AEROMODELISMO NATURALEZA VIAJES Y MAS

METEOROLOGIA

NUBES

 

 ESTRATOS

Un Stratus o estrato, del latín “extendida, ensanchada” es una nube caracterizada por capas horizontales con una base uniforme, en oposición a las nubes convectivas que son tan altas como anchas (las Cúmulus). Más específicamente, el término Stratus (abreviado St) se usa para describir nubes chatas, sin formas, de baja altitud (por debajo de 2,4 km) yendo de color gris negruzco hasta blanquecinas. Estas nubes son esencialmente niebla por encima del nivel 0, formadas tanto por nieblas ascendentes o cuando aire frío se mueve a bajas altitudes sobre una región. Estas nubes no suelen precipitar, transformándose, si están suficientemente bajas en altitud, en neblina, niebla, o en llovizna.

Las formaciones de estratos vienen acompañados de precipitación con nimbostratus. Esas formaciones a altas altitudes de estratos incluyen a altostratus y cirrostratus.

 

Nimbostratus

Nimbostratus o nimboestrato es una nube caracterizada por capas uniformes generalmente gris oscura; Este tipo de nubes no siempre se presenta a la misma altura, de ahí que no se pueda considerar nube de tipo bajo o medio, pero su base suele estar en torno a los 2000 metros. Los Nimbostratus bloquean completamente la luz solar. En comparación con los stratus, altostratus y cirroestratos; los nimboestratos siempre precipitan y estas precipitaciones suele ser continuas y no muy intensas a diferencia de nubes de tipo convectivo.

Otras nubes de génesis de precipitación son los cumulonimbos.

Archivo:Nov20-05-Nimbostratus.jpg

 

CUMULOS

La nube cumulus (Cu) o cúmulo es una nube que comienza un proceso para ser de clase “algodonosa”, con túmulos y/o torres, de base achatada con topes que se parecen a coliflores. Se forma en la troposfera a más baja altitud que el altocumulos, normalmente por debajo de los 2,5 km.

  • Etimología: “cumulus” del latín por “acumulación”.

Se forman a alturas desde 500 a 6.000 m y frecuentemente están desparramadas en densas formaciones de paquetes amontonados por convección. Con fuerza ascensorial, las corrientes de aire conocidas como termales ascienden a una altura donde la humedad del aire puede comenzar a condensar. Debido a esto, los cúmulos crecen verticalmente en vez de horizontalmente. Por esta razón, los cúmulos son “usados” por los pilotos de planeador logrando estar en esas corrientes convectivas (las termales) por largos periodos.

Aunque mucho más comunes en épocas calurosas (verano), los cúmulos se pueden formar en cualquier período del año; siempre que las condiciones sean las necesarias, y los cúmulos pueden crecer y pasar a ser cumulonimbus, que traerán tormentas – lluvias.

Los cúmulos frecuentemente se forman en tiempo de anticiclón, aunque a veces el aire descendente anticlicónico produce una capa de inversión que impide el ascenso del aire a alturas donde su humedad podría condensar. En esas condiciones, los cúmulos no se forman, y el cielo sigue despejado. En muchos casos, este proceso dura 45 minutos.

 

Cumulus fractus

Las nubes fractus son nubes pequeñas y fragmentarias, que usualmente se hallan bajo un ambiente nuboso, formando o habiéndose formado de nubes más grandes, y generalmente cortadas por fuertes vientos. Las fractus tienen patrones irregulares, aparentando ser piezas de algodón, cambiando constantemente, con frecuencia formándose y disipándose rápidamente. No tienen definida su base nubosa. A veces son persistentes y se forman muy cerca de la superficie. Clases comunes son las cumulus fragmentadas bajo un puerto (scud) y “nubes marcas”.

Archivo:Cumulus fractus.JPG

Cumulus congestus

Las nubes Cumulus congestus son característica de áreas inestables de la atmósfera que generan convección. Se caracterizan por formas no agudas y fuerte desarrollo vertical. Debido a que las cumulus congestus se producen por corrientes ascensionales, son típicamente verticales más que en ancho, y sus topes pueden alcanzar 5 km. Las Cumulus congestus se forman, generalmente, del desarrollo de Cumulus mediocris, pero también puede hacerlo desde los Altocúmulus castellanus o desde stratocumulus castellanus.

Los Cumulus congestus maduran en Cumulonimbus calvus en condiciones de suficiente inestabilidad. Esta transformación puede verse con la presencia de partes suaves, fibrosas, o estriadas en los topes de las nubes. Este tipo de nubes produce precipitación, a veces en abundancia. Las especies de congestus pueden encontrarse solo en el género cumulus

Archivo:Cumulus congestus cloud.jpg

CIRROS

Un cirrus o cirro es un tipo de nube compuesto de cristales de hielo y caracterizado por bandas delgadas, finas, acompañadas por “copetes”. A veces estas nubes “en voluta” son tan extensas que virtualmente resultan indistinguibles una de otras, formando una hoja o velo llamado “cirrostratus”. Ciertas veces la convección a altas altitudes producen otra forma de cirros, llamadas “cirrocúmulos“: patrón de pequeñas nubes en copetes.

