La lluvia helada es lluvia mantenida a temperaturas bajo cero por la masa de aire ambiental que provoca congelación al contacto con las superficies. A diferencia de una mezcla de lluvia y nieve o gránulos de hielo , la lluvia helada está formada enteramente por gotas de líquido . Las gotas de lluvia se sobreenfrían al pasar a través de una capa de aire bajo cero a cientos de metros sobre el suelo, y luego se congelan al impactar con cualquier superficie que encuentran, incluido el suelo, árboles, cables eléctricos, aviones y automóviles. [1] El hielo resultante, llamado hielo glaseado , puede acumularse hasta un espesor de varios centímetros y cubrir todas las superficies expuestas. El código METAR para lluvia helada es FZRA .
Una tormenta que produce un espesor significativo de hielo glaseado debido a la lluvia helada a menudo se denomina tormenta de hielo . Aunque estas tormentas no son particularmente violentas, la lluvia helada es conocida por causar problemas de tránsito en las carreteras, romper ramas de árboles y derribar líneas eléctricas debido al peso del hielo acumulado. Las líneas eléctricas caídas provocan cortes de energía en las áreas afectadas, mientras que el hielo acumulado también puede representar importantes peligros aéreos. También es conocido por ser extremadamente peligroso para los aviones, ya que el hielo puede "remodelar" eficazmente la forma del perfil aerodinámico y las superficies de control de vuelo . (Ver formación de hielo atmosférico ). [2]
La lluvia helada a menudo se asocia con la aproximación de un frente cálido , cuando el aire bajo cero (temperaturas iguales o inferiores al punto de congelación) queda atrapado en los niveles más bajos de la atmósfera mientras el aire caliente es expulsado hacia arriba. [3] Esto sucede, por ejemplo, cuando un sistema de baja presión se mueve desde el valle del río Mississippi hacia las Montañas Apalaches y el valle del río San Lorenzo de América del Norte durante la estación fría, con un fuerte sistema de alta presión ubicado más al este. Esta configuración se conoce como represa de aire frío y se caracteriza por aire muy frío y seco en la superficie dentro de la región de alta presión. El aire cálido del Golfo de México suele ser el combustible de las precipitaciones heladas. [4]
La lluvia helada se desarrolla cuando la nieve que cae encuentra una capa de aire caliente en el aire, generalmente alrededor del nivel de 800 mbar (800 hPa ; 80 kPa ), lo que hace que la nieve se derrita y se convierta en lluvia. A medida que la lluvia continúa cayendo, pasa a través de una capa de aire bajo cero justo encima de la superficie y se enfría a una temperatura bajo cero (0 °C o 32 °F o 273 K). Si esta capa de aire bajo cero es lo suficientemente profunda, las gotas de lluvia pueden tener tiempo de congelarse y convertirse en bolitas de hielo (aguanieve) antes de llegar al suelo. Sin embargo, si la capa de aire bajo cero en la superficie es muy poco profunda, las gotas de lluvia que caen a través de ella no tendrán tiempo de congelarse y caerán al suelo como lluvia sobreenfriada . Cuando estas gotas sobreenfriadas entran en contacto con el suelo, líneas eléctricas, ramas de árboles, aviones o cualquier otra cosa por debajo de 0 °C, una parte de las gotas se congela instantáneamente, formando una fina película de hielo y, por tanto, lluvia helada. [5] [6] El proceso físico específico por el cual esto ocurre se llama nucleación . [7]
Las observaciones de la superficie realizadas por estaciones automáticas o con personal son la única confirmación directa de la lluvia helada. Nunca se puede ver directamente lluvia helada, lluvia o nieve en ningún tipo de radar meteorológico , ya sea Doppler o convencional. Sin embargo, es posible estimar indirectamente la superficie cubierta por lluvia helada mediante radar . [8] [9]
La intensidad de los ecos del radar ( reflectividad ) es proporcional a la forma (agua o hielo) de la precipitación y a su diámetro. De hecho, la lluvia tiene un poder reflectante mucho mayor que la nieve, pero su diámetro es mucho menor. Por tanto, la reflectividad de la lluvia procedente de la nieve derretida es sólo ligeramente mayor. Sin embargo, en la capa donde se derrite la nieve, los copos húmedos todavía tienen un gran diámetro y están cubiertos de agua, por lo que los retornos del radar son mucho más fuertes. [8] [9]
La presencia de esta banda brillante indica la presencia de una capa cálida sobre el suelo donde la nieve puede derretirse. Esto podría estar produciendo lluvia en el suelo o la posibilidad de lluvia helada si la temperatura está bajo cero. La imagen adjunta muestra cómo se puede localizar un artefacto de este tipo con una sección transversal de los datos del radar. [8] [9] La altura y la pendiente de la banda brillante darán pistas sobre la extensión de la región donde se está derritiendo. Entonces, es posible asociar esta pista con observaciones de superficie y modelos de predicción numérica para producir resultados como los que se ven en los programas meteorológicos de televisión, donde los ecos del radar se muestran claramente como lluvia, precipitaciones mixtas y nieve.
