En meteorología , una nube es un aerosol que consiste en una masa visible de diminutas gotas de líquido , cristales congelados u otras partículas suspendidas en la atmósfera de un cuerpo planetario o espacio similar. [1] El agua u otros productos químicos pueden componer las gotas y los cristales. En la Tierra , las nubes se forman como resultado de la saturación del aire cuando se enfría a su punto de rocío o cuando gana suficiente humedad (generalmente en forma de vapor de agua). ) de una fuente adyacente para elevar el punto de rocío a la temperatura ambiente. Se ven en la homosfera de la Tierra , que incluye la troposfera , la estratosfera y la mesosfera . La nefología es la ciencia de las nubes, que se lleva a cabo en la rama de la física de las nubes de la meteorología . Hay dos métodos para nombrar las nubes en sus respectivas capas de la homosfera, el latín y el común.
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Los tipos de género en la troposfera, la capa atmosférica más cercana a la superficie de la Tierra, tienen nombres latinos debido a la adopción universal de la nomenclatura de Luke Howard que se propuso formalmente en 1802. Se convirtió en la base de un sistema internacional moderno que divide las nubes en cinco formas que se pueden dividir o clasificar en niveles de altitud para derivar diez géneros básicos . Los principales tipos de nubes representativos de cada una de estas formas son estratos , cirros , estratocúmulos , cúmulos y cumulonimbos . Las nubes de bajo nivel no tienen prefijos relacionados con la altitud. Sin embargo, los tipos estratiformes y estratocumuliformes de nivel medio reciben el prefijo alto- mientras que las variantes de nivel alto de estas mismas dos formas llevan el prefijo cirro- . Los tipos de género con suficiente extensión vertical para ocupar más de un nivel no llevan prefijos relacionados con la altitud. Se clasifican formalmente como de nivel bajo o medio según la altitud a la que se forma inicialmente, y también se caracterizan de manera más informal como de niveles múltiples o verticales . La mayoría de los diez géneros derivados por este método de clasificación se pueden subdividir en especies y luego subdividir en variedades . Las nubes estratiformes muy bajas que se extienden hasta la superficie de la Tierra reciben los nombres comunes de niebla y niebla , pero no tienen nombres latinos.
En la estratosfera y la mesosfera, las nubes tienen nombres comunes para sus tipos principales. Pueden tener la apariencia de velos o sábanas estratiformes, mechones cirriformes o bandas u ondulaciones estratocumuliformes. Se ven con poca frecuencia, principalmente en las regiones polares de la Tierra. Se han observado nubes en las atmósferas de otros planetas y lunas del Sistema Solar y más allá. Sin embargo, debido a sus diferentes características de temperatura, a menudo se componen de otras sustancias como metano , amoníaco y ácido sulfúrico , además de agua.
Las nubes troposféricas pueden tener un efecto directo sobre el cambio climático en la Tierra. Pueden reflejar los rayos entrantes del sol, lo que puede contribuir a un efecto de enfriamiento donde y cuando ocurren estas nubes, o atrapar la radiación de onda más larga que se refleja desde la superficie de la Tierra, lo que puede causar un efecto de calentamiento. La altitud, la forma y el grosor de las nubes son los principales factores que afectan el calentamiento o enfriamiento local de la Tierra y la atmósfera. Las nubes que se forman sobre la troposfera son demasiado escasas y demasiado delgadas para tener alguna influencia en el cambio climático. Las nubes son la principal incertidumbre en la sensibilidad climática . [2]
Resumen tabular
La tabla que sigue tiene un alcance muy amplio. Se basa en varios métodos de clasificación de nubes, tanto formales como informales, utilizados en diferentes niveles de la homosfera de la Tierra por varias autoridades citadas, especialmente con respecto a formas, [3] niveles de altitud, [4] formas y niveles, [5 ] altísimas nubes verticales, [6] y nubes sobre la troposfera. [7] A pesar de algunas diferencias en la nomenclatura, los esquemas de clasificación que se ven en este artículo se pueden combinar mediante el uso de una clasificación cruzada informal de formas físicas y niveles de altitud para derivar los 10 géneros troposféricos, la niebla y la niebla que se forman a nivel de superficie, y varios tipos principales adicionales por encima de la troposfera. El género cumulus incluye cuatro especies que indican un tamaño vertical que puede afectar los niveles de altitud. Esta tabla no debe verse como una clasificación estricta o singular, sino como una ilustración de cómo varios tipos de nubes principales se relacionan entre sí y se definen a través de un rango completo de niveles de altitud desde la superficie de la Tierra hasta el "borde del espacio".
