Ascenso Dinámico y Convectivo

En la atmósfera, las variaciones de temperatura y densidad desestabilizan el ambiente generando las perturbaciones que son las que componen el estado del tiempo. Dichas perturbaciones poseen escalas y mecanismos de acción diferentes, por ejemplo la convección, lo cual no es mas que un movimiento vertical que experimentan los fluidos cuando tienen contacto con el calor (e.g. El agua y la leche al hervir) y el ascenso dinámico que se refiere al efecto que puede producir el viento en la atmósfera (e.g. El viento al converger o al chocar con una montaña). De todas formas la atmósfera se encuentra en un equilibrio estable, lo que significa que cualquier perturbación que se genere será restaurada por la gravedad y la presión haciendo que la atmósfera, eventualmente, vuelva a estar relativamente estable.

Una atmósfera inestable es un ambiente donde se están produciendo constantes movimientos verticales hacia arriba lo que permite la generación de cielos nublados y lluvias. Para que se genere la lluvia es necesario que la atmósfera este húmeda y que alguna fuerza haga que el aire se eleve y se enfríe, este enfriamiento aumenta la humedad relativa del ambiente haciendo que el aire se sature y condense en gotitas neblinosas que son las que componen las nubes y la lluvia. Existen varios mecanismos de "forzamiento" que permiten este ascenso y enfriamiento del aire los cuales podemos clasificar en dos grupos: Ascenso Convectivo y Ascenso Dinámico.

Ascenso Convectivo

El ascenso convectivo se inicia por medio del forzamiento térmico o empuje hidroestático lo cual es el movimiento que resulta de la diferencia de temperatura y densidad entre dos masas de aire que están una encima de la otra, posee una escala relativamente pequeña, esto es de unas decenas de kilómetros.

Este forzamiento hace que una "Burbuja" de aire que se encuentra usualmente cerca de la superficie, se eleve hacia niveles mas altos. Esto ocurre cuando la burbuja alcanza una densidad menor a la del ambiente o cuando se ve forzado a ascender; en el momento que la densidad es menor, el aire se eleva sólo a velocidades sorprendentemente altas. Este es el principal tipo de ascenso que interviene para la generación de corrientes convectivas, tronadas, sistemas de mesoescala y supercélulas.

"En la atmósfera, convección se refiere al movimiento vertical de las masas de aire por diferencias de temperatura y densidad en diversas capas de la atmósfera, usualmente se reflejan como tronadas o nublados cumuliforme."

Ascenso Dinámico

El ascenso dinámico resulta ser mucho mas lento que el ascenso convectivo, sin embargo, frecuentemente es muchísimo mas abarcante. El ascenso dinámico se resume en cualquier ascenso de aire que fue forzado de alguna forma, un ejemplo de este caso seria el ascenso orográfico en el cual el aire se va elevando a través de una ladera o montaña a una velocidad cerca de la del viento en niveles inferiores. Comparado con la convección la cual ocurre a una velocidad aproximada de 150 km/h, el ascenso orográfico o de montaña ocurre mucho mas lento. La velocidad vertical del ascenso dinámico es normalmente de menos de 1 km/h y podríamos decir que es muy poco pero durante unas 5 horas podría producir un ascenso de 5 km y una acumulación importante de humedad en la atmósfera.

El ascenso dinámico se produce por sistemas sinópticos, bajas presiones, sistemas frontales, advección de humedad y calor, ascenso de capa, convergencia y divergencia entre otras cosas. El hecho de que un sistema de baja presión se vaya moviendo hacia cierta zona supone que la presión va cayendo paulatinamente, lo que hace que el ambiente en ese lugar sea afectado por menor presión y como sabemos, si la presión cae el aire se enfría y se satura. Esta caída de presión se debe a un descenso de la densidad lo que a su vez se puede deber a un cambio en el volumen (Area y Espesor), la masa o la temperatura o la combinación entre ambas.

La temperatura va descendiendo en el nivel donde ocurre la caída de presión a una taza de ~10ºC/km si el aire no esta saturado y de 6.5ºC/km si el aire esta saturado en condiciones ambientales promedios. El aire húmedo, es decir la porción total de humedad de la mezcla de aire, asciende con un gradiente mucho mayor al aire seco por lo que, de seguir ascendiendo, llegará el momento donde eventualmente se juntarán generando la saturación.

Para poder entender esto correctamente hay que volver a lo básico; el aire en su totalidad se compone de varios elementos que se pueden simplificar en aire seco y el vapor de agua, estos se mezclan en diferentes proporciones. Cuando el valor de aire húmedo es casi igual al del aire seco pues se produce saturación y condensación. Dentro de los datos de un sondeo encontramos, esencialmente, dos tipo de temperaturas, la del punto de rocío y la del aire seco.

La temperatura de rocío es la temperatura que se debería alcanzar para que se produzca saturación ya que dicta directamente la cantidad de humedad que hay en el ambiente, lo que esto quiere decir es que el punto de rocío podría convertirse en la razón de mezcla, el parámetro que nos dice la cantidad de vapor que hay en el ambiente.

Al ascender, el aire húmedo no saturado sigue la linea de razón de mezcla de saturación cuyo gradiente vertical es muy débil, es decir, el aire se enfría poco, esto hace que se encuentre muy rápidamente con el aire seco que tiene un gradiente de ~10ºC/km, formando así una capa húmeda profunda que puede producir largos periodos de lluvias moderadas, dependiendo de otras condiciones ambientales.

Como existen varios mecanismos de ascenso dinámico, estos suelen venir juntos ayudándose uno a los otros, por ejemplo un ciclón tropical produce ascenso dinámico no solo por caída de presión sino por convergencia / divergencia y por adveccion de humedad ya que estos son parámetros interdependientes, de hecho en la vida real usualmente se combinan varios de estos ascensos dinámico no solo entre ellos sino que vienen acompañados de ascenso convectivo, tronadas, sistemas convectivos y demás.

Saber diagnosticar estos ascensos es vital para poder hacer un pronóstico eficiente. Un periodo relativamente corto de ascenso podría hacer un cambio significativo en el perfil de temperatura de una zona y producir tronadas e intensas lluvias inesperadas.

- The Weather Prediction

- MetEd de UCAR