Un frente frío es el borde delantero de una masa de aire más fría a nivel del suelo que reemplaza a una masa de aire más cálida y se encuentra dentro de una vaguada superficial pronunciada de baja presión . A menudo se forma detrás de un ciclón extratropical (al oeste en el hemisferio norte , al este en el sur ), en el borde delantero de su patrón de advección de aire frío , conocido como el flujo de "cinta transportadora" seca del ciclón . Las diferencias de temperatura a lo largo del límite pueden superar los 30 °C (54 °F) de un lado al otro. Cuando hay suficiente humedad, puede llover a lo largo del límite. Si hay una inestabilidad significativa a lo largo del límite, se puede formar una línea estrecha de tormentas eléctricas a lo largo de la zona frontal. Si la inestabilidad es débil, [ aclaración necesaria ] un amplio escudo de lluvia puede moverse detrás del frente , y el enfriamiento por evaporación de la lluvia puede aumentar la diferencia de temperatura a lo largo del frente. Los frentes fríos son más fuertes en las estaciones de transición de otoño y primavera y son más débiles durante el verano.
Un frente frío se produce cuando una masa de aire comparativamente más frío se desplaza hacia un lugar donde hay aire más cálido. El aire más seco y frío forma un límite con una pendiente pronunciada debajo del aire más cálido y húmedo en la superficie y levanta ese aire. Esto a menudo causa formaciones de nubes con un fuerte desarrollo vertical, que puede manifestarse como una línea de lluvias y tormentas eléctricas cuando hay suficiente humedad . [1] En los mapas meteorológicos , la posición de la superficie del frente frío está marcada con el símbolo de una línea azul de triángulos/picos (puntos) que apuntan en la dirección de viaje. La ubicación de un frente frío está en el borde delantero de la caída de temperatura , que en un análisis de isotermas se mostraría como el borde delantero del gradiente de isotermas, y normalmente se encuentra dentro de una vaguada superficial pronunciada . [2] Los frentes fríos se mueven más rápido que los frentes cálidos y pueden producir cambios más bruscos en el clima. Dado que el aire frío es más denso que el aire cálido, reemplaza rápidamente al aire cálido que precede al límite. [3]
En el hemisferio norte, un frente frío suele provocar un cambio de dirección del viento de suroeste a noroeste en el sentido de las agujas del reloj, también conocido como virado, y en el hemisferio sur un cambio de dirección del noroeste a suroeste (en sentido contrario a las agujas del reloj, contrarrestado). La presión atmosférica disminuye de forma constante con la aproximación de un frente frío. Con el paso del frente, la presión aumenta bruscamente y luego se estabiliza. Normalmente, los frentes fríos pueden caracterizarse por estas características: [4] [1]
*siempre que haya suficiente humedad.
Si el frente frío es muy inestable , es común que se formen cumulonimbos que producen tormentas a lo largo del frente. Los cirros en yunque pueden extenderse a una distancia considerable a sotavento de las tormentas. [6] Los otros tipos de nubes asociados con un frente frío dependen de las condiciones atmosféricas, como la estabilidad de la masa de aire y la cizalladura del viento. [7] A medida que se acerca el frente, los estratos medios dan paso a altoestratos y estratocúmulos de bajo nivel con precipitaciones ligeras intermitentes si la masa de aire cálido que está siendo desplazada por el frente frío es mayoritariamente estable. Con una inestabilidad significativa de la masa de aire, se formarán cúmulos o cumulonimbos desarrollados verticalmente con lluvias y tormentas a lo largo del frente.
Después del paso del frente frío, el cielo generalmente se despeja a medida que se acumula alta presión detrás del sistema, aunque pueden persistir cantidades significativas de cúmulos o estratocúmulos, a menudo en forma de largas bandas llamadas calles de nubes , si la masa de aire detrás del frente permanece húmeda debido a una fuente de humedad. [8] Cantidades pequeñas e inmutables de cúmulos o cirros en un cielo por lo demás despejado suelen ser indicaciones de que el tiempo seguirá siendo bueno siempre que la presión barométrica se mantenga comparativamente alta.
