Descripción y factores que afectan a las propiedades de

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METEOROLOGÍA | 3 Masas de aire

-descripción y factores que afectan a las propiedades de las masas de aire -clasificación de las masas de aire, región de origen -modificación de las masas de aire durante su movimiento -desarrollo de sistemas de presión alta y baja -tiempo asociado a los sistemas de presión Frontología

-formación de frentes cálido y frío -límites entre masas de aire -desarrollo de un frente frío -nubes y tiempo asociados

-tiempo en el sector frío -desarrollo del frente cálido -nubes y tiempo asociados -oclusiones -nubes y tiempo asociados -frentes asociados -nubes y tiempo asociados

Masas de aire Una masa de aire es una parte suficientemente grande de la atmósfera en la cual las condiciones de humedad y temperatura son más o menos constantes horizontalmente. Las dimensiones de dicha porción de la atmósfera son de miles de kilómetros horizontalmente y de varios kilómetros de altura. Normalmente, masas de aire de diferentes características no suelen mezclarse y a la línea sobre la

superficie terrestre donde se encuentran se le denomina frente.

Descripción y factores que afectan a las propiedades de las masas de

aire La temperatura y humedad de una masa de aire, en su origen, tienen como principal característica el hecho de ser constantes. No obstante, existen factores que tienden a modificar las propiedades originales. Dichos factores son los siguientes:


Origen: Son regiones del planeta de una gran extensión, donde se dan anticiclones que duran al menos una semana. En ellos el aire permanece estable durante ese tiempo y adquiere las propiedades de la zona. Movimiento: En un determinado momento, la masa de aire comienza a moverse hacia otra región del planeta. La diferencia de características (humedad-temperatura) entre la región de origen y las regiones sobre las cuales se desplaza la masa de aire condicionan las modificaciones que sufre dicha masa.

Naturaleza del terreno: Además de la temperatura y la humedad, afectan a la evolución de la masa de aire las características del terreno sobre el cual se desplaza. La orografía produce forzamientos mecánicos en el aire que se desplaza, de tal modo que influye en la modificación de sus propiedades.

[74] Efectos de las superficies sobre las masas de aire.

• Masa de aire es una parte grande de la atmósfera con condiciones de humedad y temperatura constantes.

• Los factores que afectan a sus propiedades son su origen, movimiento y naturaleza del terreno sobre el que se desplaza.

Clasificación de las masas de aire, región de origen Las masas de aire se clasifican atendiendo a la región de origen. Dentro de esta clasificación, cada una de ella se divide, a su vez, atendiendo al factor fundamental de humedad de dicha región, es decir, marítimo o continental. Tenemos, por tanto, la siguiente clasificación:


[75] Clasificación general de las masas de aire.

El aire ártico tiene su origen en la región del Círculo Polar. En el extremo opuesto el aire tropical procede de la franja que se encuentra al sur del paralelo 40º Norte y los trópicos. La zona comprendida entre ambas es la región donde se origina el aire polar, nombre éste que no se ajusta a su procedencia, pues dichas masas de aire no proceden en absoluto del Polo Norte. En invierno, en el hemisferio Norte, las regiones de origen de las masas de aire se sitúan tal como puede verse en la siguiente figura:

[76] Masas de aire en invierno en el hemisferio Norte.

En verano, las masas de aire proceden, básicamente, de las regiones polar y tropical, tal como aparecen en la siguiente figura:

[77] Masas de aire en verano en el hemisferio Norte.


Masas de aire sobre la península Ibérica y el Mediterráneo. Las masas de aire que afectan a la península Ibérica y las regiones circundantes son las que aparecen en las figuras [78] (invierno) y [79] (verano).

[78] Masas de aire sobre la península Ibérica en invierno.

[79] Masas de aire sobre la península Ibérica en verano.


Aire continental ártico Origen: Muy frío y seco, procede del Norte de Rusia (fig. [80]), empujado por vientos del nordeste favorecidos por un anticiclón situado al oeste de las Islas Británicas. Constituye la masa de aire más fría de las que llegan a la península.

[80] Aire Continental Ártico.

Tiempo: Estable y muy frío, produciéndose, normalmente, una inversión térmica que puede llegar a los 4.000 ft. Suelen aparecer bancos de niebla. Aire marítimo ártico Origen: Procede del sudeste de Groenlandia (fig. [81] ). El aire es menos frío y muy húmedo, y llega desde el noroeste, tendiendo a ser del norte.

[81] Aire Marítimo Ártico.


Tiempo: Si coincide con una depresión en el mediterráneo, entre la península e Italia, hay humedad

suficiente como para que se produzcan nevadas fuertes.

Aire polar continental Origen: Procede de Rusia central (fig. [82]), cuando el anticiclón situado al oeste de las Islas Británicas se desplaza hacia el norte. La masa de aire es seca y menos fría que la de origen ártico. Tiempo: Normalmente estable y frío.

[82] Aire Polar Continental.

