Las tormentas

Las tormentas

 

Una tormenta es una descarga brusca de electricidad atmosférica que se manifiesta por un resplandor breve (relámpago) y por un ruido seco o estruendo sordo (trueno).

Las tormentas está asociadas a las nubes llamadas cumulonimbos y suelen estar acompañadas de fuertes precipitaciones  en forma de chubascos de lluvia, granizo o nieve, además de fuertes vientos. 

Aunque su formación puede obedecer a otras causas, principalmente las tormentas se forman por convección. A raíz del calentamiento del suelo se calienta el aire que está en contacto con él, se vuelve más ligero y asciende, se enfría en su ascenso condensándose el vapor de agua y si es suficiente el vapor que se eleva y alcanza el nivel de condensación se forma la nube.

Los ingredientes básicos para que se forme una tormenta so tres: humedad suficiente, aire inestable que asciende y un mecanismo de elevación para que el aire ascienda lo necesario.

El sol calienta la superficie de la tierra, el aire que está en contacto con ella también se calienta, si este aire se ve forzado a elevarse, por ejemplo por una montaña o o áreas donde el aire caliente/frío o húmedo/seco chocan, pueden causar un movimiento ascendente continuará elevándose mientras permanezca más caliente que el aire que lo rodea,  ya que pesará menos.

Esquema básico de una tormenta.
Esquema básico de una tormenta.

A medida que el aire asciende  transfiere el aire caliente de la superficie de la tierra a los niveles superiores de la atmósfera (el proceso de convección). El vapor de agua que contiene comienza a enfriarse, libera calor, se condensa y forma una nube. La nube puede crecer hacia arriba y alcanzar zonas de la atmósfera donde la temperatura está por debajo del punto de congelación.

 

 

Ciclo de vida de una tormenta

Las tormentas tienen tres etapas  en su ciclo de vida: la etapa de desarrollo, la etapa de madurez y la etapa de disipación. En la etapa de desarrollo de la tormenta se observa como una nube cúmulo (con forma de coliflor) que está siendo empujada hacia arriba por una corriente de aire ascendente, a medida que la nube va ganando altura se ve como un torrecúmulo de gran desarrollo. En esta etapa no suele producirse precipitación y los rayos son aún escasos.

En el momento en el que continúa la corriente ascendente pero ya se produce precipitación, podemos decir que la tormenta  ha entrado en su fase de madurez. En este momento debido a esa precipitación,  se crea una corriente descendente que empuja el aire hacia abajo llegando hasta el suelo. Esta corriente al encontrarse con el suelo forma una línea de vientos fuertes llamado frente de racha.  En la etapa de madurez se producen fuertes vientos, lluvia fuerte, granizo y rayos.

Cuando se produce una gran de precipitación y la corriente ascendente es superada por la corriente descendente la tormenta entra en la fase de disipación. En el suelo el frente de racha se mueve a gran distancia de la tormenta y corta el suministro de aire cálido y húmedo que alimentaba la tormenta. La intensidad de la precipitación va disminuyendo  al igual que los rayos. La tormenta va muriendo.

 Fases de una tormenta
Fases de una tormenta.

Tipos de tormentas

Tormentas unicelulares: Son tormentas pequeñas y generalmente  débiles  que crecen y mueren en menos de una hora. Habitualmente se forman por el intenso calor de una tarde de verano. (Figura 3).

Tormenta unicelular.
Tormenta unicelular. Fuente: NOAA.

Tormentas multicelulares: Son aquellas en las que se forman nuevas corrientes ascendentes a lo largo del borde delantero del aire enfriado por la lluvia (frente de rachas). Estas tormentas suelen durar varias horas y producir fenómenos violentos como intensas precipitaciones o fuertes vientos.

Línea de turbonada: Es un grupo de tormentas dispuestas en una línea, a menudo van acompañadas de precipitaciones y  rachas de vientos muy fuertes. Acostumbran a tener cientos de kilómetros de largo y poco más de 15 de ancho. Suelen pasar rápidamente.

