Masas de aire y frentes. Tema 8 Climatología, 2017 Verónica Martín Gómez

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1 Masas de aire y frentes Tema 8 Climatología, 2017 Verónica Martín Gómez 1

2 TEMA 8 MASAS DE AIRE Y FRENTES OBJETIVO: Introducir los conceptos de masa de aire y frente así como describir sus principales propiedades, estructura y clasificación. CONTENIDO 8.1. Masas de aire a) Qué son y cómo se forman b) Clasificación de masas de aire y propiedades c) Modificaciones en masas de aire 8.2. Frentes y su clasificación a) Modelo teórico de frente frío. b) Modelo teórico de frente cálido. c) Frentes ocluidos. d) Frentes estacionarios. e) Criterios para la identificación de frentes. 2

3 TEMA 8 MASAS DE AIRE Y FRENTES OBJETIVO: Introducir los conceptos de masa de aire y frente así como describir sus principales propiedades, estructura y clasificación. CONTENIDO 8.1. Masas de aire a) Qué son y cómo se forman b) Clasificación de masas de aire y propiedades c) Modificaciones en masas de aire 8.2. Frentes y su clasificación a) Modelo teórico de frente frío. b) Modelo teórico de frente cálido. c) Frentes ocluidos. d) Frentes estacionarios. e) Criterios para la identificación de frentes. 3

4 8.1. (a) Masas de aire: qué son y cómo se forman? Masa de aire Gran volumen de aire cuyas propiedades de temperatura y humedad se mantienen aproximadamente constantes en cualquiera de las direcciones horizontales, salvo en los extremos de la misma donde sufren un abrupto cambio. Extensión espacial: Horizontal: varios miles de km2 Vertical: varios km a alguna decena de km 4

5 8.1. (a) Masas de aire: qué son y cómo se forman? Cómo se forman las masas de aire? Gran volumen de aire estacionado (o con movimiento muy lento) durante varios días e incluso alguna semana sobre una determinada superficie donde las propiedades de temperatura superficial y humedad son uniformes. En esas condiciones, la masa de aire va adquiriendo las propiedades de dicha superficie por encontrarse en contacto con ella. A tales superficies se les conoce como regiones fuente. Caracterizadas por una escasa topografía, propiedades uniformes a lo largo de su superficie (temperatura, humedad ) y vientos muy débiles o inexistentes. Teniendo en cuenta esto, las regiones ideales para la formación de masas de aire serán aquellas dominadas por centros de altas presiones (esto incluye tanto las grandes extensiones de hielo/nieve de los polos, cómo los océanos subtropicales). 5

6 OBJETIVO: Introducir los conceptos de masa de aire y frente así como describir sus principales propiedades, estructura y clasificación. CONTENIDO 8.1 Masas de aire a) Qué son y cómo se forman b) Clasificación de masas de aire y propiedades c) Modificaciones en masas de aire 8.2. Frentes y su clasificación a) Modelo teórico de frente frío. b) Modelo teórico de frente cálido. c) Frentes ocluidos. d) Frentes estacionarios. e) Criterios para identificar frentes 6

7 8.1. (b) Clasificación y propiedades de las masas de aire Clasificación de masas de aire Se realiza en función a: su temperatura Su humedad temperatura relativa masa de aire superficie Nomenclatura: 2 letras (+1) 1ª letra en minúscula. Hace referencia al tipo de superficie sobre la que se forma (indicativo del contenido de humedad): Marítimas: (m) Continentales: (c) 2ª letra en mayúscula. Hace referencia a su origen latitudinal (indicativo de su temperatura): Masas de aire ecuatoriales (E): se generan en mares tropicales y ecuatoriales. Masas tropicales (T): las que se forman en latitudes subtropicales. Masas polares (P): las que se forman en latitudes subpolares. Masas de aire Antártico o Ártico (A): se generan sobre regiones de hielo y nieve. 7

8 8.1. (b) Clasificación y propiedades de las masas de aire Clasificación de masas de aire 8

