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Fenómenos Severos asociados con los Cumulonimbos
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El Granizo
El granizo es un tipo de precipitación que consiste en partículas irregulares de hielo. El granizo se produce en tormentas intensas en las que se producen gotas de agua sobreenfriadas, líquidas pero a temperaturas por debajo de su punto normal de fusión (0ºC), y ocurre tanto en verano como en invierno. pero el caso se da más cuando está presente la canícula. El agua sobreenfriada se forma debido a la necesidad de una semilla sólida inicial para iniciar el proceso de cristalización. Cuando estas gotas de agua chocan en la nube con otras partículas heladas o granos de polvo pueden cristalizar sin dificultad congelándose rápidamente a su alrededor. En las tormentas más intensas se puede producir precipitación helada en forma de granizo especialmente grande cuando éste se forma en el seno de fuertes corrientes ascendentes. En este caso la bola de granizo puede permanecer más tiempo en la atmósfera disponiendo de una mayor capacidad de crecimiento. Cuando el empuje hacia arriba cesa o el granizo ha alcanzado un tamaño elevado el aire ya no puede aguantar el peso de la bola de granizo y ésta acaba cayendo.
Las bolas de granizo suelen ser pequeñas, de algunos milímetros de diámetro. Sin embargo, de vez en cuando se originan bolas mucho mayores, de varios centímetros de diámetro debido a que en la circulación ciclónica de la tormenta, las pequeñas bolas ascienden y descienden varias veces formándose distintas capas de hielo, unas sobre otras. Dependiendo de su tamaño, las bolas de granizo pueden no ser más que una pequeña molestia, causar daños en automóviles y estructuras de cristal o incluso matar a personas. Debido a su proceso de formación todas ellas tienen una estructura en forma de capas de cebolla.
En España en las Comunidades de Castilla León, Castilla La Mancha y parte de Aragón las campanas de las iglesias hacían el toque de tentenublo para alejar las tormentas de granizo.
La bola de granizo más pesada registrada cayó en Coffeyville, Kansas (Estados Unidos), el 3 de septiembre de 1970, y pesaba 770 gramos, teniendo un radio de 14,5 cm. La bola de granizo más grande que se ha registrado cayó en Aurora, Nebraska el 22 de junio del 2003 y tenía un radio de 17,8 cm.; aunque su peso era inferior a la que se encontró en Coffeyville.
Formación del Granizo
Bajo la acción solar, el suelo calienta el aire cargado de humedad. Este se eleva en la atmósfera y se torna inestable. Durante su ascenso el aire se expande, se enfría y se satura de agua.
Luego se forman gotitas sobre los núcleos de condensación que son arrastrados por las corrientes ascendentes para formar un cúmulo pequeño.
El aire, al ascender, se enfría cada vez más y las temperaturas positivas se convierten en negativas al rebasar la isoterma 0°C., momento en que interviene una propiedad importante en física de nubes: la sobrefusión de agua. Las gotitas de agua de una nube permanecen en estado líquido hasta temperaturas cercanas a los -40°C. Que corresponde a una altitud de 8 a 10 Km..
Este estado de
sobrefusión, por demás inestable, puede ser roto por partículas sólidas
de escasa dimensión, provenientes principalmente del suelo, la arena,
arcilla, niebla contaminante, bacterias, etc. Estas partículas sólidas
intervienen en la formación de granizo
La parte más oscura de la nube encierra la mayor cantidad de gotitas cargadas de iones negativos, mientras que en la parte superior blanca se acumulan los iones positivos. Esta nube granicera se conoce con el nombre de cúmulonimbo.
La propulsión de partículas de la parte inferior de la nube a la superior, por la influencia de corrientes ascendentes cada vez más fuertes, produce los cristales de hielo. Estos cristales se agrandan, rompiendo el equilibrio de las corrientes ascendentes alcanzan su mayor fuerza y la cima del cúmulo nimbo toma la forma de yunque.
Si los embriones de pedrisco no encuentran corrientes ascendentes lo suficientemente fuertes (> a 40 Km/h) caen al suelo en forma de hielo granizado o lluvia. Si no, continúan ascendiendo y creciendo convirtiéndose en pedriscos de varios centímetros de diámetro.
Cuando las corrientes ascendentes ya no pueden mantener los pedriscos en la nube, éstos caen a una velocidad aproximada de 100 Km/Hs., tratándose de un granizo de unos 40mm de diámetro.