Aire polar marítimo Origen: Procede del norte del Atlántico (fig. [83]), favorecido por la corriente que se genera al norte del anticiclón de las Azores, o del sur del paralelo 50º Norte, cuando el anticiclón de las Azores se encuentra

más al sur. Ambos pueden darse en cualquier época del año. Tiempo: El aire es fresco y bastante húmedo. La carga de humedad que recoge la masa de aire a su paso sobre la superficie del océano produce inestabilidad, pero el primero es mucho más inestable que el segundo, pudiendo dar lugar a grandes cúmulos e, incluso, barreras de cumulonimbos.


[83] Aire Polar Marítimo.

Aire tropical continental Origen: Aparece en primavera, verano y otoño y procede del norte de África (fig. [84]), transportado por los vientos del sudeste que favorece un anticiclón situado sobre el centro de Europa. Tiempo: El aire es cálido, seco y estable. A veces produce una ola de calor que dura varias semanas.

[84] Aire Tropical Continental.

Aire tropical marítimo Origen: Procede de las Azores (fig. [85]), y aparece casi exclusivamente en invierno y primavera, cuando el anticiclón se desplaza hacia el oeste de África.


[85] Aire Tropical Marítimo.

Tiempo: Es aire cálido y muy húmedo. Como consecuencia del paso de la masa de aire sobre una superficie

más fría, las condiciones meteorológicas son de gran estabilidad. Aire mediterráneo Cuando el aire de origen polar se estanca sobre el mediterráneo durante un cierto tiempo, adquiere propiedades que lo convierten en una masa de aire peculiar que produce diferentes condiciones meteorológicas en la península, según la época del año. Generalmente, el aumento de humedad que genera el contacto con el mar produce inestabilidad. Especialmente, en otoño esa inestabilidad puede llegar a ser muy grande, dando lugar a fuertes tormentas.

• Masas de aire sobre la península Ibérica:

• Aire continental ártico: muy frío y seco. Inversión térmica. Tiempo estable.

• Aire marítimo ártico: frío y muy humedad. Puede producir fuertes nevadas.

• Aire polar continental: frío y seco. Tiempo estable y frío.

• Aire polar marítimo: fresco y húmedo. Tiempo inestable, pudiendo producir Cu y Cb.

• Aire tropical continental: cálido y seco. Tiempo estable.

• Aire tropical marítimo: cálido y muy húmedo. Tiempo estable.

• Aire mediterráneo: frío y húmedo. Tiempo inestable con fuertes tormentas.


Modificación de las masas de aire durante su movimiento Las propiedades de una masa de aire, sea cual sea su región de origen, resultan modificadas, a lo largo de su recorrido, por las características de la superficie sobre la cual se desplaza. Cuando una masa de origen oceánico alcanza una zona continental y se desplaza sobre ella pierde humedad progresivamente. En invierno, el suelo continental está frío, lo cual da lugar a un descenso de temperatura en las capas inferiores de la masa de aire, proporcionándole estabilidad. Durante el verano, se produce el fenómeno inverso: la masa de aire oceánico se calienta al pasar sobre una zona continental

más caliente, volviéndose más inestable. Cuando la masa de aire tiene un origen continental y viaja a lo largo de una gran superficie oceánica, pierde su carácter seco y se carga de humedad. La orografía puede afectar a la masa de aire que se desplaza, tal como ocurre en países montañosos, como España, donde las elevaciones pueden producir los siguientes efectos: Cuando la masa de aire se ve obligada a ascender por la zona de barlovento de una cordillera, se produce

un enfriamiento y la consiguiente formación de nubosidad. Cuando la masa de aire sobrepasa la cima de la cordillera y comienza a descender por la vertiente de sotavento se produce el fenómeno inverso durante el cual el aire se calienta, se disipa la nubosidad y se produce un aumento de la temperatura.

• Cuando una masa oceánica alcanza una zona continental pierde humedad. En invierno, desciende la temperatura produciendo estabilidad.

• Una masa continental que viaja sobre una superficie oceánica se carga de humedad.

• La orografía puede afectar a la masa de aire. La ascensión mecánica produce enfriamiento y nubosidad. El descenso por la cara de sotavento produce aumento de temperatura y la nubosidad se disipa.

Movimientos verticales del aire Los procesos que se dan en la atmósfera en los que no existe intercambio calorífico con el exterior del sistema se llaman adiabáticos. En la atmósfera los ascensos y descensos del aire se producen tan rápido que no tiene tiempo de intercambiar eficazmente calor con el aire del entorno. Toda compresión adiabática lleva consigo un calentamiento y toda expansión en las mismas condiciones, un enfriamiento.

Además, como la presión atmosférica desciende con la altitud, si una burbuja de aire asciende verticalmente, se encuentra con presiones menores, por lo que gradualmente, se expande y enfría, y lo contrario ocurre al descender.


[86] Procesos Adiabáticos.

