El granizo es una forma de precipitación sólida . [1] Es distinto de los granizos (del inglés americano "sleet"), aunque a menudo se confunden. [2] Consiste en bolas o trozos irregulares de hielo, cada uno de los cuales se llama granizo . [3] Los granizos generalmente caen en climas fríos, mientras que el crecimiento del granizo se inhibe en gran medida durante las bajas temperaturas de la superficie.
A diferencia de otras formas de precipitación de hielo de agua , como el granizo (que está hecho de hielo de escarcha ), los gránulos de hielo (que son más pequeños y translúcidos ) y la nieve (que consiste en copos o agujas diminutos y delicadamente cristalinos), los granizos suelen medir entre 5 mm (0,2 pulgadas) y 15 cm (6 pulgadas) de diámetro. [1] El código de informe METAR para granizo de 5 mm (0,20 pulgadas) o más es GR , mientras que los granizos más pequeños y el granizo se codifican GS .
El granizo es posible en la mayoría de las tormentas eléctricas (ya que es producido por cumulonimbus ), [4] así como dentro de las 2 millas náuticas (3,7 km) de la tormenta madre. La formación de granizo requiere entornos de fuerte movimiento ascendente del aire dentro de la tormenta madre (similar a los tornados ) y alturas reducidas del nivel de congelación. En las latitudes medias , el granizo se forma cerca del interior de los continentes , mientras que, en los trópicos , tiende a limitarse a elevaciones altas .
Existen métodos disponibles para detectar tormentas eléctricas que producen granizo utilizando satélites meteorológicos e imágenes de radar meteorológico . Los granizos generalmente caen a mayor velocidad a medida que aumentan de tamaño, aunque factores que complican el fenómeno, como el derretimiento, la fricción con el aire, el viento y la interacción con la lluvia y otros granizos, pueden ralentizar su descenso a través de la atmósfera terrestre . Se emiten alertas de clima severo por granizo cuando las piedras alcanzan un tamaño dañino, ya que pueden causar daños graves a las estructuras construidas por el hombre y, más comúnmente, a los cultivos de los agricultores.
Cualquier tormenta eléctrica que produzca granizo que llegue al suelo se conoce como granizada . [5] Un cristal de hielo con un diámetro de >5 mm (0,20 pulgadas) se considera una piedra de granizo . [4] Las piedras de granizo pueden crecer hasta 15 cm (6 pulgadas) y pesar más de 0,5 kg (1,1 libras). [6]
A diferencia de los granizos, los granizos suelen estar en capas [7] y pueden ser irregulares y agruparse. [ cita requerida ] El granizo está compuesto de hielo transparente o capas alternas de hielo transparente y translúcido de al menos 1 mm (0,039 pulgadas) de espesor, que se depositan sobre el granizo a medida que viaja a través de la nube, suspendido en el aire con un fuerte movimiento ascendente hasta que su peso supera la corriente ascendente y cae al suelo. Aunque el diámetro del granizo varía, en los Estados Unidos, la observación promedio de granizo dañino es de entre 2,5 cm (1 pulgada) y 4,4 cm (1,75 pulgadas) del tamaño de una pelota de golf . [8]
Las piedras de más de 2 cm (0,79 pulgadas) se consideran generalmente lo suficientemente grandes como para causar daños. El Servicio Meteorológico de Canadá emite advertencias de tormenta severa cuando se espera granizo de ese tamaño o superior. [9] El Servicio Meteorológico Nacional de los EE. UU. tiene un umbral de diámetro de 1 pulgada (2,5 cm), vigente desde enero de 2010, un aumento sobre el umbral anterior de granizo de 0,75 pulgadas (1,9 cm). [10] Otros países tienen umbrales diferentes según la sensibilidad local al granizo; por ejemplo, las áreas de cultivo de uvas podrían verse afectadas negativamente por granizos más pequeños. Los granizos pueden ser muy grandes o muy pequeños, dependiendo de qué tan fuerte sea la corriente ascendente: las tormentas de granizo más débiles producen granizos más pequeños que las tormentas de granizo más fuertes (como las supercélulas ), ya que las corrientes ascendentes más poderosas en una tormenta más fuerte pueden mantener en el aire granizos más grandes.