Un frente frío suele traer una banda estrecha de precipitación que sigue el borde delantero del frente frío. Estas bandas de precipitación suelen ser muy fuertes, [9] y pueden traer tormentas eléctricas severas, granizadas , [10] borrascas de nieve, [5] y/o tornados . En la primavera, estos frentes fríos pueden ser muy fuertes y pueden traer vientos fuertes cuando el gradiente de presión es más alto de lo normal. Durante los meses de invierno, los frentes fríos a veces pasan por un área con poca o ninguna precipitación. Pueden producirse bandas de lluvia más anchas detrás de los frentes fríos que tienden a tener precipitaciones más estratiformes y menos convectivas. [11] Estas tormentas de lluvia a veces traen inundaciones y pueden moverse muy lentamente cuando la tormenta que la dirige es fuerte y está incrustada dentro de un patrón de flujo meridional (con más movimiento de polo a ecuador en lugar de movimiento de oeste a este). En el invierno, los frentes fríos pueden traer olas de frío y, ocasionalmente, nieve. En la primavera o el verano en latitudes templadas, ocasionalmente puede caer granizo junto con la lluvia. Si la humedad no es suficiente, como sucede cuando un sistema ya ha atravesado una barrera montañosa, los frentes fríos pueden pasar sin nubosidad.
La frontogénesis es el proceso de creación o intensificación del gradiente de temperatura de un frente. Durante este proceso, la atmósfera reacciona en un intento de restablecer el equilibrio; la consecuencia es un movimiento circular a lo largo del frente, donde el aire se eleva a lo largo del frente frío y desciende, detrás del límite frontal. Esta es la fuerza real del movimiento ascendente a lo largo de un frente que es responsable de las nubes y las precipitaciones.
A medida que el gradiente de temperatura se hace más pronunciado durante la frontogénesis, el viento térmico se desequilibra. Para mantener el equilibrio, el viento geostrófico en altura y en profundidad se ajusta, de modo que se forman regiones de divergencia/convergencia. La continuidad de la masa requeriría un transporte vertical de aire a lo largo del frente frío donde hay divergencia ( presión reducida ). Aunque esta circulación se describe mediante una serie de procesos, en realidad están ocurriendo al mismo tiempo, y se observan a lo largo del frente como una circulación térmica directa. Hay varios factores que influyen en la forma final y la inclinación de la circulación alrededor del frente, lo que en última instancia determina el tipo y la ubicación de las nubes y las precipitaciones. [7] [12]
Los frentes fríos son la vanguardia de las masas de aire más frías, de ahí el nombre de "frente frío". Tienen cambios de temperatura más fuertes durante el otoño y la primavera, y a mediados del invierno. Los cambios de temperatura asociados con los frentes fríos pueden ser de hasta 30 °C (54 °F). Cuando pasan los frentes fríos, suele haber una ráfaga de viento rápida pero fuerte, que muestra que el frente frío está pasando. En las observaciones meteorológicas de superficie , se codifica una observación conocida como FROPA cuando esto ocurre. [13] Los efectos de un frente frío pueden durar desde horas hasta días. El aire detrás del frente es más frío que el aire que está reemplazando y el aire cálido se ve obligado a ascender, por lo que se enfría. Como el aire más frío no puede retener tanta humedad como el aire cálido, se forman nubes y se produce lluvia o nieve. [4]
Los frentes fríos se forman cuando una masa de aire más fría se desplaza hacia una zona de aire más cálido tras el desarrollo de un ciclón extratropical. El aire más cálido interactúa con la masa de aire más fría a lo largo del límite y, por lo general, produce precipitaciones. Los frentes fríos suelen seguir a un frente cálido o una línea de turbonadas. Muy comúnmente, los frentes fríos tienen un frente cálido por delante, pero con una orientación perpendicular. En las zonas donde los frentes fríos alcanzan al frente cálido, se desarrolla el frente ocluido . Los frentes ocluidos tienen una zona de aire cálido en lo alto. Cuando una característica de este tipo se forma hacia el polo de un ciclón extratropical, se conoce como trowal (valle) , que es la abreviatura de Trough Of Warm Air Lowt ( TRUFA ) . [ 14] Un frente frío se vuelve a designar como frente cálido si comienza a retirarse delante del siguiente ciclón extratropical a lo largo del límite frontal, y se denomina frente estacionario si se detiene. Un tipo especialmente marcado de frente frío, fácilmente discernible en imágenes satelitales, es la banda de lluvia frontal fría estrecha .
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