En condiciones medias, la temperatura desciende con la altura 3º C cada 1.000 ft, valor denominado gradiente adiabático seco. Como se enfría al ascender, puede llegar a saturarse de vapor de agua. Si habiendo alcanzado la saturación continúa el ascenso comienza la condensación del vapor en agua líquida, proceso que libera calor que, por supuesto, pasa a la burbuja ascendente, con lo que ésta se enfría menos rápidamente (1,5º C cada 1.000 ft), gradiente adiabático saturado. Al irse quedando sin vapor de agua que pueda desprender calor al condensarse, vuelve a acercarse al gradiente adiabático seco. Estabilidad e Inestabilidad Se dice que la atmósfera es estable cuando hay una gran resistencia a que en ella se desarrollen movimientos verticales, por lo que si una burbuja de aire se desplaza de su posición de equilibrio tiende

a recuperarlo. En caso de inestabilidad ocurre lo contrario. Una burbuja de aire que es desplazada de su nivel de equilibrio por cualquier causa, si es más fría (es decir, más densa) que el aire que se encuentra a su alrededor, tenderá a bajar hasta recuperar su nivel de equilibrio en el lugar en que el aire que la rodee tenga su misma densidad. Pero si es más caliente (menos densa) que el aire de alrededor continúa ascendiendo y no vuelve a su punto de partida. La temperatura que adquiere la burbuja es independiente de la que encuentra en la atmósfera durante su ascenso, con la cual, como vimos, apenas intercambia calor.

Si la burbuja al ascender y enfriarse encuentra una atmósfera más caliente que ella, bajará y volverá al nivel de partida (estabilidad). Si el aire de alrededor es más frío que ella, proseguirá su ascenso (inestabilidad). El vapor de agua es sumamente importante, ya que el aire húmedo pesa menos que el aire seco y además desde el momento en el que se alcanza la saturación por medio de ascensos adiabáticos (nivel de condensación) su dinamismo se acelera, pues al recoger el calor desprendido en la condensación, su «flotabilidad» aumenta y los movimientos verticales se aceleran.


[87] Estabilidad e inestabilidad.

Las masas de aire cálido, en general, son de origen tropical y se mueven hacia latitudes más altas. Puede darse también el caso de aire marítimo cálido que se desplaza sobre el suelo más frío o aire cálido continental que se desplace sobre aguas más frías. En estos casos hay un lento transporte de calor desde la masa de aire hacia la superficie, produciéndose una estratificación dentro de la masa de aire, con ausencia de movimientos verticales o turbulencia y formación de nubes estratiformes y, frecuentemente, nieblas.

Las masas de aire frío se dan, frecuentemente por el movimiento de aire polar hacia latitudes más bajas, o por aire marítimo que se desplaza sobre la tierra más caliente o aire continental moviéndose sobre un mar más cálido. Este calentamiento de la masa de aire desarrolla convección y turbulencia. Se forman nubes de tipo cúmulos. La visibilidad es generalmente buena. En condiciones de estabilidad, con viento flojo o inexistente y sin turbulencia, la temperatura del aire puede aumentar con la altura produciéndose lo que se denomina una inversión térmica.

[88] Inversión térmica.


Esta situación puede estar producida por diferentes situaciones, pero una de las más comunes es la que ocurre en noches frías y despejadas con viento muy flojo o inexistente debida a la radiación terrestre. El aire en contacto con la fría superficie terrestre se enfría lo que hace que las capas más bajas de la atmósfera, mientras la radiación terrestre continua, permanezca más frio que en capas superiores. La inversión de temperatura puede darse también, al paso de un frente cálido. La masa de aire más caliente es forzada a pasar por encima de la masa de aire más frio y denso. En estas circunstancias, la inversión térmica se denomina inversión frontal.

En situaciones de inversión térmica la visibilidad se ve reducida por las partículas en suspensión atrapadas en las capas bajas lo cual, unido a una elevada humedad, puede dar lugar a nieblas, brumas, calimas o nubes bajas.

• Los procesos que se dan en la atmósfera en los que no existe intercambio calorífico con el exterior del sistema se llaman adiabáticos.

• Toda compresión adiabática lleva consigo un calentamiento y toda expansión un enfriamiento.

• En condiciones de estabilidad, con viento flojo o inexistente y sin turbulencia, la temperatura del aire puede aumentar con la altura produciéndose lo que se denomina una inversión térmica.

• Esta situación puede estar producida por diferentes situaciones, pero una de las más comunes es la que ocurre en noches frías y despejadas con viento muy flojo o inexistente debida a la radiación terrestre.

• La inversión de temperatura puede darse también, al paso de un frente cálido. En estas circunstancias, la inversión térmica se denomina inversión frontal.

• En situaciones de inversión térmica la visibilidad se ve reducida y puede dar lugar a nieblas, brumas, calimas o nubes bajas.