El granizo se forma en nubes de tormenta fuertes, particularmente aquellas con corrientes ascendentes intensas , alto contenido de agua líquida, gran extensión vertical, gotas de agua grandes y donde una buena parte de la capa de nubes está por debajo del punto de congelación (0 °C; 32 °F). [4] Estos tipos de corrientes ascendentes fuertes también pueden indicar la presencia de un tornado. [11] La tasa de crecimiento de las piedras de granizo se ve afectada por factores como una mayor elevación, zonas de congelación más bajas y cizalladura del viento. [12]
Al igual que otras precipitaciones en las nubes cumulonimbus, el granizo comienza como gotitas de agua. A medida que las gotitas se elevan y la temperatura desciende por debajo del punto de congelación, se convierten en agua superenfriada y se congelan al entrar en contacto con los núcleos de condensación . Una sección transversal de una piedra de granizo de gran tamaño muestra una estructura similar a una cebolla. Esto significa que la piedra de granizo está formada por capas gruesas y translúcidas, alternadas con capas finas, blancas y opacas. La teoría anterior sugería que las piedras de granizo estaban sujetas a múltiples descensos y ascensos, cayendo en una zona de humedad y volviéndose a congelar a medida que se elevaban. [ cita requerida ] Se pensaba que este movimiento ascendente y descendente era responsable de las capas sucesivas de la piedra de granizo. Una nueva investigación, basada tanto en la teoría como en el estudio de campo, ha demostrado que esto no es necesariamente cierto. [ cita requerida ]
La corriente ascendente de la tormenta , con velocidades de viento dirigidas hacia arriba de hasta 110 mph (180 km/h), [13] empuja las piedras de granizo en formación hacia la nube. A medida que ascienden, pasan a áreas de la nube donde la concentración de humedad y gotas de agua superenfriada varía. La tasa de crecimiento de la piedra de granizo cambia dependiendo de la variación de humedad y gotas de agua superenfriada que encuentra. La tasa de acreción de estas gotas de agua es otro factor en el crecimiento de la piedra de granizo. Cuando la piedra de granizo se mueve hacia un área con una alta concentración de gotas de agua, captura estas últimas y adquiere una capa translúcida. Si la piedra de granizo se mueve hacia un área donde hay principalmente vapor de agua disponible, adquiere una capa de hielo blanco opaco. [14]
Además, la velocidad del granizo depende de su posición en la corriente ascendente de la nube y de su masa. Esto determina los diferentes espesores de las capas del granizo. La tasa de acreción de gotas de agua superenfriada sobre el granizo depende de las velocidades relativas entre estas gotas de agua y el propio granizo. Esto significa que, por lo general, los granizos más grandes se formarán a cierta distancia de la corriente ascendente más fuerte, donde pueden pasar más tiempo creciendo. [14] A medida que el granizo crece, libera calor latente , que mantiene su exterior en fase líquida. Debido a que experimenta un "crecimiento húmedo", la capa exterior es pegajosa (es decir, más adhesiva), por lo que un solo granizo puede crecer por colisión con otros granizos más pequeños, formando una entidad más grande con una forma irregular. [16]
El granizo también puede experimentar un "crecimiento seco", en el que el calor latente liberado a través de la congelación no es suficiente para mantener la capa exterior en estado líquido. El granizo que se forma de esta manera parece opaco debido a las pequeñas burbujas de aire que quedan atrapadas en la piedra durante la congelación rápida. Estas burbujas se fusionan y escapan durante el modo de "crecimiento húmedo", y la piedra de granizo es más transparente. El modo de crecimiento de una piedra de granizo puede cambiar a lo largo de su desarrollo, y esto puede dar lugar a capas distintas en la sección transversal de la piedra de granizo. [17]
El granizo seguirá ascendiendo en la tormenta hasta que su masa ya no pueda ser soportada por la corriente ascendente. Esto puede tardar al menos 30 minutos, en función de la fuerza de las corrientes ascendentes en la tormenta que produce el granizo, cuya cima suele tener más de 10 km de altura. Luego cae hacia el suelo mientras continúa creciendo, según los mismos procesos, hasta que abandona la nube. Más tarde comenzará a derretirse a medida que pasa al aire por encima de la temperatura de congelación. [18]