| Formas y niveles | Estratiforme no convectivo | Cirriforme en su mayoría no convectivo | Estratocumuliforme limitado-convectivo | Libre-convectivo cumuliforme | Cumulonimbiforme fuerte convectivo |
|---|---|---|---|---|---|
| Nivel extremo | PMC : velos noctilucentes | Olas o remolinos noctilucentes | Bandas noctilucentes | ||
| Muy alto nivel | Ácido nítrico y agua PSC | PSC nacarado cirriforme | PSC nacarado lenticular | ||
| Nivel alto | Cirrostrato | Cirro | Cirrocúmulo | ||
| Nivel medio | Altostrato | Altocúmulo | |||
| Nivel bajo | Estrato | Estratocúmulos | Cúmulos humilis o fractus | ||
| Vertical de varios niveles o moderada | Nimboestrato | Cumulus mediocris | |||
| Vertical imponente | Cúmulo congestus | Cumulonimbo | |||
| Nivel de la superficie | Niebla o neblina |
Para otra descripción general tabular que también cubre toda la homosfera, consulte Géneros de nubes y especies seleccionadas, características suplementarias y otros hidrometeoros en el aire (ubicados justo debajo de la parte inferior del artículo).
Etimología e historia de la ciencia y la nomenclatura de las nubes
Etimología
El origen del término "nube" se puede encontrar en las palabras del inglés antiguo clud o terrón , que significa una colina o una masa de piedra. Hacia principios del siglo XIII, la palabra se empezó a utilizar como metáfora de las nubes de lluvia, debido a la similitud de apariencia entre una masa de roca y un montón de cúmulos. Con el tiempo, el uso metafórico de la palabra suplantó al inglés antiguo weolcan , que había sido el término literal para las nubes en general. [8] [9]
Aristóteles
Los estudios de nubes antiguas no se realizaron de forma aislada, sino que se observaron en combinación con otros elementos meteorológicos e incluso con otras ciencias naturales. Alrededor del 340 a. C., el filósofo griego Aristóteles escribió Meteorologica , una obra que representaba la suma del conocimiento de la época sobre las ciencias naturales, incluido el tiempo y el clima. Por primera vez, la precipitación y las nubes de las que cayó la precipitación se denominaron meteoros, que se originan en la palabra griega meteoros , que significa "alto en el cielo". De esa palabra surgió el término moderno meteorología , el estudio de las nubes y el clima. Meteorologica se basó en la intuición y la simple observación, pero no en lo que ahora se considera el método científico. Sin embargo, fue el primer trabajo conocido que intentó tratar una amplia gama de temas meteorológicos de manera sistemática, especialmente el ciclo hidrológico . [10]
Primera clasificación integral
Después de siglos de teorías especulativas sobre la formación y el comportamiento de las nubes, los primeros estudios verdaderamente científicos fueron realizados por Luke Howard en Inglaterra y Jean-Baptiste Lamarck en Francia. Howard fue un observador metódico con una sólida base en el idioma latino y utilizó su experiencia para clasificar los diversos tipos de nubes troposféricas durante 1802. Creía que las formas cambiantes de las nubes en el cielo podrían desbloquear la clave para la predicción del tiempo. Lamarck había trabajado de forma independiente en la clasificación de nubes el mismo año y había ideado un esquema de nomenclatura diferente que no logró impresionar ni siquiera en su país de origen, Francia, porque utilizaba nombres franceses inusuales para los tipos de nubes. Su sistema de nomenclatura incluía 12 categorías de nubes, con nombres como (traducido del francés) nubes nebulosas, nubes moteadas y nubes con forma de escoba. Por el contrario, Howard usó el latín universalmente aceptado, que se popularizó rápidamente después de su publicación en 1803. [11] Como señal de la popularidad del esquema de nombres, el dramaturgo y poeta alemán Johann Wolfgang von Goethe compuso cuatro poemas sobre las nubes, dedicándolos a Howard. Una elaboración del sistema de Howard fue finalmente adoptada formalmente por la Conferencia Meteorológica Internacional en 1891. [11] Este sistema cubría solo los tipos de nubes troposféricas, pero el descubrimiento de nubes sobre la troposfera a finales del siglo XIX condujo finalmente a la creación de una clasificación separada. esquemas que utilizan nombres comunes para estas nubes muy altas, que todavía eran muy similares a algunas formas de nubes identificadas en la troposfera. [7]