Varios cúmulos aíslan, al combinarse, una corriente central de aire caliente y húmedo cuya velocidad de ascenso puede alcanzar lo 50 Km/h. En el borde de esta corriente, el aire ambiente se combina con los cúmulos para formar un cúmulonimbo.
Hacia los 15.000m, el aire asciende en el cúmulo nimbo y se encuentra con la tropopausa. La corriente central penetra la tropopausa, pero el aire ambiente más caliente, frena la convección y aplana en forma de yunque la cima de la nube, cargada de cristales de hielo. Mas abajo, la nieve condensada y la lluvia sobrecargan las ascendencias térmicas y se precipitan
Downburst
Downburst: Es un área de aire que desciende rápidamente debajo de una tormenta. Los vientos fuertes generalmente provienen por una sola dirección y a veces son conocidos como vientos de línea recta. En casos extremos pueden causar daños equivalentes a un tornado fuerte. Un downburst de un tamaño mayor de 4 kilómetros se llama macroburst. Un downburst con un tamaño menor de 4 kilómetros se llama un microburst. Los microburst pueden ser secos o mojados.
A medida que una línea de tormentas avanza, el aire cálido y húmedo asciende por delante de ella. Al ascender se enfría y se condensa en gotas de agua y cristales de hielo. Estas gotas y cristales crecen y debido a su peso comienzan a caer. Al mismo tiempo aire frío y seco se observa en la parte posterior de la tormenta (por encima de los 3000 metros). A medida que la lluvia cae dentro de ese aire seco, algunas de las gotas comienzan a evaporarse. Para evaporarse necesitan calor, calor que toman del aire, enfriándolo aún más. El aire frío se hace cada vez más denso (pesado), por lo que cae en forma de lo que se conoce como "descendente" con velocidades que en casos extremos pueden llegar a superar los 100 Kt.
Fotografía ©José Antonio Quirantes
Fotografía ©José Antonio Quirantes
Fotos de DOWNBURST Y MICROBURST
Fotografía ©http://australiasevereweather.com
Fotografía ©http://australiasevereweather.com
Microrráfagas
Suele entenderse por microrráfaga una intensa y breve ráfaga de algunos centenares de metros de anchura y que tiene lugar cerca del suelo. Las mas importantes para nuestro propósito, son las descendentes, las llamadas en inglés "downburst". Estas ráfagas, al llegar al suelo se extienden con violencia y a veces por un efecto como de rebote crean un torbellino de eje horizontal y curvilíneo. Hay evidencia de que a veces ese torbellino , de forma toroidal , es tan intenso, que las ascendencias creadas en la parte exterior han dado lugar a condensación, y han formado una curiosa nube de forma casi anular, en un plano paralelo al suelo.
No solo se forman los temidos "downburst" en las fases de comienzo del estado de madurez de un proceso tormentoso, es decir, en el llamado "reventón" en muchos países de habla hispana. También se pueden se puede presentar en tormentas secas y alguna otra situación o condiciones atmosféricas, aunque ello es menos frecuente. No debe confundirse el "downburst" con el tornado; son fenómenos de extensión parecida y a veces efectos similares, pero hay una diferencia esencial: en el "downburst" las corrientes son descendentes, mientras que en el tornado se combinan ascendentes y en espiral. Los "downburst" , en las figuras adjuntas se representan esquemáticamente según los tipos mas comunes. Acaso para la pequeña aviación revistan especial peligrosidad los procedentes de las tormentas secas por ser mas difíciles de localizar y en buena parte de los casos casi imposible identificar visualmente. Un avión en la aproximación final puede encontrar una fuerte ascendencia debida a la parte exterior del torbellino horizontal creado por rebote del "downburst". Quizá la reacción del piloto sea la de bajar el morro del avión, lo cual no puede ser mas desaconsejable, ya que inmediatamente se encontrará la intensa corriente descendente y con tal presentación del avión, las consecuencias pueden ser fatales.
La duración del proceso de una intensa "downburst" puede ser de hasta 15 minutos. Fugita señala como de unos cinco minutos desde que se inicia hasta que se alcanza el suelo y la máxima intensidad puede ocurrir en los cinco minutos siguientes y a los 15 puede estar ya en fase de disipación.
