Meteorología Aeronáutica. Tormentas.

Definición y estructura de una tormenta

La tormenta puede ser originada por un cumulonimbo aislado o célula tormentosa simple,  o por un conjunto de cumulonimbos tormentosos en interacción, en este caso se dice que presenta una estructura multicelular.

Los cumulonimbos

Son nubes bajas de gran desarrollo vertical, con una base a poca altitud (unos 800 metros del suelo), y cuya altura llega algunas veces hasta los 9.000 y 10.000 metros, es decir, toda la altura de la troposfera.
Su base horizontal, que alcanza tonalidades muy oscuras, puede ocupar hasta 30 km de ancho.
Y su base de las nubes suele estar entre los 200 y 2000 metros
Su parte superior es generalmente aplanada y en forma de “yunque”.
Su aspecto amenazador y el que produzcan grandes tormentas de lluvia y granizo, acompañadas de rayos y truenos, hace que se las conozca como “nubes de tormenta”.

Los cumulonimbos están constituidos por gotitas de agua, cristales de hielo, gotas de lluvia y, la mayor parte de las veces, copos de nieve, granizo y pedrisco.
Suelen presentarse aisladamente o en filas en forma de muralla.
De todos estos géneros de nubes que hemos descrito puede caer alguna forma de precipitación, pero sólo suelen llegar al suelo las de los altoestratos y de los cumulonimbos, productores de las grandes lluvias y nevadas, así como las de los nimboestratos.

Recordemos que es un Frente frío.

Cuando el aire frío avanza hacia adentro de una región ocupada por aire cálido, la zona de discontinuidad se llama frente frío .

La fricción retarda el avance de la posición en superficie de un frente frío en comparación con su posición más arriba, así el frente frío se inclina cuando se mueve. La rapidez promedio de un frente frío es alrededor de 35 km/h

Tormenta, formación

Ciclo de vida de una tormenta

Estado de desarrollo.

También llamado estado de cúmulos ya que el cumulonimbo no está todavía desarrollado.
Si las condiciones son las adecuadas se pueden generar una o varias células.
En un tiempo mínimo de 15 minutos pueden llegar a desarrollarse hasta bastante altura y fusionarse con otros cúmulos adyacentes, creando una nube mayor que suelen tener dimensiones horizontales de 10 a 15 km llegando hasta los 30 km en algunas ocasiones.
Las velocidades de las corrientes ascendentes pueden superar los 20 nudos dentro de la nube

Estado de madurez.

Comienza cuando la precipitación de la nube llega al suelo y dura típicamente entre 15 y 30 minutos.
Debido a que la tropopausa es como una tapadera que inhibe los movimientos ascendentes, al llegar a esta zona la nube adopta su forma característica de yunque, achatado por la parte superior y alargado con contornos filamentosos debido a los fuertes vientos de altura. El yunque está formado exclusivamente por cristales de hielo.
La precipitación en forma líquida o sólida arrastra el aire que atraviesa y crea fuertes corrientes descendientes en zonas de la nube que antes era menos intensa.

A su vez la coexistencia de potentes corrientes verticales en sentido opuesto dentro de la misma nube genera fuertes turbulencias y remolinos en su interior.
Las corrientes de descenso llegan, junto con la precipitación, hasta la superficie del terreno.
Son relativamente frías y se expanden horizontalmente al llegar al suelo, con mayor predilección hacia la dirección de desplazamiento de la nube.

El aire frío que se expande al llegar al suelo avanza creando en su límite delantero el llamado frente de racha.
Es muy peligroso atravesarlo en la aproximación o despegue cuando el avión está cerca del terreno, ya que produce cambios muy bruscos de dirección y velocidad del viento que pueden llegar a ser muy intensos.
Una vez pasado el frente de racha el viento tiende a estabilizarse, disminuyendo el peligro para las maniobras.
La tormenta alcanza su máxima actividad al final de la fase de madurez. En esta etapa la precipitación es máxima se generan el mayor número de descargas eléctricas y es cuando el granizo, los fuertes vientos en superficie e incluso los tornados pueden aparecer

Estado de disipación
Cuando la precipitación y las corrientes descendientes predominan deja de existir aporte de aire ascendente y la nube se desintegra paulatinamente por precipitación y evaporación.
En la parte más alta el penacho del yunque se convierte en una masa de cirros.
La duración típica de esta etapa de disipación es de una o dos horas.
La precipitación empieza a cesar durante la misma.

Clasificación de las tormentas

El modelo de evolución que acabamos de describir se refiere al caso de una célula de tormenta aislada, que no es la más frecuente, pero permite comprender la evolución de una tormenta con mucha claridad.
Las tormentas se pueden clasificar en base al número y a la organización e intensidad de sus constituyentes, las células tormentosas.
Se pueden clasificar en:

• Célula tormentosa simple
• Sistema multicelular
• Supercélula
• Tormentas frontales (Frente frío)

Célula tormentosa simple

Las células de tormenta simples no son muy frecuentes, es más normal encontrar sistemas multicelulares.

