DEFINICIONES. Restricción a la visibilidad horizontal a 1000 metros o menos por la suspensión de diminutas gotas de agua o cristales de hielo.

Transcripción

1 NIEBLA DE RADIACIÓN

2 DEFINICIONES Restricción a la visibilidad horizontal a 1000 metros o menos por la suspensión de diminutas gotas de agua o cristales de hielo. En condiciones similares, pero visibilidad superior a 1000 metros, el fenómenos se denomina neblina

3 FACTORES QUE INTERVIENEN Cubierta de nubes Estado del suelo Estabilidad en la capa límite inferior (50 mb desde el suelo) Estado del hidrolapse (gradiente vertical de humedad específica) (50 mb desde el suelo) Velocidad del viento y Wind Shear Aceleraciones del viento Enfriamiento rápido del suelo

4 CONFIGURACIONES SINÓPTICAS FAVORABLES Las capas bajas de anticiclones generan supresión de viento en superficie y secado del aire en altura por subsidencia El aire seco en altura aumenta la pérdida de calor por radiación en superficie Advección de humedad en capas bajas o producida en el lugar por evaporación diurna

5 ESTADO DEL SUELO Suelos diferentes se enfrían a distintas velocidades, dependiendo del tipo y conductividad térmica del suelo La conductividad térmica es dependiente del contenido de humedad. El suelo seco se enfría más rápido que el húmedo El suelo húmedo se calienta menos durante el día porque parte de la energía absorbida contribuye a la evaporación

6 SUELOS NEVADOS la nieve absorbe mucha menos radiación solar que otras superficies, y una parte de esta energía es usada para la fusión o sublimación. la cubierta de nieve aísla el suelo durante la noche, limitando el flujo de calor hacia arriba desde debajo de la tierra. el enfriamiento por radiación nocturno ocurre más rápidamente sobre cubierta de nieve que sobre el suelo o superficies con vegetación.

7 PRINCIPALES PROCESOS DURANTE LAS FASES DE INICIO Y CRECIMIENTO Enfriamiento por radiación Formación de la capa de niebla Flujo de calor desde la superficie

8 Enfriamiento por Radiación Las condiciones de aire claro y seco por encima de la capa límite facilitan el enfriamiento en la superficie y capas próximas durante la noche Cuando el cielo está cubierto, menos del 10% de la radiación emitida por la Tierra escapa al espacio El cielo despejado permite que el 20 a 30% de la radiación escape a la atmósfera. Algunos núcleos higroscópicos, tales como partículas de sal marina, son activos a valores de saturación por debajo del 100%

9 Formación de la Capa de Niebla Espesor crítico de la capa de niebla suficiente para comenzar a absorber y emitir radiación originada en el suelo Esto disminuye la velocidad de enfriamiento del suelo, siendo el tope de niebla el más activo en procesos de condensación y enfriamiento La niebla cubre los niveles bajos, restringiendo la pérdida de calor por radiación. Los niveles bajos de la niebla pueden mantener una temperatura casi constante.

10 Flujo de Calor desde la Superficie Distintos tipos de suelo causan variaciones locales en la humedad y en la relación del enfriamiento por radiación. Como resultado, la aparición inicial y la cobertura de la niebla de radiación son irregulares La formación de niebla de radiación nocturna se demora sobre superficies altamente conductivas

11 FASE DE MANTENIMIENTO Enfriamiento radiativo del tope de niebla Sedimentación de las gotas Mezclamiento del tope de niebla Concentración de núcleos de condensación Capas superpuestas de nubes Conductividad térmica del suelo

12 Enfriamiento del tope de niebla La pérdida de calor por radiación en el tope de la nube aumenta localmente la humedad relativa La condensación en el tope de niebla es el medio por el cual una niebla de radiación mantiene su espesor o lo incrementa El enfriamiento se optimiza con aire seco por encima de la capa, viento débil y sin capas de nubes

13 Sedimentación de las Gotas Todas las gotas de niebla sedimentan continuamente El espesor de una capa de niebla disminuye cuando la velocidad de formación de gotas es inferior a la de deposición Las gotas de niebla varían en medidas, con las más pequeñas sedimentando a una velocidad menor que las grandes

14 Mezclamiento del tope de niebla El mezclamiento turbulento causa que el tope de niebla descienda al incrementarse la diferencia entre temperatura y punto de rocío entre 850 y 900 mb. Una capa de niebla por debajo de una inversión suele estar acompañada por una capa de wind shear vertical importante El mezclamiento turbulento de aire cálido y seco hacia el tope de la capa de niebla puede reducir la humedad relativa en esa capa y bajar la inversión Cuanto más débil es la inversión, más susceptible es a este proceso de erosión y mezclamiento

