MASAS DE AIRE Y FRENTESIng. Adam Yanina, Ramos Cadillo U n i d a d I : M e t e o r o l o g í a b á s i c a y d i n á m i c a Asignatura: Climatología y meteorología Contenido • Masas de aire. • Definición de masa de aire. • Regiones generadoras de masa de aire. • Clasificación de las masas de aire. • Símbolos de las masas de aire. • Evolución de las masas de aire. • Movimientos verticales del aire. Masas de aire Masa de aire que posee propiedades físicas similares en una gran extensión. En cada nivel, la temperatura y la humedad tienen aprox. los mismos valores, sobre grandes distancias. Concepto desarrollado en Noruega por los meteorólogos Bergeron y Bjerkness (teoría sobre Frente Polar). Regiones generadoras de MA Para que una masa de aire tome propiedades uniformes, es necesario que se estacione, mas o menos, durante cierto numero de días sobre una gran región, donde la superficie subyacente tenga también características bastante uniformes. Dicha región se llama región generadora de masa de aire. Regiones generadoras de MA Este aire estacionario se encuentra, en los grandes anticiclones fijos o lentamente móviles donde, en la proximidad de su centro, el gradiente de presión es débil y el viento flojo o nulo en una gran extensión. El aire también puede permanecer estacionario durante largo tiempo sobre otras regiones. A menudo, se observan grandes anticiclones en invierno sobre los continentes. Regiones generadoras de MA 1. Región de origen ártica y polar: La fuente de aire ártico y polar son los campos de hielo y nieve dominados por el anticiclón ártico. En invierno, en el hemisferio Norte, la región polar ocupa gran parte del continente euroasiático, el cual esta dominado por un anticiclón bien definido, lo que permite al aire permanecer en ella mucho tiempo. Regiones generadoras de MA El hemisferio sur, por estar dominado por un área oceánica todo el casquete polar, permite la formación de masas de aire todo el año. Regiones generadoras de MA 2. Región de origen tropical Son dos las fuentes de aire marítimo tropical localizadas sobre los océanos Pacífico y Atlántico en la zona de los anticiclones semipermanente subtropicales. Su temperatura es muy uniforme y la dirección del viento es claramente anticiclónica. Regiones generadoras de MA La fuente de aire tropical continental corresponde a la llanura desértica del norte de África, llanura asiática, y zonas desérticas del norte de México y SW de EE UU. Regiones generadoras de MA 3. Región de origen ecuatorial Esta zona queda comprendida en la zona de calmas ecuatoriales, donde convergen los vientos alisios, y abarca entre los 10º de latitud norte y 10º de latitud sur. Se caracteriza porque su temperatura casi no tiene variación durante todo el año y es eminentemente oceánica. Clasificación de las masas de aire Algunas veces, en los esquemas mas simplificados de la circulación general de la atmosfera figura en cada hemisferio un solo frente, el frente polar, que da una vuelta a la tierra en las latitudes medias. El aire cálido del lado ecuatorial del frente polar se designa con el nombre de masa de aire tropical. Esta imagen simplificada no incluye más que dos masas de aire una masa de aire tropical caliente y una masa fría de aire polar. Clasificación de las masas de aire Esto es casi exacta en la media y en la alta troposfera. Mas no en la baja troposfera, por dos causas principales: -La circulación en las capas es mucho más compleja y temporal o transitoriamente, se forman masa de aire con frente aislados y a menudo efímeros. -Los continentes y los océanos comunican propiedades diferentes al aire que esta encima. Por lo tanto, resultan masas de aire diferentes, de una forma mas marcada en las capas bajas que en los niveles altos. Clasificación de las masas de aire Una forma de clasificar las masas de aire es referirlas a las regiones generadoras, pero es imposible conservar largo tiempo esta designación cuando se estudia una parte importante del globo. (historia reciente de la ma). Para órdenes de latitud creciente, utilizan: a)Aire ecuatorial b)Aire tropical c)Aire polar d)Aire ártico o antártico Clasificación de las masas de aire El factor más influenciado por la latitud es la temperatura. A menudo, la distribución entre a) y b) es difícil de hacer dado que las diferencias de temperaturas muy marcadas se mantienen raramente mucho tiempo en las regiones cálidas del globo. Por el contrario, el aire ártico o antártico es extremadamente frio y seco (porque solo puede contener poco vapor de agua), y en consecuencia algunas veces es posible distinguir la existencia de un frente entre c) y d). Clasificación de las masas de aire Las propiedades características adquiridas por la masa de aire en su región de origen pueden manifestarse en los radiosondeos. También pueden identificarse las masas de aire por los contrastes que aparecen entre ellas a lo largo de los frentes en los mapas sinópticos. Clasificación de las masas de aire Símbolos de las masas de aire La clasificación más sencilla, que se basa en las regiones generadoras de las masas de aire, tiene únicamente en cuenta la temperatura y la humedad. Las masas de aire tropicales (T) y polares (P) se suponen que son relativamente cálidas o frías, respectivamente. Las masas de aire marítimo (m) están consideradas como húmedas y las masas de aire continentales (c) como secas. Por lo tanto, se pueden distinguir cuatro tipos de masas de aire y para designarlas se utilizan los siguientes símbolos: • Tropical marítimo Tm • Tropical continental Tc • Polar marítimo Pm • Polar continental Pc Símbolos de las masas de aire Símbolos de las masas de aire Sin embargo, las