Desarrollo de sistemas de presión alta y baja Cuando una masa de aire se enfría, aumenta su densidad con la consecuente subsidencia a capas

inferiores de la atmósfera. Este descenso produce un aumento de presión y una divergencia hacia lugares con menor presión para restablecer el equilibrio de presiones. Esta situación produce una región de la atmósfera en donde la presión es más elevada que la de sus alrededores para el mismo nivel. Se llama también anticiclón. Las isobaras presentan por lo general un espacio amplio, mostrando la presencia de vientos suaves que llegan a desaparecer en las proximidades del centro. El viento, por la acción de la fuerza geostrófica, se

mueve en la dirección de las agujas del reloj en el hemisferio Norte y en sentido opuesto en el hemisferio Sur. El movimiento del aire se caracteriza por fenómenos de convergencia en los niveles superiores y divergencia en los inferiores. La subsidencia desde regiones próximas a la tropopausa significa que el aire que baja va perdiendo humedad y calentándose adiabáticamente, lo que conlleva estabilidad y buen tiempo, con escasa probabilidad de lluvia. En invierno, sin embargo, el aire que desciende puede generar nieblas bajo una inversión térmica.


[89] Sistemas de Alta y Baja presión.

Por el contrario, cuando una masa de aire se calienta disminuye su densidad con la consecuente ascendencia a capas superiores de la atmósfera. Este ascenso produce una disminución de presión y una convergencia de aire de lugares con mayor presión para restablecer el equilibrio de presiones.

Esta situación produce una región de la atmósfera en donde la presión es más baja que la de sus alrededores para el mismo nivel, o depresión atmosférica. Se llama también ciclón o borrasca. Las borrascas son áreas de baja presión o mínimo de presión, constituidas por isobaras cerradas, en las que la presión aumenta desde el centro hacia la periferia, es decir, lo contrario de un anticiclón, área de alta presión o máximo de presión. Al contrario que estos, las borrascas son centros de convergencia de los vientos al nivel del suelo, siendo estos tanto más fuertes cuanto mayor es el gradiente o pendiente barométrica, es decir, cuanto más juntas estén las isobaras.

Debido a la rotación de la tierra (fuerza geostrófica), el viento en una borrasca se mueve en dirección contraria a las agujas del reloj en el hemisferio Norte y en sentido contrario en el hemisferio Sur. Junto con los sistemas de altas o bajas presiones ya definidos, existen configuraciones isobáricas con condiciones meteorológicas particulares que conviene reseñar: Surcos de baja presión o Vaguadas Es una configuración isobárica en la que a partir del centro de una baja presión las isobaras se deforman

alejándose más del centro de un lado que en otras direcciones.

En latitudes medias las isobaras tienen forma de V y su movimiento suele ser de Oeste a Este. En zonas

tropicales las isobaras tienen forma de V invertida y su movimiento es, al contrario.

Este fenómeno puede presentarse asociado a un frente frío o desplazándose algo más lento que este. En

general, las condiciones meteorológicas son las asociadas a un frente frío como más adelante veremos.


[90] Surcos o Vaguadas.

Lomas o Dorsales Son la prolongación central de un centro de alta presión entre dos borrascas o, detrás de un frente frío, por el aumento de presión. Se caracterizan por la presencia de buen tiempo, baja humedad en el ambiente, cielos despejados y buena visibilidad.

[91] Lomas o Dorsales.

Colinas o Collados Son zonas situadas entre dos familias de altas presiones y dos de bajas presiones. En ellas, la presión es

más baja que en los anticiclones y más alta que en las bajas presiones. Las condiciones meteorológicas son buenas con vientos flojos. En ocasiones, por ellas puede pasar un frente de carácter leve y estacionario que ocasiona nubes bajas de desarrollo horizontal e incluso nieblas.

[92] Colinas o Collados.


Tiempo asociado a los sistemas de presión Como se vio antes, toda compresión adiabática lleva consigo un calentamiento y toda expansión en las mismas condiciones, un enfriamiento. En los anticiclones, la subsidencia (descenso de aire) en todos los niveles produce un aumento de la presión y el consiguiente calentamiento por compresión. Este calentamiento hace que la masa de aire pueda contener mayor cantidad de vapor de agua sin condensar lo que determina la disipación de las nubes y cielo casi despejado con buen tiempo.

Los anticiclones suelen tener una gran extensión horizontal con un gradiente de presión muy débil (mucha separación entre isobaras) lo que significa vientos en calma o de poca intensidad. Normalmente se extienden verticalmente hasta altos niveles de la troposfera, aunque en ocasiones esta extensión vertical es menor situándose sobre el anticiclón en superficie una baja con ascendencias que pueden dar lugar a nubosidad de tipo medio o alta con precipitaciones. La estabilidad producida por un anticiclón junto con la ausencia casi total de viento puede dar lugar a la formación de calimas que reducen la visibilidad y, sobre todo en invierno, nieblas de radiación.

En las bajas presiones o borrascas, la ascendencia produce una disminución de la presión y el consiguiente enfriamiento por expansión. Este enfriamiento hace que la masa de aire pueda contener menor cantidad de vapor de agua sin condensar lo que determina la saturación, es decir, la formación de nubes. Las borrascas poseen ascenso de aire en su centro con convergencia horizontal en capas bajas y divergencia horizontal en los niveles altos. Producen nubosidad en todos los niveles y casi siempre con mal tiempo y precipitaciones. La pendiente de las superficies isobáricas aumenta con la altura, por lo que también se incrementa la velocidad del viento.

