Clima – Acoplamiento y desacoplamiento

lunes 16 mayo, 2022

From issue: Cross Country en Español 68 – Junio 2022

Existen diferentes capas en el aire que se encuentra por encima de nosotros en un lugar y día específico. El ‘acoplamiento’ o ‘desacoplamiento’ se refiere a cómo dos capas se combinan o se conectan en una sola capa, o por el contrario, cómo una capa en particular puede dividirse o desconectarse y formar capas distintas. 

Ya sea que dos capas se convierten en una o viceversa, tiene que ver con la estabilidad. Cuando veas un perfil de temperatura de la atmósfera, también conocido como gradiente adiabático, es fácil ver las diferentes capas al mirar las inversiones de temperatura. El indicio siguiente un poco más sutil que hay que buscar es cambios importantes en la temperatura del punto de rocío en un cambio de altura relativamente pequeño. 

Las capas desacopladas no se mezclarán mucho, son como agua y aceite. Para ilustrar el concepto de acoplamiento y desacoplamiento, estudiaremos dos ejemplos. Primero, examinaremos cuándo ocurre el acoplamiento y desacoplamiento dentro de la capa límite. Después, veremos un ejemplo de lo que sucede cuando la capa límite se acopla al resto de la troposfera.

 

Día y noche

Como pilotos de vuelo libre, pasamos la mayoría del tiempo dentro de la capa límite planetaria, la capa de aire que está influenciada directamente por la superficie que se encuentra abajo. Cuando volamos dentro de térmicas, disfrutamos de la capa límite convectiva. Esta capa va de la superficie hasta justo la parte superior de la térmica. Las capas límite convectivas más espesas se encuentran en las regiones desérticas cuando los días son largos y el sol está a la vertical. 

Por experiencia, sabemos que las térmicas siguen un ciclo diurno alimentado principalmente por el sol que calienta la superficie. A final de tarde y a lo largo de la noche, la superficie se enfría. Apenas una superficie se enfría a una temperatura inferior al aire que se encuentra por encima de dicha superficie, dejan de producirse térmicas. 

A medida que la superficie sigue enfriándose, se forma una inversión de temperatura y esta capa superficial empieza a desacoplarse o desconectarse de la que fue la capa límite convectiva más espesa a lo largo del día. 

De noche y hasta temprano en la mañana, habrá dos capas diferentes: la capa límite nocturna relativamente llana que es muy estable y la capa residual por encima de la misma. La capa residual más espesa es solo la porción superior e intermedia de la capa límite convectiva del día anterior. 

La otra característica de la capa residual es que el gradiente adiabático, la disminución de temperatura con la altura, tiende a mantenerse del día anterior. Esto es cierto en particular cuando la situación sinóptica es benigna y no hay una masa de aire diferente que entre durante la noche. El espesor real de la capa límite nocturna depende de varios factores como la velocidad de enfriamiento y el potencial de empozamiento. La superficie puede enfriarse por irradiación más eficiente durante una noche despejada con una masa de aire seca. Si el relieve permite que la capa límite nocturna se empoce, se formarán pozos fríos en los valles. Estos pueden llegar a tener varios cientos de metros de espesor. 

Durante un vuelo de relación temprano en la mañana desde la cima de una montaña no es raro atravesar una capa claramente más fría. Si hay viento por encima de esta capa, le costará bastante mezclarse con esta capa más fría y estable. El piloto de vuelo libre experimentará una región clara de turbulencia pura en esta interfaz. 

Sin embargo, no siempre sucede que la capa límite nocturna sea estática mientras el aire encima se mueve. En algunos casos, puede estar tranquilo en la cima de la montaña, pero la capa límite nocturna puede fluir y generar un viento catabático marcado. Los campos de nieve grandes y los glaciares son los mejores candidatos para generar este flujo catabático que alcanza su punto máximo al amanecer. 

Si tienes pensado hacer un vuelo temprano en la mañana, es importante tener presente el flujo catabático relativamente llano pero potencialmente fuerte. Es pertinente sobretodo si el aterrizaje está en una ladera al final de un campo de nieve o glaciar grande en vez de en el fondo de un valle profundo y bastante cerrado. 

En la mañana, la inversión nocturna empieza a disiparse. Es entonces cuando esta capa superficial se vuelve a acoplar con la capa residual para formar nuevamente una capa límite convectiva. Es el momento en el que las térmicas empiezan a encenderse a media mañana y a final de mañana. 

En los meses de otoño e invierno, la inversión del valle puede ser tan espesa que el aire dentro del mismo se mantiene desacoplado del aire todo el día. Aún así, pueden formarse térmicas en las laderas más altas pero una vez que entras a la inversión del valle, no volverás a salir de la misma. Esto es análogo a volar en una zona de montaña ubicada en una costa de agua fría donde una capa marina se agita contra el relieve. Puedes girar térmicas por encima de la capa marina, pero una vez que te hundes dentro de la misma, no volverás a salir. Si la capa marina es lo suficientemente espesa, quizás puedas seguir girando térmicas dentro de la misma. Es bastante común en la costa norte de Chile.

 

‘Enorme’

El tipo de convección que nos gusta está confinada dentro de la capa límite. En la práctica, se manifiesta en forma de térmicas, ya sean azules o con cúmulos pequeños en la parte superior de las mismas. Es estas situaciones, la capa límite convectiva se desacopla del resto de la troposfera encima por una inversión que la limita. 

Esta convección de la capa límite se llama convección llana. Sin embargo, con suficiente humedad en la capa límite y un gradiente por encima de la capa límite que es inestable para una nube en desarrollo, es perfecto para una transición de convección llana a espesa si la inversión limitante se disipa en un lugar específico como en terreno alto, por ejemplo. 

Esta transición se manifiesta en forma de cúmulos pequeños que crecen para convertirse en cumulus castellanus y después en cumulonimbus enormes. Esta transición progresiva, pero a veces sorprendentemente rápida, de convección llana a espesa es un ejemplo del desacoplamiento de la capa límite con el resto de la troposfera. Se recomienda apreciar este ejemplo particular de acoplamiento desde tierra. 

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