Masas de aire y frentes
TEMARIO Masas de aire, formación y clasificación. Frentes meteorológicos. Frentes fríos, calientes y estacionarios. Frentes de punto de rocío (drylines). Frentes ocluidos, tipos de oclusiones. Frentes en altura. Mapas del tiempo. Imágenes satelitales
Masas de Aire El concepto de masa de aire fue introducido por Bergeron en 1929 quien la definió como "una porción de la atmósfera cuyas propiedades físicas son más o menos uniformes en la horizontal y su cambio abrupto en los bordes" Se caracteriza por su gran extensión horizontal de 500 a 5000 Km (en la vertical de 0,5 a 20 Km.) y su homogeneidad horizontal en los referente a la temperatura y contenido de vapor de agua. Las masas de aire adquieren sus propiedades en contacto con las superficies sobre las que se forman. Dada la poca conductividad calorífica del aire, los grandes volúmenes deben circular lentamente sobre las zonas denominadas regiones fuentes, para adquirir una distribución homogénea de temperatura y humedad.
Clasificación Las características de temperatura y humedad obtenidas por una masa de aire están además, en gran medida, influidas por la latitud. Por esta razón se conocen varias zonas del planeta que son relativamente homogéneas y además suele ocurrir que el aire permanece sobre ellas por períodos prolongados. Por lo tanto las masas de aire, se clasifican según su lugar de origen.
Aire Antártico (A). Se genera en el continente antártico, sobre la región cubierta de hielo y nieve. Se trata de aire frío, seco y estable. Aire Polar Continental (Pc). Se origina en la región continental subpolar. Es frío y seco. Es característico del Hemisferio Norte y se origina en las regiones de América y Asia septentrional. Aire Ecuatorial (E). Se origina en los mares tropicales. Es caliente y muy húmedo.
Aire Polar Marítimo (Pm). Nace en la zona subpolar sobre áreas marinas. Su trayectoria sobre el océano da lugar al aumento de la humedad. Es aire frío y húmedo. Aire Tropical Continental (Tc). Tiene su origen en la zona continental subtropical de altas presiones. Es cálido; puede ser seco o húmedo. Aire Tropical Marítimo (Tm). Se genera en los anticiclones subtropicales, sobre los océanos. Es cálido y húmedo.
Aire tropical Masas de aire en la Argentina La fuente de esta masa de aire es el anticiclón subtropical del Océano Atlántico. En verano las masas tropicales son de origen marítimo con un gran contenido de humedad (mucha agua precipitable e inestabilidad). En invierno, el anticiclón está más al norte por lo que la masa de aire tiene un recorrido muy continental, siendo su irrupción ocasional.
Existe otra fuente de aire tropical, en este caso ubicada sobre la zona selvática del Amazonas. De allí proviene aire cálido y mucho más húmedo que el aire marítimo. Ello se debe a que el aire continental tiene mayor temperatura que el oceánico lo que favorece un mayor contenido de vapor. El viaje desde la zona de origen hasta el centro de Argentina, incluso hasta el norte patagónico, le lleva uno o dos días, por lo que no sufre grandes modificaciones.
Figura 1: Masas de aire que llegan al territorio argentino en verano Figura 2: Masas de aire que llegan al territorio argentino en invierno
Aire polar maritimo La que proviene del Océano Pacífico, penetra en nuestro territorio luego de cruzar la cordillera de los Andes. Al cruzarla produce grandes precipitaciones al occidente de la misma, por lo que llega seca. A este secamiento hay que agregarle el proceso de secamiento que sufre la masa de aire al descender del lado argentino.
La que proviene del Atlántico penetra luego de un largo recorrido marítimo, por lo que tiene abundante humedad. Al estar el continente más caliente, ésta actúa como una masa polar marítima fría, generándose rápidamente inestabilidad convectiva. Aire Antártico Modifica sus propiedades durante la trayectoria marítima, por lo que se transforma, antes de entrar al continente, en Polar marítima.
FRENTES NUBOSOS Son las superficies que separan masas de aire de diferentes densidades, una mas caliente y con frecuencia de mayor contenido de humedad que la otra. Por sobre el suelo la superficie frontal tiene una pendiente de forma que el aire caliente se ubica sobre el aire frío. Generalmente, el campo de presión a través del frente es tal que el aire de un lado se está moviendo más rápido en la dirección perpendicular al frente con respecto al aire del otro lado del frente. Independientemente del movimiento relativo de las masas de aire, siempre es el aire caliente, de menor densidad, el que se desplaza por arriba, mientras que el aire frío, mas denso, actúa como una cuña sobre la cual tiene lugar el ascenso del aire cálido.