Sin embargo en ciertas condiciones de inestabilidad suelen aparecer tormentas aisladas o bien varias células simples más o menos próximas. Veamos algunos casos típicos.

En los meses cálidos del año el fuerte calentamiento del aire junto al suelo puede acelerar el ascenso del aire y favorecer el desarrollo de la nube si hay suficiente humedad. Se desarrollan por el calentamiento diurno y fundamentalmente sobre los continentes y durante la tarde de forma más o menos dispersa. Son más frecuentes en las zonas montañosas debido a que la orografía favorece el calentamiento del suelo y el ascenso forzado del aire cono mecanismo de disparo.

En las costas cuando la temperatura del agua es lo suficientemente cálida es frecuente que las corrientes de aire frío que provienen de la tierra al final de la noche o al principio de la mañana desciendan hacia el mar, cuya superficie está más cálida, lo que favorece el ascenso del aire y ocasiona tormentas más o menos aisladas en la zona costera.

Sistema multicelular

Están formadas por un conjunto de células en distintas fases de desarrollo

Los sistemas multicelulares llevan asociado riesgo de intensas precipitaciones y pueden ir acompañadas de fuertes vientos, granizo e incluso algún tornado.

Aunque la duración del la tormenta no se prolonga mucho en el tiempo, al igual que las celulares individuales, el área de precipitación puede ser extensa. Pueden producir inundaciones.

Supercélula

Es una sola célula pero de grandes dimensiones de hasta 15-20 km en vertical y decenas en horizontal, incluso puede llegar a superar los 100km de largo y una actividad que incluye la presencia de una corriente ascendente en continua rotación llamada mesociclón. Su vida se sitúa entre 2 y 4 horas.

Son tormentas de gran energía que casi siempre llevan asociado granizo de varios centímetros y/o vientos de grandes dimensiones. Los tornados más devastadores son causados por estas Supercélula.

Otra peculiaridad es que se trasladan de forma anómala, desviándose considerablemente del flujo  medio del viento o de la dirección de propagación de otras tormentas cercanas.

Peligros de una tormenta para la aviación

Turbulencia la mayor zona de turbulencia se encuentra en el borde inferior delantero del cumulonimbo.
Frente de racha, el borde delantero de la tormenta produce una corriente descendiente que produce una fuerte racha con cambios de intensidad y dirección del viento.
Frente frontal, el borde trasero de la tormenta puede generar rachas fuertes si esta por delante del aterrizaje.
Granizo
Engelamiento

Tormentas, Los Rayos

Un rayo es una descarga eléctrica que se produce entre nubes de lluvia o entre una de estas nubes y la tierra. La descarga es visible con trayectorias sinuosas y de ramificaciones irregulares, a veces de muchos kilómetros de distancia.

El fenómeno luminoso visible, es conocido con el nombre de relámpago, mientras que la descarga eléctrica es el rayo. Se produce también una onda sonora llamada trueno. No todos los rayos producen truenos, se calcula que aproximadamente sólo el 60%. Esto se debe a que, a menudo, las ondas de varios rayos consecutivos se mezclan para formar una, o se anulan mutuamente.

Cuando el cumulonimbo alcanza la tropopausa, las cargas positivas de la nube atraen a las negativas y causan un relámpago y/o rayo.
Lo primero que ocurre en la generación de un relámpago, es la separación de cargas(positivas y negativas) dentro de una corriente ascendente creando una carga de electricidad estática altísima.
Entonces, una avalancha de electrones en forma de columna desciende de la nube a una velocidad de más de 105 m/s, de forma escalonada. La columna contiene electrones libres y el aire al estar en contacto con estos electrones se ioniza más.
Cuando el trazador ha descendido hasta unos 100 metros del suelo su influencia es tan fuerte que genera trazadores ascendentes desde el suelo. Varios trazadores ascendentes pueden competir por contactar con uno descendente, resultando el rayo en el primero en que haga contacto.
El rayo visible es debido a la corriente de retorno, que va del suelo a la nube. Cuando el rayo de retorno desaparece, baja otra guía pero sin pausas. Sigue el mismo camino, ionizándolo otra vez, y cuando toca tierra sube otro rayo de retorno y así sucesivamente.

Tormentas, Turbonada

Una línea de turbonada consiste de varias tormentas eléctricas enlazadas en una línea.

Generalmente se desarrollan de forma paralela y en la parte anterior de un frente que avanza.

Usualmente una línea de turbonadas se forma entre un frente frio y un frente cálido.

Una línea de turbonadas se puede formar de una tormenta individual que se ha dividido, lo que ayuda a formar una línea de tormentas.

Las líneas de turbonadas también se pueden formar en lado sur de una tormenta eléctrica existente