Una tormenta eléctrica , también conocida como tormenta eléctrica o tormenta eléctrica , es una tormenta caracterizada por la presencia de rayos [1] y su efecto acústico sobre la atmósfera terrestre , conocido como trueno . [2] Las tormentas relativamente débiles a veces se denominan chubascos . [3] Las tormentas ocurren en un tipo de nube conocida como cumulonimbus . [4] Generalmente van acompañadas de fuertes vientos [1] y a menudo producen fuertes lluvias [1] y, a veces, nieve , aguanieve o granizo , [1] pero algunas tormentas producen poca precipitación o ninguna precipitación . Las tormentas eléctricas pueden alinearse en una serie o convertirse en una banda de lluvia , conocida como línea de turbonada . Las tormentas fuertes o severas incluyen algunos de los fenómenos meteorológicos más peligrosos, como granizo de gran tamaño, vientos fuertes y tornados . Algunas de las tormentas severas más persistentes, conocidas como supercélulas , rotan al igual que los ciclones. Si bien la mayoría de las tormentas se mueven con el flujo medio del viento a través de la capa de la troposfera que ocupan, la cizalladura vertical del viento a veces causa una desviación en su curso en ángulo recto con respecto a la dirección de la cizalladura del viento.
Las tormentas son el resultado del rápido movimiento ascendente de aire cálido y húmedo, a veces a lo largo de un frente . [5] Sin embargo, se necesita algún tipo de forzamiento de nubes , ya sea un frente, una vaguada de onda corta u otro sistema, para que el aire acelere rápidamente hacia arriba. A medida que el aire cálido y húmedo asciende, se enfría, se condensa , [5] y forma una nube cumulonimbus que puede alcanzar alturas de más de 20 kilómetros (12 millas). A medida que el aire ascendente alcanza su temperatura de punto de rocío , el vapor de agua se condensa en gotas de agua o hielo, lo que reduce la presión localmente dentro de la célula de la tormenta. Cualquier precipitación cae a gran distancia a través de las nubes hacia la superficie de la Tierra. A medida que las gotas caen, chocan con otras gotas y se hacen más grandes. Las gotas que caen crean una corriente descendente a medida que arrastran consigo aire frío, y este aire frío se esparce por la superficie de la Tierra, provocando ocasionalmente fuertes vientos que comúnmente se asocian con tormentas eléctricas.
Las tormentas pueden formarse y desarrollarse en cualquier ubicación geográfica, pero con mayor frecuencia dentro de las latitudes medias , donde el aire cálido y húmedo de las latitudes tropicales choca con el aire más frío de las latitudes polares. [6] Las tormentas eléctricas son responsables del desarrollo y la formación de muchos fenómenos meteorológicos severos, que pueden ser potencialmente peligrosos. Los daños que resultan de las tormentas eléctricas son causados principalmente por vientos descendentes , grandes granizos e inundaciones repentinas causadas por fuertes precipitaciones . Las células de tormenta más fuertes son capaces de producir tornados y trombas marinas .
Hay tres tipos de tormentas eléctricas: unicelulares , multicelulares y supercelulares . [7] Las tormentas supercélulas son las más fuertes y severas. [7] Los sistemas convectivos de mesoescala formados por una cizalladura vertical favorable del viento dentro de los trópicos y subtrópicos pueden ser responsables del desarrollo de huracanes . Las tormentas secas , sin precipitaciones, pueden provocar el estallido de incendios forestales por el calor generado por los rayos nube-tierra que las acompañan. Se utilizan varios medios para estudiar las tormentas eléctricas: radar meteorológico , estaciones meteorológicas y fotografía de vídeo. Las civilizaciones pasadas mantuvieron varios mitos sobre las tormentas eléctricas y su desarrollo hasta el siglo XVIII. Más allá de la atmósfera terrestre, también se han observado tormentas eléctricas en los planetas Júpiter , Saturno , Neptuno y, probablemente, Venus .
