2. Humedad. Estabilidad e inestabilidad atmosférica

En este apartado veremos la estabilidad e inestabilidad atmosférica. Para ello es importante conocer cómo se origina agua a partir de una masa de aire y qué relación tiene este proceso con la temperatura o la humedad. Para investigar estos aspectos acudiremos al laboratorio del instituto meteorológico y analizaremos en detalle conceptos como humedad absoluta o relativa.

Antes de explicarte estos conceptos intenta averiguar tú mismo de qué se trata. Utiliza la animación inferior y contesta a las distintas preguntas que te hacemos más abajo.

AV - Pregunta Verdadero-Falso
Utiliza la animación superior para investigar y/o comprobar la validez de las distintas hipótesis que aquí te planteamos.


Hipótesis 1. Al aumentar la humedad absoluta (y mantener constante la temperatura) aumenta la humedad relativa.

Verdadero Falso


Hipótesis 2. Al aumentar la temperatura (y mantener constante la humedad absoluta) aumenta también la humedad relativa.

Verdadero Falso


Hipótesis 3. El punto de saturación se alcanza cuando la humedad relativa es del 100%.

Verdadero Falso


Hipótesis 4. El punto de saturación se puede alcanzar manteniendo constante la humedad absoluta y disminuyendo la temperatura.

Verdadero Falso


Hipótesis 5. El punto de saturación se puede alcanzar manteniendo constante la humedad absoluta y aumentando la temperatura.

Verdadero Falso


Hipótesis 6. Para que llueva, la masa de aire debe tener una humedad relativa del 100%. Con un valor inferior no podría producirse precipitación.

Verdadero Falso


Hipótesis 7. Si calentamos una masa de aire con humedad absoluta constante y humedad relativa del 80% puede producirse lluvia siempre que la temperatura no supere los 50ºC.

Verdadero Falso


Desde el punto de vista meteorológico es más interesante conocer el valor de humedad relativa que el de humedad absoluta.

Verdadero Falso

Humedad absoluta y humedad relativa

La atmósfera contiene agua en tres estados: en forma de vapor, en estado sólido y líquido formando parte de las nubes.

La cantidad de vapor de agua en la atmósfera puede expresarse de dos maneras:

La humedad absoluta: Es la cantidad de vapor de agua que hay en un determinado volumen de aire (gramos de vapor de agua en un metro cúbico de aire): g /metro cúbico.

La humedad relativa: Es la cantidad de vapor de agua que contiene el aire en relación con la cantidad máxima que puede contener a una temperatura determinada. Se expresa en porcentaje.

Humedad relativa = 100 . Humedad absoluta / Humedad máxima

El aire totalmente seco contiene una humedad relativa del 0 %, mientras que cuando alcanza el punto de saturación (humedad máxima), la humedad relativa es del 100 %.

Cuando el aire no puede contener más vapor de agua decimos que se ha saturado de humedad.

El punto de saturación es la cantidad máxima de vapor que admite una masa de aire. Corresponde a la humedad máxima. El punto de saturación aumenta con la temperatura. Por ejemplo, 1 metro cúbico de aire tiene un punto de saturación de 12,8 g de vapor a 15º C, mientras que a menos 10º C es de 2,23 g de vapor de agua.

Tipos de precipitación

Cuando el aire alcanza su punto de saturación, el agua se condensa en minúsculas gotas que quedan en suspensión en el aire. Cuando este fenómeno se produce a cierta altura se forman las nubes y cuando tiene lugar a nivel del suelo se forma la niebla.

Si existen partículas en suspensión en el aire como polvo o humo, las gotitas de agua se depositan sobre ellas. Estas partículas constituyen núcleos de condensación porque favorecen este proceso.

Fotografías en Banco recursos CNICE (Ministerio de Educación) bajo licencia Creative Commons

 

La lluvia se produce cuando la temperatura en el interior de la nube desciende y se incrementa la condensación. Las partículas de agua se hacen más grandes y la fuerza de la gravedad las hace caer sobre la superficie terrestre.

La nieve Cuando las temperaturas dentro de la nube son muy bajas y las partículas que se forman son de hielo se origina la nieve. Al caer los cristales de hielo actúan como núcleos de condensación a los que se adhieren pequeñas gotas de agua, que solidifican.