Formación en la homósfera: cómo se satura el aire
Las nubes terrestres se pueden encontrar en la mayor parte de la homosfera, que incluye la troposfera, la estratosfera y la mesosfera. Dentro de estas capas de la atmósfera , el aire puede saturarse como resultado de ser enfriado hasta su punto de rocío o por la adición de humedad de una fuente adyacente. [12] En el último caso, la saturación se produce cuando el punto de rocío se eleva a la temperatura ambiente del aire.
Refrigeración adiabática
El enfriamiento adiabático ocurre cuando uno o más de tres posibles agentes de elevación (convectivo, ciclónico / frontal u orográfico) hacen que una porción de aire que contiene vapor de agua invisible se eleve y se enfríe hasta su punto de rocío, la temperatura a la que el aire se satura. El principal mecanismo detrás de este proceso es el enfriamiento adiabático. [13] A medida que el aire se enfría hasta su punto de rocío y se satura, el vapor de agua normalmente se condensa para formar gotas de nubes. Esta condensación ocurre normalmente en núcleos de condensación de nubes , como partículas de sal o polvo, que son lo suficientemente pequeñas como para mantenerse en el aire mediante la circulación normal del aire. [14] [15]
Un agente es el movimiento convectivo ascendente del aire causado por el calentamiento solar diurno a nivel de la superficie. [14] La inestabilidad de la masa de aire permite la formación de nubes cumuliformes que pueden producir chubascos si el aire está suficientemente húmedo. [16] En ocasiones moderadamente raras, la elevación convectiva puede ser lo suficientemente potente como para penetrar la tropopausa y empujar la cima de la nube hacia la estratosfera. [17]
La elevación frontal y ciclónica ocurre cuando el aire estable se fuerza a volar en los frentes climáticos y alrededor de los centros de baja presión mediante un proceso llamado convergencia . [18] Los frentes cálidos asociados con ciclones extratropicales tienden a generar principalmente nubes cirriformes y estratiformes en un área amplia, a menos que la masa de aire cálido que se aproxima sea inestable, en cuyo caso los cúmulos congestus o cumulonimbos suelen estar incrustados en la capa principal de nubes precipitantes. [19] Los frentes fríos generalmente se mueven más rápido y generan una línea más estrecha de nubes, que son en su mayoría estratocumuliformes, cumuliformes o cumulonimbiformes dependiendo de la estabilidad de la masa de aire caliente justo delante del frente. [20]
Una tercera fuente de elevación es la circulación del viento que obliga al aire a pasar por una barrera física como una montaña ( elevación orográfica ). [14] Si el aire es estable en general, no se forman más que nubes de casquete lenticulares. Sin embargo, si el aire se vuelve lo suficientemente húmedo e inestable, pueden aparecer lluvias orográficas o tormentas eléctricas . [21]
Refrigeración no adiabática
Junto con el enfriamiento adiabático que requiere un agente de elevación, existen tres mecanismos principales no adiabáticos para bajar la temperatura del aire a su punto de rocío. El enfriamiento conductivo, radiacional y evaporativo no requiere ningún mecanismo de elevación y puede causar condensación a nivel de la superficie, lo que da como resultado la formación de niebla . [22] [23] [24]
Añadiendo humedad al aire
Se pueden agregar varias fuentes principales de vapor de agua al aire como una forma de lograr la saturación sin ningún proceso de enfriamiento: agua o suelo húmedo, [25] [26] [27] precipitación o virga , [28] y transpiración de las plantas [29 ]