El aire caliente tiene una densidad menor que el aire frío, por lo que el aire más caliente asciende y el aire más frío se deposita en el fondo [8] (este efecto se puede ver con un globo aerostático ). [9] Las nubes se forman cuando aire relativamente más cálido, que transporta humedad, se eleva dentro del aire más frío. El aire húmedo asciende y, al hacerlo, se enfría y parte del vapor de agua de ese aire ascendente se condensa . [10] Cuando la humedad se condensa, libera energía conocida como calor latente de condensación, lo que permite que el paquete de aire ascendente se enfríe menos que el aire circundante más frío [11] y continúa la ascensión de la nube. Si hay suficiente inestabilidad en la atmósfera, este proceso continuará el tiempo suficiente para que se formen nubes cumulonimbos y se produzcan relámpagos y truenos . Los índices meteorológicos como la energía potencial convectiva disponible (CAPE) y el índice elevado se pueden utilizar para ayudar a determinar el posible desarrollo vertical ascendente de las nubes. [12] Generalmente, las tormentas requieren tres condiciones para formarse:
Todas las tormentas, independientemente de su tipo, pasan por tres etapas: la etapa de desarrollo , la etapa de madurez y la etapa de disipación . [13] [14] La tormenta promedio tiene un diámetro de 24 km (15 millas). Dependiendo de las condiciones presentes en la atmósfera, cada una de estas tres etapas dura una media de 30 minutos. [15]
La primera etapa de una tormenta es la etapa de cúmulo o etapa de desarrollo. Durante esta etapa, masas de humedad se elevan a la atmósfera. El desencadenante de este levantamiento puede ser la iluminación solar , donde el calentamiento del suelo produce térmicas , o donde dos vientos convergen forzando el aire hacia arriba, o donde los vientos soplan sobre un terreno de elevación creciente. La humedad transportada hacia arriba se enfría y se convierte en gotas líquidas de agua debido a las temperaturas más bajas a gran altura, que aparecen como cúmulos . A medida que el vapor de agua se condensa en líquido, se libera calor latente , que calienta el aire y hace que se vuelva menos denso que el aire circundante, más seco. El aire tiende a ascender en una corriente ascendente mediante el proceso de convección (de ahí el término precipitación convectiva ). Este proceso crea una zona de baja presión dentro y debajo de la tormenta en formación. En una tormenta típica, aproximadamente 500 millones de kilogramos de vapor de agua se elevan a la atmósfera terrestre . [16] [ verificación fallida ]
En la etapa madura de una tormenta, el aire caliente continúa ascendiendo hasta que alcanza una zona de aire más cálido y ya no puede ascender más. A menudo este 'límite' es la tropopausa . En cambio, el aire se ve obligado a expandirse, dándole a la tormenta una forma característica de yunque . La nube resultante se llama cumulonimbo yunque . Las gotas de agua se fusionan en gotas más grandes y pesadas y se congelan para convertirse en partículas de hielo. A medida que caen, se derriten para convertirse en lluvia. Si la corriente ascendente es lo suficientemente fuerte, las gotas se mantienen en el aire el tiempo suficiente para volverse tan grandes que no se derriten por completo sino que caen en forma de granizo . Si bien las corrientes ascendentes todavía están presentes, la lluvia que cae arrastra consigo el aire circundante, creando también corrientes descendentes . La presencia simultánea de una corriente ascendente y descendente marca la etapa madura de la tormenta y produce nubes cumulonimbus. Durante esta etapa pueden ocurrir turbulencias internas considerables , que se manifiestan como fuertes vientos, fuertes rayos e incluso tornados . [17]
Normalmente, si hay poca cizalladura del viento , la tormenta entrará rápidamente en la etapa de disipación y "lloverá sola", [14] pero, si hay suficiente cambio en la velocidad o dirección del viento, la corriente descendente se separará de la corriente ascendente, y la tormenta puede convertirse en una supercélula , donde la etapa madura puede mantenerse durante varias horas. [18]
En la etapa de disipación, la tormenta está dominada por la corriente descendente. Si las condiciones atmosféricas no favorecen el desarrollo supercelular, esta etapa ocurre con bastante rapidez, aproximadamente entre 20 y 30 minutos después del inicio de la tormenta. La corriente descendente saldrá de la tormenta, golpeará el suelo y se extenderá. Este fenómeno se conoce como downburst . El aire frío llevado al suelo por la corriente descendente corta la entrada de la tormenta, la corriente ascendente desaparece y la tormenta se disipará. Las tormentas en una atmósfera prácticamente sin cizalladura vertical del viento se debilitan tan pronto como envían un límite de salida en todas direcciones, que rápidamente corta su entrada de aire relativamente cálido y húmedo y mata el crecimiento de la tormenta. [19] La corriente descendente que golpea el suelo crea un límite de salida . Esto puede causar ráfagas, una condición potencialmente peligrosa para el vuelo de las aeronaves, ya que se produce un cambio sustancial en la velocidad y dirección del viento, lo que resulta en una disminución de la velocidad del aire y la consiguiente reducción de la sustentación de la aeronave. Cuanto más fuerte es el límite del flujo de salida , más fuerte se vuelve la cizalladura vertical del viento resultante. [20]
Hay cuatro tipos principales de tormentas eléctricas: unicelulares, multicelulares, líneas de turbonada (también llamadas líneas multicelulares) y supercélulas. [7] El tipo que se forma depende de la inestabilidad y las condiciones relativas del viento en las diferentes capas de la atmósfera (" cizalladura del viento "). Las tormentas unicelulares se forman en ambientes de baja cizalladura vertical del viento y duran sólo 20 a 30 minutos.