masas de aire, cuando dejan su región de origen sufren modificaciones. El aire frio que pasa sobre una superficie cálida se calienta por la base. Inversamente, el aire cálido pierde calor cuando se desplaza sobre una superficie más fría. Estos nos llevan a una nueva subdivisión de las masas de aire y se utilizan los siguientes símbolos: - Aire más frio que la superficie sobre la cual se desplaza (K) - Aire más cálido que la superficie sobre la cual se desplaza (W) Estos símbolos pueden combinarse con los que indican la región generadora de la siguiente forma: -TmK TmW -TcK TcW -PmK PmW - PcK PcW Evolución de las masas de aire Cuando una masa de aire se desplaza sobre una superficie más cálida que ella, se calienta por su base. Entonces la inestabilidad térmica se desarrolla en las capas bajas y luego se extiende hacia arriba. Si el aire inicialmente contenía inversiones, estas se destruyen y se establece uniformemente en la baja troposfera un fuerte gradiente de temperatura. Evolución de las masas de aire -Si la masa de aire (K) se desplaza sobre el agua, su humedad se incrementa. La convección transporta el vapor de agua a niveles más altos donde se condensa formando nubes cumuliformes. -Si la masa de aire (K), se desplaza sobre continente absorbe menos humedad y la formación de nubes convectivas se retrasa hasta que el calentamiento en la base extienda la inestabilidad a altitudes mayores. Evolución de las masas de aire -Una masa de aire (W) al desplazarse sobre una superficie mas fría que ella, la perdida de calor en las capas bajas la vuelva mas estable, lo que puede impedir completamente la convección. -Eventualmente, el aire cerca de la superficie puede enfriarse por debajo de su punto de roció y existe la posibilidad de formación de niebla o de estratos; también se puede producir mala visibilidad y quizá llovizna. Movimientos verticales del aire Los procesos que se dan en la atmósfera en los que no existe intercambio calorífico con el exterior del sistema se llaman adiabáticos. En la atmósfera los ascensos y descensos del aire se producen tan rápido que no tiene tiempo de intercambiar eficazmente calor con el aire del entorno. Toda compresión adiabática lleva consigo un calentamiento y toda expansión en las mismas condiciones, un enfriamiento Movimientos verticales del aire La presión atmosférica desciende con la altitud. Si una pequeña parte del aire "burbuja", asciende verticalmente, se encuentra con presiones menores, por lo que paulatinamente, se expande y enfría, y lo contrario ocurre al descender. La temperatura desciende unos 10ºC cada 100 hPa, (1000m), resulta que, en condiciones medias, la temperatura desciende con la altura 1ºC cada 100 m, valor denominado gradiente adiabático seco. Movimientos verticales del aire Como se enfría al ascender, puede llegar a saturarse de vapor de agua. Si habiendo alcanzado la saturación continúa el ascenso comienza la condensación del vapor en agua líquida, proceso que libera calor que, por supuesto, pasa a la burbuja ascendente, con lo que ésta se enfría menos rápidamente, medio grado cada 100 metros. Al irse quedando sin vapor de agua que pueda desprender calor al condensarse, vuelve a acercarse al gradiente adiabático seco. Movimientos verticales del aire Estabilidad e Inestabilidad Se dice que la atmósfera se halla estable cuando hay una gran resistencia a que en ella se desarrollen movimientos verticales, por lo que si una "burbuja" se desplaza de su posición de equilibrio tiende a recuperarlo. En caso de inestabilidad ocurre lo contrario. Movimientos verticales del aire Si la burbuja al ascender y enfriarse encuentra una atmósfera más caliente que ella, bajará y volverá al nivel de partida (estabilidad) . Si el aire de alrededor es más frío que ella, proseguirá su ascenso (inestabilidad). El vapor de agua es sumamente importante, ya que el aire húmedo pesa menos que el aire seco y además desde el momento en el que se alcanza la saturación por medio de ascensos adiabáticos (nivel de condensación) su dinamismo se acelera, pues al recoger el calor desprendido en la condensación, su "flotabilidad" aumenta y los movimientos verticales se aceleran. Movimientos verticales del aire Las masas de aire cálido, son de origen tropical y se mueven hacia latitudes más altas. Puede darse también el caso de aire marítimo cálido que se desplaza sobre el suelo más frío o aire cálido continental que se desplace sobre aguas más frías. En estos casos hay un lento transporte de calor desde la masa de aire hacia la superficie subyacente, con la consecuente estratificación dentro del aire, con ausencia de cualquier movimiento vertical o turbulencia. Encontraremos entonces nubes estratiformes y frecuentemente, nieblas. Las masas de aire frío se dan, por el movimiento de aire polar hacia latitudes más bajas, o por aire marítimo que se desplaza sobre la tierra más caliente o aire continental moviéndose sobre un mar más cálido. Por este calentamiento de la masa de aire, se desarrolla la convección y turbulencia. Se forman nubes de tipo cúmulos. La visibilidad buena. Bibliografía: Principios de meteorología y climatología. Manuel Ledesma Jimeno. Ediciones Paraninfo. 2011. 552 Pág. Observación e identificación de nubes. Francisco Martin León, José Antonio Quirantes. INM. 1995. 51 Pag. Meteorology today. C. Donal Ahrens. Editorial Brooks/Cole. 2009. 621 Pág. Manual del observador meteorológico. Jose Maria Jansa Guardiola. INM. 1968. 322 Pág. Interpretación de imágenes de satélite. Olinda Carretero Porris, Fermin Elizaga |Rodríguez. INM. 2001. 20 pag. Satellite Meteorology. S.Q. Kidder, T.H. Vonder Haar. Academic Press. 1995. 466 Pág.