Las borrascas suelen tener una menor extensión horizontal que los anticiclones, con un gradiente de presión muy fuerte (poca separación entre isobaras) lo que significa vientos de mucha intensidad.

• Cuando una masa de aire se enfría, aumenta su densidad con la consecuente subsidencia a capas inferiores de la atmosfera.

• Esta situación produce una región de la atmósfera en donde la presión es más elevada llamada anticiclón.

• En los anticiclones las isobaras están muy separadas con vientos suaves. El viento se mueve en la dirección de las agujas del reloj en el hemisferio Norte y en sentido opuesto en el hemisferio Sur.

• El anticiclón representa estabilidad y buen tiempo, con escasa probabilidad de lluvia. En invierno, sin embargo, el aire que desciende puede generar nieblas bajo una inversión térmica.

• Cuando una masa de aire se calienta disminuye su densidad con la consecuente ascendencia a capas superiores de la atmósfera. Este ascenso produce una región de la atmósfera en donde


la presión es más baja que la de sus alrededores para el mismo nivel, o depresión atmosférica. Se llama también ciclón o borrasca.

• Las borrascas tienen isobaras cerradas con vientos fuertes.

• El viento en una borrasca se mueve en dirección contraria a las agujas del reloj en el hemisferio Norte y en sentido contrario en el hemisferio Sur.

• Surcos de baja presión o Vaguadas

• Las isobaras tienen forma de V y su movimiento suele ser de Oeste a Este.

• Puede presentarse asociado a un frente frío o desplazándose algo más lento que este. En general, las condiciones meteorológicas son las asociadas a un frente frío.

• Lomas o Dorsales

• Son la prolongación central de un centro de alta presión entre dos borrascas o, detrás de un frente frío, por el aumento de presión. Se caracterizan por la presencia de buen tiempo, baja humedad en el ambiente, cielos despejados y buena visibilidad.

• Colinas o Collados

• Son zonas situadas entre dos familias de altas presiones y dos de bajas presiones. En ellas, la presión es más baja que en los anticiclones y más alta que en las bajas presiones. Las condiciones meteorológicas son buenas con vientos flojos. En ocasiones, por ellas puede pasar un frente de carácter leve y estacionario que ocasiona nubes bajas de desarrollo horizontal e incluso nieblas.

• En los anticiclones, el calentamiento por compresión hace que la masa de aire pueda contener mayor cantidad de vapor de agua sin condensar lo que determina la disipación de las nubes y cielo casi despejado con buen tiempo.

• Los anticiclones suelen tener una gran extensión horizontal con un gradiente de presión muy débil (mucha separación entre isobaras) lo que significa vientos en calma o de poca intensidad.

• La estabilidad producida por un anticiclón junto con la ausencia casi total de viento puede dar lugar a la formación de calimas que reducen la visibilidad y, sobre todo en invierno, nieblas de radiación.

• En las bajas presiones o borrascas, el enfriamiento hace que la masa de aire pueda contener menor cantidad de vapor de agua sin condensar lo que determina la saturación, es decir, la formación de nubes.

• Producen nubosidad en todos los niveles y casi siempre con mal tiempo y precipitaciones.

• Las borrascas suelen tener una menor extensión horizontal que los anticiclones, con un gradiente de presión muy fuerte (poca separación entre isobaras) lo que significa vientos de mucha intensidad.


Frontología

Formación de frentes cálido y frío

Límites entre masas de aire Como se vio en páginas anteriores, una masa de aire es una parte suficientemente grande de la atmósfera en la cual las condiciones de humedad y temperatura son más o menos constantes horizontalmente.

Normalmente, masas de aire de diferentes características no suelen mezclarse estableciéndose una zona de contacto y separación entre masas que se denomina zona frontal. La línea de intersección de la zona o superficie frontal con la superficie terrestre se denomina frente. Los frentes pueden tener una longitud de hasta 5000 Km., un ancho de hasta 80 Km. y su altura puede alcanzar la tropopausa. La pendiente de la superficie frontal puede variar entre el 1% al 5% dependiendo del tipo de frente y su velocidad de avance. En los frentes cálidos es menor que en los fríos, y en estos, será más pronunciada cuanto mayor sea su velocidad de avance. La zona frontal en los frentes fríos adquiere una forma curva característica debido al rozamiento de la masa de aire con la superficie terrestre

que hace que en superficie se desplace más lentamente que en altura. El proceso de formación de los frentes se llama frontogénesis y el proceso inverso se llama frontolisis. Veíamos también como según su lugar de procedencia, las masas de aire poseen características, más o menos homogéneas, de temperatura y humedad. Cuando una masa de aire circula sobre una superficie más fría que esta, decimos que se trata de una masa de aire cálido y en su desplazamiento establece un frente cálido. Del mismo modo, cuando una masa de aire se mueve sobre una superficie a mayor temperatura que esta, hablamos de masa de aire frío y de frente frío.