9 8.1. (b) Clasificación y propiedades de las masas de aire Propiedades de las masas de aire 9

10 OBJETIVO: Introducir los conceptos de masa de aire y frente así como describir sus principales propiedades, estructura y clasificación. CONTENIDO 8.1. Masas de aire a) Qué son y cómo se forman b) Clasificación de masas de aire y propiedades c) Modificaciones en masas de aire 8.2. Frentes y su clasificación a) Modelo teórico de frente frío. b) Modelo teórico de frente cálido. c) Frentes ocluidos. d) Frentes estacionarios. e) Criterios para identificar frentes 10

11 8.1. (c) Modificaciones de las masas de aire Cuando una masa de aire se mueve del lugar donde se gestó, las propiedades de la misma comienzan a modificarse siguiendo alguna o varias de las siguientes formas: Calentamiento desde abajo (K): tiene lugar cuando la masa de aire es más fría que la superficie sobre la cuál se está desplazando. En esta situación, se establecen unos flujos de calor sensible desde la superficie hacia la masa de aire que tienden a calentarla por abajo. Ese calentamiento puede generar inestabilidad y posibles precipitaciones. Enfriamiento desde abajo (W): tiene lugar cuando la masa de aire es más cálida que la superficie sobre la cuál se desplaza. En esta situación las capas mas bajas de la masa de aire empiezan a enfriarse aumentando la estabilidad de la masa de aire. Si la masa de aire se llega a enfriar por debajo de la temperatura del punto de rocío, entonces pueden llegar a formarse nubes tipo estratos y nieblas. Agregación de vapor de agua: cuando la masa de aire se desplaza sobre superficies acuosas o selváticas, se produce un incremento de la humedad de la misma. Disminución del vapor de agua: condensación por precipitación, ascenso a una montaña 11

12 8.1. (c) Modificaciones de las masas de aire Cuando una masa de aire se mueve del lugar donde se gestó, las propiedades de la misma comienzan a modificarse siguiendo alguna o varias de las siguientes formas: Ejemplos: 12

13 8.1. (c) Modificaciones de las masas de aire Cuando una masa de aire se mueve del lugar donde se gestó, las propiedades de la misma comienzan a modificarse siguiendo alguna o varias de las siguientes formas: Ejemplos: 13

14 8.1. (c) Modificaciones de las masas de aire Masas de aire en Uruguay: debido a su posición geográfica, las principales masas de aire que suelen afectar a Uruguay son: 14

15 OBJETIVO: Introducir los conceptos de masa de aire y frente así como describir sus principales propiedades, estructura y clasificación. CONTENIDO 1. Masas de aire a) Qué son y cómo se forman b) Clasificación de masas de aire y propiedades c) Modificaciones en masas de aire 2. Frentes y su clasificación a) Modelo teórico de frente frío. b) Modelo teórico de frente cálido. c) Frentes ocluidos. d) Frentes estacionarios. e) Criterios para identificar frentes 15

16 8.2. Frentes y su clasificación Frente: Zona de transición entre dos masas de aire de diferentes densidades (temperaturas) y, con frecuencia, también diferentes humedades. A tal zona se le conoce como zona frontal (superficie frontal), aunque en meteorología se suele utilizar el término de frente. La Figura ilustra una extensión vertical de un frente polar y otro ártico. El contorno del frente polar (que se extiende en la vertical mas allá de los 5km) separa dos masas de aire, una cálida y más húmeda localizada hacia el sur de la zona frontal de otra mas fría localizada al norte de la misma. El frente ártico separa el aire extremadamente frío del ártico del de latitudes medias-altas que también es frío pero menos. La extensión vertical de este último es menor que la del frente polar, desarrollándose hasta los 2km aprox. 16

17 8.2. Frentes y su clasificación Cuando se produce el paso de un frente se observan cambios en: Temperatura Punto de rocío Viento Presión Si el cambio es abrupto, indica que la zonal frontal es estrecha. Si el cambio se produce mas gradualmente, entonces la zona frontal es mas amplia. Dimensiones: Longitud: 500 a 5000km Ancho: 5 a 50km (aunque en los mapas del tiempo sólo se dibujen con una linea) Pendiente de la superficie frontal: varía entre 1:100 y 1:500 (depende del tipo de frente, los cálidos suelen tener menor pendiente) 17