Clasificación: cómo se identifican las nubes en la troposfera
La clasificación troposférica se basa en una jerarquía de categorías con formas físicas y niveles de altitud en la parte superior. [3] [4] Estos se clasifican de forma cruzada en un total de diez tipos de género, la mayoría de los cuales se pueden dividir en especies y luego subdividir en variedades que se encuentran en la parte inferior de la jerarquía. [30]
Formas fisicas
Las nubes en la troposfera asumen cinco formas físicas basadas en la estructura y el proceso de formación. Estos formularios se utilizan comúnmente para el análisis de satélites. [3] Se dan a continuación en orden ascendente aproximado de inestabilidad o actividad convectiva . [31]
Estratiforme
Las nubes estratiformes no convectivas aparecen en condiciones estables de masa de aire y, en general, tienen estructuras planas en forma de láminas que pueden formarse a cualquier altitud en la troposfera. [32] El grupo estratiforme se divide por rango de altitud en los géneros cirrostratus (nivel alto), altoestrato (nivel medio), estrato (nivel bajo) y nimboestrato (multinivel). [4] La niebla se considera comúnmente una capa de nubes basada en la superficie. [21] La niebla puede formarse al nivel de la superficie en el aire claro o puede ser el resultado de una nube de estratos muy baja que desciende hasta el nivel del suelo o del mar. Por el contrario, las nubes estratiformes bajas se producen cuando la niebla de advección se eleva por encima del nivel de la superficie durante condiciones de viento.
Cirriforme
Las nubes cirriformes en la troposfera son del género cirrus y tienen la apariencia de filamentos desprendidos o semimerizados. Se forman en altitudes altas de la troposfera en el aire que es mayormente estable con poca o ninguna actividad convectiva, aunque los parches más densos pueden mostrar ocasionalmente acumulaciones causadas por una convección limitada de alto nivel donde el aire es parcialmente inestable . [33] Se pueden encontrar nubes que se asemejan a cirros sobre la troposfera, pero se clasifican por separado utilizando nombres comunes.
Estratocumuliforme
Las nubes de esta estructura tienen características tanto cumuliformes como estratiformes en forma de rollos, ondulaciones o elementos. [5] Por lo general, se forman como resultado de una convección limitada en una masa de aire por lo demás estable en su mayoría coronada por una capa de inversión. [34] Si la capa de inversión está ausente o más alta en la troposfera, el aumento de la inestabilidad de la masa de aire puede hacer que las capas de nubes desarrollen cimas en forma de torretas que consisten en acumulaciones cumuliformes incrustadas. [35] El grupo estratocumuliforme se divide en cirrocúmulos (nivel alto), altocúmulos (nivel medio) y estratocúmulos (nivel bajo). [5]
Cumuliforme
Las nubes cumuliformes generalmente aparecen en montones o mechones aislados. [36] [37] Son el producto de una elevación localizada pero generalmente de convección libre donde no hay capas de inversión en la troposfera para limitar el crecimiento vertical. En general, las pequeñas nubes cumuliformes tienden a indicar una inestabilidad comparativamente débil. Los tipos cumuliformes más grandes son un signo de mayor inestabilidad atmosférica y actividad convectiva. [38] Dependiendo de su tamaño vertical, las nubes del tipo de género cúmulo pueden ser de bajo nivel o de varios niveles con una extensión vertical de moderada a elevada. [4]
Cumulonimbiforme
Las nubes de convección libre más grandes comprenden el género cumulonimbus , que tienen una extensión vertical imponente. Ocurren en aire muy inestable [14] y a menudo tienen contornos borrosos en las partes superiores de las nubes que a veces incluyen puntas de yunque. [5] Estas nubes son el producto de una convección muy fuerte que puede penetrar la estratosfera inferior.