Las tormentas organizadas y los grupos/líneas de tormentas pueden tener ciclos de vida más largos ya que se forman en entornos con una importante cizalladura vertical del viento, normalmente superior a 25 nudos (13 m/s) en los 6 kilómetros más bajos (3,7 millas) de la troposfera , [21] lo que ayuda al desarrollo de corrientes ascendentes más fuertes, así como a diversas formas de clima severo. La supercélula es la más fuerte de las tormentas eléctricas, [7] más comúnmente asociada con granizo grande, vientos fuertes y formación de tornados. Los valores de agua precipitables superiores a 31,8 milímetros (1,25 pulgadas) favorecen el desarrollo de complejos de tormentas organizadas. [22] Aquellos con fuertes lluvias normalmente tienen valores de agua precipitable superiores a 36,9 milímetros (1,45 pulgadas). [23] Normalmente se requieren valores de CAPE aguas arriba superiores a 800 J/kg para el desarrollo de la convección organizada. [24]
Este término técnicamente se aplica a una sola tormenta con una corriente ascendente principal. También conocidas como tormentas de masas de aire , son las típicas tormentas de verano en muchas zonas templadas. También ocurren en el aire frío e inestable que a menudo sigue al paso de un frente frío desde el mar durante el invierno. Dentro de un grupo de tormentas, el término "célula" se refiere a cada corriente ascendente principal separada. Ocasionalmente, las células de tormenta se forman de forma aislada, ya que la ocurrencia de una tormenta puede desarrollar un límite de flujo de salida que establece el desarrollo de una nueva tormenta. Estas tormentas rara vez son graves y son resultado de la inestabilidad atmosférica local; de ahí el término "tormenta de masas de aire". Cuando estas tormentas tienen un breve período de clima severo asociado, se las conoce como tormentas severas de pulso. Las tormentas de pulso severo están mal organizadas y ocurren aleatoriamente en el tiempo y el espacio, lo que hace que sea difícil pronosticarlas. Las tormentas unicelulares normalmente duran entre 20 y 30 minutos. [15]
Este es el tipo más común de desarrollo de tormentas eléctricas. Las tormentas maduras se encuentran cerca del centro del cúmulo, mientras que las tormentas que se disipan existen en el lado a favor del viento. Las tormentas multicelulares se forman como grupos de tormentas pero luego pueden evolucionar hacia una o más líneas de turbonada . Si bien cada celda del grupo puede durar sólo 20 minutos, el grupo en sí puede persistir durante horas seguidas. A menudo surgen de corrientes ascendentes convectivas en o cerca de cadenas montañosas y límites climáticos lineales, como fuertes frentes fríos o depresiones de baja presión. Este tipo de tormentas son más fuertes que las tormentas unicelulares, pero mucho más débiles que las tormentas supercelulares. Los peligros del grupo multicelular incluyen granizo de tamaño moderado, inundaciones repentinas y tornados débiles. [15]
Una línea de turbonada es una línea alargada de tormentas severas que pueden formarse a lo largo o delante de un frente frío . [25] [26] A principios del siglo XX, el término se utilizaba como sinónimo de frente frío . [27] La línea de turbonada contiene fuertes precipitaciones , granizo , relámpagos frecuentes , fuertes vientos en línea recta y posiblemente tornados y trombas marinas . [28] Se pueden esperar condiciones climáticas severas en forma de fuertes vientos en línea recta en áreas donde la propia línea de turbonada tiene la forma de un eco en arco , dentro de la parte de la línea que se curva más. [29] Los tornados se pueden encontrar a lo largo de ondas dentro de un patrón de onda de eco lineal , o LEWP, donde están presentes áreas de baja presión de mesoescala. [30] Algunos ecos de arco en el verano se llaman derechos y se mueven bastante rápido a través de grandes secciones de territorio. [31] En el borde posterior del escudo contra la lluvia asociado con líneas de turbonada maduras, se puede formar una estela baja , que es un área de baja presión de mesoescala que se forma detrás del sistema de alta presión de mesoescala normalmente presente bajo el dosel de lluvia, que a veces está asociado con un estallido de calor . [32] Este tipo de tormenta también se conoce como "Viento del lago pedregoso" ( chino simplificado :石湖风; chino tradicional :石湖風; shi2 hu2 feng1) en el sur de China. [33]