El nombre “cirrus” deriva del latín “hebra de cabello.”

Muchos cirros producen filamentos como hebras de cabello hechas de cristales de hielo más pesados que precipitan. Estas “rayas de verano”, una forma de virga, indican la diferencia en el movimiento del aire (viento cortante) entre la parte superior del cirrus y el aire debajo. A veces los topes de estos cirros se mueven rápidamente por encima de una capa de aire, o estas “rayas” se rompen dentro de una capa más baja y más rápida. Las direcciones de esos vientos pueden también variar.

Los cirros usualmente aparecen a altitudes comprendidas entre los 8 y los 12 km, apareciendo nítidamente cuando faltan los vientos cortantes, dando a las nubes la apariencia de una “coma” “,” (cirrus uncinus), o de enmarañadas, indicación de turbulencia de alto nivel. Los cristales de hielo que caen se evaporan antes de alcanzar el suelo.

Los cirros contribuyen tanto a atrapar el calor emitido por la Tierra hacia el espacio como a reflejar la luz del Sol; en consecuencia no está bien determinado si el efecto neto de los cirros es de calentamiento o de enfriamiento de la Tierra. Muchas de las dificultades tecnológicas para dilucidar este fenómeno, es en el modelado del albedo de nubes de diferentes tamaños y formas de los cristales. Viejos modelos tendían a subestimar el albedo de los cirros. La mejora de esos modelos mejorarán las predicciones climáticas.

La presencia de muchas nubes cirros en el cielo puede ser signo de un sistema frontal o que una perturbación de las capas altas se aproxima. Los cirros pueden ser también remanente de una tormenta. Grandes capas de cirros y de cirroestratos típicamente acompañan los flujos en alta altitud de huracanes y tifones.

En presencia de cirros los aviones suelen desarrollar estelas persistentes o también llamados contrails. Esto hace que las estelas de los aviones sean un importante elemento a tener en cuenta en el cambio climático. Hay teorías que defienden que los denominados “contrails” no son “contrails” sino “chemtrails“, hechos de silica gel o diatomita utilizados para evitar las precipitaciones. Estas teorías no se han comprobado todavía su veracidad o falsedad, pero todo parece indicar que serán falsas debido a las acusaciones de tal calibre vertidas.

CIRROCUMULOS

Los cirrocúmulos son nubes que se encuentran en las capas altas del cielo y se forman horizontalmente. Se dan entre los 6 y los 12 km de altitud.

Se forman a partir de cirros o cirrostratos cuando éstas son calentadas suavemente desde abajo. Este proceso de calentamiento hace que el aire se eleve y se meta dentro de la nube. Esta es la razón por la cual el cirrocúmulo se encuentra asociado casi siempre con cirros y al cirroestratos. Si este no es el caso, la nube es entonces un altocúmulo.

Apariencia

Los cirrocúmulos y los altocúmulos a veces lucen idénticos, sin embargo, a diferencia de los altocúlumos, los cirrocúmulos son más altos y no producen sombra.

Los cirrocúmulos pueden mostrar hermosas coronas e iridiscencia, especialmente si aparecen por de bajo de estructuras cirriformes lacunosus

Características estructurales

La nube esta conformada por pequeñas áreas blancas y delgadas, las cuales están compuestas por granos u ondas muy pequeñas. Como todas las nubes de alto nivel, los cirrocúmulos están compuestos por cristales de hielo. Estos cristales pueden evaporarse, apareciendo espacios entre las nubes. La misma presenta generalmente dos sistemas de ondulación y márgenes fibrosos.

Variedades de cirrocúmulos

Castellanus es la formación que tiene protuberancias en forma de torre, dándole a la nube apariencia similar a la de la parte superior del muro de un castillo. Esta variedad es mucho menos común en cirrocúmulos que en altocúmulos.

Las nubes Floccus parecen un racimo cumuliforme con una base más o menos rasgada.

Las formaciones Stratiformis se extienden horizontalmente, formando amplias capas.

Las formaciones Lenticularis tienen forma de lente o almendra, bien definida.

CIRROSTRATOS

Los Cirrostratos son nubes caracterizadas por estar compuestas de cristales de hielo y frecuentemente por la producción del fenómeno óptico halo. Suelen aparecer como blanquecinas y usualmente con velos fibrosos, a veces cubriendo todo el cielo y a veces gran parte. Son nubes de alta altitud: de 6 a 12 km.

