En meteorología , la turbulencia en aire claro ( CAT ) es el movimiento turbulento de masas de aire en ausencia de pistas visuales como nubes , y se produce cuando cuerpos de aire que se mueven a velocidades muy diferentes se encuentran.
La región atmosférica más susceptible a la CAT es la alta troposfera a altitudes de alrededor de 7.000–12.000 m (23.000–39.000 pies ) donde se encuentra con la tropopausa . Aquí la CAT se encuentra con mayor frecuencia en las regiones de corrientes en chorro . A altitudes más bajas también puede ocurrir cerca de cadenas montañosas . Las nubes cirros delgadas también pueden indicar una alta probabilidad de CAT.
Las turbulencias CAT pueden ser peligrosas para la comodidad y, en ocasiones, la seguridad de los pasajeros aéreos , [1] ya que los pilotos de las aeronaves a menudo no pueden ver ni anticipar dichas turbulencias, y un encuentro repentino puede generar un estrés significativo en la estructura del avión .
Se espera que el CAT en la corriente en chorro se vuelva más fuerte y más frecuente debido al cambio climático , [2] con el CAT transatlántico invernal aumentando en un 60% (leve), 95% (moderado) y 150% (severo) para el momento en que el CO 2 se duplique . [3]
En meteorología , la turbulencia en aire claro (CAT) es el movimiento turbulento de masas de aire en ausencia de pistas visuales, como nubes, y se produce cuando cuerpos de aire que se mueven a velocidades muy diferentes se encuentran. [4]
En aviación, la CAT se define como "la detección por parte de aeronaves de baches a gran altitud en vuelo en regiones irregulares desprovistas de nubosidad significativa o actividad tormentosa cercana". [5] Se observó por primera vez en la década de 1940. [6]
La turbulencia en aire despejado suele ser imposible de detectar a simple vista y muy difícil de detectar con un radar convencional [7] , por lo que es difícil para los pilotos de aeronaves detectarla y evitarla. Sin embargo, se puede detectar de forma remota con instrumentos que pueden medir la turbulencia con técnicas ópticas, como los escintilómetros , los LIDAR Doppler o los interferómetros de rendija N. [8]
En las alturas típicas en las que se produce, no se puede determinar con precisión la intensidad y la ubicación. Sin embargo, como esta turbulencia afecta a las aeronaves de largo alcance que vuelan cerca de la tropopausa, la CAT se ha estudiado intensamente. Varios factores afectan la probabilidad de que se produzca la CAT. A menudo, está presente más de un factor.
En 1965 se observó que el 64% de las turbulencias no ligeras (no solo las CAT) se observaban a menos de 150 millas náuticas (280 km) del núcleo de una corriente en chorro . La corriente en chorro produce cizalladura del viento horizontal en sus bordes, causada por las diferentes velocidades relativas del aire de la corriente y el aire circundante. La cizalladura del viento, una diferencia de velocidad relativa entre dos masas de aire adyacentes, puede producir vórtices y, cuando es de grado suficiente, el aire tenderá a moverse caóticamente. [9]
Un fuerte vórtice anticiclónico también puede provocar CAT. [10]
Las ondas de Rossby causadas por esta cizalladura de la corriente en chorro y la fuerza de Coriolis hacen que se mueva serpenteando. [ aclaración necesaria ]
Aunque las altitudes cercanas a la tropopausa suelen estar despejadas, pueden formarse cirros delgados donde hay cambios bruscos de velocidad del aire, por ejemplo asociados con corrientes en chorro. Las líneas de cirros perpendiculares a la corriente en chorro indican posible CAT, especialmente si los extremos de los cirros están dispersos, en cuyo caso la dirección de dispersión puede indicar si el CAT es más fuerte a la izquierda o a la derecha de la corriente en chorro.
Un gradiente de temperatura es el cambio de temperatura a lo largo de una distancia en una dirección determinada. Cuando cambia la temperatura de un gas, también cambia su densidad y cuando cambia la densidad, puede aparecer CAT.
Desde el suelo hasta la troposfera, la temperatura disminuye con la altura; desde la tropopausa hasta la estratosfera, la temperatura aumenta con la altura. Estas variaciones son ejemplos de gradientes de temperatura.
Puede producirse un gradiente de temperatura horizontal y, por lo tanto, variaciones de densidad del aire , cuando cambia la velocidad del aire. Un ejemplo: la velocidad de la corriente en chorro no es constante a lo largo de su longitud; además, la temperatura del aire y, por lo tanto, la densidad, variarán entre el aire dentro de la corriente en chorro y el aire exterior.
Como se explica en otras partes de este artículo, la temperatura disminuye y la velocidad del viento aumenta con la altura en la troposfera, y lo contrario sucede en la estratosfera. Estas diferencias provocan cambios en la densidad del aire y, por lo tanto, en la viscosidad. La viscosidad del aire presenta, por tanto, inercias y aceleraciones que no se pueden determinar de antemano.
La cizalladura vertical del viento por encima de la corriente en chorro (es decir, en la estratosfera) es más aguda cuando se mueve hacia arriba, porque la velocidad del viento disminuye con la altura en la estratosfera. Esta es la razón por la que la CAT se puede generar por encima de la tropopausa, a pesar de que la estratosfera es, por lo demás, una región verticalmente estable. Por otro lado, la cizalladura vertical del viento que se mueve hacia abajo dentro de la estratosfera es más moderada (es decir, porque la cizalladura del viento hacia abajo dentro de la estratosfera se mueve efectivamente en contra de la manera en que cambia la velocidad del viento dentro de la estratosfera) y la CAT nunca se produce en la estratosfera. Consideraciones similares se aplican a la troposfera, pero a la inversa.
Cuando el viento fuerte se desvía, el cambio de dirección del viento implica un cambio en la velocidad del viento. Una corriente de viento puede cambiar su dirección por diferencias de presión. El CAT aparece con mayor frecuencia cuando el viento rodea una región de baja presión, especialmente con valles abruptos que cambian la dirección del viento más de 100°. Se han reportado CAT extremos sin ningún otro factor más que este.
Las ondas de montaña se forman cuando se cumplen cuatro requisitos. Cuando estos factores coinciden con las corrientes en chorro, pueden producirse ondas de montaña:
La tropopausa es una capa que separa dos tipos de aire muy diferentes. Debajo de ella, el aire se enfría y el viento se acelera con la altura. Por encima, el aire se calienta y la velocidad del viento disminuye con la altura. Estos cambios de temperatura y velocidad pueden producir fluctuaciones en la altitud de la tropopausa, llamadas ondas de gravedad .
Cuando un piloto experimenta CAT, se deben aplicar una serie de reglas: [11]
Debido a que los aviones se mueven tan rápido, pueden experimentar aceleraciones repentinas e inesperadas o "golpes" debido a las turbulencias, incluidas las CAT, ya que el avión cruza rápidamente cuerpos de aire invisibles que se mueven verticalmente a diferentes velocidades. Aunque la gran mayoría de los casos de turbulencia son inofensivos, en casos raros, la tripulación de cabina y los pasajeros de los aviones han resultado heridos al ser lanzados dentro de la cabina del avión durante una turbulencia extrema. En un pequeño número de casos, ha habido personas muertas y al menos un avión se ha desintegrado en el aire .