Comprendiendo los Gradientes Verticales y la Dinámica Atmosférica: Claves para Entender el Clima

Gradientes Verticales de Temperatura y su Influencia en la Atmósfera

Los gradientes verticales se refieren a la diferencia de temperatura entre dos puntos situados a una diferencia de altitud de 100 metros.

Gradiente Vertical de Temperatura (GTV)

El Gradiente Vertical de Temperatura (GTV) representa la variación vertical en la temperatura del aire en condiciones estáticas o en reposo. Su valor es muy variable y depende de la hora, la latitud, la estación del año, entre otros factores.

Inversión Térmica

La inversión térmica ocurre en un espacio aéreo en el cual la temperatura aumenta con la altura en vez de disminuir, es decir, en el que el GTV es negativo. Un ejemplo típico de inversión térmica se da en invierno.

Gradiente Adiabático Seco (GAS)

El Gradiente Adiabático Seco (GAS) se refiere a una masa de aire que lleva agua en forma de vapor. Es un proceso dinámico. Una masa ascendente puede considerarse como un "sistema aislado" o adiabático, ya que no intercambia calor con el aire circundante.

Gradiente Adiabático Saturado o Húmedo (GAH)

El Gradiente Adiabático Saturado o Húmedo (GAH) se produce cuando una masa de aire ascendente alcanza el punto de rocío, se condensa el vapor de agua que contenía y se forma una nube. La masa proseguirá su ascenso, pero con el GAH. Este gradiente depende de la cantidad de vapor de agua inicial; cuanto mayor sea esta, menor será el GAH.

Condiciones de Estabilidad e Inestabilidad Atmosféricas

Condiciones de Inestabilidad

Las condiciones de inestabilidad se dan cuando existen movimientos ascendentes de una masa de aire cuya temperatura interior varía conforme al gradiente dinámico GAS, y cuyas variaciones térmicas verticales se corresponden con el GTV. Para que el ascenso sea posible, el GTV debe ser mayor que el GAS (GTV > GAS). Esta situación puede dar lugar a una borrasca, aunque no implica necesariamente que vaya a llover.

Condiciones de Estabilidad o Subsidencia

Las condiciones de estabilidad o subsidencia son inversas a las de convección, pues las propicia el descenso hacia la superficie de una masa de aire frío y denso que se encuentra a una determinada altura.

• GTV positivo y menor que el GAS (0 < GTV < 1): En esta situación no se producen movimientos verticales.
• GTV negativo (GTV < 0): Las subsidencias más intensas suelen producirse en invierno, con viento en calma, noches largas y una atmósfera muy fría. En estas condiciones, la contaminación queda atrapada.

Dinámica Atmosférica: Circulación Atmosférica Horizontal

La circulación atmosférica horizontal se manifiesta a través del viento. La trayectoria de este no suele ser rectilínea debido a la influencia del efecto de Coriolis. Este efecto es una consecuencia del movimiento de rotación terrestre y su giro en sentido antihorario. La fuerza de Coriolis es máxima en los polos y disminuye progresivamente hasta anularse en el Ecuador. La circunferencia implica una vuelta completa con cada movimiento de rotación. Los vientos circulan desde los anticiclones a 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 alrededor de las borrascas en el Hemisferio Norte (HN), y al revés en el Hemisferio Sur (HS).

Circulación General de la Atmósfera

En las zonas ecuatoriales, el aire caliente por contacto con la superficie terrestre tiende a ascender, dando lugar a borrascas ecuatoriales. En las zonas polares, las bajas temperaturas provocan el aplastamiento del aire frío contra el suelo y el asentamiento de un anticiclón polar permanente sobre ellas. La fuerza de Coriolis produce una desviación del viento hacia la derecha en el HN (izquierda en el HS), provocando que el transporte se lleve a cabo mediante tres tipos de células:

Célula de Hadley

La célula de Hadley es el tipo más energético debido a 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 de Coriolis produce su desviación. Al llegar a los 30º de latitud Norte o Sur, parte del aire origina una zona de anticiclones subtropicales, que cuando se asientan sobre un continente, originan los mayores desiertos del planeta. El anticiclón subtropical de las Azores es el que ejerce influencia sobre el clima de España. A veces, durante el verano, el anticiclón continental del Sáhara también ejerce su acción sobre la península. La célula se cierra debido a los alisios, vientos superficiales que soplan desde estos anticiclones subtropicales hacia el Ecuador, donde convergen los de ambos hemisferios, originando la Zona de Convergencia Intertropical (ZCIT).

Célula Polar

En la célula polar, el levante polar solo alcanza aproximadamente los 60º de latitud, donde se eleva de nuevo, formando las borrascas subpolares.

Célula de Ferrel

La célula de Ferrel está situada entre las dos anteriores y se forma por la acción de vientos superficiales del oeste (del suroeste en el HN y del noroeste en el HS) que soplan desde los anticiclones desérticos hacia las zonas de las borrascas polares.