Como más adelante se verá, las masas de aire frío se mueven con mayor rapidez que las cálidas, es decir, los frentes fríos pueden llegar a sobrepasar a los frentes cálidos. Si esta situación se produce, hablamos de frente ocluido. En ocasiones, dos masas de aire, con distintas características de humedad y temperatura, enfrentadas, no

logran desplazarse mutuamente por lo que se establece lo que se denomina un frente estacionario.

Podemos por tanto definir cuatro tipos de frentes: cálidos, fríos, ocluidos y estacionarios.

Para ayudar a comprender el proceso de formación de los mismos, su evolución y tiempo asociado a cada uno de ellos, veamos a continuación, la teoría formulada a principios del siglo XX sobre el desarrollo de borrascas frontales en el frente polar. Teoría del Frente Polar. Ciclogénesis.


El concepto de masa de aire fue desarrollado en Noruega por los meteorólogos Bergeron y Bjerkness como parte de su teoría sobre el Frente Polar. Una masa de aire se define como un volumen de aire de gran extensión cuyas propiedades físicas, en especial temperatura y humedad, son uniformes en el plano horizontal. Por lo general, cubren extensiones de centenares e incluso miles de kilómetros cuadrados, verticalmente puede alcanzar espesores de varios miles de pies, y adquieren sus características por contacto prolongado sobre extensas áreas con condiciones superficiales homogéneas, denominadas regiones fuente.

La adquisición de estas características por parte de las masas de aire es un proceso lento, por lo que se forman en zonas donde se encuentran sistemas de presión estacionarios. (Ver figura [76] Masas de aire en invierno en el hemisferio Norte.) Las masas de aire frío que cubren las regiones polares tienen un límite muy irregular, con continuos movimientos fluctuantes hacia el norte y sur.

Se denomina Frente Polar al límite que separa el aire polar del tropical. Dicho frente puede comportarse como frío o caliente, según el sentido con que se desplace. Debido a la gran diferencia de temperatura que existe a un lado y otro de este frente polar, la zona de separación es altamente inestable y propensa a la formación de perturbaciones o borrascas.

[93] Formación de una borrasca frontal.


La formación de una baja según la teoría frontal se establece en la siguiente secuencia: 1.- Estado inicial. En el frente Polar, dos masas de aire de muy distintas características se encuentran en contacto. Al norte, aire frío polar con circulación anticiclónica y al sur, aire más cálido tropical. La diferencia de temperaturas (densidades) produce ondulaciones en el frente estacionario que separa ambas masas. 2.- Nacimiento. La masa de aire cálido, por su menor densidad, tiende a ascender y situarse por encima de la masa de aire

frío. A su vez, la masa de aire frío se sitúa debajo de la de aire cálido. Este movimiento inicial unido a la rotación de la tierra y la fuerza geostrófica deriva en un movimiento espiral en sentido ascendente en cuyo centro, por la advección de aire más caliente, es decir, menos denso, produce una zona de baja presión (tanto más baja cuanto mayor sea la diferencia de temperaturas entre las masas de aire) y la formación de dos frentes definidos, un frente cálido y un frente frío avanzando detrás de este.

3.- Madurez. Tenemos ya perfectamente definidas dos masas de aire de diferentes temperaturas en movimiento. El

frente cálido con su masa de aire cálido detrás y que, por su menor densidad, tiende a situarse por encima

de la masa de aire frío polar y un frente frío que le sigue que, por su mayor velocidad y densidad, tiende

a alcanzar a la masa de aire cálido empujando al sector cálido hacia arriba.

Una vez formada la borrasca y en su estado inicial, esta situación continúa evolucionando y debido a la

mayor velocidad de avance del frente frío, este llega a alcanzar al frente cálido lo que produce en el centro

de la baja un nuevo frente que se denomina frente ocluido.

En su estado final el frente frío alcanza totalmente al frente cálido con el consiguiente incremento del

frente ocluido y desaparición del sector cálido. El resultado final es la desaparición de la borrasca y una

masa de aire de temperatura homogénea con cierto movimiento circular.

El proceso suele desarrollarse en un periodo de tiempo de entre 12 a 24 horas correspondiendo al estado

de madurez y oclusión la mayor intensidad del viento que acompaña a la borrasca.

Teoría del Frente polar. Ciclogénesis.

El concepto de masa de aire fue desarrollado en Noruega por los meteorólogos Bergeron y Bjerkness como parte de su teoría sobre el Frente Polar.

Las masas de aire frío que cubren las regiones polares tienen un límite muy irregular, con continuos movimientos fluctuantes hacia el norte y sur.

Se denomina Frente Polar al límite que separa el aire polar del tropical. Dicho frente puede comportarse como frío o caliente, según el sentido con que se desplace. Debido a la gran diferencia de temperatura que existe a un lado y otro de este frente polar, la zona de separación es altamente inestable y propensa a la formación de perturbaciones o borrascas.