15 Concentración de Núcleos Con núcleos de condensación activos prevalecen en la niebla las gotas de pequeño diámetro La visibilidad es muy reducida con altas concentraciones de gotas pequeñas Los núcleos de condensación más activos, tales como la sal marina, son higroscópicos Otros contaminantes atmosféricos pueden actuar además como núcleos de condensación

16 Capas superpuestas de nubes Durante las horas diurnas, la presencia de capas de nubes en niveles medios y altos puede ayudar a mantener la capa de niebla de radiación cuanto más bajo el nivel de una cubierta de nubes, más puede reducir el enfriamiento por radiación y la producción de condensación en el tope de niebla, permitiendo que actúen procesos de disipación tales como la deposición de gotas

17 Conductividad térmica del suelo La presencia de suelo húmedo o cubierta de nieve puede prolongar la fase de mantenimiento de la niebla La cubierta de nieve reduce la conductividad térmica del suelo, restringiendo el flujo de calor hacia arriba durante esta fase Refleja más radiación solar que otras superficies, retardando el calentamiento diurno después de la salida del sol.

18 FASE DE DISIPACIÓN Durante la fase de disipación de una niebla de radiación, el espesor, el área cubierta, y la intensidad de la niebla disminuyen El tiempo de duración de esta fase depende de factores tales como el ángulo solar, la velocidad promedio del viento, cubierta de nieve, humedad del suelo, y vegetación.

19 CALENTAMIENTO POR RADIACIÓN CERCA DEL SUELO En horas diurnas el suelo absorbe calor del sol aún a través de la capa de niebla Se inicia un mezclamiento convectivo débil que comienza a calentar la parte inferior de la capa de niebla. A medida que la capa se hace más delgada, el calentamiento se acelera, permitiendo que más radiación solar alcance el suelo

20 CALENTAMIENTO POR RADIACIÓN DENTRO DE LA CAPA DE NIEBLA El dióxido de carbono y el vapor de agua dentro de la capa de niebla, absorben y re-emiten algo de la radiación emitida por el suelo El aire se calienta a medida que absorbe esta energía térmica, aumentando su temperatura y disminuyendo su humedad relativa.

21 DEPOSICIÓN DE GOTAS El espesor de una capa de niebla disminuye cuando la velocidad de formación de gotas es inferior a la de deposición Las gotas pequeñas sedimentan a velocidad menor que las grandes En la atmósfera real, los procesos de mantenimiento disminuyen gradualmente, causando una mejora menos rápida de la visibilidad.

22 MEZCLAMIENTO TURBULENTO DE LA CAPA DE NIEBLA El viento moderado a fuerte en los niveles bajos puede disipar el tope y la base de la niebla En el tope el viento aporta aire cálido y seco hacia la niebla, y cerca de la superficie el viento causa el mezclamiento del aire calentado en superficie con la niebla por encima.

23 Conceptos y Método de Pronóstico de Niebla de UPS Airlines Adaptación a la predicción de niebla de radiación en el Aeropuerto Internacional de EZEIZA (SAEZ)

24 UPS Airlines desarrolló su método de predicción incorporando elementos de la estructura vertical de la capa límite. Los predictores más importantes son: La Temperatura Crossover El Número de Richardson Modificado

25 T xover = Temperatura Crossover Temperatura mínima de punto de rocío observada durante las horas de máximo calentamiento diurno Aplicación al caso de niebla en SAEZ el 09JUL08 METAR SAEZ Z 28010KT CAVOK 14/12 Q1019= METAR SAEZ Z 29007KT CAVOK 16/12 Q1019= METAR SAEZ Z 32009KT CAVOK 18/12 Q1018= METAR SAEZ Z 29010KT CAVOK 19/11 Q1018= METAR SAEZ Z 29008KT CAVOK 20/10 Q1018= METAR SAEZ Z 29009KT CAVOK 20/10 Q1018= METAR SAEZ Z 31005KT CAVOK 19/11 Q1018= METAR SAEZ Z 32004KT CAVOK 17/11 Q1019= METAR SAEZ Z 34003KT CAVOK 16/11 Q1020= METAR SAEZ Z 34004KT CAVOK 15/10 Q1020= Txover =10ºC

