Masas de aire y frentes.

Ciclones y anticiclones

2016

Las propiedades de una masa de aire se establecen mientras el aire está situado o se desplaza lentamente sobre una región fuente de la superficie del planeta. Luego, esa masa de aire sufre modificaciones específicas cuando se va alejando de la región fuente.

Las variaciones verticales de temperatura y humedad en la masa de aire son aproximadamente las mismas sobre toda su extensión horizontal.

Masas de aire. Clasificación

Las clasificaciones de masas de aire tienen en cuenta las propiedades térmicas y de humedad de las regiones fuentes, y también las temperaturas relativas respecto a masas de aire adyacentes y a la superficie inferior (lo que está relacionado con la estabilidad en niveles bajos).

Una de las más utilizadas es la clasificación de Bergeron.

Masas de aire. Modificaciones

Cuando la masa de aire se aparta de su región fuente toma laspropiedades de la superficie subyacente y se modifica.

Las masas de aire se modifican de varias maneras:

•Calentamiento desde abajo: el aire frío moviéndose sobre una superficie caliente, se calienta por debajo, generando inestabilidad y aumentando la posibilidad de chaparrones;

•Enfriamiento desde abajo: el aire caliente moviéndose sobre una superficie fría, se enfría desde debajo, aumentando su estabilidad. Si se enfría hasta llegar al punto de rocío, se pueden formar nubes stratus o nieblas;

•Agregado de vapor de agua: por la evaporación de superficies acuosas y también en regiones selváticas;

•Disminución de vapor de agua: el vapor de agua se consume por condensación y precipitación, y también a barlovento de cadenas montañosas.

Regiones fuente de masas de aire

Una región fuente ideal debe reunir dos criterios esenciales:

• Debe ser un área extensa y físicamente uniforme. (Una región que tenga irregularidades topográficas o que tiene contrastes de agua y tierra no es satisfactoria.)

• El área debe tener un estancamiento general de la circulación atmosférica, para que el aire pueda estar sobre la región un tiempo largo para alcanzar el equilibrio con la superficie.

En general las regiones dominadas por los anticiclones estacionarios o que se mueven lentamente, con sus extensas zonas de calmas o vientos ligeros, son buenas regiones productoras de masas de aire.

Una característica de importancia considerable es la tendencia que las corrientes de aire tienen a divergir de las áreas de alta presión y a converger en las áreas de presión baja.

Como consecuencia, las propiedades adquiridas por el aire en los anticiclones se esparcirán horizontalmente y el aire tenderá a uniformizarse, Por consiguiente, debemos considerar las áreas de altas presiones como las principales productoras de masa de aire.

Las regiones bajo influencias de los ciclones no son buenas para producir masas de aire debido a que los sistemas se caracterizan por vientos convergentes en superficie, que permanentemente están entregando aire con diferentes propiedades de humedad ytemperatura en el área. Además, el tiempo en que se producen esas diferencias no es muy largo, lo que genera gradientes de temperatura que dificultan la formación de masas de aire.

Masas de aire del Uruguay

Su frecuencia, condición y duración dependen de las inclinaciones y oscilaciones de los grandes anticiclones permanentes. Debido a la posición geográfica del Uruguay, las masas de aire que aparecen son:

Tropical marítima: cálidas y húmedas, sobre todo en verano, cuando el anticiclón del Atlántico se encuentra más al sur; el desplazamiento del aire hacia latitudes más altas ( y más frías, en general) aumenta su estabilidad. Casi saturado, por el prolongado contacto con el agua, condensa al entrar en contacto con superficies más frías, y suele provocar lluvias y lloviznas.

•Polar continental: con menor temperatura y humedad, sobre todo si el pasaje se realiza por el sur de Chile

•En forma más esporádica, masas de aire antártico en invierno, más o menos húmedas según su trayectoria.

Es un hecho empírico que la atmósfera forma grandes volúmenes de aire en los cuales se observan variaciones horizontales más o menos suaves de sus propiedades, y que colindan con otras de distinto origen o distintaspropiedades, definiendo lo que se llama zona frontal o frente.

Formalmente se define un frente como: la zona de transición entre dos masas de aire de diferentes densidades.

Como la distribución de temperatura es el regulador más importante de la densidad en la atmósfera, un frente casi siempre separa masas de aire de temperaturas diferentes (y de otras variables, como veremos).

Frentes

Ej. esquemático y muy fuera de escala (frente frío)

Si los mapas de tiempo se dibujaran en escala 1:1, se encontraría que los frentes, son franjas relativamente angostas de transición entre dos masas de aire diferentes. En los análisis normales, es común usar mapas cuya escala es del orden de 1:10.000.000, de modo que en tales mapas un frente típico se representa por una línea al cruzar la cual varían de manera discontinua la temperatura, el viento y otras variables del tiempo.

Vamos a ver las características más salientes de los frentes, siempre teniendo en cuenta que existen muchas excepciones.

Un frente se caracteriza por:

(a) un cambio rápido en la dirección del viento, que se ve a lo largo del frente; si un observador se coloca con el viento a su espalda en el sentido de avance del frente, el viento se desviará a su derecha (izquierda) en el hemisferio sur (norte) cuando pase el frente. Normalmente la velocidad del viento cambiará cuando el frente pase, aumentando o disminuyendo, según la separación de las isobaras;

(b) un típico doblez en las isobaras en superficie, cuyo vértice apunta en sentido desde las bajas a las altas presiones.

