Una tormenta de masa de aire , también llamada tormenta "ordinaria", [ 1] "unicelular", "aislada" o "variedad de jardín" , [2] es una tormenta que generalmente es débil y por lo general no severa. Estas tormentas se forman en entornos donde está presente al menos cierta cantidad de energía potencial convectiva disponible (CAPE), pero con niveles muy bajos de cizalladura del viento y helicidad . La fuente de elevación, que es un factor crucial en el desarrollo de tormentas eléctricas, generalmente es el resultado de un calentamiento desigual de la superficie, aunque pueden ser inducidas por frentes meteorológicos y otros límites de bajo nivel asociados con la convergencia del viento . La energía necesaria para que se formen estas tormentas viene en forma de insolación o radiación solar. Las tormentas de masa de aire no se mueven rápidamente, no duran más de una hora y tienen la amenaza de rayos , así como lluvias ligeras, moderadas o fuertes. Las lluvias fuertes pueden interferir con las transmisiones de microondas dentro de la atmósfera.
Las características de los rayos están relacionadas con las características de la tormenta eléctrica original y podrían inducir incendios forestales cerca de tormentas eléctricas con lluvias mínimas. En ocasiones inusuales, podría haber una ráfaga descendente débil y granizo pequeño . Son comunes en las zonas templadas durante una tarde de verano. Como todas las tormentas eléctricas, el campo de viento de capas medias en el que se forman las tormentas determina el movimiento. Cuando el flujo de viento de capas profundas es ligero, la progresión del límite de salida determinará el movimiento de la tormenta. Dado que las tormentas eléctricas pueden ser un peligro para la aviación, se recomienda a los pilotos volar por encima de cualquier capa de neblina dentro de las regiones de mejor visibilidad y evitar volar debajo del yunque de estas tormentas eléctricas, que pueden ser regiones donde cae granizo de la tormenta eléctrica original. La cizalladura vertical del viento también es un peligro cerca de la base de las tormentas eléctricas que han generado límites de salida .
El detonante del levantamiento de la nube cúmulo inicial puede ser la insolación que calienta el suelo produciendo corrientes térmicas , áreas donde convergen dos vientos forzando al aire hacia arriba, o donde los vientos soplan sobre terreno de elevación creciente. La humedad se enfría rápidamente en gotas líquidas de agua debido a las temperaturas más frías a gran altitud, lo que aparece como nubes cúmulos . A medida que el vapor de agua se condensa en líquido, se libera calor latente que calienta el aire, haciendo que se vuelva menos denso que el aire seco circundante. El aire tiende a ascender en una corriente ascendente a través del proceso de convección (de ahí el término precipitación convectiva ). Esto crea una zona de baja presión debajo de la tormenta eléctrica en formación, también conocida como nube cumulonimbo . En una tormenta eléctrica típica, aproximadamente 5×10 8 kg de vapor de agua se elevan a la atmósfera de la Tierra . [3] [ verificación fallida ] Como se forman en áreas de mínima cizalladura vertical del viento , [4] la lluvia de la tormenta crea un límite de salida húmedo y relativamente frío que socava el flujo de entrada de bajo nivel de la tormenta y causa rápidamente disipación. Pueden producirse trombas marinas , granizo pequeño y fuertes ráfagas de viento en asociación con estas tormentas eléctricas. [5]
También conocidas como tormentas eléctricas de una sola célula, son las típicas tormentas eléctricas de verano en muchas zonas templadas. También se producen en el aire frío inestable que a menudo sigue al paso de un frente frío procedente del mar durante el invierno. Dentro de un grupo de tormentas eléctricas, el término "célula" se refiere a cada corriente ascendente principal independiente. Las células de tormenta eléctrica a veces se forman de forma aislada, ya que la aparición de una tormenta eléctrica puede desarrollar un límite de salida que establece el desarrollo de una nueva tormenta eléctrica. Estas tormentas rara vez son severas y son el resultado de la inestabilidad atmosférica local; de ahí el término "tormenta eléctrica de masa de aire". Cuando estas tormentas tienen un breve período de tiempo severo asociado a ellas, se las conoce como tormenta severa de pulso . Las tormentas severas de pulso están mal organizadas debido a la mínima cizalladura vertical del viento en el entorno de la tormenta y ocurren aleatoriamente en el tiempo y el espacio, lo que las hace difíciles de pronosticar. Entre la formación y la disipación, las tormentas eléctricas de una sola célula normalmente duran entre 20 y 30 minutos. [6]