26 Verificación SAEZ 09JUL08 METAR SAEZ Z 34005KT CAVOK 15/10 Q1020= METAR SAEZ Z 34005KT CAVOK 14/10 Q1020= METAR SAEZ Z 35003KT 300V020 CAVOK 14/10 Q1020= METAR SAEZ Z 35004KT CAVOK 13/10 Q1021= METAR SAEZ Z 36003KT CAVOK 12/09 Q1021= SPECI SAEZ Z 00000KT 8000 R11/01200D RMID/1300D MIFGBR SKC 12/10 Q1021= METAR SAEZ Z 00000KT 8000 R11/1400N RMID/P1500 MIFGBR SKC 09/08 Q1021= METAR SAEZ Z 00000KT 5000 R11/0500D RMID/0500D MIFGBR SKC 07/07 Q1022= METAR SAEZ Z 00000KT 5000 R11/0600N RMID/0550N MIFGBR SKC 07/07 Q1022= METAR SAEZ Z 00000KT 3000 R11/0350N RMID/0300N MIFGBR SKC 06/05 Q1022= SPECI SAEZ Z 00000KT 0800 R11/0300D RMID/0275D FG SKC 06/06 Q1022= METAR SAEZ Z 0000KT 0500 R11/0275D RMID/0200N FG SKC 06/06 Q1022= METAR SAEZ Z 00000KT 0300 R11/0350N RMID/0400N FG SKC 05/05 Q1022= METAR SAEZ Z 00000KT 0300 R11/0325N RMID/0425N FG SKC 05/05 Q1022= METAR SAEZ Z 00000KT 0400 R11/0300N RMID/0275D FG SKC 04/04 Q1022= METAR SAEZ Z 00000KT 0800 R11/1100N RMID/0500U FG SKC 04/04 Q1022= METAR SAEZ Z 18006KT 0300 R11/0300N RMID/0600U FG SKC 06/06 Q1023= SPECI SAEZ Z 18005KT 0300 R11/0400N RMID/0250N FG SKC 06/06 Q1023= METAR SAEZ Z 15004KT 0100 R11/0250N RMID/0250N FG SCT003 06/06 Q1023= SPECI SAEZ Z 12003KT 0300 R11/0500U RMID/0800U FG BKN004 06/06 Q1024= METAR SAEZ Z 10003KT 0900 R11/0500N RMID/P1500 FG SCT004 08/08 Q1024= SPECI SAEZ Z 11004KT 3000 BR NSC 08/08 Q1024= METAR SAEZ Z 11006KT 4000 BR NSC 11/10 Q1024= METAR SAEZ Z 11006KT 5000 BR NSC 14/11 Q1024= METAR SAEZ Z 07006KT 8000 NSC 16/11 Q1024= METAR SAEZ Z 07009KT 8000 NSC 17/11 Q1023= METAR SAEZ Z 07012KT CAVOK 17/10 Q1022=

27 Temperatura Crossover La niebla puede ocurrir cuando la temperatura a 2 metros disminuya unos grados por debajo de la crossover Este método pronostica la saturación algunas decenas de metros por encima del suelo donde se supone el inicio de la condensación de niebla La temperatura crossover debe interpretarse como un umbral de enfriamiento de T2m, coincidente con la saturación en altura

28 Temperatura Crossover Interpretación del comportamiento de la temperatura de punto de rocío durante la tarde anterior al evento: Si Td disminuye durante el período de máxima, se supone una disminución del hidrolapse Si Td es constante o aumenta se supone un incremento de la humedad con la altura La temperatura crossover es utilizada como un predictor más y no como un método en sí mismo

29 Turbulencia en la Capa Límite Número de Richardson Modificado (MRi)

30 Una vez determinada la posibilidad de saturación en la capa límite (Temperatura Crossover), se debe evaluar la condición de turbulencia y estabilidad de esa capa. La niebla de radiación está mas ligada a laausencia de turbulencia que al viento en sí mismo. Esta turbulencia resulta de distintas combinaciones de velocidad del viento y estabilidad en la capa límite

31 MRi = (T b T 2m )/v 2 MRi: Número de Richardson Modificado T b : Temperatura pronosticada en el tope de inversión o a 50mb por encima del suelo T 2m : Temperatura pronosticada a 2 metros V: máxima velocidad del viento prevista en los primeros 100mb Cuantifica el balance de fuerzas productoras (wind shear) y supresoras de turbulencia (estabilidad)

