Meteorología CTA Meteorología Meteor ología..................................................................................................................................... 3 Tie m p o ................................................................................................................................................3 Cli ma................................................................................................................................................... 3 At m ó sfer a Terres t re....................................................................................................................... 3 Co m p o sició n d e la a t m ó sfera................................................................................................. 3 Estr uc t u ra d e la a t m ó sfe ra s eg ú n el criterio q uí mico:....................................................3 Estr uc t u ra d e la a t m ó sfe ra s eg ú n la te m p e ra t u r a............................................................3 At m ó sfera e s t á n d a r (ISA)......................................................................................................... 4 Pará m e t r o s d e la ISA.............................................................................................................4 Te m p e r a t u ra ..................................................................................................................................... 4 Ins t r u m e n t o s y Escalas p a r a m e dir la t e m p e r a t u ra .........................................................4 Ecuació n d e co nversió n ............................................................................................................ 4 Presió n At m o sférica ...................................................................................................................... 4 Baró m e t r o..................................................................................................................................... 4 Tip o s d e Baró m e t ro ...............................................................................................................4 Presió n a nivel m e dio d el m a r ................................................................................................ 4 Hu m e d a d a t m o sférica....................................................................................................................5 La h u m e d a d a b s ol u t a................................................................................................................ 5 La h u m e d a d relativa.................................................................................................................. 5 La h u m e d a d es p ecífica..............................................................................................................5 Higró m e t r o ................................................................................................................................... 5 Tipo s d e p re sio ne s refere nciales........................................................................................... 5 Vien t o.................................................................................................................................................. 5 Pará m e t ro s d el vient o............................................................................................................... 5 Veleta..............................................................................................................................................6 Fuer z a d e Coriolis........................................................................................................................... 6 Altit u d ................................................................................................................................................. 6 Altu r a.................................................................................................................................................. 6 Elevació n............................................................................................................................................ 6 Altí m et r o ............................................................................................................................................ 6 Pu n t o d e r ocío.................................................................................................................................. 6 Nube.................................................................................................................................................... 6 Clasificació n d e las n u b e s ........................................................................................................6 Proceso d e for m ació n d e n u be s (con dicione s n ece sa ria s).............................................8 Isolínea................................................................................................................................................8 Tipo s d e Isolínea.........................................................................................................................8 Masa d e Aire .................................................................................................................................... 