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Masas de aire y frentes.
Ciclones y anticiclones
2016
Las propiedades de una masa de aire se establecen mientras
el aire está situado o se desplaza lentamente sobre una región
fuente de la superficie del planeta.
Luego, esa masa de aire sufre modificaciones específicas
cuando se va alejando de la región fuente.
Las variaciones verticales de temperatura y humedad en la
masa de aire son aproximadamente las mismas sobre toda su
extensión horizontal.
Masas de aire. Clasificación
Las clasificaciones de masas de aire tienen en cuenta las
propiedades térmicas y de humedad de las regiones fuentes,
y también las temperaturas relativas respecto a masas de aire
adyacentes y a la superficie inferior (lo que está relacionado
con la estabilidad en niveles bajos).
Una de las más utilizadas es la clasificación de Bergeron.
Masas de aire. Modificaciones
Cuando la masa de aire se aparta de su región fuente toma las
propiedades de la superficie subyacente y se modifica.
Las masas de aire se modifican de varias maneras:
•Calentamiento desde abajo: el aire frío moviéndose sobre una
superficie caliente, se calienta por debajo, generando inestabilidad y
aumentando la posibilidad de chaparrones;
•Enfriamiento desde abajo: el aire caliente moviéndose sobre una
superficie fría, se enfría desde debajo, aumentando su estabilidad. Si
se enfría hasta llegar al punto de rocío, se pueden formar nubes stratus
o nieblas;
•Agregado de vapor de agua: por la evaporación de superficies
acuosas y también en regiones selváticas;
•Disminución de vapor de agua: el vapor de agua se consume
por condensación y precipitación, y también a barlovento de cadenas
montañosas.
Regiones fuente de masas de aire
Una región fuente ideal debe reunir dos criterios esenciales:
• Debe ser un área extensa y físicamente uniforme. (Una región que
tenga irregularidades topográficas o que tiene contrastes de agua
y tierra no es satisfactoria.)
• El área debe tener un estancamiento general de la circulación
atmosférica, para que el aire pueda estar sobre la región un
tiempo largo para alcanzar el equilibrio con la superficie.
En general las regiones dominadas por los anticiclones
estacionarios o que se mueven lentamente, con sus extensas
zonas de calmas o vientos ligeros, son buenas regiones
productoras de masas de aire.
Una característica de importancia considerable es la tendencia que
las corrientes de aire tienen a divergir de las áreas de alta presión y a
converger en las áreas de presión baja.
Como consecuencia, las propiedades adquiridas por el aire en los
anticiclones se esparcirán horizontalmente y el aire tenderá a
uniformizarse, Por consiguiente, debemos considerar las áreas de
altas presiones como las principales productoras de masa de aire.
Las regiones bajo influencias de los ciclones no son buenas para
producir masas de aire debido a que los sistemas se caracterizan por
vientos convergentes en superficie, que permanentemente están
entregando aire con diferentes propiedades de humedad y
temperatura en el área. Además, el tiempo en que se producen esas
diferencias no es muy largo, lo que genera gradientes de temperatura
que dificultan la formación de masas de aire.
Masas de aire del Uruguay
Su frecuencia, condición y duración dependen de las inclinaciones y
oscilaciones de los grandes anticiclones permanentes. Debido a la
posición geográfica del Uruguay, las masas de aire que aparecen son:
Tropical marítima: cálidas y húmedas, sobre todo en verano, cuando el
anticiclón del Atlántico se encuentra más al sur; el desplazamiento del
aire hacia latitudes más altas ( y más frías, en general) aumenta su
estabilidad. Casi saturado, por el prolongado contacto con el agua,
condensa al entrar en contacto con superficies más frías, y suele
provocar lluvias y lloviznas.
•Polar continental: con menor temperatura y humedad, sobre todo si el
pasaje se realiza por el sur de Chile
•En forma más esporádica, masas de aire antártico en invierno, más o
menos húmedas según su trayectoria.
Frentes
Es un hecho empírico que la atmósfera forma grandes
volúmenes de aire en los cuales se observan variaciones
horizontales más o menos suaves de sus propiedades,
y que colindan con otras de distinto origen o distintas
propiedades, definiendo lo que se llama zona frontal o frente.
Formalmente se define un frente como: la zona de transición
entre dos masas de aire de diferentes densidades.
Como la distribución de temperatura es el regulador más
importante de la densidad en la atmósfera, un frente casi
siempre separa masas de aire de temperaturas diferentes (y de
otras variables, como veremos).
Ej. esquemático y muy fuera de escala (frente frío)
Si los mapas de tiempo se
dibujaran en escala 1:1, se
encontraría que los frentes, son
franjas relativamente angostas
de transición entre dos masas
de aire diferentes. En los
análisis normales, es común
usar mapas cuya escala es del
orden de 1:10.000.000, de
modo que en tales mapas un
frente típico se representa por
una línea al cruzar la cual varían
de manera discontinua la
temperatura, el viento y otras
variables del tiempo.
Vamos a ver las características más salientes de los
frentes, siempre teniendo en cuenta que existen
muchas excepciones.
Un frente se caracteriza por:
(a) un cambio rápido en la dirección del viento, que
se ve a lo largo del frente; si un observador se coloca
con el viento a su espalda en el sentido de avance
del frente, el viento se desviará a su derecha
(izquierda) en el hemisferio sur (norte) cuando
pase el frente. Normalmente la velocidad del viento
cambiará cuando el frente pase, aumentando o
disminuyendo, según la separación de las isobaras;
(b) un típico doblez en las isobaras en superficie, cuyo vértice
apunta en sentido desde las bajas a las altas presiones.
