamente estable. Esta capa pone una tapa invisible sobre gran parte del aire inestable que se eleva en la troposfera. Además, una porción de aire, incluso una muy cálida e inestable, se elevará hasta que se haya expandido y enfriado para igualar la temperatura circundante, y su elevación se detendrá.

Resumen de la lección

El aire inestable es aire caliente que asciende, provocando inestabilidad atmosférica y fenómenos meteorológicos. El calor reflejado en la superficie de la Tierra genera gran parte de esta inestabilidad, ya sea por convección , ya que el aire caliente se eleva y el aire frío se hunde; elevación orográfica , donde el aire más cálido o húmedo se eleva por la ladera de una montaña y se condensa; o elevación frontal , cuando el aire caliente y el frío chocan, provocando que el aire caliente se eleve y se condense.

La inestabilidad está determinada por la diferencia relativa en una parcela de aire ascendente y la atmósfera que la rodea, la última de las cuales se enfría naturalmente con la altitud debido a su tasa de caída ambiental . Las parcelas de aire se enfrían con la altitud a una tasa adiabática seca o adiabática húmeda , según la humedad de la parcela.

Cuando una parcela sale de la troposfera , la parte más baja de la atmósfera de la Tierra, y entra en la estratosfera , la segunda capa de la atmósfera de la Tierra, es probable que se haya enfriado lo suficiente como para igualar el aire circundante, y ya no es inestable ni se eleva. ¡Este movimiento dinámico del aire es el quid de nuestros sistemas meteorológicos y el transporte de calor dentro de la atmósfera!

Los resultados del aprendizaje

Cuando haya terminado, debería poder:

• Indique qué es el aire inestable
• Explica qué puede hacer que una parcela de aire suba
• Describir cómo se determina la estabilidad en la atmósfera.
• Diferenciar entre la tasa adiabática húmeda y la tasa adiabática seca
• Identificar la troposfera y la estratosfera y comprender cómo la estratosfera actúa como una especie de tapa para la troposfera inestable.