La lluvia helada a menudo provoca importantes cortes de energía al formar hielo glaseado. Cuando la lluvia helada o la llovizna son ligeras y no prolongadas, el hielo que se forma es fino y normalmente sólo causa daños menores (liberando a los árboles de sus ramas muertas, etc.). [10] Sin embargo, cuando se acumulan grandes cantidades, es uno de los tipos más peligrosos de peligro invernal. [11] Cuando la capa de hielo excede aproximadamente 6,4 mm (0,25 pulgadas) [ cita necesaria ] , las ramas de los árboles con ramas muy cubiertas de hielo pueden romperse bajo el enorme peso y caer sobre las líneas eléctricas. Las condiciones de viento y los rayos , cuando estén presentes, agravarán el daño. Las líneas eléctricas cubiertas de hielo se vuelven extremadamente pesadas, lo que provoca la rotura de postes de soporte, aisladores y líneas. El hielo que se forma en las carreteras hace que la circulación de vehículos sea peligrosa. A diferencia de la nieve, el hielo húmedo casi no proporciona tracción y los vehículos se deslizarán incluso en pendientes suaves. Debido a que la lluvia helada no golpea el suelo como una bolita de hielo (llamada "aguanieve") sino como una gota de lluvia, se adapta a la forma del suelo o de un objeto como la rama de un árbol o un automóvil. Esto forma una gruesa capa de hielo , a menudo llamada "glaseado".
La lluvia helada y el hielo glaseado a gran escala se denomina tormenta de hielo . Los efectos sobre las plantas pueden ser graves, ya que no pueden soportar el peso del hielo. Los árboles pueden romperse porque están inactivos y son frágiles durante el clima invernal. Los pinos también son víctimas de las tormentas de hielo, ya que sus agujas atrapan el hielo, pero no pueden soportar el peso. En febrero de 1994, una severa tormenta de hielo causó daños por más de mil millones de dólares en el sur de los Estados Unidos, principalmente en Mississippi, Tennessee, Alabama y el oeste de Carolina del Norte, especialmente en los Apalaches. Una tormenta de hielo particularmente severa azotó el este de Canadá y partes del norte de Nueva York y Nueva Inglaterra en la tormenta de hielo de América del Norte de 1998 . [12] [10]
La lluvia helada se considera un peligro extremo para los aviones, ya que provoca una formación de hielo estructural muy rápida y congela los componentes necesarios. La mayoría de los helicópteros y aviones pequeños carecen del equipo de deshielo necesario para volar bajo una lluvia helada de cualquier intensidad, y las fuertes lluvias heladas pueden abrumar incluso los sistemas de deshielo más sofisticados de los aviones grandes. La formación de hielo puede aumentar el peso de una aeronave, pero normalmente no lo suficiente como para causar un peligro. El principal peligro proviene de que el hielo cambia la forma de sus superficies aerodinámicas . Esto reducirá la sustentación y aumentará la resistencia . Los tres factores aumentan la velocidad de pérdida y reducen el rendimiento de la aeronave, lo que hace muy difícil ascender o incluso mantener la altitud.
Un avión puede evitar más fácilmente la lluvia helada moviéndose hacia aire más cálido. En la mayoría de las condiciones, esto requeriría que la aeronave descendiera, lo que normalmente puede hacer de forma segura y sencilla incluso con una acumulación moderada de hielo estructural. Sin embargo, la lluvia helada va acompañada de una inversión de temperatura en el aire, lo que significa que los aviones deben ascender para desplazarse hacia el aire más cálido, lo cual es una tarea potencialmente difícil y peligrosa incluso con una pequeña cantidad de acumulación de hielo.
Por ejemplo, en 1994, el vuelo 4184 de American Eagle encontró un intenso tráfico aéreo y mal tiempo que pospusieron la llegada de este vuelo al Aeropuerto Internacional O'Hare de Chicago , donde debía haber aterrizado en ruta desde Indianápolis, Indiana . El ATR-72, un bimotor turbohélice que transportaba a 68 personas, entró en un patrón de espera a 105 km o 65 millas al sureste de O'Hare. Mientras el avión daba vueltas, las gotas de nubes sobreenfriadas, la lluvia helada o la llovizna helada formaron una cresta de hielo en la superficie superior de sus alas, lo que finalmente provocó que el piloto automático del avión se desconectara repentinamente y los pilotos perdieran el control. El ATR se desintegró al impactar con un campo debajo; Todos los pasajeros y la tripulación murieron.
En una ocasión, se observó que una lluvia helada se depositaba sobre manzanas podridas que colgaban y se glaseaba sobre ellas inmediatamente, creando una capa de esmalte . Debido al punto de congelación de las manzanas más bajo que el agua, a temperaturas más cálidas las manzanas se descongelaron antes que el hielo, luego la papilla de manzana podrida se deslizó del fondo, dejando cáscaras heladas. [13] Estas cáscaras heladas en forma de manzanas fueron llamadas manzanas fantasma y fueron observadas en Michigan , Estados Unidos [13] en febrero de 2019. Un fenómeno similar se observó en febrero de 2015 en Greenville, Carolina del Norte , cuando un Jeep que había retrocedido Al salir del aparcamiento quedó una capa de hielo en su parte inferior delantera (con parrilla y parachoques ) colocada sobre carámbanos . [14]