Frente Cálido Se forma cuando una masa de aire caliente alcanza a otra de aire más frío. El aire caliente asciende sobre el de menor temperatura, lo que provoca la condensación y la posterior formación de las nubes. La pendiente de estos frentes es pequeña, en promedio 1 : 200. Avanzan a una velocidad media de 30 kilómetros hora y suelen tener una altura de nubosidad de unos siete kilómetros. Las nubes y las precipitaciones se desarrollan a lo largo de la superficie de contacto entre las dos masas de aire. Entre la aparición de las primeras nubes y el comienzo de la precipitación pueden pasar de 24 a 48 horas.
Figura 3: estructura vertical de un frente caliente Figura 4: representación en cartas de un frente caliente
El tiempo propio del frente cálido Comienza con la aparición de nubes altas, los cirrus, que pueden situarse unos 1000 Km o más por delante del frente en superficie. Se inicia el descenso de la presión debido al aire cálido ascendente y a la retirada del aire frío. A los cirrus les suceden los cirrostratus, que darán lugar a altostratus. Según la inestabilidad del frente pueden ir aportando alguna llovizna. La presión continúa descendiendo y el viento va aumentando su velocidad.
Finalmente aparecen los nimbostratus, situados sobre el mismo frente y donde se inicia la precipitación más importante. La velocidad del viento alcanza su máxima intensidad y la presión aún sigue en descenso. También pueden formarse cumulonimbus. Cuando el frente pasa, cesa la caída de presión, el viento cambia de dirección, sopla con menos fuerza y las nubes se disipan.
El tiempo se estabiliza y adquiere las características de las masas de aire cálido, temperaturas moderadamente altas, mala visibilidad y escasa nubosidad. A esta parte se la llama sector cálido. Una manera de saber con anterioridad si la masa de aire cálido que se aproxima es estable o no, es observar el tipo de nube que sigue a los cirrus. Si son cirrostratus, será estable; por el contrario, si son cirrocúmulus, será inestable. Esta situación suele producirse cuando las temperaturas en los lados opuestos del frente contrastan fuertemente. Debido a que avanzan muy lentamente, este tipo de frentes suele producir precipitaciones de débiles a moderadas, sobre un área grande de terreno y por un largo período de tiempo.
Figura 5: Estructura vertical de un frente caliente en el hemisferio norte
Frente frío Se origina cuando una masa de aire frío alcanza a otra de mayor temperatura. Como ésta es menos densa, el aire frío se introduce por debajo de ella y la hace ascender de una manera brusca. El frente frío avanza a una velocidad media de 40 kilómetros hora, siendo más rápido su desplazamiento en invierno que en verano, puesto que la masa de aire fría ejerce una presión más fuerte sobre la cálida. Su pendiente es mayor que la de los frentes cálidos (1 : 100) lo que provoca que las nubes alcancen grandes alturas, de hasta 10 kilómetros. La acción frontal se limite a una zona muy estrecha.
Figura 6: estructura vertical de un frente frio Figura 7: representación en cartas de un frente frio
El tiempo característico Es muy variable, con nubes medias en un principio, descenso de la presión y aumento del viento. Poco a poco la base de las nubes desciende y van apareciendo los grandes cúmulus y los cumulonimbus. Las precipitaciones son importantes y en forma de chaparrones. Si el aire caliente que es obligado a ascender es estable, se producirán nimbostratus, con precipitaciones más continuas, pero siempre acompañadas con chaparrones más intensos procedentes de los cumulonimbus que se encontrarán por encima de ellos. El viento sigue soplando con fuerza y la presión desciende acusadamente según se acerca el frente, alcanzando su punto más bajo en el momento de cruzar sobre el observador.
A su paso, el viento que en un principio soplaba del norte, cambia rápidamente hacia el sur o el suroeste con fuertes ráfagas. Continúa la precipitación, pero cada vez en forma de chaparrones más débiles. El cielo se despeja rápidamente y la temperatura desciende bruscamente, a la vez que la presión asciende con rapidez. La visibilidad mejora notablemente. Es un tiempo típico de una masa de aire fría, es el sector frío. Normalmente estos frentes duran poco tiempo. Tienen nubes de aspecto amenazador, acompañados de vientos fuertes y abundantes precipitaciones, siendo el área afectada mucho menor que en uno cálido.
Figura 8: estructura vertical de un frente frio en el hemisferio norte
Frente ocluido Se produce cuando un frente frío, que sigue de cerca a uno cálido, acaba por alcanzarlo. Esto que provoca que las dos cuñas de aire frío se unan, de manera que el aire caliente intermedio es empujado hacia arriba. dando lugar a nubes y precipitaciones de tipo débil. Cuando esto sucede, desaparece toda distinción entre los frentes. Quedan como una masa de aire frío que gira lentamente y representa el final de la borrasca.
