Fundamentos Termodinámicos y Mecanismos de Formación de Nubes Atmosféricas

Conceptos Fundamentales de la Meteorología Atmosférica

Temperatura Virtual ($T_v$)

Se denomina Temperatura Virtual del aire húmedo ($T_v$) a la temperatura que debería tener el aire seco para que, a la misma presión, posea la misma densidad que el aire húmedo a la temperatura $T$.

Definición de Nubes

Una nube es la materialización física y visual del vapor de agua atmosférico que, al cambiar de fase (a líquido o sólido) y agruparse, forma estructuras que cubren total o parcialmente el cielo.

Nivel de Condensación

Las nubes se producen por un enfriamiento que lleva al vapor de agua a su saturación, o al menos al punto en que empiezan a actuar los núcleos de condensación.

Temperatura de Condensación Isoentrópica

Es la temperatura en la cual se produce la condensación del aire húmedo. Es diferente de la Temperatura de Punto de Rocío ($T_d$), ya que en esta última el enfriamiento se produce a presión constante, mientras que la condensación isoentrópica ocurre mediante un ascenso adiabático con la consecuente disminución de la presión.

Mecanismos de Formación de Nubes

Los procesos que llevan a una masa de aire a la formación de nubes son, básicamente, cinco:

1. Convección
2. Forzamiento Orográfico
3. Forzamiento Frontal
4. Convergencia
5. Mezclamiento Vertical

1. Convección

La convección es la causa principal de las nubes convectivas. Se produce cuando el calentamiento en las capas bajas de la atmósfera o el enfriamiento en las capas superiores genera una estratificación inestable. En estas condiciones, el aire de las capas inferiores tiende a ascender (flotar) sobre el aire circundante. Si los volúmenes de aire que se elevan superan su Nivel de Condensación (LCL), se hacen visibles como una nube.

2. Forzamiento Orográfico

Ocurre cuando una masa de aire es obligada a elevarse por la ladera de una montaña. Si esta elevación la lleva por encima de su Nivel de Condensación (LCL), se produce la formación de la nube.

3. Forzamiento Frontal

Se da cuando entran en contacto una masa de aire cálido con otra de aire frío. Bajo ciertas condiciones, el aire cálido asciende por encima del frío. Este ascenso puede llevar el aire a la condensación, resultando en la formación de extensos mantos nubosos.

4. Convergencia

Existe convergencia en un punto cuando hacia él confluyen corrientes de aire. La convergencia implica necesariamente un ascenso del aire, lo que puede dar lugar a la formación de nubes.

Al igual que en el forzamiento orográfico, el espesor de las nubes generadas por convergencia está determinado por la inestabilidad de la estratificación. Diversos procesos conducen a la existencia de convergencia, incluyendo fenómenos de carácter orográfico o aquellos asociados a frentes meteorológicos.