18 8.2 Frentes y su clasificación Procesos: Formación: frontogénesis Disipación: frontólisis Tipos de frentes: Cálidos Fríos Estacionarios Ocluidos 18

19 8.2 Frentes y su clasificación 19

20 8.2 Frentes y su clasificación 20

21 8.2 Frentes y su clasificación 21

22 8.2 Frentes y su clasificación Aguacero lluvia en forma nieve granizada 22

23 8.2 Frentes y su clasificación 23

24 8.2 Frentes y su clasificación Ejemplos en el Hemisferio Sur 24

25 OBJETIVO: Introducir los conceptos de masa de aire y frente así como describir sus principales propiedades, estructura y clasificación. CONTENIDO 1. Masas de aire a) Qué son y cómo se forman b) Clasificación de masas de aire y propiedades c) Modificaciones en masas de aire 2. Frentes y su clasificación a) Modelo teórico de frente frío. b) Modelo teórico de frente cálido. c) Frentes ocluidos. d) Frentes estacionarios. e) Criterios para identificar frentes 25

26 8.2 (a) Modelo de frente frío FRENTE FRÍO La masa de aire frío avanza desplazando el aire cálido del lugar. Lo reemplaza por el frío de ella misma. El aire cálido normalmente asciende sobre el aire frío. Símbolo frente frío: Inclinación promedio de frentes fríos: 1:50 ó 1:100 típicamente (mayor que la del frente cálido) Velocidad promedio frentes fríos: 35km/h (mayor que la del frente cálido) 26

27 8.2 (a) Modelo de frente frío FRENTE FRÍO La llegada de un frente frío marca un cambio en las condiciones atmosféricas. Conforme el frente frío avanza, la masa de aire cálido y más húmedo se ve forzado a ascender por encima de la (masa de aire) fría. Este ascenso de aire húmedo y condicionalmente inestable produce condensación del vapor de agua, liberando calor latente y aumentando el empuje del aire apreciablemente. Como consecuencia, sobre el frente se pueden generar nubes de tipo cumuliformes (cumulonimbos y altocúmulos) que tienen asociados fuerte chaparrones y violentas ráfagas de viento. Los fuertes vientos en altura pueden soplar los cristales de hielo que se forman cerca del tope del cumulonimbos (Cb) dando lugar a la aparición de cirrostratos (Cs) y cirros (Ci) delante del frente. El frente suele tardar poco en llegar desde que se observar estas nubes. Detrás del frente frío, el tiempo está dominado por subsidencia de aire relativamente frío, dando paso a cielos mas claros después del paso del frente. Aunque éstas son las características típicas de los frentes fríos, siempre pueden existir excepciones. Por ejemplo, si el aire cálido que asciende en un frente frío es más seco y estable se tenderán a producir nubes mas dispersas sin existencia de precipitaciones. 27

28 8.2 (a) Modelo de frente frío FRENTE FRÍO Si la masa de aire polar (continental o marítimo) que generalmente acompaña al frente frío se mueve hacia una zona relativamente cálida y húmeda, el calentamiento del aire desde abajo puede producir convección superficial, lo que puede producir detrás del frente cúmulos bajos o estratocúmulos. Éstos últimos normalmente duran poco tiempo, se presentan con aspecto nuboso y amenazador, al que siguen vientos fuertes y abundantes precipitaciones. Este tipo de frente corresponde a los ciclones o tormentas típicas del verano. 28

29 OBJETIVO: Introducir los conceptos de masa de aire y frente así como describir sus principales propiedades, estructura y clasificación. CONTENIDO 1. Masas de aire a) Qué son y cómo se forman b) Clasificación de masas de aire y propiedades c) Modificaciones en masas de aire 2. Frentes y su clasificación a) Modelo teórico de frente frío. b) Modelo teórico de frente cálido. c) Frentes ocluidos. d) Frentes estacionarios. e) Criterios para identificar frentes 29

