sábado, 25 de enero de 2014

Análisis e interpretación de radiosondeos

Buenas noches! Hoy uno de mis seguidores de Twitter me ha preguntado por los radiosondeos o tefigramas. Pues bien, a continuación vamos a diferenciar cada una de sus indicaciones y como calcular los parámetros más importantes. Para ello nos apoyaremos con unas imágenes, las cuales han sido cedidas por mi compañero Alvaro Oliver, el cuál ya había publicado un artículo acerca de los radionsodeos. Vamos entonces:

springfield

Para empezar vamos a centrarnos en cada uno de los parámetros que aparecen en ambos ejes del radiosondeo. En el eje "Y" podemos ver sucesivos valores numéricos, que corresponden a la presión a diferentes alturas. Vemos que a mayor altura, menor presión, lo cuál es totalmente lógico si recordamos que la acción de la atracción gravitatoria tiende a apelmazar el aire cerca de la superficie. Con esto, también podemos deducir que el aire en capas bajas es más denso que el niveles altos, razón por la cuál la presión desciende de forma más brusca en niveles bajos que en medios y altos (vemos como las distancias entre dos valores de presión se va acrecentando a medida que subimos en la columna de aire). Justo a la derecha el radiosondeo nos indica la altura correspondiente a cada valor de presión.

En el eje "X" aparecen los distintos valores de temperatura que en concreto van desde los -40 a los 45ºC aproximadamente. Estas temperaturas están asociadas a las líneas de color malva inclinadas ligeramente a la derecha. Si nos fijamos en el resto de líneas, vemos como poseen una desviación que se acentúa a medida que ascendemos. Esto se debe a que las variables que representan se ven sometidas a variaciones a lo largo de la columna de aire.

Ya por último, en el margen derecho podemos ver la escala correspondiende a la intensidad de viento a distintos niveles de la atmosfera. Las direcciones de viento e intensidad del mismo no se ven condicionadas por la orografía o por la fuerza de rozamiento, pues hablamos de vientos geostróficos (movimientos del aire generados a partir del equilibrio entre la fuerza del gradiente y la centrífuga) En el extremo derecho de la imagen podemos ver los valores de distintos parámetros, de los que hablaremos posteriormente (no todos, pues alguno reviste cierta dificultad).

Después de haber visto las distintas partes del radiosondeo, centrémonos ahora en todo el conjunto de líneas que este mismo propone. Pues bien, nos llama la atención desde un principio dos líneas negras que se hacen ver desde un primer momento. La de la izquierda corresponde a la temperatura de rocío y la de la derecha a la temperatura del aire. Ambas líneas son la base de la interpretación de un tefigrama, pues, con ellas, podremos conocer múltiples parámetros tales como humedad, cobertura nubosa... Para conocer la Temperatura de rocío o la Temperatura del aire, hemos de seguir la línea de color azul que se dirige de izquierda a derecha en un sentido ascendente (totalmente recta).

Otras líneas de mucha importancia a la hora de interpretar un radiosondeo son las adiabáticas: por un lado la adiabática seca y por otro, la saturada.

La adiabática seca se corresponde con la línea de color verde. En cambio la saturada esta representada por una líne de color azul oscuro, la cual, señalamos en la siguiente imagen;





























Pero no dejaremos la descripción de las principales líneas sin hablar un poco de estas dos últimas , pues conviene conocer el significado de ambas, ya que son la base de cualquier explicación termodinámica.

Digamos pues, que estas líneas representan el recorrido de una burbuja o parcela de aire, dependiendo de su estado en humedad, es decir, saturadas o no saturadas/secas. Las saturadas, es decir las que poseen un 100% de humedad relativa, han de seguir la adiabática saturada, en donde la temperatura descendera 0,5ºC/100m (si ascendemos). En cambio una parcela de aire que no contenga ese 100% de HR, no seguirá esa misma trayectoria, y la costante térmica se acentuará algo más (1,0ºC/102m). Y nos preguntaremos, por qué estas variaciones? Pues bien, para entenderlo, debemos irnos a un término importante en el mundo de la termodinámica, que es el calor latente, el cuál representa la cantidad de energía calorífica que un cuerpo desprende al cambiar de estado. En este caso hablamos de condensación y es por ello que el descenso térmico sea más atenuado en las parcelas de aire saturado, en donde se libera ese calor latente.