Se comparan los cirrostratos con otras nubes estratos formadas a más bajas altitudes: altostratusnimbostratus, y las de bien bajas altitudes stratus. Los cirrostratos son signo de precipitación en las siguientes 12 h

Cirrus uncinus

Cirrus uncinus es un tipo de cirrus. Su nombre deriva del latín y significa hebras de cabello rizadas. Estas nubes están generalmente separadas en el cielo y son muy delgadas.

Se presentan a altitudes muy altas, con temperaturas de cerca de -40 a -50 ºC. Generalmente se ven cuando se aproximan frentes cálidos u ocluidos. Están en la troposfera, y significa que una precipitación, usualmente lluvia, se aproxima.

Archivo:Cirrus clouds2.jpg

 

LENTICULARIS

Una nube lenticular (técnicamente: Altocumulus lenticularis, es una nube de forma lenticular, como lo indica su nombre, o de platillo o de lente convergente. Estas nubes son estacionarias, y se forman a grandes altitudes en zonas montañosas y aisladas de otras nubes. Suelen pertenecer a las formas cirrocúmuloaltocúmulo y stratocúmulo.

Entre los montañistas estas nubes son consideradas como presagio de tormenta.

Los pilotos de planeadores continuamente buscan este tipo de nubes porque el sistemaatmosférico que las forma involucra grandes movimientos verticales de aire, y el lugar preciso donde se encuentra el aire ascendente es muy fácil de predecir observando la orientación de la nube. El récord mundial de vuelo a vela de distancia: 3.000 km, y de altitud: 14.938 m, se obtuvieron con este tipo de nubes.

Los pilotos de aerolíneas las evitan debido a la turbulencia creada en los sistemas de rotor.

Estas nubes, muchas veces han sido confundidas con ovnis o platos voladores, debido a su característica forma de plato o lenteja.

CUMULONIMBO

Los Cumulonimbus o cumulonimbos son nubes de gran desarrollo vertical, que internamente están formadas por una columna de aire cálido y húmedo que se eleva en forma de espiral rotatoria que tiene un sentido antihorario en el hemisferio norte y horario en el hemisferio sur. Su base suele encontrarse a menos de 2 km de altura mientras que la cima puede alcanzar unos 15 a 20 km de altitud.

Estas nubes suelen producir lluvias intensas y tormentas eléctricas, especialmente cuando ya están plenamente desarrolladas. Se abrevia: Cb

El Cumulonimbus (Cb) es un tipo de nube de desarrollo alto, denso, con tormenta y mal tiempo. Se pueden formar aisladamente, en grupos, o a lo largo de un frente frío en una línea de inestabilidad. Los cumulonimbus se forman de nubes del tipo cúmulus.

Formación de cumulonimbos

Para su creación se necesita la concurrencia de tres factores.

  1. Mucha humedad ambiente.
  2. Una masa inestable de aire caliente.
  3. Una fuente de energía para subir esa masa caliente y húmeda, rápidamente. Este movimiento ascendente es provocado por el aire frío que, al ser más pesado se introduce como una cuña girando en sentido horario y levantando al aire caliente y húmedo que se convierte rápidamente en un tobogán nuboso ascendente que gira en sentido antihorario y se va extendiendo en forma de Yunque.

Los lugares típicos de gran formación de estas nubes se encuentran, en las zonas templadas, alrededor de una línea de frente frío, cerca de los océanos (donde la brisa marina puede proveer energía a la tormenta, o en montañas en las laderas de barlovento donde el viento se ve forzado a elevarse ocasionando que el aire más caliente (menos denso) ascienda dando origen a fuertes precipitaciones y tormentas. Los cumulonimbos sirven para equilibrar, dentro de lazona intertropical, las pequeñas áreas de inestabilidad que se originan por la insolación. Siempre generan su propia energía por la acumulación de calor en un área mucho más extendida que la propia base del cumulonimbo.

Cuando el aire caliente se encuentra por encima de las masas más frías (que están por debajo), comienza el enfriamiento y concomitante condensación del vapor de agua en gotitas de agua. Y, esta condensación calienta el aire circundante por el calor latente, haciendo avanzar el ascenso de las masas de aire. Continuando con la subida de la masa de aire, las gotas de agua se enfrían tanto que comienza el proceso de formación de cristales de hielo. Lagravedad causa que esas gotas y/o granos de hielo comiencen a caer, causando un movimiento descendente que debe competir con el otro ascendente.

La inestabilidad entre las ráfagas en ascenso (con humedad y nubes) y las ráfagas en descenso (aire frío y seco) produce cargas de electricidad estática que se van acumulando en el cumulonimbus. La descarga de esta electricidad causa el relámpago y el trueno.