Por lo tanto, una trayectoria única en la tormenta es suficiente para explicar la estructura en capas del granizo. El único caso en el que se pueden hablar de trayectorias múltiples es en una tormenta multicelular, donde el granizo puede ser expulsado desde la parte superior de la célula "madre" y capturado en la corriente ascendente de una célula "hija" más intensa. Sin embargo, este es un caso excepcional. [14]
El granizo es más común en los interiores continentales de las latitudes medias, ya que la formación de granizo es considerablemente más probable cuando el nivel de congelación está por debajo de la altitud de 11.000 pies (3.400 m). [19] El movimiento de aire seco en tormentas eléctricas fuertes sobre los continentes puede aumentar la frecuencia del granizo al promover el enfriamiento por evaporación, lo que reduce el nivel de congelación de las nubes de tormenta eléctrica, lo que le da al granizo un mayor volumen para crecer. En consecuencia, el granizo es menos común en los trópicos a pesar de una frecuencia mucho mayor de tormentas eléctricas que en las latitudes medias porque la atmósfera sobre los trópicos tiende a ser más cálida a una altitud mucho mayor. El granizo en los trópicos se produce principalmente en elevaciones más altas. [20]
El crecimiento del granizo se vuelve extremadamente pequeño cuando las temperaturas del aire caen por debajo de los -30 °C (-22 °F), ya que las gotas de agua superenfriada se vuelven raras a estas temperaturas. [19] Alrededor de las tormentas eléctricas, el granizo se encuentra más probablemente dentro de la nube a elevaciones superiores a los 20.000 pies (6.100 m). Entre los 10.000 pies (3.000 m) y los 20.000 pies (6.100 m), el 60% del granizo todavía se encuentra dentro de la tormenta eléctrica, aunque el 40% ahora se encuentra dentro del aire limpio debajo del yunque. Por debajo de los 10.000 pies (3.000 m), el granizo se distribuye uniformemente dentro y alrededor de una tormenta eléctrica hasta una distancia de 2 millas náuticas (3,7 km). [21]
El granizo se produce con mayor frecuencia en el interior continental en latitudes medias y es menos común en los trópicos, a pesar de una frecuencia mucho mayor de tormentas eléctricas que en las latitudes medias. [22] El granizo también es mucho más común a lo largo de las cadenas montañosas porque las montañas fuerzan los vientos horizontales hacia arriba (conocido como elevación orográfica ), intensificando así las corrientes ascendentes dentro de las tormentas eléctricas y haciendo que el granizo sea más probable. [23] Las elevaciones más altas también dan como resultado que haya menos tiempo disponible para que el granizo se derrita antes de llegar al suelo. Una de las regiones más comunes para el granizo grande es en el norte montañoso de la India , que informó una de las tasas de muertes relacionadas con el granizo más altas registradas en 1888. [24] China también experimenta tormentas de granizo significativas. [25] Europa central y el sur de Australia también experimentan muchas tormentas de granizo. Las regiones donde ocurren tormentas de granizo con frecuencia son el sur y el oeste de Alemania , el norte y el este de Francia , el sur y el este del Benelux y el norte de Italia . [26] En el sudeste de Europa, Croacia y Serbia experimentan frecuentes ocurrencias de granizo. [27] Algunos países mediterráneos registran la máxima frecuencia de granizo durante la temporada de otoño. [26]
En América del Norte , el granizo es más común en el área donde se unen Colorado , Nebraska y Wyoming , conocida como "Hail Alley". [28] El granizo en esta región ocurre entre los meses de marzo y octubre durante las horas de la tarde y la noche, con la mayor parte de las ocurrencias de mayo a 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. [29] Al norte de esta área y también justo a sotavento de las Montañas Rocosas se encuentra la región Hailstorm Alley de Alberta , que también experimenta una mayor incidencia de eventos de granizo significativos.
