νεφος

<<Algunas personas son como las nubes, cuando se van la noche se vuelve increíble.>> Anónimo

Para quienes no están (estamos) familiarizados con el idioma Griego, el título de este ensayo es “nubes”, solo que esta palabra en nuestro idioma posiblemente no genere tanto impacto y muchas menos personas lo leerían. La razón por la cual he decidido escribir sobre este tema es el hecho de que en las últimas noches cuando salgo al balcón de mi casa con la esperanza de observar al menos una de las 88 constelaciones, me encuentro con el “desilusionante” panorama de un cielo cubierto de nubes, y ya que en estas condiciones es imposible observar tan siquiera la más brillante de las estrellas visible a simple vista en el cielo nocturno, lo único que queda es tratar de fascinarse con estos hidrometeoros que en últimas están compuestos de la misma materia bariónica  (materia ordinaria) que forma todo lo que conocemos pero que “contribuye solo con un poco más del 4.5% de la materia total del universo. De este tipo de materia, la menos común, la más escasa, están hechas las galaxias, las estrellas, los planetas y los seres vivientes”. (Sepúlveda Soto, 2013) [1]

Las nubes son uno de los elementos más significativos del sistema atmosférico, desempeñando varios papeles clave.

  • Las nubes son un factor importante en el presupuesto de radiación de la Tierra, ya que reflejan la luz solar al espacio o cubren la atmósfera inferior y atrapan la radiación infrarroja emitida por la superficie de la Tierra.
  • Figura 1Este diagrama ilustra el presupuesto total de radiación de la Tierra. A la izquierda aparece la luz del Sol que entra al sistema. A la derecha aparece la radiación infrarroja que sale del sistema.  Imagen cortesía de K. Trenberth, J. Fasullo,yJ.Kiehl.Disponibleen:https://www.windows2universe.org/earth/Atmosphere/earth_radiation_budget.html&lang=sp
  • Las nubes transportan agua de la atmósfera a la superficie de la Tierra en forma de lluvia o nieve y, por lo tanto, son un paso clave en el ciclo hidrológico.
  • Las nubes eliminan los materiales gaseosos y particulados y los devuelven a la superficie (deposición húmeda).
  • Las nubes proporcionan un medio para las reacciones químicas en fase acuosa y la producción de especies secundarias.
  • Las nubes afectan significativamente el transporte vertical en la atmósfera. Las corrientes ascendentes y descendentes asociadas con las nubes determinan en gran medida la redistribución vertical de las especies traza en la atmósfera.

Humedad relativa (HR)

Para una temperatura ambiente dada, la humedad relativa HR se define como la relación entre la presión parcial del agua y su presión de vapor de saturación a la misma temperatura, y esta se expresa en porcentaje.

HR = 100 * (presión parcial del agua / presión de vapor del agua)

Formación de nubes y niebla 

La capacidad de una partícula dada para activarse depende de su tamaño y composición química y de la sobresaturación máxima experimentada por la partícula. Si, por ejemplo, la del HR ambiente no supera el 100%, no se activará ninguna partícula y no se podrá formar una nube. Una condición necesaria para esta formación de nubes es el aumento en la HR de una parcela de aire a un valor superior al 100%. Este aumento de RH suele ser el resultado del enfriamiento de una parcela de aire húmedo. Incluso si la masa de agua dentro de la parcela de aire no cambia, su concentración de vapor de agua de saturación disminuye a medida que disminuye su temperatura y, por lo tanto, aumenta su HR.