Desde fines de primavera hasta comienzos del otoño, el cumulonimbus tiene más oportunidades de formarse, y más aún al atardecer, debido al calor acumulado en el suelo por la insolación. Por supuesto, que hará falta un frente frío para que el aire caliente ascendente sea aún más empujado por la irrupción rápida de las masas inferiores de aire frío. Hasta un momento llamado “Prefrente”, donde parecería que el aire caliente (en demasía) es “cortado como una navaja” por el aire frío. Esto puede ocurrir en cualquier época del año, como lo demuestran las tormentas que pueden ocurrir en conjunto con tormentas de nieve en invierno.

Apariencia

La base de un cumulonimbus puede tener más de 10 km horizontales, y estar ocupando medias y bajas altitudes: desde una altitud de alrededor de 3 a 4 km, y el pico llegar a 23 km en casos extremos. Normalmente, llegan a altitudes mucho más bajas.

El cumulonimbus suele caracterizarse por una zona chata, y otra tipo yunque (el domo de yunque), causada por líneas de viento débil que se quedan atrás de la nube por su menor velocidad, tanto como por la inversión de temperatura causada por el aumento de temperaturas arriba de la tropopausa. Esta forma de yunque precede la estructura principal de la nube por mucha distancia.

as células de tormenta de cumulonimbus pueden producir lluvias fuertes (particularmente de naturaleza convectiva) e inundación, así como intensos vientos en el frente según el sentido de su desplazamiento. Muchas células de tormenta cesan en no más de 20 min, cuando laprecipitación causa más descensos que ascensos, haciendo cesar su energía que se disipa. Sin embargo, hay que tener en cuenta que la duración de una tormenta generada por un cumulonimbus está en relación directa al diámetro del mismo, de la misma forma que sucede con cualquier depresión ciclónica: un tornado, que tiene un diámetro reducido dura apenas unos minutos mientras que un huracán puede durar varios días y hasta semanas. Si hay suficiente energía solar en la atmósfera (un día de intenso calor en verano), la humedad de la célula de tormenta puede evaporarse rápidamente— resultando en una nueva célula formándose a pocos km del núcleo original. Esto puede causar tormentas que duren muchas horas.

Los cumulonimbus tienen fuertes corrientes de convección, con fortísimos e impredecibles vientos, particularmente en los planos de ascensos y descensos verticales. Esto puede ser extremadamente peligroso para las aeronaves. Naves pequeñas a hélice no deben atravesarlas, sino circundarlas; jets más grandes que vuelan más alto que aquéllas también deben tratar de circundarlas. Como suelen contar con radar meteorológico y medidor de viento, las detectan y les da una guía para pasar por el costado, y aún si debieran sortearlas, por ej. en el proceso de comienzo de aterrizar.

La convección de masas de aire pueden formar mesociclones, causando granizadas y tornados. Estas nubes, curiosamente, pueden adquirir la forma de una nube de explosión nuclea

MAMATOCUMULO

Una nube mastodónticamammatus (o mamma o «mammatocumulus») es un término meteorológico aplicado a un patrón de célula que amontona masas de nubes en su base, desarrollando un cúmulo o un cumulonimbo. Su color es normalmente gris azulino, el mismo que el de la nube huésped, pero iluminada directamente por el sol. Otras nubes pueden causar una coloración de rojiza hacia dorada. Las mammatus pueden persistir desde minutos a horas, difuminándose y desapareciendo en ese tiempo.Las mammatus solamente se presentan donde hay fenómenos de oclusión, por lo que la nube de tormenta (generalmente, un cumulonimbo) queda aislada en altura, sin corrientes ascendentes ni descendentes importantes, por lo que la caida de gotas de agua se ve impedida por el aire extremadamente seco y cálido que asciende ligeramente hasta cierta altura impidiendo la formación de lluvia. Este proceso puede desencadenar un fenómeno de lluvia débil que no llega a la superficie terrestre, como puede observarse en la imagen tomada al sur de la Gran Sabana en Venezuela. Los cumulonimbos mammatus pueden estar más de 35 km fuera de una tormenta. La atmósfera acompaña con humedad e inestabilidad media y alta, y por debajo una capa baja muy seca. Una corriente ascendente, aunque muy débil, debe ocurrir, moldeando las típicas formas de mammatus (mamas).

Las mammatus suelen formarse más frecuentemente en tiempo caluroso.

Es frecuente la aparición de mammatus durante los tornados.

Contrario al comentario vulgar, las mammatus no son precursoras de los tornados, sino posibles subproductos [1].

Es muy común en las tormentas productoras de mammatus producir fuertes corrientes ascendentes y tormentas eléctricas; los navegadores aéreos deben evitar escrupulosamente atravesar tormentas con mammatus.

