La estabilidad atmosférica

La estabilidad atmosférica.
Cuando el aire está frío, desciende, haciendo aumentar la presión y provocando estabilidad. Se forma, entonces, un anticiclón térmico. Cuando el aire está caliente, asciende, haciendo bajar la presión y provocando inestabilidad. Se forma entonces un ciclón o borrasca térmica.
Además, el aire frío y el cálido rehúsan a mezclarse, debido a la diferencia de densidades;y cuando se encuentran en superficie, el aire frío empuja hacia arriba al aire caliente provocando un descenso de la presión e inestabilidad, por causas dinámicas. Se forma entonces un ciclón, o borrasca dinámica. Esta zona de contacto es la que se conoce como frente. Cuando el aire frío y el cálido se encuentran en altura, descienden en convergencia dinámica, haciendo aumentar la presión yprovocando estabilidad, y el consiguiente aumento de la temperatura. Se forma, entonces un anticiclón dinámico.
Relacionada tanto con la turbulencia atmosférica como con el gradiente vertical de temperatura y las situaciones de inversión térmica, aparece el concepto de estabilidad atmosférica. La aproximación de incompresibilidad que habitualmente se supone cuando se aborda la descripción de ladinámica atmosférica dentro de la capa límite tiene sus limitaciones, dado que, evidentemente, las variaciones de la densidad del aire debidas a las variaciones de presión y temperatura pueden influir en determinados movimientos atmosféricos. Sin embargo, si no se aplicase la condición de incompresibilidad las ecuaciones resultarían aún más complejas, y sería preciso aplicar otras aproximaciones paraabordar su resolución. Por ello, clásicamente, se incluye la variación de la densidad de las masas de aire mediante el concepto de estabilidad de estratificación.
Una masa de aire que sube en el seno de la atmósfera (Morán, 1984) va alcanzando capas sometidas a presiones cada vez más bajas. Al entrar en equilibrio de presión con ellas, el aire ascendente se dilata y, por tanto, realiza un trabajoque, en general, provoca su enfriamiento; este enfriamiento se mide mediante la expresión [pic], que será tanto menor cuanto más calor absorba el aire durante su ascenso. Cuando el aire sube rápidamente y su contenido de humedad está lejos de la saturación, puede suponerse que nos encontramos ante un proceso adiabático, puesto que el aire tiene una baja conductividad calorífica y, además, absorbeescasamente las radiaciones. Se puede obtener así el coeficiente de enfriamiento por elevación adiabática, [pic]
[pic]
Para determinar [pic]puede partirse de la ecuación termodinámica para una evolución adiabática,
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El aire varía su presión igualándola a la del ambiente en cada altura z; por tanto, esta variación de presión será,
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en la cual dz es el desplazamiento en altura y [pic]ladensidad del medio. Sustituyendo,
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Si [pic](equilibrio), entonces,
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y si denominamos [pic]al valor de [pic]cuando [pic],
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es decir, [pic]es independiente del estado del aire, y puesto que g varía muy poco, es prácticamente constante: este valor [pic] = 1oC/102 m,se denomina gradiente adiabático del aire seco. Este coeficiente es muy importante como valor de referencia para lacaracterización de la estabilidad atmosférica.
Cuando las densidades [pic]y [pic],y temperaturas T y T' son distintas, la expresión resulta ser,
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Por tanto, el ascenso de una masa de aire en la atmósfera es variable, y depende, entre otros factores, de las diferencias de temperatura (o de densidad) entre el aire que asciende y el ambiente. Además, T' varía con la altura y, por tanto, elenfriamiento del aire que asciende nunca será constante. Dado que la temperatura suele descender con la altura, se define por conveniencia el gradiente vertical de temperatura,[pic], como,
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Los coeficientes [pic]y [pic]pueden utilizarse para predecir la evolución de una masa de aire que se mueve verticalmente en la atmósfera. Sea[pic] la temperatura de una masa de aire que comienza la...