Las tormentas eléctricas se desplazan por dos vías principales: por convección del viento y por propagación a lo largo de los límites de salida hacia fuentes de mayor calor y humedad. Muchas tormentas eléctricas se desplazan con la velocidad media del viento a través de la troposfera terrestre , o los 8 kilómetros (5,0 mi) más bajos de la atmósfera terrestre . Las tormentas eléctricas más jóvenes son dirigidas por vientos más cercanos a la superficie terrestre que las tormentas eléctricas más maduras, ya que tienden a no ser tan altas. Si el frente de ráfagas, o borde delantero del límite de salida, se mueve por delante de la tormenta eléctrica, el movimiento de esta se moverá en tándem con el frente de ráfagas. Este es un factor más importante en el caso de las tormentas eléctricas con fuertes precipitaciones (HP), como las tormentas eléctricas de masa de aire. Cuando las tormentas eléctricas se fusionan, lo que es más probable cuando existen numerosas tormentas eléctricas próximas entre sí, el movimiento de la tormenta eléctrica más fuerte normalmente dicta el movimiento futuro de la célula fusionada. Cuanto más fuerte sea el viento medio, menos probable será que otros procesos intervengan 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. [7]
La lluvia convectiva , o precipitación en forma de chubascos, se produce a partir de nubes cumulonimbus. Cae en forma de chubascos con una intensidad que cambia rápidamente. La precipitación convectiva cae sobre un área determinada durante un tiempo relativamente corto, ya que las nubes convectivas, como las tormentas eléctricas, tienen una extensión horizontal limitada. La mayor parte de la precipitación en los trópicos parece ser convectiva. [8] [9] El granizo y el granizo son buenos indicadores de precipitación convectiva y tormentas eléctricas. [10] En latitudes medias, la precipitación convectiva es intermitente y a menudo se asocia con límites baroclínicos como frentes fríos , líneas de turbonadas y frentes cálidos . [11] Las altas tasas de lluvia se asocian con tormentas eléctricas con gotas de lluvia más grandes. Las fuertes lluvias provocan el desvanecimiento de las transmisiones de microondas a partir de la frecuencia de 10 gigahercios (GHz), pero son más severas por encima de las frecuencias de 15 GHz. [12]
Se han encontrado relaciones entre la frecuencia de los rayos y la altura de la precipitación en las tormentas eléctricas. Las tormentas eléctricas que muestran devoluciones de radar por encima de los 14 kilómetros (8,7 mi) de altura están asociadas con tormentas que tienen más de diez relámpagos por minuto. También existe una correlación entre la tasa total de relámpagos y el tamaño de la tormenta eléctrica, su velocidad de corriente ascendente y la cantidad de granizo sobre la tierra. Sin embargo, las mismas relaciones no ocurren en los océanos tropicales. [13] Los relámpagos de las tormentas eléctricas de baja precipitación (LP) son una de las principales causas de los incendios forestales . [14] [15]
En las zonas donde estas tormentas se forman de forma aislada y la visibilidad horizontal es buena, los pilotos pueden evadirlas con bastante facilidad. En atmósferas más húmedas que se vuelven brumosas, los pilotos navegan por encima de la capa de bruma para obtener un mejor punto de observación de estas tormentas. No se recomienda volar bajo el yunque de las tormentas, ya que es más probable que caiga granizo en esas zonas fuera del eje principal de lluvia de la tormenta. [16] Cuando se forma un límite de salida debido a una capa poco profunda de aire enfriado por la lluvia que se extiende cerca del nivel del suelo desde la tormenta principal, tanto la velocidad como la cizalladura direccional del viento pueden resultar en el borde delantero del límite tridimensional. Cuanto más fuerte sea el límite de salida, más fuerte será la cizalladura vertical del viento resultante. [17]