Cumulonimbus incus

Una cumulonimbus incus (del latín incus, “yunque”) es una nube cumulonimbus que llega hasta la tropopausa (estabilidad estratosférica) y de forma característica de yunque. Si el ascenso atmosférico es aún fuerte, puede ser vía de paso a movimientos estratosféricos y convertirse en una nube pileus.

Archivo:Cumulonimbus-incus mykonos.jpg

Archivo:Anvil cumulus feb 2007.jpg

Cumulonimbus calvus 

Una cumulonimbus calvus (del latín calvus, “descubierto”) es una nube Cumulonimbus moderadamente alta con capacidad de precipitación, pero sin posibilidad de llegar a una altura para formar una Cumulonimbus incus. Ya es en condiciones de marcada inestabilidad y a mitad de tarde si son tormentas de calor (las típicas del verano) pasan a ser incus.

LA FUERZA DE CORIOLIS

EFECTO CORIOLIS

El efecto Coriolis, descrito en 1836 por el científico francés Gaspard-Gustave Coriolis, es el efecto que se observa en un sistema de referencia en rotación (y por tanto no inercial) cuando un cuerpo se encuentra en movimiento respecto de dicho sistema de referencia. Este efecto consiste en la existencia de una aceleración relativa del cuerpo en dicho sistema en rotación. Esta aceleración es siempre perpendicular al eje de rotación del sistema y a la velocidad del cuerpo.

El efecto Coriolis hace que un objeto que se mueve sobre el radio de un disco en rotación tienda a acelerarse con respecto a ese disco según si el movimiento es hacia el eje de giro o alejándose de éste. Por el mismo principio, en el caso de una esfera en rotación, el movimiento de un objeto sobre los meridianos también presenta este efecto, ya que dicho movimiento reduce o incrementa la distancia respecto al eje de giro de la esfera.

Debido a que el objeto sufre una aceleración desde el punto de vista del observador en rotación, es como si para éste existiera unafuerza sobre el objeto que lo acelera. A esta fuerza se la llama fuerza de Coriolis, y no es una fuerza real en el sentido de que no hay nada que la produzca. Se trata pues de una fuerza inercial o ficticia, que se introduce para explicar, desde el punto de vista del sistema en rotación, la aceleración del cuerpo, cuyo origen está en realidad, en el hecho de que el sistema de observación está rotando.

Un ejemplo canónico de efecto Coriolis es el experimento imaginario en el que disparamos un proyectil desde el Ecuador en dirección norte. El cañón está girando con la tierra hacia el este y, por tanto, imprime al proyectil esa velocidad (además de la velocidad hacia adelante al momento de la impulsión). Al viajar el proyectil hacia el norte, sobrevuela puntos de la tierra cuya velocidad líneal hacia el este va disminuyendo con la latitud creciente. La inercia del proyectil hacia el este hace que su velocidad angular aumente y que, por tanto, adelante a los puntos que sobrevuela. Si el vuelo es suficientemente largo (ver cálculos al final del artículo), el proyectil caerá en un meridiano situado al este de aquél desde el cual se disparó, a pesar de que la dirección del disparo fue exactamente hacia el norte. Análogamente, una masa de aire que se desplace hacia el este sobre el ecuador aumentará su velocidad de giro con respecto al suelo en caso de que su latitud disminuya. Finalmente, el efecto Coriolis, al actuar sobre masas de aire (o agua) en latitudes intermedias, induce un giro al desviar hacia el este o hacia el oeste las partes de esa masa que ganen o pierdan latitud de forma parecida a como gira la bolita del ejemplo.

Introducción

La tendencia del giro varía según el hemisferio considerado

La fuerza de Coriolis es una fuerza ficticia que aparece cuando un cuerpo está en movimiento con respecto a un sistema en rotación y se describe su movimiento en ese referencial. La fuerza de Coriolis es diferente de la fuerza centrífuga. La fuerza de Coriolis siempre es perpendicular a la dirección del eje de rotación del sistema y a la dirección del movimiento del cuerpo vista desde el sistema en rotación. La fuerza de Coriolis tiene dos componentes:

  • una componente tangencial, debido a la componente radial del movimiento del cuerpo, y
  • una componente radial, debido a la componente tangencial del movimiento del cuerpo.

La componente del movimiento del cuerpo paralela al eje de rotación no engendra fuerza de Coriolis.

El valor de la fuerza de Coriolis \scriptstyle{\mathbf F_c} es:

\vec F_c=2m \left(\vec{v} \times \vec{\omega}\right),

donde:

Historia

En 1835, Gaspard-Gustave de Coriolis, en su artículo Sur les équations du mouvement relatif des systèmes de corps, describió matemáticamente la fuerza que terminó llevando su nombre. En ese artículo, la fuerza de Coriolis aparece como una componente suplementaria a la fuerza centrífuga experimentada por un cuerpo en movimiento relativo a un referencial en rotación, como puede producirse, por ejemplo, en los engranajes de una máquina. El razonamiento de Coriolis se basaba sobre un análisis del trabajo y de la energía potencial ycinética en los sistemas en rotación. Ahora, la demostración más utilizada para enseñar la fuerza de Coriolis utiliza los útiles de la cinemática.

