TEMA 9: PRECIPITACIÓN 1
DEFINICIÓN de PRECIPITACIÓN: La precipitación se define como el conjunto de partículas líquidas o sólidas que, procedentes de las nubes, alcanzan el suelo. Según esta definición, las observaciones de precipitación en superficie no incluyen aquellas partículas descendentes, encontradas por un avión en vuelo, que se evaporan antes de alcanzar la superficie. La precipitación que se observa debajo de las nubes y que no alcanza el suelo, ya que se evapora en su caída, se conoce como virga. 2
Gotita de nube: Diámetros de gotas Diámetro medio 20 µm Gota de lluvia (precipitable): Llovizna 0.1-0.5 mm Lluvia 0.5-5 mm MECANISMOS DE CRECIMIENTO Hay 2 mecanismos principales para el crecimiento de las gotitas hasta hacerse precipitables: 1. Nubes frías. Toda o parte de la nube tiene T < 0 ºC Núcleos de condensación: cristalitos de hielo. 2. Nubes calientes. Toda la nube tiene T > 0 ºC Núcleos de condensación: partículas de sal u otras. 3
MÁS PROPIEDADES DEL AIRE HÚMEDO La condensación no comienza hasta que el vapor tiene cierta superficie en que condensarse. Estas superficies se llaman núcleos de condensación y el proceso se llama nucleación. Nucleación homogénea. El vapor de agua se condensa sobre una superficie de agua (una gotita) submicroscópica en tamaño, sin núcleos previos, requiere sobresaturación grande, a veces del 300 %. Nucleación heterogénea. El vapor de agua se condensa sobre partículas de sustancia que no es agua. Agua en subfusión (superenfriada): El punto de congelación del agua es de 0, pero se puede superenfriar lentamente durante su nucleación homogénea, hasta unos 42 : gotitas de agua líquida a -40! La presión de saturación sobre hielo es menor que sobre agua : E sh (-20ºC)=1.03 mb < E sa (-20ºC)=1.25 mb El vapor satura antes sobre hielo. En nubes frías, conviven cristalitos de hielo y gotitas de agua, migrando vapor del entorno de la gotita al del cristalito, deshaciéndose la gotita a favor del engorde del cristalito vecino. 4
Distribución del agua en la nube en función de T Las nubes, para temperaturas comprendidas entre los O ºC y -12 ºC, normalmente, están compuestas sobre todo por gotitas de agua superenfriada. Desde -12 ºC hasta -29 ºC por una mezcla de cristales de hielo y gotas de agua superenfriada. Para temperaturas más bajas, sólo por cristales de hielo. 5
PRINCIPALES MECANISMOS DE PRECIPITACIÓN MECANISMO 1. NUBES CALIENTES Teoría de la captura en estela: Cuando las gotitas caen, las líneas de corriente divergen rápidamente en su parte delantera y convergen a retaguardia. La gota al caer va dejando una estela donde la resistencia del aire se reduce y, por tanto, otras gotitas de casi el mismo tamaño que la gota principal, con el camino expedito, caerán más deprisa en la estela, alcanzando a la gota principal y favoreciendo la precipitación. 6
MECANISMO 2. NUBES FRÍAS: Teoría de BERGERON El vapor satura antes sobre hielo. En nubes frías, conviven cristalitos de hielo y gotitas de agua, migrando vapor del entorno de la gotita al del cristalito, deshaciéndose la gotita a favor del engorde del cristalito vecino. En la nube, habrá elementos que crecerán a expensas de otros. Los elementos más grandes caerán dentro de la propia nube capturando por coalescencia a otros más pequeños, hasta que las gotas se hacen lo suficientemente grandes para comenzar su precipitación 7
TIPOS DE PRECIPITACION CONVECTIVA OROGRÁFICA FRONTAL Precipitación convectiva Precipitación orográfica 8
Precipitación frontal: Frente cálido La masa cálida empuja a la masa fría; es más ligera que la fría, asciende sobre ella y va enfriándose y condensándose, dando lugar a una nubosidad estable y estratificada, siendo del tipo Ns en las proximidades del frente. Más adelante hay As y en la parte más alejada Cs y Ci cuya distancia al frente puede llegar a ser del orden de los 1.000 km. 9
Precipitación frontal: Frente frío Una extensa masa de aire frío puede entrar en colisión con una masa de aire cálido y al atacar a ésta por su base, lo empuja hacia arriba, desencadenándose violentas ascendencias y formándose grandes Cu y Cb. Una vez pasado el frente, el cielo queda despejado, y dentro del aire frío, a distancias que oscilan entre 200 y 400 km, vuelven a formarse nubes de desarrollo vertical, aunque menos activas que las del frente. 10
