La lluvia helada es la lluvia que se mantiene a temperaturas por debajo del punto de congelación gracias a la masa de aire ambiente , que provoca la congelación al entrar en contacto con las superficies. A diferencia de una mezcla de lluvia y nieve o de bolitas de hielo , la lluvia helada está formada enteramente por gotitas líquidas . Las gotas de lluvia se sobreenfrían al atravesar una capa de aire con temperaturas por debajo del punto de congelación a cientos de metros sobre el suelo y luego se congelan al impactar con cualquier superficie que encuentren, incluido el suelo, los árboles, los cables eléctricos, los aviones y los automóviles. [1] El hielo resultante, llamado hielo glaseado , puede acumularse hasta alcanzar un espesor de varios centímetros y cubrir todas las superficies expuestas. El código METAR para la lluvia helada es FZRA .
Una tormenta que produce un espesor significativo de hielo glaseado a partir de la lluvia helada se suele denominar 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 cables eléctricos por el peso del hielo acumulado. Los cables eléctricos caídos causan cortes de energía en las áreas afectadas, mientras que el hielo acumulado también puede representar riesgos importantes para las aeronaves. También se sabe que es extremadamente peligrosa para las aeronaves, ya que el hielo puede "remodelar" eficazmente la forma del perfil aerodinámico y las superficies de control de vuelo . (Véase formación de hielo atmosférico .) [2]
La lluvia helada suele asociarse con la llegada de un frente cálido , cuando el aire con temperaturas bajo cero (a temperaturas iguales o inferiores al punto de congelación) queda atrapado en los niveles más bajos de la atmósfera mientras que el aire cálido se desplaza hacia arriba. [3] Esto sucede, por ejemplo, cuando un sistema de baja presión se desplaza desde el valle del río Misisipi hacia los montes Apalaches y el valle del río San Lorenzo en América del Norte durante la estación fría, con un fuerte sistema de alta presión situado más al este. Esta configuración se conoce como represamiento de aire frío y se caracteriza por un 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 para la precipitación helada. [4]
La lluvia helada se forma cuando la nieve que cae se topa con una capa de aire cálido en altura, normalmente 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 por encima de la superficie y se enfría a una temperatura por debajo del punto de congelación (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 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 en forma de lluvia superenfriada . Cuando estas gotas superenfriadas entran en contacto con el suelo, cables eléctricos, 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, de ahí la lluvia helada. [5] [6] El proceso físico específico mediante el cual esto ocurre se llama nucleación . [7]
Las observaciones de superficie realizadas por estaciones tripuladas o automáticas son la única confirmación directa de la lluvia helada. Nunca se puede ver directamente la lluvia helada, la lluvia o la nieve en ningún tipo de radar meteorológico , ya sea Doppler o convencional. Sin embargo, es posible estimar el área cubierta por la lluvia helada con el radar de forma indirecta. [8] [9]
La intensidad de los ecos de radar ( reflectividad ) es proporcional a la forma (agua o hielo) de la precipitación y a su diámetro. De hecho, la lluvia tiene un poder de reflexión mucho mayor que la nieve, pero su diámetro es mucho menor. Por lo tanto, la reflectividad de la lluvia procedente de la nieve derretida es solo ligeramente superior. Sin embargo, en la capa en la que se está derritiendo la nieve, los copos húmedos siguen teniendo un diámetro grande y están recubiertos de agua, por lo que los ecos de 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 por debajo del punto de congelación. La imagen adjunta muestra cómo se puede localizar un artefacto de este tipo con una sección transversal a través de datos de radar. [8] [9] La altura y la pendiente de la banda brillante darán pistas sobre la extensión de la región donde se está produciendo el derretimiento. Luego, 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 de radar se muestran claramente como precipitaciones de lluvia, mixtas y de nieve.