8 Fren te ................................................................................................................................................. 8 Fren te Frío.....................................................................................................................................8 Fren te Calien te.............................................................................................................................8 Fren te Estacion a rio.....................................................................................................................8 Fren te Oclui do ............................................................................................................................. 9 Bru m a ............................................................................................................................................. 9 Cali ma................................................................................................................................................. 9 Niebla.................................................................................................................................................. 9 [email protected] Meteorología CTA Neblin a................................................................................................................................................9 Inver sió n té r mica.............................................................................................................................9 METAR.................................................................................................................................................9 Fenó m e n o s q ue afecta n a la n avegació n aé rea...................................................................... 9 La Tu r b ule ncia............................................................................................................................. 9 Tip o s d e Turb ule ncia s eg ú n Inte n si d a d ......................................................................... 9 Tip o s d e Turb ule ncia s eg ú n s u orige n ......................................................................... 1 0 Engela mie n t o ............................................................................................................................. 1 0 Parte d el avión m á s vulnera ble....................................................................................... 1 0 Tip o s d e Engela mie n t o ...................................................................................................... 1 0 Inte n si da d d e Engela mie n t o .............................................................................................1 1 Méto d o s p a r a co m b a tir el e ngela mie n t o ......................................................................1 1 Tor m e n t a s .................................................................................................................................. 1 1 Eta p a s d e for m ació n d e u n a t o r m e n t a ......................................................................... 1 1 [email protected] Meteorología CTA Meteorología Es la ciencia que estudia el estado del tiempo, el medio atmosférico, los fenómenos allí producidos y las leyes que lo rigen. Tiempo Conjunto de condiciones atmosféricas de una localidad o zona determinada, considerando un corto período de tiempo. Clima Conjunto de condiciones atmosféricas medias de una localidad o zona determinada, considerando un largo período de tiempo Atmósfera Terrestre Es la capa gaseosa que rodea a la tierra Composición de la atmósfera Está compuesta por nitrógeno (78,1%) y oxigeno(20,94%), con pequeñas cantidades de argón , dióxido de carbono, vapor de agua, neón, helio, criptón, hidrógeno y ozono. Estructura de la atmósfera según el criterio químico: ● ● Homosfera: llega hasta los 80 Km. de altura y presenta una composición química homogénea. Heterosfera: limita inferiormente con la homosfera. Se caracteriza por presentar una estratificación en capas de sus componentes: el nitrógeno, oxígeno, hidrógeno y helio. Estructura de la atmósfera según la temperatura ● ● ● ● Troposfera: es la capa más próxima a la superficie terrestre. Llega hasta los 11 Km. de altura. En los polos no alcanza los 8 Km., mientras que en las zonas ecuatoriales puede llegar a los 16km. En esta capa la temperatura