30 8.2 (b) Modelo de frente cálido FRENTE CÁLIDO El aire húmedo del sector cálido fluye por encima de la masa de aire frío y gradualmente la va desplazando. Símbolo: Pendiente: 1:200 (menor que la del frente frío) Velocidad: 25km/h Estas diferencias en cuanto a la velocidad y la pendiente de los frentes cálidos y fríos se va a traducir en cambios más violentos del tiempo en el caso de los últimos. 30

31 8.2 (b) Modelo de frente cálido FRENTE CÁLIDO Cuando el aire cálido asciende, se expande y enfría adiabáticamente, haciendo que la humedad se condense en nubes y pueda darse lugar a precipitaciones. 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 es seco y estable). La primera señal de aproximación de un frente cálido son las nubes cirrus (Ci) que aparecen antes de la llegada del frente (unos 1000km antes). Conforme el frente avanza, sin haber llegado al punto en el que nos encontramos, empiezan a aparecer cirroestratos (Cs), cuyos cristales de hielo hacen que aparezca una especie de halo alrededor del sol. Posteriormente (conforme se acerca mas el frente), empiezan a verse nubes mas bajas: altocúmulos (Ac) y altoestratos (As) que dan al cielo un aspecto mas nublado y gris. 31

32 8.2 (b) Modelo de frente cálido FRENTE CÁLIDO Aproximadamente a los 600km del frente empiezan a aparecer nimboestratos (que pueden dar lugar a la caída de copos de nieve) y estratocúmulos (que pueden dar lugar a la caída de precipitaciones en forma de agua nieve y agua). Conforme el frente pasa por encima de nosotros el tiempo cambia notablemente. Las precipitaciones desaparecen y en el cielo podrían apreciarse algunos pocos estratocúmulos. El caso mostrado acá es el típico de un frente cálido en invierno pero no todos los casos de frente cálido son iguales: Si el aire cálido que asciende es relativamente seco y estable sólo se formarán nubes altas y medias y no habrá precipitaciones. Si el aire cálido que asciende es relativamente húmedo e inestable se pueden llegar a formar tormentas con aguaceros (típicas tormentas de verano). 32

33 8.2 Frentes y su clasificación Hemisferio Sur Caracteristicas mas relevantes de los frentes. OJO! Existen excepciones! 33

34 OBJETIVO: Introducir los conceptos de masa de aire y frente así como describir sus principales propiedades, estructura y clasificación. CONTENIDO 1. Masas de aire a) Qué son y cómo se forman b) Clasificación de masas de aire y propiedades c) Modificaciones en masas de aire 2. Frentes y su clasificación a) Modelo teórico de frente frío. b) Modelo teórico de frente cálido. c) Frentes estacionarios. d) Frentes ocluidos. e) Criterios para identificar frentes 34

35 8.2 (d) Modelo de frente estacionario FRENTE ESTACIONARIO Ninguna de las masas de aire reemplaza a la otra. Estos frentes no presentan movimiento (en realidad pueden mostrar algo de movimiento en tal caso se les llama cuasi - estacionarios) Los vientos en superficie tienden a soplar paralelos al frente pero en direcciones opuestas. Como consecuencia de esto el frente no se mueve, queda estacionario. Si el aire del lado frío del frente empieza a moverse, es posible que el frente estacionario se transforme en una frente frío y viceversa. Suelen tener condiciones de precipitación suave o moderada salvo en aquellos casaos en los que el frente estacionario persista mucho en el tiempo. 35

36 OBJETIVO: Introducir los conceptos de masa de aire y frente así como describir sus principales propiedades, estructura y clasificación. CONTENIDO 1. Masas de aire a) Qué son y cómo se forman b) Clasificación de masas de aire y propiedades c) Modificaciones en masas de aire 2. Frentes y su clasificación a) Modelo teórico de frente frío. b) Modelo teórico de frente cálido. c) Frentes estacionarios. d) Frentes ocluidos. e) Criterios para identificar frentes 36