Esta fuerza comenzó a aparecer en la literatura meteorológica y oceanográfica sólo hasta finales del siglo XIX. El término fuerza de Coriolis apareció a principios del siglo XX

Formulación y demostración

Para demostrar la expresión análitica expresada en la introducción, pueden usarse dos aproximaciones diferentes: por conservación del momento angular o por derivación en base móvil. A continuación se explican ambas.

Demostración por conservación del momento angular

En un sistema de coordenadas cilíndricas, la velocidad (en negro) de un punto puede descomponerse en una velocidad radial (en magenta), una velocidad axial (en azul) y una velocidad tangencial (en verde).

Recordemos que cuando un observador en un sistema no inercial, como lo es un sistema en rotación, trata de comprender el comportamiento de su sistema como si fuese un sistema inercial, ve aparecer fuerzas ficticias. En el caso de un sistema en rotación, el observador ve que todos los objetos que no están sujetos se alejan de manera radial como si actuase sobre ellos una fuerza proporcional a sus masas y a la distancia a una cierta recta (el eje de rotacion). Esa fuerza es la fuerza centrífuga que hay que compensar con la fuerza centrípeta para sujetar los objetos. Por supuesto, para un observador externo, situado en unsistema inercial (sistema fijo), la única fuerza que existe es la fuerza centrípeta, cuando los objetos están sujetos. Si no lo están, los objetos tomarán la tangente y se alejarán del eje de rotación.

Si los objetos no están inmóviles con respecto al observador del sistema en rotación, otra fuerza ficticia aparece: la fuerza de Coriolis. Visto del sistema en rotación, el movimiento de un objeto se puede descomponer en una componente paralela al eje de rotación, otra componente radial (situada sobre una línea que pasa por el eje de rotación y perpendicular a éste), y una tercera componente tangencial (tangente a un círculo centrado en el eje y perpendicular a éste) (ver dibujo).

Un objeto que se desplaza paralelamente al eje de rotación, visto de un sistema fijo, gira con el sistema en rotación a la misma velocidad angular y radio constante. La única fuerza que actúa sobre el objeto es lafuerza centrípeta. El observador del sistema en rotación sólo ve la fuerza centrífuga contra la cual hay que oponerse para que se quede a la misma distancia del eje.

Cuando se reduce el radio de rotación de un cuerpo sin aplicar un torque, el momento angular se conserva y la velocidad tangencial aumenta. En cambio, si se obliga el cuerpo a conservar la misma velocidad angular, la velocidad tangencial disminuye. El dibujo está visto desde un sistema fijo (inercial).

Supongamos que un observador en el sistema en rotación mantiene una masa \scriptstyle{m}  a una distancia \scriptstyle{R}  del eje de rotación mediante un hilo de masa despreciable. El observador tira del hilo y modifica ligeramente el radio de rotación de la masa de \scriptstyle{\Delta R} . Eso le ha tomado un tiempo \scriptstyle{\Delta t} . Como el momento dinámico es nulo, el momento angular de la masa se conserva. Si llamamos \scriptstyle{V}  la velocidad de la masa, la conservación del momento angular nos dice:

\Delta L = \Delta (mVR) =m(\Delta V\,R + V\Delta R) = 0
\Delta V_1=-V\textstyle{\Delta R\over R}

El signo menos indica que cuando el radio aumenta la velocidad tangencial disminuye.

Si la masa se moviese siguiendo una trayectoria radial, fija con respecto al sistema en rotación, conservando en consecuencia la misma velocidad angular \scriptstyle{\omega}  del sistema en rotación, su velocidad lineal habría aumentado de \scriptstyle{\Delta V_2=\omega\Delta R}  (o disminuido, si \scriptstyle{\Delta R}  es negativo). Para un observador fijo, entre la velocidad de la masa que se ve obligada a seguir una trayectoria radial y la velocidad de la masa que conserva su momento angular hay una diferencia de:

 \Delta V_3= \Delta V_1 - \Delta V_2= -V\textstyle{\Delta R\over R} -\omega\Delta R=-\omega\Delta R-\omega\Delta R=-2\omega\Delta R

Como el objeto no está sujeto al sistema en rotación, el observador en ese sistema ve la masa tomar una velocidad lateral \scriptstyle{\Delta V_3} . Eso lo interpreta como la aplicación de una fuerza lateral (de Coriolis). Si el cambio de velocidad tomó \scriptstyle{\Delta t}  segundos, la aceleración de Coriolis será (en valor absoluto):

a_c=\textstyle {\Delta V_3 \over \Delta t}= 2\omega\textstyle {\Delta R\over \Delta t}= 2\omega V_r,

donde \scriptstyle{V_r}  es la velocidad radial. Esa aceleración corresponde a una fuerza (de Coriolis) de:

F_c= 2m\omega V_r\,

Ocupémonos de un objeto con velocidad tangencial \scriptstyle{V_t}  vista por el observador en el sistema en rotación. Esta vez, la misma masa tenida por un hilo tiene una velocidad angular diferente del sistema en rotación. Para el observador en el sistema en rotación, las fuerzas que ve aplicadas a la masa para que siga una trayectoria circular son: la fuerza centrífuga \scriptstyle{m\omega^2R}  que ve aplicada en todos los objetos, más la fuerza centrífuga debido a la rotación aparente de la masa \scriptstyle{m{V^2\over R}} . Pero eso no basta. Hay aún otra fuerza aparente, y es precisamente la fuerza de Coriolis. Calculemos la fuerza centrípeta que ve un observador fijo. La velocidad tangencial que ve es \scriptstyle{V_\circ=\omega R+V_t} . Para este observador, la fuerza centrípeta que mantiene la masa a distancia constante es:

 F_\circ=m\textstyle {V^2\over R}= m\textstyle {\left(\omega R+V_t \right)^2\over R}=m\textstyle{\left( \omega^2R^2 +2\omega RV_t + {V_t^2} \right)\over R}=m\left(\omega^2R+2\omega V_t + \textstyle {V_t^2\over R} \right)

El primer término es la fuerza centrífuga común a todos los objetos que giran con el sistema en rotación. El tercero es la fuerza centrífuga debida a la rotación de la masa con respecto al sistema en rotación. Y el segundo término es la fuerza de Coriolis. Es un término suplementario debido al hecho de que la fuerza centrífuga depende del cuadrado de la velocidad tangencial y no puede obtenerse sumando las fuerzas centrífugas debido a velocidades parciales. La fuerza de Coriolis es:

F_c= 2m\omega V_t\,

Como hemos dicho, esa fuerza es radial.

EFECTO FOEHN

El viento Foehn o Föhn (nombre alemán tomado de un característico viento del norte de los Alpes) se produce en relieves montañosos cuando una masa de aire cálido y húmedo es forzada a ascender para salvar ese obstáculo. Esto hace que el vapor de agua se enfríe y sufra un proceso de condensación o sublimación inversa precipitándose en las laderas de barlovento donde se forman nubes y lluvias orográficas. Cuando esto ocurre existe un fuerte contraste climático entre dichas laderas, con una gran humedad y lluvias en las de barlovento, y las de sotavento en las que el tiempo está despejado y la temperatura aumenta por el proceso de compresión adiabática. Este proceso está motivado porque el aire ya seco y cálido desciende rápidamente por la ladera, calentándose a medida que que aumenta la presión al descender y con un humedad sumamente escasa. El efecto Foehn es el proceso descrito en las laderas de sotavento y resulta ser un viento “secante” y muy caliente.

En Puerto Cabello (Venezuela), recibe el nombre de calderetas por este motivo, a los vientos que proceden del sur (de losLlanos y del Lago de Valencia) cuando descienden hacia la costa del Litoral central.

Con mucha frecuencia, toda la humedad procedente de las laderas de barlovento no se convierte en nubes y lluvia sino que gran parte de esas nubes pasa hacia el lado de sotavento, donde se “desparraman” con un proceso totalmente inverso al que ocurrió en barlovento. En efecto, las nubes orográficas que descienden por el lado de sotavento se calientan y desaparecen al llegar a cierta altura cuando se supera la temperatura del punto de rocío. Se forma así un tipo de nubes estables que forman una especie de “techo” en el que los contrastes de temperatura pueden ser muy fuertes con una variacion de altura muy escasa

Efecto Foehn. La topografía obliga a la masa de aire a ascender, condensando el vapor de agua y dando lugar a lluvias orográficas (efecto barrera). A sotavento el aire ya seco desciende rápidamente aumentando la presión atmosférica y la temperatura (efecto Foehn).

Funcionamiento

  • La masa de aire se enfría primero según el Gradiente adiabático seco (GAS) a razón de 1 grado centígrado por cada 100 metros de ascenso (unos 180 m por cada grado en la zona intertropical).
  • Tras esta fase, una vez superado el punto de rocío sigue enfriándose más pero ahora según el Gradiente adiabático húmedo (GAH), a razón de 0,6 °C por cada 100 metros, produciéndose la precipitación.
  • Una vez rebasado el relieve la masa de aire se calienta según el Gradiente adiabático seco.

