Ascenso Dinámico y Convectivo

La atmosfera en sentido general esta en un equilibrio estable, esto significa que cualquier perturbación de la atmosfera sera restaurada por fenomenos como la gravedad y la presión atmosférica haciendo que la atmosfera, al fin y al cabo, vuelva a estar relativamente estable. Las perturbaciones que desestabilizan la atmosfera poseen escalas y mecanismos diferentes, por ejemplo la conveccion, 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), posee una escala relativamente pequeña, esto es de unas decenas de kilómetros, y se genera por las diferencias de densidades entre capas atmosféricas contiguas.

La atmosfera, de todas formas, es una capa muy activa y dinámica donde se generan constantes movimientos verticales y perturbaciones que desestabilizan o estabilizan la atmosfera, dependiendo del tipo de movimiento vertical que se produzca. Una atmosfera inestable es, en sentido simple, una atmosfera 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 atmosfera 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 no es mas que el movimiento vertical hacia arriba que experimenta el aire para poder producir la lluvia y las tormentas. El ascenso convectivo se inicia por medio del forzamiento térmico o empuje hidroestático, es decir, es el empuje que resulta de la diferencia de densidades entre dos capas contiguas, este forzamiento hace que el aire se eleve hasta el nivel donde puede ascender solo, esto ocurre cuando el aire alcanza temperaturas menores a la del ambiente, en ese momento el aire se eleva sólo a velocidades sorprendente mente altas. Este es el principal tipo de ascenso que interviene para la generación de corrientes convectivas, tronadas, sistemas de mesoescala y supercélulas.

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 orografico 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 conveccion la cual ocurre a una velocidad aproximada de 150 km/h, el ascenso orografico o de montaña ocurre mucho mas lento. La velocidad vertical de el ascenso dinámico es de mas o menos 20km/h y podríamos decir que es muy poco pero durante unas 5 horas podría producir un ascenso de 100 km y una acumulación importante de humedad en la atmosfera.

El ascenso dinámico se produce por sistemas sinopticos, bajas presiones, sistemas frontales, ascenso isoentropico, adveccion de humedad y calor, ascenso de capa, adveccion de vorticidad, convergencia y divergencia entre otras cosas. Cuando un sistema de baja presión se va moviendo hacia cierta zona, la presión a una altura determinada va cayendo lo que hace que el aire se vaya manteniendo a presiones menores y como sabemos si la presión cae el aire se enfría por descompresión pues las moléculas van perdiendo velocidad y energía térmica. 

La temperatura va descendiendo en el nivel donde ocurre la caída de presión a una taza de 9.8ºC/km si el aire no esta saturado y de 6.5ºC/km si el aire esta saturado en condiciones ambientales promedios, esto es siguiendo los diferentes valores adiabatico mientras que el aire húmedo, es decir la porción total de humedad de la mezcla de aire, asciende a través de la linea de razón de mezcla de saturacion.

Para poder entender esto bien hay que volver a lo básico (Aunque no por ser básico es fácil), el aire en su totalidad se compone de varios elementos, entre ellos, y para simplificar, esta el aire seco y el vapor de agua, estos se mezclan con diferentes proporciones. Cuando el valor de aire húmedo es casi igual al del aire seco pues se produce saturacion 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 saturacion 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, con algunos cálculos, convertirse en la razón de mezcla, el parámetro que nos dice la cantidad de vapor que hay en el ambiente por cada kilogramo de aire seco.

Al ascender, el aire húmedo no saturado sigue la linea de razón de mezcla de saturacion 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