La formación de una baja según la teoría frontal se establece en la siguiente secuencia:

1. Estado inicial. 2. Nacimiento. 3. Madurez.

Una vez formada la borrasca y en su estado inicial, debido a la mayor velocidad de avance del frente frío, se produce en el centro de la baja un nuevo frente que se denomina frente ocluido.

En su estado final el frente frío alcanza totalmente al frente cálido con incremento del frente ocluido y desaparición del sector cálido. El proceso suele desarrollarse en un periodo de tiempo de entre 12 a 24 horas correspondiendo al estado de madurez y oclusión la mayor intensidad del viento que acompaña a la borrasca.


Desarrollo de un frente frío

Un frente frío se forma cuando la superficie frontal de una masa de aire frío se mueve desplazando al aire caliente en superficie. Dado que la masa de aire frío es más densa, empuja y levanta al aire caliente por debajo, a modo de cuña, obligándolo a ascender sobre la pronunciada pendiente de la superficie frontal. Esta ascendencia puede ser muy violenta y como consecuencia de la disminución de la temperatura de la

masa de aire cálido y según el grado de humedad de esta, al producirse la condensación, se forman

abundantes nubes de desarrollo vertical y precipitaciones.

Precediendo al frente frío y en el sector cálido, se desarrolla lo que se denomina línea de turbonada o largas barreras de tormentas que discurren más o menos paralelas a la línea del frente. En los mapas se representan con una línea azul continua o una negra con triángulos que indican el sentido de desplazamiento del frente.

Nubes y tiempo asociados

Tiempo en el sector frío La velocidad de desplazamiento del frente junto con el grado de saturación e inestabilidad del aire cálido elevado, determinan el tipo de nubosidad, precipitaciones y tiempo asociado al paso de un frente frío. La longitud del frente puede alcanzar distancias de hasta 1.000 Km. con una banda de nubosidad y precipitaciones de aproximadamente unos 50 a 80 Km. Si la masa de aire cálido es lo suficientemente húmeda e inestable, en la superficie frontal se forman

nubes de desarrollo vertical o convectivas, con turbulencias y precipitaciones en forma de fuertes chubascos y tormentas que pueden ser de granizo y gran aparato eléctrico. Pero si es estable se desarrollan nubes del tipo estratos, fractoestratos o nimboestratos con precipitaciones. En ocasiones, las nubes convectivas como los cumulonimbos pueden estar enmascaradas en otras del tipo estratos con el consiguiente riesgo al volar a través de un frente frío. La visibilidad puede disminuir notablemente por las precipitaciones, pero al paso del frente aumenta quedando después una buena visibilidad. El cambio de dirección e intensidad del viento es muy grande con posibilidad de fuertes rachas. La presión sube bruscamente al paso del frente y después continúa ascendiendo paulatinamente.

La temperatura y la temperatura de punto de rocío disminuyen bruscamente al paso del frente para después mantenerse o, en el caso de la temperatura de punto de rocío, disminuir lentamente. Una vez pasado el frente desaparecen bruscamente las precipitaciones, puede quedar alguna nubosidad de tipo cúmulos, con un notable aumento de la presión y visibilidad y descenso de la temperatura.


[94] Frentes Fríos.


Desarrollo del frente cálido

El frente cálido se forma por el avance de una masa de aire caliente sobre otra de aire frío, pero como este último es más pesado, continúa en contacto con la superficie y a pesar de verse desplazado, no es desalojado totalmente, por lo que el aire cálido asciende suavemente por la superficie frontal con una pendiente poco pronunciada. La nubosidad es en general de tipo estratiforme y las precipitaciones menos intensas que en el frente frío.

En los mapas se representa con una línea continua roja o una negra orlada por semicírculos que indican el sentido de avance.


El tipo de nubes y tiempo asociado a los frentes cálidos depende en gran medida de las características de la masa de aire cálido, en cuanto a humedad y temperatura (estabilidad). Si la humedad es alta y existe inestabilidad hay posibilidades de que se formen nubes de desarrollo

vertical, en cambio, si es estable, se desarrollan nubes muy por delante del frente y a distancias de hasta 800 Km. del tipo cirros que a medida que nos acercamos al frente pasan a ser cirroestratos y altoestratos que pueden dar lugar a ligeras lloviznas. Ya más cerca del frente encontramos nimboestratos con precipitaciones ligeras a moderadas. También es común encontrar nieblas frontales. Si la inestabilidad es muy alta, excepcionalmente, pueden formarse cumulonimbos embebidos en las nubes estratificadas con su base relativamente alta, con tormentas.

Cuando la masa de aire cálido no contiene humedad, se forman nubes medias o altas con escasa probabilidad de precipitación. Delante del frente cálido la visibilidad es normalmente buena. Al paso del frente la visibilidad se va

reduciendo progresivamente, y empeora después de su paso.

La presión delante del frente va disminuyendo y se mantiene estable durante y después de su paso.