Las tormentas supercélulas son tormentas grandes, generalmente severas , en estado casi estacionario, que se forman en un ambiente donde la velocidad o dirección del viento varía con la altura (" cizalladura del viento "), y tienen corrientes descendentes y ascendentes separadas (es decir, donde su precipitación asociada es que no cae a través de la corriente ascendente) con una fuerte corriente ascendente giratoria (un " mesociclón "). Estas tormentas normalmente tienen corrientes ascendentes tan poderosas que la parte superior de la nube de tormenta supercélula (o yunque) puede atravesar la troposfera y alcanzar los niveles inferiores de la estratosfera . Las tormentas de supercélulas pueden tener 24 kilómetros (15 millas) de ancho. Las investigaciones han demostrado que al menos el 90 por ciento de las supercélulas provocan condiciones climáticas adversas . [18] Estas tormentas pueden producir tornados destructivos, granizo extremadamente grande (10 centímetros o 4 pulgadas de diámetro), vientos en línea recta de más de 130 km/h (81 mph) e inundaciones repentinas . De hecho, las investigaciones han demostrado que la mayoría de los tornados se producen a partir de este tipo de tormentas. [34] Las supercélulas son generalmente el tipo de tormenta más fuerte. [15]
En los Estados Unidos, una tormenta se clasifica como severa si los vientos alcanzan al menos 93 kilómetros por hora (58 mph), el granizo tiene 25 milímetros (1 pulgada) de diámetro o más, o si se informan nubes en forma de embudo o tornados . [35] [36] [37] Aunque una nube en forma de embudo o un tornado indica una tormenta severa, se emite una advertencia de tornado en lugar de una advertencia de tormenta severa . Se emite una advertencia de tormenta severa si una tormenta se vuelve severa o pronto se volverá severa. En Canadá, una tasa de lluvia superior a 50 milímetros (2 pulgadas) en una hora, o 75 milímetros (3 pulgadas) en tres horas, también se utiliza para indicar tormentas eléctricas severas. [38] Pueden ocurrir tormentas eléctricas severas a partir de cualquier tipo de célula tormentosa. Sin embargo, las líneas multicelulares , supercelulares y de turbonada representan las formas más comunes de tormentas eléctricas que producen condiciones climáticas severas. [18]
Un sistema convectivo de mesoescala (MCS) es un complejo de tormentas que se organiza en una escala mayor que las tormentas individuales pero más pequeña que los ciclones extratropicales , y normalmente persiste durante varias horas o más. [39] El patrón general de nubes y precipitaciones de un sistema convectivo de mesoescala puede tener forma redonda o lineal e incluir sistemas climáticos como ciclones tropicales , líneas de turbonada , eventos de nieve con efecto de lago , bajas polares y complejos convectivos de mesoescala (MCC), y generalmente se forman cerca de frentes climáticos . La mayoría de los sistemas convectivos de mesoescala se desarrollan durante la noche y continúan su vida útil hasta el día siguiente. [14] Suelen formarse cuando la temperatura de la superficie varía más de 5 °C (9 °F) entre el día y la noche. [40] El tipo que se forma durante la estación cálida sobre la tierra se ha observado en América del Norte, Europa y Asia, con un máximo de actividad observado durante las últimas horas de la tarde y la noche. [41] [42]
Las formas de SQM que se desarrollan en los trópicos se encuentran en uso ya sea en la Zona de Convergencia Intertropical o en las vaguadas monzónicas , generalmente dentro de la estación cálida entre la primavera y el otoño. Se forman sistemas más intensos sobre la tierra que sobre el agua. [43] [44] Una excepción es la de las bandas de nieve con efecto de lago , que se forman debido al aire frío que se mueve a través de cuerpos de agua relativamente cálidos, y ocurre desde el otoño hasta la primavera. [45] Las bajas polares son una segunda clase especial de SCM. Se forman en latitudes altas durante la estación fría. [46] Una vez que el MCS principal muere, puede ocurrir el desarrollo posterior de tormentas eléctricas en conexión con su vórtice convectivo de mesoescala (MCV) remanente. [47] Los sistemas convectivos de mesoescala son importantes para la climatología pluvial de los Estados Unidos sobre las Grandes Llanuras, ya que aportan a la región aproximadamente la mitad de las precipitaciones anuales de la estación cálida. [48]
Las dos formas principales en que se mueven las tormentas son mediante la advección del viento y la propagación a lo largo de los límites de salida hacia fuentes de mayor calor y humedad. Muchas tormentas se mueven con la velocidad media del viento a través de la troposfera de la Tierra , los 8 kilómetros (5,0 millas) más bajos de la atmósfera terrestre . Las tormentas más débiles son impulsadas por vientos más cercanos a la superficie de la Tierra que las tormentas más fuertes, ya que las tormentas más débiles no son tan altas. Las células y complejos de tormentas organizados y de larga duración se mueven en ángulo recto con respecto a la dirección del vector de cizalladura vertical del viento . Si el frente de ráfaga, o el borde de ataque del límite de salida, se adelanta a la tormenta, su movimiento se acelerará en tándem. Esto es más importante en las tormentas con fuertes precipitaciones (HP) que en las tormentas con bajas precipitaciones (LP). Cuando las tormentas se fusionan, lo que es más probable cuando existen numerosas tormentas cerca unas de otras, el movimiento de la tormenta más fuerte normalmente dicta el movimiento futuro de la célula fusionada. Cuanto más fuerte sea el viento medio, es menos probable que otros procesos participen en el movimiento de la tormenta. En el radar meteorológico , las tormentas se rastrean utilizando una característica destacada y rastreándola de un escaneo a otro. [18]