Hay varios mecanismos por los cuales las parcelas de aire se pueden enfriar en la atmósfera. Es útil separar estos mecanismos en dos grupos: enfriamiento isobárico y enfriamiento adiabático. El enfriamiento isobárico es el enfriamiento de una parcela de aire a presión constante. Por lo general, es el resultado de pérdidas de energía por radiación (niebla y formación de estratos bajos) o movimiento horizontal y masa de aire sobre una superficie de agua o tierra más fría o masa de aire más fría. Si una parcela de aire asciende en la atmósfera, su presión disminuye, la parcela se expande y su temperatura desciende. El modelo más simple de tal proceso asume que durante esta expansión no se intercambia calor entre la porción de aire en aumento y el medio ambiente. Este proceso idealizado suele denominarse “enfriamiento adiabático”. En realidad, siempre hay un intercambio de calor y masa entre la parcela y su entorno.

Climatología de nubes 

El agua líquida es una de las características de las nubes más importantes para la química atmosférica. El contenido de agua líquida de una parcela de aire comienza desde casi cero durante la formación de nubes, alcanza un máximo para una nube madura y vuelve a cero durante la evaporación de la nube.

Pruppacher y Klett (1980) señalan que el campo de contenido de agua líquida de las nubes tiene cuatro características:

  1. Varía considerablemente horizontalmente debido a las variaciones en la velocidad del aire vertical.
  2. Aumenta con la altura sobre la base de la nube, alcanza un valor máximo en algún lugar en la mitad superior de la nube y luego disminuye hacia la parte superior de la nube.
  3. Se determina en gran medida por el tamaño de gota en lugar de la concentración del número de gotas.
  4. Es menor que el contenido de agua líquida calculado asumiendo el ascenso adiabático de una parcela de aire debido al arrastre de aire seco. Esta desviación es del orden el 10% aproximadamente para la mitad inferior de las nubes estratiformes y aumenta con la altura.

Los diámetros promedio de las gotas están generalmente en el rango de 10 a 20 µm. Las nubes marinas se caracterizan por una concentración de gotas relativamente más pequeña y diámetros más grandes, donde las nubes continentales tienden a tener gotas más pequeñas.

Los diámetros mínimos de gota son unos pocos micrómetros, donde las gotas grandes exceden los 100 µm. En general, los espectros de gota son más anchos para las nubes orográficas, menos anchos para los estratos y bastante estrechos para los tipos de nubes cúmulos. El tamaño de las gotas de cúmulos continentales varía solo de unos pocos micrómetros de alrededor de 20 µm de diámetro.

WhatsApp Image 2018-11-15 at 4.26.46 PMFigura 2Distribuciones de frecuencia del tamaño medio de gota de nube para varios tipos de nubes. Fotografía tomada de Seinfield John H., Atmospheric Chemistry and Physics: From air pollution to climate change, pág 834.

La figura 3 muestra una climatología promediada zonalmente basada en seis tipos de nubes: nubes altas (Ci, Cs), nubes medias (As, Ac), nubes bajas (St, Sc), cúmulos, cumulonimbus y nimbostratus. La altitud, el grosor y la cubierta de nubes se muestran con una resolución de 10°. Tenga en cuenta que las alturas de la base del cirro varían con la latitud, pero grosor se fija en 1,7 km debido a las limitaciones de las observaciones.

WhatsApp Image 2018-11-15 at 4.26.55 PM

Figura 3. Climatología del tipo de nube promediada zonalmente, el número de barras indica el porcentaje de ocurrencia y el espesor para los hemisferios norte y sur a intervalos latitudinales de 10°. Reimpreso de K. N. Liou, Radiation and Cloud Processes in the Atmosphere, 1992, con permiso de Oxford University Press. Fotografía tomada de Seinfield John H., Atmospheric Chemistry and Physics: From air pollution to climate change, pág 835.

[2]

Referencias:

  1. Sepulveda Soto, Alonso., Bases de astrofísica / Alonso Sepulveda Soto. -Medellin: Editorial Universidad de Antioquia, 2013.
  2. Seinfield John H., Atmospheric Chemistry and Physics: From air pollution to climate change. John H. Seinfield, Spyros N. Pandis. p. cm. “A Wiley-Interscience publication.”

 

 

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