Visto por encima, todas y cada una de las líneas del radiosondeo, pasemos ahora a conocer el cálculo de distintas variables, que nos harán comprender mejor distintos procesos que ocurren en la atmósfera.

Razón de mezcla de saturación/Ws

En si, esta variable, no nos indica nada, más que la cantidad de vapor de agua puede contener sin llegar a condensar. Esta variable se expresa en g/kg y a continuacíon veremos como se calcula:





























Lo que tendremos que hacer para llegar al valor que queremos conocer es, descender por la paralela de la línea de color violeta y al final del recorrido llegaremos a un determinado valor escrito en color violeta.. En el ejemplo, se calcula la cantidad de vapor de agua a un nivel de 700hPa, o lo que es lo
mismo, 3181m aproximadamente. Calculo que resulta en 10g/kg.

Razón de mezcla

Otro parámetro que de por si no nos hace conocer nada en concreto, pero como veremos posteriormente si lo interpretamos de manera conjunta con la razón de mezcla de saturacíon llegaremos a una variable muy conocido en el campo de la meteorología.




























Podríamos pensar que ambas variables se consiguen de la misma manera, pero no. Esta vez realizaremos el mismo proceso de forma análoga, pero desde la curva de temperatura de rocío que como sabemos es la situada a la izquierda entre las dos más destacadas.

En el ejemplo vemos como el valor se correspondiera a unos 3,5-3,7 g/kg.

Humedad relativa (HR)

Como decía hace escasas líneas, estos anteriores cálculos serían de suma importancia para hallar una de las variables más conocidas en meteorología. Se trata de la humedad relativa que relaciona la cantidad de vapor de agua en un momento determinado y de alguna manera lo compara con la cantidad que podría albergar estando saturado.

Pero para conocer esta humedad relativa, será imprescindible memorizar esta sencilla fórmula:

HR=100· (w/ws)

Como podremos deducir, simplemente habrá que dividir la razón de mezcla entre la razón de mezcla de saturación y multiplicar por 100 el valor obtenido, pues este se expresara en tanto por ciento.

Pongámoslo en práctica y calculemos la HR en capas medias altas, en concreto a 600hPa.



























Después de haber obtenido los dos únicos datos que debemos emplear en la fórmula, solo queda aplicarlos.

HR= 100· (4/6)

HR = 66,67%

Debemos tener en cuenta que se trata de un cálculo hecho de forma manual, por lo que no es demasiado exacto.

Nivel de Condensación por Ascenso (NCA)

Procedamos ya a calcular distintos parámetros relacionados con la formación de nubosidad por convección. Empecemos entonces con el NCA que es la altura o nivel a la que una parcela de aire condensa, lo que se corresponderá con la altura de la base nubosa de algunas formaciones.




























Para llegar al valor de dicho NCA debemos partir desde la temperatura en superficie y trazar una línea paralela a la adiabática seca que como ya sabemos es la línea verde. Posteriormente dibujaremos una línea desde la temperatura de rocío en superfície en paralelo a la línea de razón de mezcla. En el punto de intersección de ambos segmentos se hallará el Nivel de Condensación por Ascenso, que en este caso se sitúa a unos 1544m o lo que es lo mismo, 850hPa aproximadamente.

Nivel de Condensación por Convección

Este nuevo parámetro evalúa la altura a la que una parcela de aire condensa después de haber ascendido gracias a un disparo termoconvectivo, siguiendo por tanto la adiabática seca hasta dicho momento.

El proceso a seguir es muy sencillo, pues solo tendremos que ascender desde la temperatura de rocío de manera paralela a la linea de razón de mezcla hasta que este mismo trazado se corte con la línea de temperatura del aire.





























En este caso el Nivel de Condensación por Convección se sitúa a más de 3100m. Esta será la altura a la que se forme la nubosidad si solo ha sido generada por un disparo termoconvectivo. Si han intervenido otro tipo de ascensos, debemos fijarnos en el NCA.