Supercélula: Es una tormenta con una duración bastante grande (más de una hora) y altamente organizada que se alimenta de una corriente ascendente de aire que está inclinada y girando. Esta corriente ascendente puede tener más de 15 km de diámetro y 18 km de altura. A esta rotación se la conoce como mesociclón.

Suelen ir acompañadas de fuertes vientos, granizo de gran tamaño e incluso tornados. Este tipo de tormentas afortunadamente no es muy frecuente en España ya que son muy peligrosas. Es en Medio Oeste americano  el lugar del mundo en el que más se dan.

Otra manera de clasificar las tormentas es por su origen, de esta forma se clasifican: Tormentas convectivas, ortográficas y frontales (de frente frío, cálido u ocluido).

Detección de tormentas

Mediante las imágenes de satélite podemos observar donde se encuentran las nubes así como su dirección, velocidad… También pueden decirnos la temperatura de las nubes: si las cimas de las nubes están frías significa que están altas y si además su crecimiento es rápido puede indicarnos que puede tratarse de tormentas eléctricas. Las nubes de tormenta crecen con gran velocidad si las condiciones son las apropiadas, por ello los satélites son de vital importancia para localizar de forma temprana donde se puede formar tormentas.

Otra herramienta importante es el radar meteorológico ya que puede detectar la precipitación incluso en condiciones meteorológicas muy adversas.

El radar Doppler envía ondas electromagnéticas  que son reflejadas por la precipitación de vuelta al radar. La cantidad de energía que se refleja nos dice lo intensa que es la precipitación o si cae granizo. El radar también puede decirnos como sopla el viento en la tormenta. Por otra parte nos puede ayudar a entender como se alimenta la tormenta.

Pronosticar tormentas

Cada vez más se confía en los programas informáticos conocidos como modelos numéricos de predicción meteorológica para ayudarse a decidir si las condiciones son las ideales para el desarrollo de tormentas. Estos modelos están diseñados para calcular lo que hará en la atmósfera en determinados puntos de un área extensa, desde la superficie hasta la parte superior de la atmósfera. Los datos se recopilan a partir  de mediciones de satélites, aviones, barcos, perfiles de temperatura y estaciones meteorológicas de superficie. Los modelos comienzan con las condiciones meteorológicas  actuales e intentan predecir el tiempo futuro utilizando la física y la dinámica para describir matemáticamente el comportamiento de la atmósfera.

Los modelos funcionan bien si el clima sigue las reglas que hemos establecido.

Otra técnica que se está desarrollando es la predicción por el análisis de varios modelos a la vez. Si coinciden, el pronóstico es fácil, sino es así el pronóstico es más complicado.

También se puede ejecutar el mismo modelo con diferentes condiciones climáticas diferentes. De esta manera  obtendremos una serie de predicciones que producen un rango de posibles condiciones climáticas futuras.

Curiosidades sobre tormentas

  • ¿Como se ve una tormenta?
Yunque
Yunque. Fuente: José M. Viñas ( Revista Avión  & Piloto).

Las tormentas se asemejan a una coliflor y parecen tener un “yunque”. Un yunque es una nube plana en la parte superior de una tormenta. El yunque se forma cuando la corriente ascendente dentro de la tormenta ha alcanzado un punto donde el aire que la rodea está a la misma temperatura o incluso más cálido, entonces el crecimiento de la nube se detiene bruscamente y se aplana para simular un yunque. Por otra parte podemos decir que el yunque muchas veces  muestra la dirección en la que se mueve la tormenta ya que el viento lo arrastra y hace que se estire en la dirección en la que hacia la que sopla el viento.

  • ¿Por qué hay tormentas?

Las tormentas son una manera de que la atmósfera libere energía. Cuando el aire cálido y húmedo se encuentra con aire más frío y seco, el aire más cálido se eleva, el vapor de agua se condensa en la atmósfera y forma una nube. A medida que el vapor de agua se condensa, libera calor, que es una forma de energía. Gran cantidad de la energía de la tormenta proviene del proceso de condensación  que forma las nubes de tormenta. A medida que avanza la tormenta, la precipitación es capaz de enfriar el aire caliente, finalizando este proceso desapareciendo la energía.