(c) a menudo, aunque no siempre, un frente está asociado a
nubosidad extensa, que produce la precipitación, principalmente
en el lado frío del frente.
A medida que el aire frío avanza, la fricción retarda el avance
de la posición en superficie del frente frío en comparación
con su posición más arriba, de modo que el frente frío se
inclina cuando se mueve. En promedio, los frentes fríos
tienen una inclinación del orden de 1:100 (mientras en un
frente cálido es, también en promedio, de 1:200).
La rapidez promedio de un frente frío es alrededor de 35
km/h (en comparación con los 25 km/h de un frente cálido).
Esas dos diferencias tienen un efecto apreciable en la
naturaleza más violenta del tiempo de un frente frío
comparada con el tiempo que normalmente acompaña a un
frente cálido.
El ascenso del aire en un frente frío es tan rápido que la
liberación del calor latente aumenta el empuje del aire
apreciablemente. Esto suele producir fuertes chaparrones y
violentas ráfagas de vientos asociados con cumulonimbus
de gran desarrollo.
Debido a que el frente frío produce aproximadamente la
misma cantidad de ascenso que un frente cálido, pero en
una distancia más corta, las intensas precipitaciones son
mayores, pero de más corta duración.
La llegada de un frente frío marca un sensible cambio de las
condiciones atmosféricas. Suele tardar poco en llegar desde
que se observan las primeras nubes, ya que, en comparación
con el frente caliente, el aire cálido asciende con mayor
velocidad (y verticalidad) sobre el frente y se enfría
adiabáticamente más rápido, lo que provoca la formación de
nubes cumulonimbus favorables a la lluvia. Se originan
chaparrones intensos siendo frecuentes las granizadas y
tormentas si es que el desarrollo vertical es alto y brusco.
Si, por el contrario, el aire ascendente es estable, los contornos
de las nubes son más suaves (como nimbustratos) y las
precipitaciones más continuas. Al paso de este frente el viento
alcanza su mayor fuerza. A la llegada del frente la presión sube
porque empieza a haber aire frío mas pesado en altitud, el
viento va disminuyendo y la lluvia cesa.
El tiempo detrás del frente frío está dominado por
subsidencia y masas de aire relativamente frío, dando paso
a cielos claros muy pronto después que ha pasado el frente.
Aunque si la masa de aire polar continental o marítimo que
generalmente acompaña a un frente frío, se mueve hacia
una zona relativamente cálida y húmeda, el calentamiento
del aire desde la superficie puede producir convección
superficial. Esto a su vez produce detrás del frente cúmulos
bajos o estratocúmulos. Normalmente estos frentes duran
poco tiempo, se presentan con aspecto nuboso y
amenazador, al que siguen fuertes vientos y abundantes
precipitaciones. Este tipo de frente corresponde a los
ciclones o tormentas típicas del verano.
A medida que el aire cálido avanza, el aire frío más pesado y
más lento es frenado aún más por la fricción en superficie,
haciendo más lento el avance del frente en superficie
comparado con su movimiento en niveles más altos, lo que
hace que el límite de separación de las dos masas de aire
adquiera una pendiente muy gradual. La pendiente del frente
cálido promedio es sólo de 1:200, aproximadamente la mitad
que la del frente frío.
Cuando el aire cálido asciende, se expande y enfría
adiabáticamente, haciendo que la humedad se
condense en nubes y comience la precipitación.
La estabilidad o inestabilidad de la masa de aire cálido
puede modificar los tipos y abundancia de las nubes
(podría no haber lluvia si el aire cálido es seco y
estable), pero la secuencia de nubes que se
esquematiza, es la que típicamente precede a un frente
cálido.
La primera señal de aproximación de un frente
cálido son las nubes cirrus, esas nubes se forman
donde la invasión del aire cálido ha ascendido llegando
unos 1000 km o más adelante del frente en superficie.
Ocasionalmente, el flujo de aire a ambos lados de un frente
no es ni hacia la masa de aire frío ni hacia la de aire cálido,
sino que paralelo a la línea del frente, así la posición en
superficie del frente no se mueve y se llama frente
estacionario.
Sus características atmosféricas serán similares a las del
frente que lo originó, aunque es más probable la ocurrencia
de precipitación suave a moderada, salvo que persistirán
en la región que ocupan, ya que el frente no se traslada.
Si el aire del lado frío (cálido) del frente comienza a
moverse, es posible que el frente estacionario se
transforme en un frente frío (cálido). Y viceversa
Existen los tipos de frentes ocluidos fríos y cálidos.
Si el aire más frío de un frente frío que avanza se
encuentra con el aire menos frío (fresco) de un frente
cálido y se adelanta, ascendiendo el aire menos frío sobre
el aire más frío, se tiene un frente ocluido frío.
También es posible que el aire detrás del avance de un
frente frío, sea más templado que el aire frío que es
adelantado, y se forma un frente ocluido cálido.
El tiempo de un frente ocluido es generalmente complejo. La
mayor precipitación está asociada con el aire cálido que ha
sido forzado a ascender. Sin embargo cuando las
condiciones son apropiadas, el frente recién formado, puede
iniciar su propia precipitación.