Temperatura equivalente (Te)

Es la temperatura en el nivel en que toda la humedad de una muestra de aire se condensa cuando asciende siguiendo un proceso pseudoadiabático, es decir, un proceso en el que se elimina toda la humedad condensada de la muestra de aire. Luego el calor latente de condensación calienta la muestra de aire. Debemos conocer la T del aire y la de rocío para este cálculo.

Para hallar la Te debemos empezar por calcular el NCA, que ya hemos explicado anteriormente. A partir de ese mismo punto seguiremos la adiabática saturada (pues al sobrepasar el NCA la parcela de aire residirá saturada). En el punto en el que la adiabática saturada y la seca se sitúan paralelas (el aire a esos niveles pierde su humedad y la línea que representa la adiabática saturada, se ve obligada a bascular hacia la seca, pues esta esta parcela de aire ha perdido  gran parte de su humedad absoluta) se traza una línea paralela a la adiabática seca hasta el nivel deseado,en este caso 750hPa. Esta será la Temperatura Equivalente.





























Para una Temperatura de unos 14ºC y una T de rocío de 0º aproximadamente, obtendremos una Te de unos 32ºC aproximados.

Temperatura de convección

Esto es, la Temperatura que se debe alcanzar para poner en marcha la convección. Para ello debemos conocer previamente el NCC que ya hemos visto anteriormente.

A partir de ese NCC, seguiremos una adiabática seca en sentido descendente hasta la superficie, y daremos entonces con la T de convección.





























La temperatura de convección en este radiosondeo, ronda los 33ºC.

Nivel de Convección Libre (NCL)

Es la altura a la que una parcela de aire que asciende se torna más calida que el aire que le rodea y por tanto sufre un empuje convectivo. La parecela de aire ascendera por la adiabática seca hasta el NCA donde se condensará y seguirá la saturada.

Primeramente calcularemos el NCA. A partir de este mismo nivel seguiremos la adiabática saturada hasta cortar con la la curva de Temperatura. Ese sera el NCL.





























En este caso se sitúa a unos 1528m aproximadamente.

Nivel de Equilibrio y CAPE

El CAPE no es más que la energía disponible en la atmosfera para generar un movimiento convectivo. Este parámetro tendrá mucha importancia a la hora de predecir tormentas, pues de el depende la intensidad del fenómeno tormentoso.

Para hallar la cantidad de energía disponible hemos de aprender previamentea a encontrar el Nivel de Equilibrio, el cual encontraremos siguiendo a partir del NCL la adiabática saturada hasta cortar con la curva de temperatura.





























Con este método podremos de forma gráfica tener una idea aproximada de la cantidad de energía disponible en la atmósfera. Este indice expresado en J/kg tendrá su valor exacto en el extremo derecho del radiosondeo, que como vemos esta entorno a 1125J/kg.

El CAPE será muy importante a la hora de determinar la virulencia de la precipitación, pues a mayor CAPE, mayor intensidad de corriente ascendente y por tanto mayor cohesion entre las gotitas de agua durante dicho ascenso.

Capa de Inhibición Convectiva (CIN)

Este índice, determinará la intensidad con la que la capa de inhibición convectiva aparece en la atmosfera dificultando así la convección. A mayor CIN mayor dificultad para que se produzca una fuerte corriente ascendente. Para calcularlo desde el NCA se sigue la adiabática saturada hasta el NCL y así obtendremos el CIN. Este parámetro es igualmente expresado en J/Kg.


 De forma sencilla, hemos de comparar la porción de CAPE (rojo) y CIN (azul) para, de manera aproximada, saber si el ascenso vencera esa capa de inhibición o no. En este caso la CIN no permitirá la gestación de tormentas importantes. El valor exacto del CIN está determinado al igual que el CAPE a la derecha del radiosondeo.

Indice Showalter (SSI)

En el SSI una parcela de aire se eleva de 850hPa a 550hPa y posteriormente en ese último nivel se resta la temperatura de la parcela de la temperatura del sondeo. Cuanto mayor sea el valor negativo de este mismo índice, mayor inestabilidad.




























Si efectuamos la resta el valor es -6 lo que prácticamente coincide con el valor indicado a la derecha del tefigrama (-5,84).

Espero que les haya gustado este artículo. De nuevo agradecer la colaboración de Alvaro Oliver por cederme cada una de las imágenes utilizadas en esta entrada.

Un saludo!!

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