Una tormenta de formación trasera, comúnmente conocida como tormenta de entrenamiento , es una tormenta en la que se produce un nuevo desarrollo en el lado contra el viento (generalmente el lado oeste o suroeste en el hemisferio norte ), de modo que la tormenta parece permanecer estacionaria o propagarse. en dirección hacia atrás. Aunque la tormenta a menudo aparece estacionaria en el radar, o incluso moviéndose contra el viento, esto es una ilusión. La tormenta es en realidad una tormenta multicelular con células nuevas y más vigorosas que se forman en el lado de barlovento, reemplazando a las células más antiguas que continúan a la deriva a favor del viento. [49] [50] Cuando esto sucede, es posible que se produzcan inundaciones catastróficas. En Rapid City, Dakota del Sur , en 1972, una alineación inusual de vientos en varios niveles de la atmósfera se combinó para producir un conjunto de células en continuo entrenamiento que arrojaron una enorme cantidad de lluvia sobre la misma área, lo que resultó en inundaciones repentinas devastadoras . [51] Un evento similar ocurrió en Boscastle , Inglaterra, el 16 de agosto de 2004, [52] y en Chennai el 1 de diciembre de 2015. [53]
Cada año, muchas personas mueren o resultan gravemente heridas a causa de tormentas eléctricas severas a pesar de la advertencia previa [ cita necesaria ] . Si bien las tormentas eléctricas severas son más comunes en primavera y verano, pueden ocurrir prácticamente en cualquier época del año.
Los rayos de nube a tierra ocurren frecuentemente dentro de los fenómenos de tormentas y tienen numerosos peligros para los paisajes y las poblaciones. Uno de los peligros más importantes que pueden plantear los rayos son los incendios forestales que son capaces de provocar. [54] Bajo un régimen de tormentas eléctricas de baja precipitación (LP), donde hay poca precipitación, la lluvia no puede evitar que se inicien incendios cuando la vegetación está seca, ya que los rayos producen una cantidad concentrada de calor extremo. [55] Ocasionalmente se producen daños directos causados por la caída de rayos. [56] En áreas con una alta frecuencia de rayos de nube a tierra, como Florida, los rayos causan varias muertes por año, más comúnmente a personas que trabajan al aire libre. [57]
La lluvia ácida también es un riesgo frecuente producido por los rayos. El agua destilada tiene un pH neutro de 7. La lluvia "limpia" o no contaminada tiene un pH ligeramente ácido de aproximadamente 5,2, porque el dióxido de carbono y el agua del aire reaccionan juntos para formar ácido carbónico , un ácido débil (pH 5,6 en agua destilada). pero la lluvia no contaminada también contiene otras sustancias químicas. [58] El óxido nítrico presente durante los fenómenos de tormenta, [59] causado por la oxidación del nitrógeno atmosférico, puede resultar en la producción de lluvia ácida, si el óxido nítrico forma compuestos con las moléculas de agua en la precipitación, creando así lluvia ácida. La lluvia ácida puede dañar las infraestructuras que contienen calcita u otros compuestos químicos sólidos. En los ecosistemas, la lluvia ácida puede disolver los tejidos vegetales de las vegetaciones y aumentar el proceso de acidificación en los cuerpos de agua y en el suelo , provocando la muerte de organismos marinos y terrestres. [60]
Se conoce como granizada a toda tormenta que produce granizo que llega hasta el suelo. [61] Las nubes de tormenta que son capaces de producir granizo a menudo se ven adquiriendo una coloración verde. El granizo es más común a lo largo de las cadenas montañosas porque las montañas fuerzan vientos horizontales hacia arriba (lo que se conoce como levantamiento orográfico ), intensificando así las corrientes ascendentes dentro de las tormentas eléctricas y haciendo que el granizo sea más probable. [62] Una de las regiones más comunes para los grandes granizos es la montañosa del norte de la India, que registró uno de los mayores números de muertes relacionadas con el granizo registrados en 1888. [63] China también experimenta importantes tormentas de granizo. [64] En toda Europa, Croacia sufre frecuentes casos de granizo. [sesenta y cinco]
En América del Norte, el granizo es más común en la zona donde se unen Colorado , Nebraska y Wyoming , conocida como "Hail Alley". [66] El granizo en esta región ocurre entre los meses de marzo y octubre durante las horas de la tarde y la noche, y la mayor parte de las ocurrencias se producen entre mayo y septiembre. Cheyenne, Wyoming , es la ciudad más propensa al granizo de América del Norte, con un promedio de nueve a diez tormentas de granizo por temporada. [67] En América del Sur, las zonas propensas al granizo son ciudades como Bogotá, Colombia.