Turbulencia y cizalladura del viento
Estos fenómenos son ordinariamente de escala subsinóptica, excepto la turbulencia en aire claro (CAT) que se presenta en altitudes elevadas y es de naturaleza sinóptica ; es de relativo interés para la pequeña aviación. La turbulencia térmica o mecánica, sobre todo la segunda, queda muy influida por los factores locales y entran de lleno ambas en la meteorología subsinóptica. No vamos a añadir a lo mucho y en general bueno que sobre estos tipos de turbulencia aparece en cualquier tratado de meteorología aeronáutica. Otro tanto podríamos decir de la cizalladura del viento, o gradiente de viento , que afecta sobre todo a las actuaciones del avión cerca del suelo. A escala subsinóptica estos fenómenos se presentan en condiciones de vientos fuertes, por efecto de la brisa, en las inversiones cercanas al suelo y en días calurosos al iniciarse el enfriamiento nocturno. Los fenómenos de cizalladura de viento son bastante comunes y han sido causa de varios accidentes. La detección precoz del fenómeno es algo esencial para evitar riesgos mayores. En nuestro país en que tantos aeródromos hay en la costa, debe tenerse muy en cuenta el efecto de la brisa sobre todo en las horas de mayor intensidad. En Canarias hay un fenómeno de mutua interacción de la brisa con el monzón, que sopla en general del Noreste; la brisa es mas o menos perpendicular a la playa; en Tenerife Sur no son nada excepcional se registren fenómenos de cizalladura. No es el único aeropuerto donde tal cosa suceda.
Es preciso referirse a lo que hemos denominado cizalladura inducida, que es la creada por el propio avión en sus maniobras. Así, cuando el viento es fuerte y laminar, y si tras el despegue ha de realizarse un ceñido viraje, el avión experimenta efectos de cizalladura sin haber gradiente de viento. Lo mismos sucede en aproximaciones de circuito, cuando el avión desde la ayuda principal recorre un tramo con viento en cola para virar al otro extremo y aterrizar viento en cara. Este tipo de cizalladura inducida ofrece menos riesgo que el anterior, pues al ir progresivamente el avión teniendo viento en cara, tiende a aumentar su sustentación, al revés que en el despegue.
Algunas ideas sobre Gust Front (Frente de racha), Haboob (Nubes de polvo), Shelf Cloud (Arcus) y Roll Cloud
Explicaciones: © José Antonio Quirantes
Mirar las figuras y observar como la corriente descendente (downdraft) se extiende lateralmente después de estrellarse contra el suelo. El límite de separación de la corriente descendiente fría con la superficie cálida es conocido como Gust Front o Frente de racha . Para un observador sobre el suelo, este paso del Gust Front puede parecerle similar al paso de un verdadero Frente frió. Durante su paso, el viento cambia de dirección y se vuelve fuerte y racheado, con velocidades que ocasionalmente exceden los 55 nudos; a su vez, la temperatura cae bruscamente (7 a 10º) y el pesado aire frió de la corriente descendente (downdraft) hace que aumente la presión en superficie. Algunas veces el salto puede ser de varios milibares, produciéndose una pequeña área de altas presiones llamada “mesoalta”. El aire frio puede perdurar atrapado junto al suelo durante varias horas incluso después de que la actividad de la tormenta ha cesado.
A
lo largo del eje delantero del Gust Front, el aire está bastante
turbulento. Aquí los fuertes vientos pueden captar polvo suelto y tierra
del suelo levantándola y volteándola de tal manera que se forma una enorme
nube en forma de rodillo llamada “Haboob”. Ver FOTOS 110-113. Como el aire
cálido y húmedo asciende a lo largo del eje delantero del Gust Front, una
Shelf Cloud (nube cinturón), también llamada “Arcus” se puede formar tal
como se muestra en las fotos del principio del Topic. Esta nube es
especialmente duradera, cuando la atmósfera es muy estable cerca de la
base de la tormenta. El Shelf Cloud está adherido a la base de la
tormenta. FOTO-110
FOTO-113
Ocasionalmente
una nube amenazadora y siniestra se forma detrás del Frente de racha.
Estas nubes, las cuales aparecen girando suavemente alrededor de su eje
horizontal, son llamadas Roll clouds, ver FOTOS 114-116. Algunas veces el
eje delantero del frente de racha fuerza al aire cálido y húmedo a
elevarse, lo que hace que se generen nuevas células convectivas. Cuando la
corriente descendiente principal de la célula tormentosa (downdraft) que
hay debajo de la tormenta es muy intensa se producen los Donwburst,
Macroburst y Microburstadherido a la base de la tormenta. FOTO-114
Fotografía ©http://australiasevereweather.com FOTO-115
FOTO-116
Una discusión interesante sobre Shelf-Cloud versus Roll-Cloud la podéis encontrar en la dirección: http://weathersavvy.com/Q-Shelf_Roll_Clouds1.html
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