desciende con la altitud hasta los -56ºC. Esta capa es de gran interés para los meteorólogos ya que es dónde tienen lugar los fenómenos meteorológicos responsables de los cambios del tiempo atmosférico y donde se realizan la mayoría de los vuelos. El límite entre esta capa y la siguiente recibe el nombre de tropopausa. Estratosfera: es la segunda capa más próxima a la superficie terrestre. Se encuentra sobre la troposfera y llega hasta una altura de unos 48 Km. El límite superior recibe el nombre de estratopausa. La temperatura aumenta progresivamente con la altura hasta pocos grados bajo cero. Esta segunda capa es la que contiene la mayor parte de la capa de ozono (a los 22 Km. se encuentra la concentración máxima) Mesosfera: es la capa siguiente, que llega hasta los 80 Km. de altura y en ella la temperatura vuelve a descender hasta el orden de los -100ºC. Termosfera o ionosfera: es la capa que va de los 80 a los 600 Km. de altura. En ella los gases se encuentran en estado de disgregación atómica, abundando las partículas con carga eléctrica. La temperatura vuelve a aumentar de nuevo hasta superar los 1000ºC. [email protected] Meteorología CTA Atmósfera estándar (ISA) International Standard Atmosphere ó Atmósfera Estándar Internacional, más conocida por sus siglas ISA, es un modelo atmosférico terrestre invariante creado por la Organización de Aviación Civil Internacional. Se utiliza principalmente en la navegación aérea. Parámetros de la ISA ● Temperatura promedio a nivel del mar de 15 grados Celsius. ● Presión estándar a nivel del mar de 1,013.25 milibares ó 29.92 pulgadas de Hg ó 760 mm de Hg ● Disminución de la temperatura de 6,5 grados Celsius por cada 1000 metros hasta 11 kilómetros en la atmósfera. (Aproximadamente 2ºC por cada 1000 pies) Temperatura Es la medida del calor o la cantidad de energía de un objeto. Instrumentos y Escalas para medir la temperatura Los instrumentos para medir la temperatura son los termómetros. Hay tres escalas comúnmente usadas actualmente para medir la temperatura: Fahrenheit (°F), Celsius o Centigrado (°C) y Kelvin (K). Ecuación de conversión De Centígrados a Fahrenheit :°F = 9 / 5 °C + 32 De Fahrenheit a Centígrados :°C = 5 / 9 (°F – 32) Presión Atmosférica Es la fuerza del aire sobre la superficie terrestre. Se considera como el peso de una columna de aire en una unidad de área, que se extiende desde la superficie terrestre hasta el límite superior de la atmósfera y se mide en hectopascales. Barómetro Es un aparato para medir la presión atmosférica. Tipos de Barómetro Barómetro de Mercurio, o Barómetro de Aneroide. Presión a nivel medio del mar ● 29,92 PULGADAS A 15°C. Ó ● 760 MILÍMETROS A 15 °C. Ó ● 1.013,25 HECTOPASCALES 15°C [email protected] Meteorología CTA Humedad atmosférica Es la cantidad de vapor de agua existente en el aire. Se mide mediante un aparato denominado higrómetro. La humedad absoluta Es la masa total de agua existente en el aire por unidad de volumen, y se expresa en gramos por metro cúbico de aire. La humedad relativa Es la relación porcentual entre la cantidad de vapor de agua real que existe en la atmósfera y la máxima que podría contener a idéntica temperatura. La humedad específica Es la que mide la masa de agua que se encuentra en estado gaseoso en un kilogramo de aire húmedo, y se expresa en gramos por kilogramo de aire. Higrómetro Es un instrumento que se usa para medir el grado de humedad del aire, o un gas determinado. Tipos de presiones referenciales ● QNH: presión al nivel del mar deducido de la existente en el aeródromo, considerando la atmósfera con unas condiciones estándar, es decir sin tener en cuenta las desviaciones de la temperatura real con respecto a la estándar. “Esta presión de referencia es la más utilizada por los pilotos y normalmente las torres de control y las estaciones de seguimiento darán la presión QNH. Con esta presión de referencia, al despegar o aterrizar el altímetro debería indicar la altitud real del aeródromo”. Se utiliza para indicar altitudes ● QNE: 29,92" o 1013,25 milibares, presión estándar al nivel del mar. Esta presión,, es la correspondiente a la atmósfera estándar al nivel del mar. Se utiliza para indicar niveles de vuelo. ● QFE: Presión atmosférica en un punto cualquiera de la corteza terrestre. Si calamos un altímetro con la presión QFE que nos dé un aeródromo, este marcará cero (0) al despegar o aterrizar en el mismo. No utilizada en la práctica. ● QFF: presión al nivel del mar, deducida de forma similar a la QNH pero teniendo en cuenta los gradientes de presión y temperatura reales en vez de los de la atmósfera estándar. Prácticamente no se utiliza. Viento Es la variable de estado de movimiento del aire. En meteorología se estudia el viento como aire en movimiento tanto horizontal como verticalmente. Se denomina propiamente "viento" a la corriente de aire que se desplaza en sentido horizontal, reservándose