El granizo se produce en las tormentas de verano o primavera. Es una precipitación en forma de masas de hielo sin cristalizar de diámetro variable. Se produce cuando las partículas de agua de las nubes son impulsadas por vientos interiores hacia altitudes elevadas, donde solidifican y caen por efecto de la gravedad. Si el proceso se repite varias veces pueden alcanzar gran tamaño. El granizo de gran tamaño se llama pedrisco.

El rocío y la escarcha. Se deben al enfriamiento del suelo. Se crea una situación de inversión térmica, ya que la temperatura del suelo es menor que la del aire situado encima. De esta manera el vapor de agua se condensa sobre la superficie terrestre. Si la condensación ocurre a menos de 0º C, se forma la escarcha. Hay que señalar que la escarcha no es el rocío que se hiela, sino el vapor de agua que por sublimación pasa de gas a sólido sin pasar por el estado líquido.

Vamos a analizar cómo la lluvia se asocia al ascenso o descenso de masas de aire.
Lo haremos por partes, presta atención en cada paso de la animación.

 

Icono IDevice Curiosidad

Habitualmente oímos en el informativo el término sensación térmica, con un dato de temperatura diferente a la recogida en el termómetro.

Se usa para describir el grado de incomodidad que percibimos por la combinación de la temperatura, el viento, y la humedad ambiental.

Existen dos factores que aceleran la pérdida de calor del cuerpo humano y que definen la sensación de frío; La diferencia térmica entre la piel y el medio ambiente y la velocidad del viento. La diferencia entre la piel y el medio exterior depende de la llamada capa límite, unos pocos milímetros de aire caliente alrededor de nuestra piel. Si hace viento retira esa capa y se acelera nuestro enfriamiento.


Estabilidad e inestabilidad atmosférica

Como has podido comprobar en la investigación, las precipitaciones suelen estar asociadas a zonas de borrasca:

a- La masa de aire inicial tiene una determinada Humedad relativa.

b- Al ascender disminuye su temperatura, por lo que la humedad relativa aumenta.

c- Si la humedad relativa supera el 100% (punto de saturación) se produce la condensación del vapor de agua, se originan nubes con posibilidad de precipitación.

En el caso de los anticiclones el descenso de la masa de aire produce un aumento de temperatura, por lo que la humedad relativa disminuye sin posibilidad de alcanzar el punto de saturación y provocar precipitaciones. Por tanto, se asocia a tiempo estable.

Cuando un anticiclón se sitúa sobre una zona de la superficie terrestre el tiempo en esta zona es estable y el cielo está despejado, sin embargo, cuando se sitúa una borrasca la zona es inestable, el cielo suele presentar nubosidad y puede haber precipitaciones.

Gradiente vertical e inversión térmica

Se denomina gradiente vertical a la variación de temperatura entre dos puntos situados a 100m de distancia en sentido vertical. En el aire en reposo existe un descenso de la temperatura con la altura que se denomina gradiente vertical de temperatura (GVT).

Este patrón a veces se altera, de forma que en determinadas capas la temperatura presenta valores más altos que el de capas inferiores. Un ejemplo es el de las inversiones térmicas.


Las inversiones térmicas se dan a cualquier altura de la troposfera pero un caso muy corriente es el que se produce a nivel del suelo sobre todo con cielo despejado, aire en calma y una fuerte irradiación nocturna de calor de la superficie terrestre. A medida que se enfría el suelo, también lo hace el aire situado sobre él de manera que éste adquiere una temperatura inferior a la que existe en las capas superiores.

Icono de iDevice AV - Reflexión
Si la inversión térmica ocurre sobre un núcleo urbano o industrial el grado de contaminación aumenta. ¿Sabrías explicar por qué?.

 

AV - Pregunta Verdadero-Falso
Indica si los siguientes enunciados son verdaderos o falsos:


a) La relación entre humedad absoluta y relativa es la siguiente: Humedad absoluta = 100 . Humedad relativa / Humedad máxima.

Verdadero Falso


b) El punto de saturación es la humedad máxima que puede darse en una masa de aire.

Verdadero Falso     


c) Las gotas de lluvia se forman más fácilmente alrededor de partículas de polvo o humo en las nubes.

Verdadero Falso


d) Se produce lluvia cuando la temperatura en el interior de la nube baja y se incrementa la condensación.

Verdadero Falso


e) Cuando una borrasca se sitúa sobre una zona de la superficie terrestre el tiempo en esta zona es estable y el cielo está despejado, sin embargo, cuando se sitúa un anticiclón la zona es inestable, el cielo suele presentar nubosidad y puede haber precipitaciones.

Verdadero Falso