Las tormentas de granizo también son comunes en varias regiones de América del Sur , particularmente en las latitudes templadas . La región central de Argentina , que se extiende desde la región de Mendoza hacia el este en dirección a Córdoba , experimenta algunas de las tormentas de granizo más frecuentes del mundo, con un promedio de 10 a 30 tormentas por año. [30] La región de la Patagonia en el sur de Argentina también ve tormentas de granizo frecuentes, aunque esto puede deberse en parte a que el granizo pequeño se cuenta como granizo en esta región más fría. [30] La región de la triple frontera entre los estados brasileños de Paraná , Santa Catarina y Argentina, en el sur de Brasil , es otra área conocida por las dañinas tormentas de granizo. [31] Las tormentas de granizo también son comunes en partes de Paraguay , Uruguay y Bolivia que bordean las regiones de granizo de alta frecuencia del norte de Argentina. [32] La alta frecuencia de tormentas de granizo en estas áreas de América del Sur se atribuye al forzamiento orográfico de la convección de la región, combinado con el transporte de humedad desde la Amazonía y la inestabilidad creada por los contrastes de temperatura entre la superficie y la atmósfera superior. [30] En Colombia , las ciudades de Bogotá y Medellín también ven tormentas de granizo frecuentes debido a su gran altitud. El sur de Chile también ve granizo persistente desde mediados de abril hasta octubre.
El radar meteorológico es una herramienta muy útil para detectar la presencia de tormentas eléctricas que produzcan granizo. Sin embargo, los datos del radar deben complementarse con un conocimiento de las condiciones atmosféricas actuales que permita determinar si la atmósfera actual es propicia para el desarrollo del granizo.
Los radares modernos escanean muchos ángulos alrededor del sitio. Los valores de reflectividad en múltiples ángulos sobre el nivel del suelo en una tormenta son proporcionales a la tasa de precipitación en esos niveles. La suma de las reflectividades en el Líquido Integrado Verticalmente o VIL, da el contenido de agua líquida en la nube. La investigación muestra que el desarrollo de granizo en los niveles superiores de la tormenta está relacionado con la evolución del VIL. El VIL dividido por la extensión vertical de la tormenta, llamada densidad de VIL, tiene una relación con el tamaño del granizo, aunque esto varía con las condiciones atmosféricas y, por lo tanto, no es muy preciso. [33] Tradicionalmente, el tamaño y la probabilidad del granizo se pueden estimar a partir de datos de radar por computadora utilizando algoritmos basados en esta investigación. Algunos algoritmos incluyen la altura del nivel de congelación para estimar el derretimiento del granizo y lo que quedaría en el suelo.
Ciertos patrones de reflectividad también son pistas importantes para el meteorólogo. El pico de dispersión de tres cuerpos es un ejemplo. Este es el resultado de la energía del radar que golpea el granizo y se desvía hacia el suelo, donde se desvía de nuevo hacia el granizo y luego hacia el radar. La energía tardó más tiempo en ir del granizo al suelo y de vuelta, a diferencia de la energía que fue directamente del granizo al radar, y el eco está más lejos del radar que la ubicación real del granizo en la misma trayectoria radial, formando un cono de reflectividades más débiles.