La lluvia helada a menudo causa cortes de energía importantes al formar hielo glaseado. Cuando la lluvia helada o llovizna es ligera y no prolongada, el hielo formado es delgado y generalmente causa solo daños menores (liberando a los árboles de sus ramas muertas, etc.). [10] Sin embargo, cuando se acumulan grandes cantidades, es uno de los tipos de peligro invernal más peligrosos. [11] Cuando la capa de hielo excede aproximadamente 6,4 mm (0,25 pulgadas) [ cita requerida ] , las ramas de los árboles con ramas muy cubiertas de hielo pueden romperse bajo el enorme peso y caer sobre líneas eléctricas. Las condiciones de viento y los relámpagos , cuando están presentes, agravarán el daño. Las líneas eléctricas cubiertas de hielo se vuelven extremadamente pesadas, lo que hace que los postes de soporte, los aisladores y las líneas se rompan. El hielo que se forma en las carreteras hace que el viaje en vehículo sea peligroso. A diferencia de la nieve, el hielo húmedo casi no proporciona tracción y los vehículos se deslizarán incluso en pendientes suaves. Como la lluvia helada no cae al suelo en forma de bolitas de hielo (llamadas "aguanieve") sino como gotitas de lluvia, se adapta a la forma del suelo o de un objeto, como la rama de un árbol o un coche, y forma una gruesa capa de hielo , a menudo llamada "glaseado".
La lluvia helada y el hielo glaseado a gran escala se denominan tormentas de hielo . Los efectos sobre las plantas pueden ser graves, ya que no pueden soportar el peso del hielo. Los árboles pueden romperse, ya que están inactivos y son frágiles durante el clima invernal. Los pinos también son víctimas de las tormentas de hielo, ya que sus agujas atraparán el hielo, pero no podrán soportar el peso. En febrero de 1994, una grave tormenta de hielo causó más de mil millones de dólares en daños 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 golpeó 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 las aeronaves, ya que provoca la formación rápida de hielo estructural , congelando los componentes necesarios. La mayoría de los helicópteros y aviones pequeños carecen del equipo de descongelación necesario para volar con lluvia helada de cualquier intensidad, y la lluvia helada intensa puede abrumar incluso a los sistemas de descongelación más sofisticados de los aviones grandes. La formación de hielo puede aumentar el peso de una aeronave, pero normalmente no lo suficiente como para suponer un peligro. El principal peligro proviene del cambio de forma de los perfiles aerodinámicos por parte del hielo , lo que reducirá la sustentación y aumentará la resistencia . Los tres factores aumentan la velocidad de pérdida y reducen el rendimiento de la aeronave, lo que dificulta mucho el ascenso o incluso el mantenimiento de la altitud.
La forma más fácil de evitar la lluvia helada es desplazarse hacia una atmósfera más cálida. En la mayoría de las condiciones, esto requeriría que la aeronave descienda, lo que normalmente puede hacer de manera segura y fácil incluso con una acumulación moderada de hielo estructural. Sin embargo, la lluvia helada va acompañada de una inversión de temperatura en altura, lo que significa que las aeronaves deben ascender para desplazarse hacia una atmósfera más cálida, lo que 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 se encontró con un tráfico aéreo denso y mal tiempo que pospuso 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 turbohélice bimotor 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 volaba en círculos, gotas de nubes superenfriadas, lluvia helada o llovizna helada formaron una cresta de hielo en la superficie superior de sus alas, lo que finalmente provocó que el piloto automático de la aeronave 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 la lluvia helada se depositaba sobre manzanas podridas que colgaban y se glaseaba sobre ellas inmediatamente, creando una capa de glaseado . Debido a que el punto de congelación de las manzanas es más bajo que el del agua, a temperaturas más cálidas las manzanas se descongelaron antes que el hielo, luego la pulpa de manzana podrida se deslizó por el fondo, dejando cáscaras heladas. [13] Estas cáscaras heladas en forma de manzanas se denominaron manzanas fantasma y se observaron 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 salido marcha atrás del estacionamiento dejó una capa de hielo de su parte delantera inferior (con parrilla y parachoques ) sobre carámbanos . [14]