Figura 10: representación en cartas de un frente ocluido Figura 9: estructura vertical de un frente ocluido
Oclusión Fría Puede darse el caso en que el aire frío que avanza hacia el norte sea más frío y por lo tanto más denso que el aire que permanece delante del frente caliente y que llamaremos Aire Fresco. En este caso, el aire más denso que avanza desde atrás del frente frío, es tan denso que levanta tanto al aire cálido como al aire fresco. Esta combinación de masas de aire da por resultado una Oclusión Fría (figura 11).
OCLUSIÓN FRÍA Figura 11: estructura vertical de una oclusión fría. (A) estado inicial. (B) inicio de la oclusión. (C) estado ocluido
(a) (b) Figura 11: Oclusión Fría. (a) Representación en una carta de superficie, (b) representación de un corte vertical
Oclusión Caliente El aire frío que desalojaba al aire cálido, al alcanzar al aire más frío se ha trepado por encima de él (Figura 12). Esta combinación de masas de aire genera una situación que se conoce como Oclusión Caliente. En la Figura 12 puede verse que el frente ocluído es una continuación del frente cálido mientras que el frente frío queda perpendicular a ambos.
(a) (b) Figura 12: Oclusión Caliente. (a) Representación en una carta de superficie, (b) representación de un corte vertical
OCLUSIÓN CALIENTE Figura 12: estructura vertical de una oclusión caliente. (A) estado inicial. (B) estado ocluido
Figura 13: Frente ocluido y baja segregada
Frente estacionario Cuando un frente frío o un frente caliente, pierden empuje, suelen detenerse de tal forma que ninguna de las dos masas de aire desaloja a la otra. En ese caso se dice que el frente es estacionario. Cuando ocurre esto, los vientos a ambos lados del frente soplan paralelos a él pero en sentidos opuestos. (Figura 14) Figura 14 : Representación de un frente estacionario en una carta de superficie
Frente en altura La disontinuidad entre masas de aire se da en niveles altos de la troposfera y no llega a superficie. Se forma cuando la tropopausa baja y se dobla por debajo del jet polar. Debajo de la deformación las isotermas se ven más apretadas o cercanas, indicando la posición del frente. Aunque suele darse conjuntamente con un frente en superficie, estos no están conectados (Figura 15). Del lado sur del frente (en el Hemisferio sur) el aire se hunde suavemente mientras que se eleva del lado norte. Este ascenso y descenso de aire puede originar ciclones de latitudes medias.
Figura 15: estructura vertical de un frente en altura en el Hemisferio Sur.
Frente de puntos de rocío Se trata de una estrecha franja de terreno en superficie que separa dos masa de aire con distinto contenido de vapor de agua. En el frente se evidencia una importante caída del punto de rocío al pasar de una masa de aire a otra. Se observa preferentemente en áreas de llanura y a comienzos del verano, en dirección SO - NE. Al este del frente el aire es más húmedo e inestable; al sur es mas seco. Se representa en mapas sinópticos como una línea marrón con semicírculos en la dirección del desplazamiento.
La nubosidad cumuliforme suele concentrarse al este de estas líneas. En ocasiones se ven asociadas al pasaje de ciclones de latitudes medias. Figura 16: representación de un frente de punto de rocío en el Hemisferio Norte.
Las Cartas del Tiempo La Carta del Tiempo es una fotografía atmosférica que representa el estado del tiempo en una amplia zona y en un momento determinado. Estas cartas son también denominadas "mapas de superficie" dado que representan las condiciones del tiempo reinante en los primeros metros de la atmósfera, prácticamente a ras del suelo (Figuras 17 y 18 a y b ). Figura 17: carta de superficie en Argentina
Mapas del tiempo Figura 18: cartas de superficie en Argentina
Figura 19: símbolos para el ploteo de cartas de superficie en Argentina
ARGENTINA - Situación Sinóptica del 11/08/2009 Pronostico de Presión a nivel del mar y Espesores 1000/500 hpa
ARGENTINA - Situación Sinóptica del 11/08/2009 NEFOANÁLISIS
Referencias Manual del Observador Meteorológico Servicio Meteorológico Nacional, Departamento de Instrucción, nº 8, Buenos Aires, Argentina, año 2006. Meteorología General Básica Servicio Meteorológico Nacional, Departamento de Instrucción, Buenos Aires, Argentina, año 2011. Meteorología Donn, William L., Editorial Reverte S. A., Barcelona, España, año 1978. Meteorología práctica Alberto H. Celemín. Ed. Mar del Plata, Buenos Aires, 1984. Meteorology Today. An introduction to weather, climate, and the environment - C. Donald Ahrens, Brooks/Cole, 10 Davis Drive, Belmont, CA 94002, 2009. Nociones básicas sobre Supercélulas - José Antonio Quirantes Calvo (INM-AEMet), 2008. Servicio Meteorológico Nacional Página web: www.smn.gov.ar. Imágenes y notas.
MUCHAS GRACIAS!!!