La velocidad de desplazamiento del frente es menor que en los frentes fríos y la longitud del frente puede

alcanzar distancias de hasta 2.000 Km. con una banda de nubosidad de hasta 800 Km. con la visibilidad y

el techo de nubes disminuyendo progresivamente.

Las condiciones asociadas al frente cálido suelen prolongarse por espacio de unas 8 a 10 horas, aunque en ocasiones su velocidad de desplazamiento es tan lenta que se convierten en frentes casi estacionarios y pueden prolongarse hasta más de un día.


Al paso de un frente cálido se produce un cambio brusco en la dirección del viento especialmente notable en superficie que puede ocasionar turbulencia ligera a moderada. Las precipitaciones según va acercándose el frente son de lluvia ligera a moderada, lloviznas e incluso

aguanieve y nieve. La precipitación producida por los nimboestratos puede ser en forma de agua

superenfriada o subfundida (lluvia engelante) con el consiguiente riesgo de fuerte y rápido engelamiento

al contacto con la superficie del avión.

Durante el paso del frente las precipitaciones suelen ser lloviznas o, como explicábamos antes, de carácter

tormentoso en condiciones excepcionales.

Una vez el frente ha pasado, en el sector cálido, queda nubosidad del tipo estratos y estratocúmulos que

pueden producir precipitaciones de lluvia y algún chubasco. El aire se vuelve laminar y desaparece la

turbulencia.

La temperatura y la temperatura de punto de rocío aumentan a medida que se aproxima el frente cálido.

Durante su paso, la temperatura de punto de rocío permanece estable y la temperatura aumenta

sensiblemente. Una vez el frente ha pasado, la temperatura se mantiene estable y la temperatura de

punto de rocío aumenta progresivamente para luego estabilizarse.


[95] Frentes Cálidos.


Oclusiones

Cuando en su avance un frente frío llega a alcanzar al frente cálido se produce un nuevo frente que se denomina frente ocluido. La masa de aire frío por su mayor densidad levanta la masa de aire cálido y lo atrapa entre dos masas de aire frío.

Según sea la temperatura de las masas de aire frío entre las que queda atrapado el sector cálido se pueden

distinguir dos tipos de oclusiones o frentes ocluidos:

- Frente Ocluido Frío - Frente Ocluido Cálido

En el siguiente punto veremos las características, nubosidad y tiempo asociado a cada uno de ellos.


Frente Ocluido Frío Se produce cuando el aire que se encuentra por delante del frente cálido es menos frío que el que llega

por detrás del frente frío. El aire que está por detrás del frente frío, al desplazarse a mayor velocidad y ser

más denso levanta al primero, atrapando entre ambos al sector cálido. El resultado es una oclusión fría

en la que, dado que el frente frío en superficie precede al frente de la oclusión o frente superior, en

superficie tendremos las características de un frente frío.

El frente en superficie avanza a unos 50 Km. por delante del frente de la oclusión. La intensidad de la

nubosidad y precipitaciones disminuye según se debilita la oclusión. En general, en los frentes ocluidos,

podemos esperar condiciones parecidas a las de los frentes cálidos delante de estas y de frente frío detrás.


[96] Frentes Ocluidos Fríos.


Frente Ocluido Cálido Se produce cuando el aire que se encuentra por delante del frente cálido es más frío que el que avanza

por detrás del frente frío. El aire que está por detrás del frente frío, al desplazarse a mayor velocidad y ser

menos denso se levanta sobre el primero, atrapando entre ambos al sector cálido.

El resultado es una oclusión cálida en la que, dado que el frente cálido en superficie va detrás del frente

de la oclusión o frente superior, la banda de precipitaciones y nubosidad está más extendida en este tipo

de oclusión.

El frente en superficie avanza a unos 100 Km. por detrás del frente de la oclusión. La intensidad de la

nubosidad y precipitaciones disminuye según se debilita la oclusión. La visibilidad es reducida con

nubosidad baja y precipitaciones.


[97] Frentes Ocluidos Cálidos.


Frentes asociados o estacionarios


Marcan la separación entre dos masas de aire entre las que no existe desplazamiento de una respecto de la otra. La sección es muy parecida a la de un frente cálido. Normalmente, el viento en altura en los frentes suele soplar en el sentido de avance de estos. Cuando el

viento tiende a soplar paralelo a los frentes su avance se detiene formándose un frente estacionario. La situación meteorológica resultante es similar a la del frente cálido, con la nubosidad y precipitaciones características de este, que se prolongará hasta su disipación.

Esta situación puede resolverse, o bien por la disipación del frente estacionario en unos días o por su evolución a una depresión. También puede suceder que alguna de las masas de aire enfrentadas comience a avanzar lo que resultará

en un frente frío o cálido según sea la masa de aire que avance. En los mapas se representa por una línea roja y azul alternativamente o por una línea negra con semicírculos y triángulos en lados opuestos.

[98] Frentes Estacionarios.

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Descripción y factores que afectan a las propiedades de