(c) a menudo, aunque no siempre, un frente está asociado a nubosidad extensa, que produce la precipitación, principalmente en el lado frío del frente.

A medida que el aire frío avanza, la fricción retarda el avance de la posición en superficie del frente frío en comparación con su posición más arriba, de modo que el frente frío se inclina cuando se mueve. En promedio, los frentes fríos tienen una inclinación del orden de 1:100 (mientras en un frente cálido es, también en promedio, de 1:200). La rapidez promedio de un frente frío es alrededor de 35 km/h (en comparación con los 25 km/h de un frente cálido).

Esas dos diferencias tienen un efecto apreciable en la naturaleza más violenta del tiempo de un frente frío comparada con el tiempo que normalmente acompaña a un frente cálido.

El ascenso del aire en un frente frío es tan rápido que la liberación del calor latente aumenta el empuje del aire apreciablemente. Esto suele producir fuertes chaparrones y violentas ráfagas de vientos asociados con cumulonimbusde gran desarrollo.

Debido a que el frente frío produce aproximadamente la misma cantidad de ascenso que un frente cálido, pero en una distancia más corta, las intensas precipitaciones son mayores, pero de más corta duración.

La llegada de un frente frío marca un sensible cambio de las

condiciones atmosféricas. Suele tardar poco en llegar desde

que se observan las primeras nubes, ya que, en comparación

con el frente caliente, el aire cálido asciende con mayor

velocidad (y verticalidad) sobre el frente y se enfría

adiabáticamente más rápido, lo que provoca la formación de

nubes cumulonimbus favorables a la lluvia. Se originan

chaparrones intensos siendo frecuentes las granizadas y

tormentas si es que el desarrollo vertical es alto y brusco.

Si, por el contrario, el aire ascendente es estable, los contornos

de las nubes son más suaves (como nimbustratos) y las

precipitaciones más continuas. Al paso de este frente el viento

alcanza su mayor fuerza. A la llegada del frente la presión sube

porque empieza a haber aire frío mas pesado en altitud, el

viento va disminuyendo y la lluvia cesa.

El tiempo detrás del frente frío está dominado por

subsidencia y masas de aire relativamente frío, dando paso

a cielos claros muy pronto después que ha pasado el frente.

Aunque si la masa de aire polar continental o marítimo que

generalmente acompaña a un frente frío, se mueve hacia

una zona relativamente cálida y húmeda, el calentamiento

del aire desde la superficie puede producir convección

superficial. Esto a su vez produce detrás del frente cúmulos

bajos o estratocúmulos. Normalmente estos frentes duran

poco tiempo, se presentan con aspecto nuboso y

amenazador, al que siguen fuertes vientos y abundantes

precipitaciones. Este tipo de frente corresponde a los

ciclones o tormentas típicas del verano.

A medida que el aire cálido avanza, el aire frío más pesado y más lento es frenado aún más por la fricción en superficie, haciendo más lento el avance del frente en superficie comparado con su movimiento en niveles más altos, lo que hace que el límite de separación de las dos masas de aire adquiera una pendiente muy gradual. La pendiente del frente cálido promedio es sólo de 1:200, aproximadamente la mitad que la del frente frío.

Cuando el aire cálido asciende, se expande y enfría adiabáticamente, haciendo que la humedad se condense en nubes y comience la precipitación.

La estabilidad o inestabilidad de la masa de aire cálido puede modificar los tipos y abundancia de las nubes (podría no haber lluvia si el aire cálido es seco y estable), pero la secuencia de nubes que se esquematiza, es la que típicamente precede a un frente cálido.

La primera señal de aproximación de un frentecálido son las nubes cirrus, esas nubes se forman donde la invasión del aire cálido ha ascendido llegando unos 1000 km o más adelante del frente en superficie.

Ocasionalmente, el flujo de aire a ambos lados de un frente no es ni hacia la masa de aire frío ni hacia la de aire cálido, sino que paralelo a la línea del frente, así la posición en superficie del frente no se mueve y se llama frente estacionario.

Sus características atmosféricas serán similares a las del frente que lo originó, aunque es más probable la ocurrencia de precipitación suave a moderada, salvo que persistirán en la región que ocupan, ya que el frente no se traslada.

Si el aire del lado frío (cálido) del frente comienza a moverse, es posible que el frente estacionario se transforme en un frente frío (cálido). Y viceversa

Existen los tipos de frentes ocluidos fríos y cálidos.

Si el aire más frío de un frente frío que avanza se encuentra con el aire menos frío (fresco) de un frente cálido y se adelanta, ascendiendo el aire menos frío sobre el aire más frío, se tiene un frente ocluido frío.

También es posible que el aire detrás del avance de un frente frío, sea más templado que el aire frío que es adelantado, y se forma un frente ocluido cálido.

El tiempo de un frente ocluido es generalmente complejo. La mayor precipitación está asociada con el aire cálido que ha sido forzado a ascender. Sin embargo cuando las condiciones son apropiadas, el frente recién formado, puede iniciar su propia precipitación.