la denominación de "corriente de convección" para los movimientos de aire en sentido vertical. Parámetros del viento En superficie, el viento viene definido por dos parámetros: la dirección en el plano horizontal y la [email protected] Meteorología CTA velocidad. Anemómetro Es un aparato meteorológico que se usa para la predicción del tiempo y, específicamente, para medir la velocidad del viento. Veleta Es un instrumento que esta compuesto por un señalador que índica la dirección del viento y una cruz horizontal que indica los puntos cardinales. Fuerza de Coriolis Es una fuerza originada por la rotación de la Tierra. Tiende a desviar la trayectoria de los objetos que se desplazan sobre la superficie terrestre hacia a la derecha en el hemisferio norte y hacia la izquierda en el hemisferio sur. Altitud Distancia vertical entre un nivel, punto u objeto considerado como punto, y el nivel medio del mar (MSL). Altura Distancia vertical entre un nivel, punto u objeto considerado como punto, y una referencia especificada. (Es la distancia vertical entre dos puntos situados en diferentes posiciones). Elevación Distancia vertical entre un punto o un nivel de la superficie terrestre, o unida a ella, y el nivel medio del mar (MSL). Altímetro Es un instrumento de medición que indica la distancia vertical entre el punto donde se encuentra localizado y un punto de referencia (Nivel medio del mar, Aeródromo,etc). Punto de rocío es la temperatura a la que empieza a condensar el vapor de agua contenido en el aire produciendo rocío, neblina o, en caso de que la temperatura sea lo suficientemente baja, escarcha. Nube Es un determinado volumen visible de aire que contiene vapor de agua condensado y/o sublimado formando gotas de agua o cristales de hielo. Clasificación de las nubes 1. Nubes altas: (desde 20.000 pies en adelante), Cirrus (Ci), Cirrostratus (Cs), Cirrocúmulus(Cc). 2. Nubes medias: (6.500 pies a 20.000 pies), Altostratus (As) ,Altocúmulus (Ac). 3. Nubes bajas:(próxima a la superficie a 6.500 pies) Stratus (St), Stratocúmulus (Sc), Nimbostratus (Ns). 4. Nubes con desarrollo vertical: (próxima a la superficie hasta 50.000 pies), Cúmulus (Cu), [email protected] Meteorología CTA ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● Cumulonimbus (Cb). Cirrus (Ci): nubes separadas en forma de filamentos blancos y delicados, o de bancos, o de franjas estrechas, blancas del todo o en su mayor parte. Estas nubes tienen un aspecto delicado, sedoso o fibroso y brillantes. Cirrostratus (Cs): velo nuboso transparente, fino y blanquecino, de aspecto fibroso (como de cabello) o liso, que cubre total o parcialmente el cielo, dejando pasar la luz del sol y la luna. No precipitan y por lo general producen fenómenos de halo (solar o lunar). Cirrocumulus (Cc): banco, manto o capa delgada de nubes blancas, sin sombras propias, compuestas de elementos muy pequeños en forma de glóbulos, de ondas, etc., unidos o no, y dispuestos más o menos regularmente; la mayoría de los elementos tienen un diámetro aparente inferior a un grado. Son señales de corrientes en chorro y turbulencia. Altostratus (As): manto o capa nubosa grisácea o azulada, de aspecto estriado, fibroso o uniforme, que cubre total o parcialmente el cielo y que presenta partes suficientemente delgadas para dejar ver el sol, al menos vagamente, como a través de un vidrio deslustrado. Está compuesta de gotitas superenfriadas y cristales de hielo; no forman halos; precipitan en forma leve y continua. Altocumulus (Ac): banco, o manto o capa de nubes blancas o grises, o a la vez blancas y grises, que tienen, generalmente sombras propias, en forma algodonada, compuestas de losetas, guijarros, rodillos, etc., de aspecto, a veces, parcialmente fibroso o difuso, aglomerados o no. Forman el popular "cielo empedrado". Stratus (St): nubes muy bajas, originándose desde alturas cercanas al suelo hasta los 800 metros. Se presentan en capas nubosas por generalmente grises, con bases bastante uniformes. Cuando el sol es visible a través de la capa su contorno se distingue con facilidad. El stratus no produce fenómenos de halo, salvo en algunas ocasiones a muy bajas temperaturas. Aparecen con frecuencia en las mañanas sobre zonas montañosas. Las nieblas y neblinas son stratus que se forman sobre el suelo. La precipitación que produce es de tipo llovizna. Stratocumulus (Sc): banco, manto o capa de nubes grises o blanquecinas, o ambos colores a la vez, que tienen casi siempre partes oscuras, compuestas de losas, rodillos, etc., de aspecto no fibroso, pegados o no. Dentro de esta nube los aviones experimentan cierta turbulencia. Nimbostratus (Ns): capa nubosa gris, frecuentemente sombría, cuyo aspecto resulta velado por las precipitaciones más o menos continuas de lluvia o de nieve, las cuales, en la mayoría de los casos, llegan al suelo. El espesor de estas capas es en toda su extensión suficiente para ocultar