Las tormentas ayudan a mantener a la tierra en equilibrio eléctrico. La superficie de la tierra y la atmósfera conducen la electricidad con fácilmente: La Tierra está cargada negativamente y la atmósfera positivamente. Siempre ha y una corriente constante de electrones que fluye hacia arriba desde toda la superficie de la Tierra.

Las tormentas ayudan a transferir las cargas negativas a la Tierra ya que los rayos generalmente están cargados negativamente. Sin las tormentas eléctricas el balance eléctrico tierra-atmósfera desaparecería en 5 minutos.

  • ¿Como se forma un rayo?

Lo primero que se produce es la “descarga guía escalonada” descendiendo  con cargas negativas desde la base del cumulonimbo, es menos intensa y con menos destello que la descarga principal. Cuando esta guía toca el suelo se descarga una parte de la nube y a la vez  ha preparado el camino para que el rayo principal o “rayo de retorno” regrese a la nube desde el suelo. Este rayo es el más luminoso y es el que debido al calor provoca la expansión del aire que  produce el ruido conocido como trueno.

A continuación, en centésimas de segundo,  baja otro rayo llamado “guía oscura” que  repite el proceso anterior en varias ocasiones y a gran velocidad.

  • ¿Cual es la diferencia entre rayo y relámpago?

Los rayos son descargas eléctricas de una poderosa intensidad, que se producen en un corto período de tiempo. En la mayoría de los casos, son el resultado del contacto entre partículas con carga eléctrica positiva en la tierra y partículas de carga eléctrica negativa que encuentran en los cumulonimbos.

El relámpago es la iluminación que podemos cuando se produce una tormenta eléctrica. A diferencia de los rayos, los relámpagos nunca tocan tierra.

  • ¿A que distancia se ha producido un rayo?

Para saber a que distancia se ha producido un rayo basta con aplicar esta sencilla formula matemática:

Distancia rayo= Nº segundos desde que vimos el rayo /3

  • ¿Cuántas tormentas hay?

Cada año se producen unos 16 millones de tormentas en el mundo, en un momento dado hay aproximadamente 2.000 tormentas.

  • ¿Cuándo son más probables las tormentas?

Las tormentas son más probables  en los meses de primavera y de verano y durante la tarde, aunque menos probables, también se pueden producir el resto de los meses y a otras horas del día.

  • ¿De que dirección proviene el viento durante una tormenta?
    Vientos en una tormenta
    Viento en una tormenta.
    Fuente: Lester (Aviation Weather. Ed. Jeppesen).

    Normalmente antes de que se acerque la tormenta el viento sopla suavemente en la dirección de ella puesto que el aire asciende en esta parte delantera alimentando la célula tormentosa. Cuando la tormenta se acerca llega el frente de racha, consistente en una corriente de viento que desciende de la célula y se extiende al llegar al suelo, por lo que sopla desde el centro de la célula tormentosa en todas direcciones.

  • ¿Todas las tormentas tienen granizo?

La mayoría de las tormentas tienen granizo, pero en todas ellas el granizo alcanza el suelo. Las temperaturas en los niveles altos de una tormenta están muy por debajo del punto de congelación, lo que permite el desarrollo del granizo, pero a veces se derrite antes de llegar al suelo, sobretodo si el granizo es fino.

  • ¿Las tormentas se separan  y/o se disipan después de cruzar un río o lago?

No existen pruebas de que las tormentas de se dividan o disipen después de cruzar un río, pueden y lo hacen, pero no de una manera que indique un patrón. No hay pruebas de los efectos de un río o un lago, incluso de 2 kilómetros de ancho en la dinámica de una tormenta. La escala de una tormenta es muy pequeña en relación con la escala de una tormenta que habitualmente tiene 8 kilómetros o más en la atmósfera y puede variar desde 10 kilómetros hasta más de 100.

  • ¿Por qué el cielo a veces se vuelve anaranjado después de una tormenta?

La mayoría de las tormentas se producen al final del día, a esa hora se pone el sol, el tono anaranjado es causado por el mismo proceso que causa los colores vivos en los atardeceres. Las longitudes de onda más cortas de luz (azul) se dispersan rápidamente, dejando solo el extremo amarillo-naranja-rojo del espectro.

Fuente: NOAA