El granizo puede causar daños graves, en particular a automóviles , aviones, claraboyas, estructuras con techos de cristal, ganado y, más comúnmente, a los cultivos de los agricultores . [67] El granizo es uno de los riesgos de tormentas más importantes para los aviones. Cuando el granizo supera los 13 milímetros (0,5 pulgadas) de diámetro, los aviones pueden sufrir graves daños en cuestión de segundos. [68] El granizo que se acumula en el suelo también puede ser peligroso para los aviones que aterrizan. El trigo, el maíz, la soja y el tabaco son los cultivos más sensibles a los daños del granizo. [63] El granizo es uno de los riesgos más costosos para Canadá. [69] Las granizadas han sido la causa de acontecimientos costosos y mortales a lo largo de la historia. Uno de los primeros incidentes registrados ocurrió alrededor del siglo IX en Roopkund , Uttarakhand, India. [70] El granizo más grande en términos de circunferencia máxima y longitud jamás registrado en los Estados Unidos cayó en 2003 en Aurora, Nebraska , Estados Unidos. [71]
Un tornado es una columna de aire violenta y giratoria en contacto tanto con la superficie de la Tierra como con una nube cumulonimbus (también conocida como nube de tormenta) o, en casos raros, con la base de una nube cúmulo . Los tornados vienen en muchos tamaños, pero típicamente tienen la forma de un embudo de condensación visible , cuyo extremo estrecho toca la tierra y a menudo está rodeado por una nube de escombros y polvo . [72] La mayoría de los tornados tienen velocidades de viento entre 40 y 110 mph (64 y 177 km/h), miden aproximadamente 75 metros (246 pies) de ancho y viajan varios kilómetros (unas pocas millas) antes de disiparse. Algunos alcanzan velocidades de viento de más de 480 km/h (300 mph), se extienden más de 1.600 metros (1 milla) de ancho y permanecen en el suelo durante más de 100 kilómetros (docenas de millas). [73] [74] [75]
La escala Fujita y la escala Fujita mejorada clasifican los tornados según el daño causado. Un tornado EF0, la categoría más débil, daña árboles pero no causa daños significativos a estructuras. Un tornado EF5, la categoría más fuerte, arranca edificios de sus cimientos y puede deformar grandes rascacielos. La escala TORRO similar varía desde T0 para tornados extremadamente débiles hasta T11 para los tornados más poderosos conocidos. [76] Los datos del radar Doppler , la fotogrametría y los patrones de remolino del suelo (marcas cicloidales) también se pueden analizar para determinar la intensidad y otorgar una calificación. [77]
Las trombas marinas tienen características similares a los tornados, caracterizados por una corriente de viento en espiral en forma de embudo que se forma sobre masas de agua y se conecta a grandes nubes cumulonimbus. Las trombas marinas generalmente se clasifican como formas de tornados o, más específicamente, tornados no supercelulares que se desarrollan sobre grandes masas de agua. [78] Estas columnas de aire en espiral se desarrollan con frecuencia en áreas tropicales cercanas al ecuador , pero son menos comunes en áreas de alta latitud . [79]
Las inundaciones repentinas son el proceso por el cual un paisaje, especialmente un entorno urbano, está sujeto a inundaciones rápidas. [80] Estas inundaciones rápidas ocurren más rápidamente y están más localizadas que las inundaciones estacionales de los ríos o las inundaciones regionales [81] y frecuentemente (aunque no siempre) están asociadas con lluvias intensas. [82] Las inundaciones repentinas pueden ocurrir con frecuencia en tormentas eléctricas de movimiento lento y generalmente son causadas por la fuerte precipitación líquida que las acompaña. Las inundaciones repentinas son más comunes en regiones áridas, así como en entornos urbanos densamente poblados, donde hay pocas plantas y masas de agua presentes para absorber y contener el agua adicional. Las inundaciones repentinas pueden ser peligrosas para infraestructuras pequeñas, como puentes y edificios mal construidos. Las plantas y cultivos en las zonas agrícolas pueden ser destruidos y devastados por la fuerza del agua embravecida. Los automóviles estacionados en las zonas afectadas también pueden verse desplazados. También puede ocurrir erosión del suelo , exponiendo riesgos de fenómenos de deslizamientos de tierra .