completamente el sol. Produce precipitación intermitente y algunas veces intensa. Cumulus (Cu): nubes aisladas, generalmente densas y de contornos bien delimitados, que se desarrollan verticalmente en protuberancias, cúpulas o torres, cuya grumosa parte superior se asemeja a menudo a una coliflor o a una palomita de maíz. Las porciones de estas nubes iluminadas por el sol son casi siempre blancas y brillantes; su base, relativamente oscura, es casi siempre horizontal. Son muy frecuentes sobre tierra durante el día y sobre el agua en la noche. Pueden ser de origen orográfico o térmico (convectivas). Presentan precipitaciones en forma de aguaceros. Cumulonimbus (Cb): nube densa y potente, de considerable dimensión vertical, en forma de montaña o de enormes torres. Una parte de su región superior es generalmente lisa, fibrosa o estriada y casi siempre aplanada, esta parte se extiende frecuentemente en forma de yunque o de vasto penacho. Son las nubes que originan las tormentas, tornados, granizos. La base se encuentra entre 700 y 1.500 m, y los topes (la parte superior de la nube) llegan a 24 y 35 km de altura. Están formadas por gotas de agua, cristales de hielo, gotas superenfriadas, focos de nieve y granizo. La turbulencia en los alrededores de estas nubes es muy fuerte, motivo por el cual los aviones deben evitarlas. [email protected] Meteorología CTA Proceso de formación de nubes (condiciones necesarias) ● ● ● Núcleos de condensación (partículas sólidas, microscópicas, en suspensión). Aire húmedo (vapor de agua). Enfriamiento. El cual se puede conseguir de las siguientes maneras: ● Ascenso orográfico (nubes orográficas). ● Advección (nubes advectivas). ● Turbulencia (nubes por turbulencia). ● Convección (nubes convectivas). ● Frentes (nubes frontales). Isolínea es una curva que conecta los puntos en que la función tiene un mismo valor constante. El uso más habitual de las isolíneas es en meteorología y en cartografía (Curvas de nivel). Tipos de Isolínea ● ● ● ● ● Isobara: líneas que unen puntos de igual presión barométrica. Isoterma: líneas que unen puntos de igual temperatura. Isotacas: líneas que unen puntos de igual velocidad del viento. Isogonas: línea a lo largo de la cual un ángulo se mantiene constante. etc, etc. Masa de Aire Es una gran extensión de aire que posee características físicas homogéneas (temperatura, presión, humedad, nubosidad, densidad etc, de gran extensión horizontal, por lo menos 1.500 kms, ó una extensión de 3 millones de kilómetros cuadrados aproximadamente, mientras que en la vertical solo alcanza varios kilómetros de altura. Frente es una franja o linea divisoria de separación entre dos masas de aire de diferentes temperaturas. Frente Frío Es la línea de separación, a nivel del suelo o en un plano en altura, a lo largo de la cual una masa de aire frío que avanza esta desplazando a otra de aire caliente. Frente Caliente Es la línea de separación, a nivel del suelo o en un plano en altura, a lo largo de la cual una masa de aire caliente que avanza esta desplazando a otra fría. Frente Estacionario Es la línea que marca la separación entre una masa de aire fría y otra de aire caliente, cuando ninguna de las dos masas desplaza a la otra, de modo que el frente tiene apenas traslación. [email protected] Meteorología CTA Frente Ocluido Es el frente que se forma cuando en una depresión frontal, el frente frío alcanza al caliente. Bruma Es un fenómeno meteorológico consistente en la suspensión de partículas muy pequeñas de suelo, etc. la visibilidad producida por la bruma es menor a 2km Calima Es un fenómeno de suspensión de polvo en la atmósfera, la calima da una visibilidad superior a 2 km Niebla Es un fenómeno meteorológico consistente en nubes muy bajas, a nivel del suelo y formadas por partículas de agua muy pequeñas en suspensión. Produce una visibilidad de menos de 1 km. Neblina Es un fenómeno meteorológico de un liquido en pequeñisimas gotas flotando en la atmósfera: es un aerosol. Ocurre naturalmente como parte del tiempo o de la actividad volcánica. Es común en atmósfera fría debajo de aire templado. La única diferencia entre neblina y niebla es la intensidad del aerosol, que se expresa con la visibilidad. Entonces si el fenómeno meteorológico da una visión de 1 km o menos, es niebla. Si permite ver entre 1 km y 2 km es neblina. Inversión térmica Consiste en el aumento de la temperatura con la altitud. METAR Es el estándar internacional del formato del código utilizado para las observaciones del clima en la superficie realizado cada 60 minutos. Típicamente se emiten cada hora; sin embargo, si las condiciones cambian significativamente, pueden actualizarse con reportes llamados SPECI, cada 30 min. Fenómenos que afectan a la navegación aérea 1. La Turbulencia. 2. El Engelamiento. 