Clase 6: Estabilidad y nubes.

Clasificación de Nubes
Cumulus de buen tiempo
Cumulonimbus con yunque que
emerge entre Cumulus potentes
Cumulus potente
Altostratus
Nimbostratus y fracto Cumulus de mal tiempo
Altocumulus y Altostratus
Cirrostratus y halo solar
Nubes orográficas
GRADIENTE VERTICAL DE
TEMPERATURA (dT/dz)
1. GRADIENTE DEL ENTORNO.
Define el estado de la
atmósfera.
Ej: Atmósfera standard
dT/dz = -6,5°C/km
2. GRADIENTE DE PROCESO. Está
determinado por leyes físicas.
2.1. GRADIENTE ADIABATICO
SECO
2.2. GRADIENTE ADIABATICO
SATURADO
Ej: Ascenso de parcelas de aire
en una nube
Ej: Ascenso de
parcelas de aire
en térmicas.
GRADIENTE ADIABATICO “SECO”
 g 
∆T
 = −9,8 °C /km = −Γ d
= −
C 
∆Z
 p
“Variación de la
temperatura con la
altura en procesos
adiabáticos”
Este gradiente se aplica a un proceso
adiabático de una parcela de aire
húmedo, siempre y cuando no ocurra
condensación.
PROCESO ADIABATICO “SECO”
2 km
1 km
0 km
PROCESO ADIABATICO “SECO”
TERMICAS
PROCESO ADIABATICO:
FORZANTE OROGRAFICO
GRADIENTE ADIABATICO SATURADO
Γs = Γd ⋅
Γd = 9,8 K / km
[1 + ( a ⋅ ws T ) ]
[1 + ( b ⋅ ws ) T 2 ]
a = 8711 K
b = 1,35×107 K2
El valor de Γs depende del contenido de humedad de la parcela de aire.
VALORES TIPICOS DE Γ s :
Cerca del suelo, en condiciones húmedas:
Γs
≈ 4 °C/km
En la troposfera media:
Γs
≈ 6 a 7 °C/km
En niveles altos:
Γs
≈ 9,8 °C/km ≈ Γd
PROCESO ADIABATICO SATURADO:
NUBE CUMULUS
PROCESO ADIABATICO SATURADO
CONDICION DE EQUILIBRIO ESTABLE
z
∆T / ∆z = Γ < Γd ⇒ Γ subadiabático
a=
Al ascender la parcela
está más fría que su
entorno
z0 + ∆z
Tp − Te
⋅g
Te
a<0
Al descender la parcela
está más caliente que
su entorno
z0
a>0
z0 - ∆z
Γd = 9,8 K / km
Tp
<
Te
Tp = T e
Te
<
Tp
T
CONDICION DE EQUILIBRIO ESTABLE
Z0 + ∆Z
Z0
Z0 - ∆Z
a<0
PARCELA
a>0
RETORNO A LA POSICION DE
EQUILIBRIO
CONDICION DE EQUILIBRIO INESTABLE
z
Al ascender la parcela
está más caliente que
su entorno
z0 + ∆z
a>0
∆T / ∆z = Γ > Γd ⇒
z0
Γ superadiabático
z0 - ∆z
Al descender la parcela
está más fría que su
entorno
a
Te < T p
Tp = T e
<0
Γd = 9,8 K / km
Tp < T e
T
CONDICION DE EQUILIBRIO INESTABLE
Z0 + ∆Z
Z0
Z0 - ∆Z
a>0
PARCELA
a<0
ALEJAMIENTO DE LA POSICION
DE EQUILIBRIO
CONDICION DE EQUILIBRIO NEUTRAL
z
∆T / ∆z = Γ = Γd ⇒ Γ adiabático
Al ascender, la
temperatura de la parcela
es igual a la de su entorno.
z0 + ∆z
a=0
z0
z0 - ∆z
Al descender, la
temperatura de la
parcela también es
igual a la de su entorno.
Tp = T e
Tp = T e
a=0
Γd = 9,8 K / km
Tp = T e
T
CONDICION DE EQUILIBRIO NEUTRAL
Z0 + ∆Z
Z0
Z0 - ∆Z
a=0
PARCELA
a=0
MANTIENE DISTANCIA DESDE LA
POSICION DE EQUILIBRIO
CRITERIO PARA DETERMINAR LA
ESTABILIDAD DE LA ATMOSFERA SEGÚN EL
GRADIENTE DEL ENTORNO
EQ. ESTABLE
EQ. NEUTRAL
EQ. INESTABLE
Mecanismos que conducen al
desarrollo de nubes
Sistema de baja presión sobre la región oriental del Océano
Pacífico Norte visto desde la Estación Espacial Internacional
(10/3/2011, NASA).
Sistemas
convectivos
dispersos
Ascenso
orográfico
sobre las
laderas
orientales de
Los Andes
Patrón de nube
frontal
Sistema de
baja presión y
convergencia
en gran escala
asociada.
ESTADO DE LA
ATMOSFERA
DIAGRAMAS
AEROLOGICOS
ADIABATICO
SECO
PROCESOS EN
LA ATMOSFERA
ADIABATICO
SATURADO
Emagrama (o Diagrama de Neuhoff): - ln P vs. T
DIAGRAMA TERMODINAMICO
10
0,2
0,3
0,4
0,6
0,8
1,0
1,5
2
3
4
6
8
10
15
20
30
10
40 g/kg
0,15
0,1
20
20
30
30
40°C
Presión
(kPa)
30°C
40
40
20°C
50
50
60°C
10°C
40°C
60
0°C
70
-10°C
60
20°C
70
0°C
-20°C
80
80
-40°C
90
90
100
100
-60
-55
-50
-45
-40
-35
-30
-25
-20
-15
-10
Temperatura (°C)
-5
0
5
10
15
20
25
30
35
40
Ejemplo 1: Emagrama – SMN
Ejemplo 2: Diagrama Skew-T (o Tefigrama): ln θ vs. T
DETERMINACION DE ESTABILIDAD POR
ASCENSO DESDE SUPERFICIE
a>0
NCA
DESARROLLO DE SISTEMAS CONVECTIVOS –
IMAGEN GOES-8 MULTICAL. 21-10-2000 1145Z
DESARROLLO DE SISTEMAS CONVECTIVOS –
IMAGEN GOES-8 MULTICAL. 21-10-2000 2345Z