Niveles y géneros
Las nubes troposféricas se forman en cualquiera de los tres niveles (antes llamados étages ) según el rango de altitud sobre la superficie de la Tierra. La agrupación de nubes en niveles se hace comúnmente para los fines de los atlas de nubes , las observaciones del tiempo superficie , [4] y mapas del tiempo . [39] El rango de altura de la base para cada nivel varía según la zona geográfica latitudinal . [4] Cada nivel de altitud comprende dos o tres tipos de género diferenciados principalmente por la forma física. [40] [5]
Los niveles estándar y los tipos de género se resumen a continuación en orden descendente aproximado de la altitud en la que cada uno se basa normalmente. [41] Las nubes de varios niveles con una extensión vertical significativa se enumeran por separado y se resumen en orden ascendente aproximado de inestabilidad o actividad convectiva. [31]
Nivel alto
Las nubes altas se forman en altitudes de 3.000 a 7.600 m (de 10.000 a 25.000 pies) en las regiones polares , de 5.000 a 12.200 m (de 16.500 a 40.000 pies) en las regiones templadas y de 6.100 a 18.300 m (de 20.000 a 60.000 pies) en los trópicos. . [4] Todas las nubes cirriformes se clasifican como altas, por lo que constituyen un solo género cirro (Ci). Las nubes estratocumuliformes y estratiformes en el rango de gran altitud llevan el prefijo cirro- , dando los nombres de género respectivos cirrocumulus (Cc) y cirrostratus (Cs). Si las imágenes satelitales de resolución limitada de nubes altas se analizan sin datos de apoyo de observaciones humanas directas, la distinción entre formas individuales o tipos de género se vuelve imposible, y se identifican colectivamente como de tipo alto (o informalmente como de tipo cirro , aunque no todos altos). las nubes son de la forma o género cirros). [42]
- Género cirrus (Ci):
- En su mayoría son volutas fibrosas de delicadas nubes blancas, cirriformes, de cristales de hielo que se destacan claramente contra el cielo azul. [33] Los cirros son generalmente no convectivos excepto los subtipos castellanus y floccus que muestran una convección limitada. A menudo se forman a lo largo de una corriente en chorro de gran altitud [43] y en el borde de ataque de una perturbación frontal o de baja presión donde pueden fusionarse en cirroestratos. Este género de nubes de alto nivel no produce precipitaciones. [41]
- Género cirrocúmulos (Cc):
- Se trata de una capa estratocumuliforme de color blanco puro de convección limitada. Está compuesto por cristales de hielo o gotas de agua sobreenfriadas que aparecen como pequeñas masas redondas sin sombra o copos en grupos o líneas con ondas como la arena de una playa. [44] [45] En ocasiones, los cirrocúmulos se forman junto a los cirros y pueden estar acompañados o reemplazados por nubes cirroestratos cerca del borde de ataque de un sistema meteorológico activo. Este tipo de género ocasionalmente produce virga, precipitación que se evapora debajo de la base de la nube. [19]
- Género cirrostratus (Cs):
- Cirrostratus es un velo de cristal de hielo estratiforme no convectivo que típicamente da lugar a halos causados por la refracción de los rayos del sol . El sol y la luna son visibles con un contorno claro. [46] Cirrostratus no produce precipitación, pero a menudo se espesa en altostratus delante de un frente cálido o un área de baja presión, lo que a veces lo hace. [47]
Nivel medio
Las nubes no verticales en el nivel medio tienen el prefijo alto- , lo que produce los nombres de género altocúmulos (Ac) para los tipos estratocumuliformes y altosestratos (As) para los tipos estratiformes. Estas nubes pueden formarse tan bajo como 2.000 m (6.500 pies) sobre la superficie en cualquier latitud, pero pueden basarse hasta 4.000 m (13.000 pies) cerca de los polos, 7.000 m (23.000 pies) en latitudes medias y 7.600 m (25.000 pies) ft) en los trópicos. [4] Al igual que con las nubes altas, el ojo humano identifica fácilmente los principales tipos de géneros, pero no es posible distinguirlos utilizando únicamente la fotografía satelital. Cuando los datos de apoyo de las observaciones humanas no están disponibles, estas nubes generalmente se identifican colectivamente como de tipo medio en las imágenes de satélite. [42]