3. La Tormenta. La Turbulencia Es el movimiento desordenado de las corrientes de aire. Tipos de Turbulencia según Intensidad 1. Turbulencia ligera (LIGHT): la turbulencia 0 y la 1 2. Turbulencia moderada (MODERATE): la turbulencia 2 [email protected] Meteorología CTA 3. Turbulencia fuerte ó severa (SEVERE): la turbulencia 3 Tipos de Turbulencia según su origen 1. Turbulencia Mecánica: debida a los rozamientos del aire con las irregularidades del terreno y/o obstáculos como arboles, edificios; predomina, por tanto, en las capas inferiores. 2. Turbulencia Térmica: debida a una inestabilidad térmica del aire. La corriente convectiva, debido a su componente vertical, hace ascender y bajar al avión (Baches). Por cada corriente ascendente habrá una descendente para llenar el vacío que dejo la primera. Este tipo de Turbulencia es el producto del calentamiento de la superficie, se siente mas en el periodo de sequía cuando existe mas calentamiento de la superficie. 3. Turbulencia de Estela: es producida en la pista en forma de remolino o torbellino horizontal por la fricción o abate del viento de las hélices o turbinas de las aeronaves de gran tamaño Ej. C-130, B -747, Airbus etc. 4. Turbulencia en aire Claro (T.A.C): su origen esta en la alta troposfera muy cerca de la tropopausa y sin la presencia de nubes (Jet Stream ó Corriente a Chorro) 5. Onda de Cizalladura (Windshear): Las variaciones del viento súbitas a baja altura, han sido consideradas desde siempre como un serio peligro para las aeronaves que se encuentran en las fases de aterrizaje o despegue, al tener muy poca altura respecto al suelo para maniobrar y mantener el control sobre la aeronave. Engelamiento Es la formación de hielo sobre la estructura del avión e instalaciones del motor, puede suceder tanto en vuelo como en superficie. Parte del avión más vulnerable ● ● ● ● Bordes de ataque de las alas y de los estabilizadores. Tomas de aire del motor. Hélices, Parabrisas. Tubos Pitot, Mástiles de antena etc. Tipos de Engelamiento 1. Hielo Claro: llamado también hielo transparente, es cristalino, liso debido al choque de grandes gotas súper enfriadas de congelación lenta sin dejar aire en su interior. Es de difícil destrucción. Encontradas en temperaturas de 0°C hasta –10°C., propicias de nubes Cu y Cb 2. Hielo Granulado: es de apariencia lechosa, granulado opaco de superficie áspera y rugosa Formada por pequeñas gotas súper enfriadas de agua de congelación instantánea, cuando entra en contacto con la superficie del avión, va formando cavidades de aire de fácil destrucción (Anti-Ice). Encontradas en temperaturas de -10°C hasta –20°C., propicias de nubes estratiforme. 3. Escarcha: consiste en una capa delgada de hielo blanquecino, semejante a los copos de nieve. En vuelo se presenta cuando el avión pasa de una zona muy fría (por debajo de 0°C) a una relativamente cálida y de gran contenido de humedad. Pese a su poco peso, representa peligro porque obstruye el flujo de aire del carburador y traba de alerones, timón de profundidad, etc. [email protected] Meteorología CTA Intensidad de Engelamiento 1. Ligero: no representa peligro para la navegación, aunque entorpezca la comunicación de radio. 2. Moderado: los motores trepidan ligeramente, la radio pierde un 50 % de operación, disminuye la velocidad en un 10%. Su destrucción por equipos de deshielo es dificultoso. Se piensa en cambiar el rumbo. 3. Fuerte: produce fuerte vibraciones en los motores, disminuye su potencia. La velocidad del avión se reduce a un 75 %. La comunicación queda inoperativa. La seguridad del vuelo es crítica. El equipo de deshielo es insuficiente, hay que cambiar de rumbo y altitud. Métodos para combatir el engelamiento ● ● ● Suministro de Calor: consiste en calentar directa e indirectamente las partes afectadas por el hielo. Procedimiento Mecánico: consiste en un revestimiento de goma que toma forma en los bordes de ataque de las alas y de los estabilizadores. Procedimiento Químico: consiste en pasta ó líquido que tiene la propiedad de bajar el punto de solidificación del agua. Hoy ha caído en desuso. Tormentas Tempestad atmosférica de corta duración, acompañada de relámpagos y truenos y originada por nubes del tipo cumulonimbos. produce fuertes chubascos (agua, nieve,ó granizo) con ráfagas intensas de viento. Etapas de formación de una tormenta Cúmulo: ● Crecimiento lateral 7 a 10 kms. ● Vertical por encima de 15.000 ft. ● Comienzan a parecer cristales de hielo. ● Presencia de corrientes ascendentes. ● Duración 15 a 20 minutos. Madurez: ● Vertical por encima de 50.000 ft. ● Las gotas y cristales de hielo han crecido considerablemente (coalescencia). ● Aparecen las corrientes descendentes. ● Presentes las descargas eléctricas. ● Duración 15 a 30 minutos. ● Comienza con la precipitación. Disipación: ● Comienza cuando las corrientes descendentes se han extendido a toda la célula. ● La precipitación se suaviza. ● Las corrientes descendentes se debilitan gradualmente. ● Duración 15 a 20 minutos. [email protected]