32 ENGELAMIENTO

33 ENGELAMIENTO

34 AGUA LÍQUIDA SOBREENFRIADA Las gotas de agua líquida en nubes pueden existir en la atmósfera a temperaturas muy por debajo del punto de congelación Son muy inestables y se congelan al impacto con la superficie de la aeronave El congelamiento es relativamente gradual, debido al calor latente liberado Esto permite cierto escurrimiento hacia atrás antes de la solidificación

35 HIELO CLARO Cuanto más lento el proceso de congelamiento mayor el escurrimiento Se forma una lámina sólida de hielo claro, glaseado con muy poco contenido de aire La superficie es suave y con ondulaciones, su transparencia dificulta la detección visual Altera el perfil alar y reduce o destruye su efectividad Tiene gran adherencia y es de difícil remoción

36 HIELO GRANULADO Se forma cuando gotas de agua sobreenfriadas de pequeño diámetro impactan sobre la superficie de la aeronave Debido a su pequeño diámetro, no hay posibilidad de escurrimiento Como resultado se forma una mezcla de granos de hielo y aire atrapado Se origina un depósito rugoso, opaco y muy frágil Se forma sobre bordes de ataque y afectando la aerodinámica del ala

37 HIELO MEZCLADO La presencia en nubes de gotas sobreenfriadas de distinto diámetro origina una mezcla de hielo claro y granulado Es uno de los tipos de hielo más habitual en condiciones de formación de hielo El hielo granulado puro suele estar asociado a nubes medias El hielo claro es frecuente en lluvia engelante debajo de nimboestratos

38 HIELO CLARO

39 HIELO GRANULADO

40 HIELO MEZCLADO

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42 HIELO EN CÚMULUS Predominan gotas líquidas hasta alrededor de -20 ºC Por debajo de -20 ºC predominan gotas y cristales de hielo Las partes recientes de la nube contienen más gotas líquidas que las partes maduras El riesgo es severo entre 0 ºC y -20 ºC Es poco probable debajo de -40 ºC En nubes de gran desarrollo el riesgo abarca una amplia banda de altitudes

43 HIELO EN ESTRATOS Las gotas de agua líquida predominan hasta -15 ºC Cuando estas nubes se originan por ascenso forzado, el rango puede extenderse a temperaturas más bajas El movimiento ascendente de aire generalmente produce una mayor retención de agua líquida en las nubes

44 PRECIPITACIÓN Las gotas de lluvia y llovizna por debajo de nubes pueden ser sobreenfriadas El riesgo de hielo severo aumenta en este tipo de condición Debe evitarse el vuelo prolongado en precipitaciones a temperaturas próximas al congelamiento Las nubes de tipo cirrus, con bases a más de ft contienen cristales de hielo que no se adhieren a la aeronave

45 CONTENIDO DE AGUA LÍQUIDA A mayor contenido de agua líquida mayor la velocidad de acreción de hielo Altos contenidos de agua líquida son frecuentes en nubes de ascenso forzado El aire cálido requiere mayor contenido de agua líquida a la saturación Una nube de base cálida implica un mayor contenido de agua líquida La acreción de hielo es más severa en nubes de verano que en invierno

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53 TIPOS DE HIELO EN TIERRA Escarcha: ocurre en aeronaves estacionadas a la intemperie, a temperaturas inferiores a 0 ºC Acumulaciones de hielo o nieve durante estacionamientos prolongados en condiciones de nevadas o agua-nieve Afectan seriamente perfiles aerodinámicos y superficies de control

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55 EFECTO DE ESCARCHA, HIELO O NIEVE EN EL FLUJO DE AIRE SOBRE LA SUPERFICIE ALAR El flujo de aire sobre las alas es perturbado por la adherencia de hielo, escarcha, o nieve y puede reducir la sustentación, incrementar la resistencia y la velocidad de pérdida y producir un anormal momento de pitch arriba

56 INTENSIDADES Trazas: El hielo se hace perceptible. La relación de acumulación es levemente mayor que la de sublimación Leve: La relación de acumulación es peligrosa si el vuelo se prolonga en este entorno. Uso ocasional de los sistemas deicing o anti-icing Moderado: La relación de acumulación es tal que aún encuentros breves es potencialmente peligroso Severo: La relación de acumulación es tal que los sistemas no controlan la acumulación. Es necesario un desvío inmediato

57 TIPOS DE HIELO INDUCIDO Afecta los sistemas de entrada de aire de motor La reducción del diámetro de entrada altera la performance de los mismos Se produce por el enfriamiento adiabático al bajar localmente la presión atmosférica, en condiciones de aire próximo a la saturación También ocurre en vórtices generados al mover superficies de control