Los vientos descendentes pueden producir numerosos peligros para los paisajes que experimentan tormentas eléctricas. Los vientos descendentes son generalmente muy poderosos y a menudo se confunden con velocidades del viento producidas por tornados, [83] debido a la cantidad concentrada de fuerza ejercida por su característica horizontal recta. Las ráfagas de viento pueden ser peligrosas para infraestructuras y edificios inestables, incompletos o mal construidos. Los cultivos agrícolas y otras plantas de ambientes cercanos pueden ser arrancados y dañados. Las aeronaves que están despegando o aterrizando pueden estrellarse. [14] [83] Los automóviles pueden ser desplazados por la fuerza ejercida por los vientos descendentes. Los vientos descendentes generalmente se forman en áreas donde los sistemas de aire de alta presión de corrientes descendentes comienzan a hundirse y desplazar las masas de aire debajo de ellos, debido a su mayor densidad. Cuando estas corrientes descendentes llegan a la superficie, se extienden y se convierten en destructivos vientos horizontales rectos. [14]
El asma por tormenta es el desencadenamiento de un ataque de asma por condiciones ambientales causadas directamente por una tormenta local. Durante una tormenta, los granos de polen pueden absorber humedad y luego estallar en fragmentos mucho más pequeños que el viento dispersa fácilmente. Mientras que los granos de polen más grandes suelen ser filtrados por los pelos de la nariz, los fragmentos de polen más pequeños pueden atravesarlos y entrar en los pulmones, provocando un ataque de asma. [84] [85] [86] [87]
La mayoría de las tormentas aparecen y desaparecen sin incidentes; sin embargo, cualquier tormenta puede llegar a ser severa , y todas las tormentas, por definición, presentan el peligro de rayos . [88] La preparación y seguridad ante tormentas se refiere a tomar medidas antes, durante y después de una tormenta para minimizar las lesiones y los daños.
La preparación se refiere a las precauciones que se deben tomar antes de una tormenta. Cierta preparación toma la forma de preparación general (ya que una tormenta puede ocurrir en cualquier momento del día o del año). [89] La preparación de un plan de emergencia familiar, por ejemplo, puede ahorrar un tiempo valioso si surge una tormenta rápida e inesperadamente. [90] Preparar la casa quitando ramas y árboles muertos o podridos, que pueden ser derribados por los fuertes vientos, también puede reducir significativamente el riesgo de daños a la propiedad y lesiones personales. [91]
El Servicio Meteorológico Nacional (NWS) de Estados Unidos recomienda varias precauciones que las personas deben tomar si es probable que se produzcan tormentas eléctricas: [89]
Si bien la seguridad y la preparación a menudo se superponen, la "seguridad contra tormentas" generalmente se refiere a lo que las personas deben hacer durante y después de una tormenta. La Cruz Roja Estadounidense recomienda que las personas sigan estas precauciones si una tormenta es inminente o está en progreso: [88]
El NWS dejó de recomendar "agacharse como relámpago" en 2008, ya que no proporciona un nivel significativo de protección y no reducirá significativamente el riesgo de morir o resultar herido por un rayo cercano. [92] [93] [94]
Las tormentas ocurren en todo el mundo, incluso en las regiones polares, con mayor frecuencia en las áreas de selva tropical , donde pueden ocurrir casi a diario. En un momento dado, se producen aproximadamente 2.000 tormentas eléctricas en la Tierra. [95] Kampala y Tororo en Uganda han sido mencionados como los lugares más atronadores de la Tierra, [96] una afirmación que también se hizo para Singapur y Bogor en la isla indonesia de Java . Otras ciudades conocidas por la frecuente actividad de tormentas incluyen Darwin , Caracas, Manila y Mumbai . Las tormentas eléctricas están asociadas con las distintas estaciones monzónicas en todo el mundo y pueblan las bandas de lluvia de los ciclones tropicales . [97] En las regiones templadas, son más frecuentes en primavera y verano, aunque pueden ocurrir junto o antes de los frentes fríos en cualquier época del año. [98] También pueden ocurrir dentro de una masa de aire más fría después del paso de un frente frío sobre una masa de agua relativamente más cálida. Las tormentas eléctricas son raras en las regiones polares debido a las frías temperaturas de la superficie. [ cita necesaria ]