PRECIPITACIONES LÍQUIDAS Llovizna. Es la llamada orballo en Galicia y Asturias, sirimiri en Vizcaya y calabobos en el resto de España. Está formada por numerosas gotitas de diámetro inferior a medio milímetro con velocidad de caída tan lenta que parecen flotar en el aire. La cantidad de agua es escasa y procede en general de los St y los Sc. Lluvia. Las gotas tienen un diámetro de más de medio milímetro y caen con una velocidad moderada superior a 3 m/s. Su tamaño es mediano, la cantidad de agua es muy variable y proceden principalmente de los Ns. Aunque en menor cantidad, la lluvia puede venir también de los As. Lluvia engelante: lluvia cuyas gotas, que se encuentran en estado de subfusión, se congelan cuando impactan con el suelo, objetos o aviones en vuelo, dando lugar a la formación de hielo liso. Chubascos de agua. Conocidos también como aguaceros o chaparrones. Constituyen una violenta caída de agua producida ocasionalmente por grandes gotas con abundante agua. Los chubascos comienzan y terminan bruscamente. Las únicas nubes que los producen son los Cb. 11
PRECIPITACIONES SÓLIDAS Nieve y aguanieve Nieve, aguanieve, chubasco de nieve y granizo. La nieve está constituida por hielo cristalizado en su mayor parte en forma de estrellitas hexagonales ramificadas mezcladas con simples cristales. Si la temperatura no ha descendido en exceso, los cristalitos se recubren de una película de agua y forman copos. La nieve cae a una velocidad inferior a la de la lluvia, de 80 cm/s si los copos tienen un diámetro de 1 cm. Al igual que la lluvia, la nieve procede de los Ns y ocasionalmente de los As. El aguanieve es simplemente nieve fundente o una mezcla de nieve y lluvia. Frecuentemente, en altas y medias latitudes empieza como nieve en las capas superiores y en su caída se va transformando en aguanieve. El aguanieve puede caer en forma continua procedente de los Ns u ocasionalmente de los As. 12
PRECIPITACIONES SÓLIDAS Chubascos de nieve. Es una precipitación más copiosa que la nevada ordinaria y tiene las mismas características que los chubascos de agua es decir la brevedad. En este caso los copos de nieve son mayores y más irregulares. Proceden siempre de los Cb. Granizo. Son granos de hielo traslúcidos normalmente esféricos o cónicos. Cuando caen sobre un suelo duro y lo cubren sin romperse. La única nube que los produce es el Cb y, al igual que los chubascos, en un corto periodo de tiempo 13
Perfil vertical de T y tipos de precipitación 14
RADARES DE TIERRA Red española mm/h 0.5 1 3 6 15 35 85 200 En la parte inferior de la imagen, la escala indica el valor de intensidad de precipitación en mm/h para cada color. El radar se basa en el análisis de las microondas rebotadas (eco) en las partículas de precipitación. 15
RADAR DE A BORDO Muestra en la pantalla las áreas de mayor reflectividad mediante una escala de colores que indican el área más activa o peligrosa de la célula tormentosa. 16
PRECIPITACIÓN Y VUELO Las precipitaciones afectan a las operaciones aeronáuticas en los siguientes aspectos: a) La visibilidad queda reducida a valores del siguiente orden: Con chubascos fuertes, inferior a unas cuantas centenas de metros. Con lluvia fuerte, inferior a cinco kilómetros. Con lluvia moderada, entre cinco y seis kilómetros. Con lluvia débil, entre siete y ocho kilómetros. Con nieve, la visibilidad puede quedar reducida a decenas de metros. b) Las corrientes verticales generadas por la caída de la precipitación dan lugar a cizalladura horizontal y vertical. c) Con temperaturas bajo cero, puede producirse engelamiento. d) Debido a la precipitación, el suelo es deslizante. e) Pueden producirse errores en la aproximación. Con lluvia se tiene la sensación de volar más alto de lo que realmente se vuela. f) Pueden producirse daños en los flaps por efecto del agua o hielo. g) Aumenta la distancia de frenado. 17
Esquema de los Procesos de precipitación Los procesos más fríos están a la derecha, y los más calientes a la izquierda. 18