37 8.2 (c) Modelo de frente ocluido FRENTE OCLUIDO En el modelo noruego, los frentes ocluidos representan la colisión de dos frentes, uno frío y otro cálido. Dichas colisiones ocurren debido a que a menudo los frentes cálidos se desplazan más lentamente que las zonas frontales frías que los siguen. Cuando el frente frío alcanza el frente cálido, se forma un frente ocluido. Este proceso hace ascender el aire del sector cálido y lo aleja de la superficie, forzando el aire caliente y húmedo a subir. Con frecuencia, esto provoca nubosidad, con poca visibilidad y precipitación que puede variar en intensidad desde llovizna hasta una tormenta. Videos sobre frentes: es/print_version/03-sinopticenvironment.htm Tipos de frentes ocluidos Cálidos Fríos 37

38 8.2 (d) Modelo de frente ocluido Oclusión fría Oclusión cálida 38

39 OBJETIVO: Introducir los conceptos de masa de aire y frente así como describir sus principales propiedades, estructura y clasificación. CONTENIDO 1. Masas de aire a) Qué son y cómo se forman b) Clasificación de masas de aire y propiedades c) Modificaciones en masas de aire 2. Frentes y su clasificación a) Modelo teórico de frente frío. b) Modelo teórico de frente cálido. c) Frentes estacionarios. d) Frentes ocluidos. e) Criterios para identificar frentes 39

40 8.2 (e) Criterios para identificar frentes Cómo saben los meteorólogos dónde se encuentran los frentes? Brusco cambio de temperatura en superficie en una distancia relativamente corta Cambios en el contenido de humedad del aire (marcado por cambios en la temperatura del punto de rocío) Cambio en la dirección de los vientos Cambios en la presión* Nubes y precipitaciones* (no siempre) Cierto quiebre de la isobara cuando le cruza el frente da cuenta del cambio en la dirección de los vientos 40

41 8.2 (e) Criterios para identificar frentes Cómo saben los meteorólogos dónde se encuentran los frentes? Brusco cambio de temperatura en superficie en una distancia relativamente corta Cambios en el contenido de humedad del aire (marcado por cambios en la temperatura del punto de rocío) Cambio en la dirección de los vientos Cambios en la presión* Nubes y precipitaciones* (no siempre) Cierto quiebre de la isobara cuando le cruza el frente da cuenta del cambio en la dirección de los vientos 41

42 8.2 (e) Criterios para identificar frentes Cómo saben los meteorólogos dónde se encuentran los frentes? Brusco cambio de temperatura en superficie en una distancia relativamente corta Cambios en el contenido de humedad del aire (marcado por cambios en la temperatura del punto de rocío) Cambio en la dirección de los vientos Cambios en la presión* Nubes y precipitaciones* (no siempre) Cierto quiebre de la isobara cuando le cruza el frente da cuenta del cambio en la dirección de los vientos 42

43 8.2 (e) Criterios para identificar frentes Cómo saben los meteorólogos dónde se encuentran los frentes? Brusco cambio de temperatura en superficie en una distancia relativamente corta Cambios en el contenido de humedad del aire (marcado por cambios en la temperatura del punto de rocío) Cambio en la dirección de los vientos Cambios en la presión* Nubes y precipitaciones* (no siempre) Cierto quiebre de la isobara cuando le cruza el frente da cuenta del cambio en la dirección de los vientos 43

44 8.2 (e) Criterios para identificar frentes Cómo saben los meteorólogos dónde se encuentran los frentes? Brusco cambio de temperatura en superficie en una distancia relativamente corta Cambios en el contenido de humedad del aire (marcado por cambios en la temperatura del punto de rocío) Cambio en la dirección de los vientos Cambios en la presión* Nubes y precipitaciones* (no siempre) Cierto quiebre de la isobara cuando le cruza el frente da cuenta del cambio en la dirección de los vientos Caracteristicas mas relevantes de los frentes. OJO! Existen excepciones! 44