Algunas de las tormentas más poderosas sobre los Estados Unidos ocurren en los estados del Medio Oeste y del Sur . Estas tormentas pueden producir granizo de gran tamaño y tornados poderosos. Las tormentas son relativamente poco comunes en gran parte de la costa oeste de los Estados Unidos , [99] pero ocurren con mayor frecuencia en las áreas del interior, particularmente en los valles de Sacramento y San Joaquín de California. En primavera y verano, ocurren casi a diario en ciertas áreas de las Montañas Rocosas como parte del régimen monzón de América del Norte . En el noreste , las tormentas adquieren características y patrones similares a los del medio oeste, pero con menos frecuencia y gravedad. Durante el verano, las tormentas de masas de aire ocurren casi a diario en las partes central y sur de Florida. [ cita necesaria ]
Si se conoce la cantidad de agua que se condensa y posteriormente se precipita en una nube, entonces se puede calcular la energía total de una tormenta. En una tormenta típica, se levantan aproximadamente 5 × 10 8 kg de vapor de agua y la cantidad de energía liberada cuando este se condensa es de 10 15 julios . Esto es del mismo orden de magnitud de la energía liberada dentro de un ciclón tropical y más energía que la liberada durante la explosión de la bomba atómica en Hiroshima, Japón, en 1945 . [16] [ verificación fallida ]
Los resultados del Fermi Gamma-ray Burst Monitor muestran que en tormentas poderosas se pueden generar rayos gamma y partículas de antimateria ( positrones ). [100] Se sugiere que los positrones de antimateria se forman en destellos de rayos gamma terrestres (TGF). Los TGF son ráfagas breves que ocurren dentro de tormentas eléctricas y asociadas con relámpagos. Las corrientes de positrones y electrones chocan más arriba en la atmósfera para generar más rayos gamma. [101] Alrededor de 500 TGF pueden ocurrir cada día en todo el mundo, pero en su mayoría pasan desapercibidos.
En tiempos más contemporáneos, las tormentas han asumido el papel de una curiosidad científica. Cada primavera, los cazadores de tormentas se dirigen a las Grandes Llanuras de los Estados Unidos y las praderas canadienses para explorar los aspectos científicos de las tormentas y los tornados mediante el uso de grabaciones en vídeo. [102] Los pulsos de radio producidos por los rayos cósmicos se están utilizando para estudiar cómo se desarrollan las cargas eléctricas dentro de las tormentas. [103] Proyectos meteorológicos más organizados como VORTEX2 utilizan una serie de sensores, como el Doppler sobre ruedas , vehículos con estaciones meteorológicas automatizadas montadas , globos meteorológicos y aviones no tripulados para investigar tormentas que se espera que produzcan condiciones climáticas severas. [104] Los rayos se detectan de forma remota mediante sensores que detectan los rayos de nube a tierra con una precisión del 95 por ciento en la detección y dentro de 250 metros (820 pies) de su punto de origen. [105]
Las tormentas influyeron fuertemente en muchas de las primeras civilizaciones. Los griegos creían que eran batallas libradas por Zeus , quien lanzaba rayos forjados por Hefesto . Algunas tribus indias americanas asociaban las tormentas con el Thunderbird , que creían que era un sirviente del Gran Espíritu . Los nórdicos consideraban que se producían tormentas cuando Thor iba a luchar contra Jötnar , siendo los truenos y relámpagos el efecto de sus golpes con el martillo Mjölnir . El hinduismo reconoce a Indra como el dios de la lluvia y las tormentas. La doctrina cristiana acepta que las tormentas feroces son obra de Dios. Estas ideas todavía estaban dentro de la corriente principal hasta el siglo XVIII. [106]
Martín Lutero estaba caminando cuando comenzó una tormenta, lo que lo hizo orar a Dios para ser salvo y prometer convertirse en monje. [107]
Se han detectado tormentas eléctricas, evidenciadas por relámpagos , en Júpiter y están asociadas con nubes donde el agua puede existir tanto en estado líquido como en hielo, lo que sugiere un mecanismo similar al de la Tierra. (El agua es una molécula polar que puede transportar una carga, por lo que es capaz de crear la separación de carga necesaria para producir un rayo). [108] Estas descargas eléctricas pueden ser hasta mil veces más potentes que los rayos en la Tierra. [109] Las nubes de agua pueden formar tormentas eléctricas impulsadas por el calor que se eleva desde el interior. [110] Las nubes de Venus también pueden ser capaces de producir rayos ; Algunas observaciones sugieren que la frecuencia de los rayos es al menos la mitad de la de la Tierra. [111]
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