Ejemplo:
Supongamos una masa de aire a 20 °C que impacta en un relieve de 3000 metros de altura. El aire que comienza a ascender por él se enfría según el GAS, obteniendo por simple cálculo matemático una temperatura de 15 °C. Rebasado el punto de rocío a 2.000 metros la masa de aire se enfría según el GAH, obteniéndose una masa de aire cercana a los 0 °C al llegar a la cumbre. Superado el relieve la masa de aire comienza a descender, calentándose según el GAS, que arroja un resultado de más de 30 °C al llegar a la zona de sombra de lluvia.

Efectos en España

Debido a este efecto las provincias de Almería y Murcia sufren un clima parecido al desértico.

Este efecto climático se puede apreciar claramente en España en la Cordillera Cantábrica así como en la Sierra de Gredos, en el Castañar, en los Pirineos, en algunas de las islas Canarias y en algunos riscos.

El efecto puede apreciarse con más agresividad en la zona sureste de la península, donde las cumbres de Sierra Nevada obligan a ascender al aire húmedo proveniente del valle del Guadalquivir, descargando toda la humedad en forma de lluvia y al superar éste relieve desciende aumentando su temperatura formando el desierto de Tabernas en la provincia de Almería y el altiplano granadino de Guadix, zonas donde las precipitaciones no superan los 150 mm al año. Al mismo tiempo, la Sierra Alhamilla aísla al desierto de Tabernas por su flanco este, provocando de nuevo el efecto Foehn e impidiendo la llegada de masas húmedas del cercano mar Mediterráneo. Estos vientos, también llamados vientos terrales, pueden dar lugar a temperaturas de 30 °C en apenas cuestión de horas y se les conoce como “comedores de nieve” por su capacidad para derretirla rápidamente y producir aludes. Esta facultad se fundamenta no solamente en la alta temperatura, sino también por la baja humedad relativa de la masa de aire.

Así mismo los Foehn propician una rápida propagación de los incendios por su baja humedad relativa del aire y la ausencia de precipitaciones. Esto ocurrió, por ejemplo, en 1941 en la ciudad de Santander, donde un fuerte viento seco del sur propagó un devastador incendio que arrasó gran parte de la capital cántabra. En toda la región Cantábrica el viento sur causante del efecto Foehn suele estar asociado a catarroscefaleas y estados depresivos.

Las nubes procedentes de la vertiente de Barlovento en la isla de La Palma, superan la dorsal volcánica de la isla y descienden por la vertiente de sotavento en la zona de El Paso, donde se disipan al descender y calentarse el aire por encima del punto de rocío

También se puede observar este efecto en Canarias, donde las altas cumbres de las islas hacen de barrera, condicionando dos zonas climáticas completamente diferentes: la cara norte de las islas, que está orientada hacia el alisio, tiene frecuentes precipitaciones y nubosidad y presenta una vegetación propia de climas húmedos; mientras que la cara sur sufre el efecto Foehn de los vientos secos que han descargado su humedad en la cara norte y presenta escasas precipitaciones al año, temperaturas altas, baja humedad ambiental y una vegetación propia de zonas semidesérticas.

En el caso de la isla de La Palma, el fenómeno es tan intenso que produce el enorme contraste entre la lluviosidad del noreste de la isla en el municipio apropiadamente llamado de Barlovento, donde las lluvias son muy frecuentes, y la costa suroeste entre Puerto Naos y el volcán Teneguía, donde es mucho más seco. En Gran Canaria el contraste entre sur y norte es de los ejemplos más claro de este fenómeno.1

Otra zona donde el efecto Föhn produce habitualmente fuertes ascensos de temperatura es el levante español Comunidad Valenciana y Región de Murcia. En este caso los vientos del Oeste, habitualmente impulsados por una borrasca atlántica que discurra por el mar Cantábrico, provocan un acusado ascenso de las temperaturas en las zonas costeras y cercanas al litoral.

Se puede apreciar de igual forma en el valle del Ebro. Al estar completamente rodeado de cordilleras una masa húmeda obligada a descender las laderas de las montañas que rodean a dicho valle hasta llegar a la ribera se calienta y se seca, de forma que se crean diversas zonas semi-áridas como el desierto de Los Monegros o el desierto de Calanda (Alcañiz) donde apenas se superan los 300 mm anuales y apenas hay vegetación. Cuando sopla el cierzo, viento característico de este valle, también provoca el efecto Foehn, ya que al dirigirse hacia el sureste aprovechando la dirección del Ebro va descendiendo de altitud, destruye la nubosidad y generalmente no permite las precipitaciones.

Una respuesta

  1. Galyna

    Las temas de las nuves es muy interesante.En realidad me gusta mirar las nuves, pero yo nunca no pensava que cada nuve tiene su nombre ,su color ,su sitio donde lo aparese…Lo recomiendo a todos.

    28 noviembre, 2010 en 3:36

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