Más recientemente, se han analizado las propiedades de polarización de los retornos de radar meteorológico para diferenciar entre granizo y lluvia intensa. [34] [35] El uso de la reflectividad diferencial ( ), en combinación con la reflectividad horizontal ( ) ha dado lugar a una variedad de algoritmos de clasificación de granizo. [36] Se están empezando a utilizar imágenes satelitales visibles para detectar granizo, pero las tasas de falsas alarmas siguen siendo altas utilizando este método. [37]
El tamaño de las piedras de granizo se determina mejor midiendo su diámetro con una regla. En ausencia de una regla, el tamaño de las piedras de granizo a menudo se estima visualmente comparando su tamaño con el de objetos conocidos, como monedas. [38] El uso de objetos como huevos de gallina, guisantes y canicas para comparar los tamaños de las piedras de granizo es impreciso, debido a sus variadas dimensiones. La organización británica TORRO también realiza escalas tanto para las piedras de granizo como para las tormentas de granizo. [39]
Cuando se observa en un aeropuerto , el código METAR se utiliza dentro de una observación meteorológica de superficie que se relaciona con el tamaño del granizo. Dentro del código METAR, GR se utiliza para indicar granizo más grande, de un diámetro de al menos 0,25 pulgadas (6,4 mm). GR se deriva de la palabra francesa grêle . El granizo de tamaño más pequeño, así como los granizos de nieve, utilizan la codificación de GS, que es la abreviatura de la palabra francesa grésil . [40]
La velocidad terminal del granizo, o la velocidad a la que cae cuando toca el suelo, varía. Se estima que una piedra de granizo de 1 cm (0,39 pulgadas) de diámetro cae a una velocidad de 9 m/s (20 mph), mientras que las piedras de 8 cm (3,1 pulgadas) de diámetro caen a una velocidad de 48 m/s (110 mph). La velocidad de la piedra de granizo depende del tamaño de la piedra, su coeficiente de arrastre , el movimiento del viento a través del cual cae, las colisiones con gotas de lluvia u otras piedras de granizo y el derretimiento a medida que las piedras caen a través de una atmósfera más cálida . Como las piedras de granizo no son esferas perfectas, es difícil calcular con precisión su coeficiente de arrastre y, por lo tanto, su velocidad. [41]
En Estados Unidos, el Servicio Meteorológico Nacional informa sobre el tamaño del granizo comparándolo con objetos cotidianos. Los granizos de más de 1 pulgada de diámetro se consideran "severos". [42]
Los megacriometeoros , grandes rocas de hielo que no están asociadas con tormentas eléctricas, no son reconocidos oficialmente por la Organización Meteorológica Mundial como "granizo", que son agregaciones de hielo asociadas con tormentas eléctricas, y por lo tanto, los registros de características extremas de los megacriometeoros no se dan como registros de granizo.
El granizo puede causar daños graves, en particular a automóviles, aeronaves, tragaluces, estructuras con techos de vidrio, ganado y, más comúnmente, cultivos . [29] Los daños causados por el granizo en los techos a menudo pasan desapercibidos hasta que se observan más daños estructurales, como goteras o grietas. Es más difícil reconocer los daños causados por el granizo en los techos de tejas y los techos planos, pero todos los techos tienen sus propios problemas de detección de daños por granizo. [49] Los techos de metal son bastante resistentes al daño causado por el granizo, pero pueden acumular daños cosméticos en forma de abolladuras y recubrimientos dañados.
El granizo es uno de los peligros más importantes que las tormentas eléctricas pueden causar a los aviones. [50] Cuando el granizo supera los 13 mm de diámetro, los aviones pueden sufrir daños graves en cuestión de segundos. [51] El granizo que se acumula en el suelo también puede ser peligroso para los aviones que aterrizan. El granizo es una molestia común para los conductores de automóviles, ya que abolla gravemente el vehículo y agrieta o incluso rompe los parabrisas y las ventanas, a menos que estén estacionados en un garaje o cubiertos con un material de protección. El trigo, el maíz, la soja y el tabaco son los cultivos más sensibles a los daños causados por el granizo. [24] El granizo es uno de los peligros más costosos de Canadá. [52]
En raras ocasiones, se ha sabido que las grandes granizadas causan conmociones cerebrales o traumatismos craneales fatales . Las tormentas de granizo han sido la causa de eventos costosos y mortales a lo largo de la historia. Uno de los primeros incidentes conocidos ocurrió alrededor del siglo IX en Roopkund , Uttarakhand , India , donde entre 200 y 600 nómadas parecen haber muerto por heridas causadas por granizos del tamaño de pelotas de cricket . [53]
Las zonas estrechas donde el granizo se acumula en el suelo en asociación con la actividad de tormentas eléctricas se conocen como franjas de granizo o franjas de granizo, [54] que pueden detectarse por satélite después de que pasan las tormentas. [55] Las tormentas de granizo normalmente duran desde unos pocos minutos hasta 15 minutos. [29] Las tormentas de granizo acumuladas pueden cubrir el suelo con más de 2 pulgadas (5,1 cm) de granizo, causar que miles de personas se queden sin electricidad y derribar muchos árboles. Las inundaciones repentinas y los deslizamientos de tierra dentro de áreas de terreno empinado pueden ser un problema con la acumulación de granizo. [56]
Se han reportado profundidades de hasta 18 pulgadas (0,46 m). Un paisaje cubierto de granizo acumulado generalmente se asemeja a uno cubierto de nieve acumulada y cualquier acumulación significativa de granizo tiene los mismos efectos restrictivos que la acumulación de nieve, aunque en un área más pequeña, en el transporte y la infraestructura. [57] El granizo acumulado también puede causar inundaciones al bloquear los desagües, y el granizo puede ser transportado por las aguas de inundación, convirtiéndose en un aguanieve similar a la nieve que se deposita en elevaciones más bajas.
En raras ocasiones, una tormenta eléctrica puede volverse estacionaria o casi estacionaria mientras produce granizo prolíficamente y ocurren profundidades significativas de acumulación; esto tiende a suceder en áreas montañosas, como el caso del 29 de julio de 2010 [58] de acumulación de granizo de un pie en el condado de Boulder , Colorado. El 5 de junio de 2015, granizo de hasta cuatro pies de profundidad cayó en una cuadra de la ciudad de Denver, Colorado . Los granizos, descritos como entre el tamaño de abejorros y pelotas de ping pong, estuvieron acompañados de lluvia y fuertes vientos. El granizo cayó solo en una zona, dejando el área circundante intacta. Cayó durante una hora y media entre las 10:00 p.m. y las 11:30 p.m. Un meteorólogo del Servicio Meteorológico Nacional en Boulder dijo: "Es un fenómeno muy interesante. Vimos que la tormenta se detuvo. Produjo grandes cantidades de granizo en una pequeña área. Es una cosa meteorológica". Los tractores utilizados para limpiar la zona llenaron de granizo más de 30 camiones volcadores. [59]
Una investigación centrada en cuatro días individuales en los que se acumularon más de 15 cm de granizo en 30 minutos en la cordillera frontal de Colorado ha demostrado que estos eventos comparten patrones similares en las características observadas del clima sinóptico, el radar y los rayos, [60] lo que sugiere la posibilidad de predecir estos eventos antes de que ocurran. Un problema fundamental para continuar la investigación en esta área es que, a diferencia del diámetro del granizo, la profundidad del granizo no se informa comúnmente. La falta de datos deja a los investigadores y pronosticadores en la oscuridad cuando intentan verificar los métodos operativos. Se está llevando a cabo un esfuerzo cooperativo entre la Universidad de Colorado y el Servicio Meteorológico Nacional. El objetivo del proyecto conjunto es obtener la ayuda del público en general para desarrollar una base de datos de profundidades de acumulación de granizo. [61]
Durante la Edad Media , la gente en Europa solía tocar las campanas de las iglesias y disparar cañones para tratar de prevenir el granizo y el daño posterior a los cultivos. Existen versiones actualizadas de este enfoque como los modernos cañones antigranizo . La siembra de nubes después de la Segunda Guerra Mundial se realizó para eliminar la amenaza del granizo, [13] particularmente en toda la Unión Soviética , donde se afirmó que se logró una reducción del 70 al 98% en el daño a los cultivos por tormentas de granizo mediante el despliegue de yoduro de plata en las nubes utilizando cohetes y proyectiles de artillería . [62] [63] Pero estos efectos no se han replicado en ensayos aleatorios realizados en Occidente. [64] Quince países han llevado a cabo programas de supresión del granizo entre 1965 y 2005. [13] [24]
granizos pueden tener capas de hielo transparente y turbio si encuentran diferentes condiciones de temperatura y contenido de agua líquida en la tormenta. Las condiciones que experimenta el granizo pueden cambiar a medida que pasa horizontalmente a través de una corriente ascendente o cerca de ella.