- Género altocúmulos (Ac):
- Se trata de una capa de nubes de nivel medio de convección limitada que suele aparecer en forma de parches irregulares o láminas más extensas dispuestas en grupos, líneas u ondas. [48] Los altocúmulos ocasionalmente pueden parecerse a cirrocúmulos, pero generalmente son más gruesos y están compuestos por una mezcla de gotas de agua y cristales de hielo, por lo que las bases muestran al menos algo de sombreado gris claro. [49] Los altocúmulos pueden producir virga, una precipitación muy ligera que se evapora antes de llegar al suelo. [50]
- Género altostratus (As):
- El altoestrato es un velo no convectivo opaco o translúcido de nivel medio de una nube gris / azul grisácea que a menudo se forma a lo largo de los frentes cálidos y alrededor de las áreas de baja presión. Altostratus generalmente se compone de gotas de agua, pero puede estar mezclado con cristales de hielo en altitudes más altas. Los altostratos opacos generalizados pueden producir precipitaciones ligeras continuas o intermitentes. [51]
Nivel bajo
Las nubes bajas se encuentran cerca de la superficie hasta 2.000 m (6.500 pies). [4] Los tipos de género en este nivel no tienen prefijo o llevan uno que se refiere a una característica distinta a la altitud. Las nubes que se forman en el nivel bajo de la troposfera son generalmente de estructura más grande que las que se forman en los niveles medio y alto, por lo que generalmente pueden identificarse por sus formas y tipos de género utilizando solo fotografías de satélite. [42]
- Género estratocúmulos (Sc):
- Este tipo de género es una capa de nubes estratocumuliformes de convección limitada, generalmente en forma de parches irregulares o láminas más extensas similares a altocúmulos pero que tienen elementos más grandes con un sombreado gris más profundo. [52] Los estratocúmulos suelen estar presentes durante el tiempo húmedo y se originan en otras nubes de lluvia, pero solo pueden producir precipitaciones muy ligeras por sí mismas. [53]
- Género cumulus (Cu); especie humilis - poca extensión vertical :
- Estas son pequeñas nubes cumuliformes de buen tiempo que tienen bases casi horizontales y cimas aplanadas, y no producen chubascos. [54]
- Género stratus (St):
- Este es un tipo estratiforme no convectivo plano o, a veces, irregular que a veces se asemeja a una niebla elevada. [55] Solo una precipitación muy débil puede caer de esta nube, generalmente llovizna o granos de nieve. [56] [57] Cuando una nube de estrato muy bajo desciende hasta el nivel de la superficie, pierde su terminología latina y se le da el nombre común de niebla si la visibilidad en la superficie predominante es menor a 1 km. [58] Si la visibilidad es de 1 km o más, la condensación visible se denomina niebla . [59]
Vertical de varios niveles o moderada
Estas nubes tienen bases de nivel bajo a medio que se forman desde cerca de la superficie hasta aproximadamente 2.400 m (8.000 pies) y cimas que pueden extenderse en el rango de altitud media y, a veces, más alto en el caso de nimboestratos.
- Género nimbostratus (Ns); multinivel :
Se trata de una capa estratiforme difusa, de color gris oscuro, de varios niveles, con gran extensión horizontal y un desarrollo vertical generalmente de moderado a profundo que parece débilmente iluminado desde el interior. [60] Nimbostratus normalmente se forma a partir de altoestratos de nivel medio, y se desarrolla al menos una extensión vertical moderada [61] [62] cuando la base se hunde en el nivel bajo durante la precipitación que puede alcanzar una intensidad de moderada a alta. Logra un desarrollo vertical aún mayor cuando crece simultáneamente hacia el nivel alto debido a la elevación frontal o ciclónica a gran escala. [63] El prefijo nimbo- se refiere a su capacidad para producir lluvia o nieve continua en un área amplia, especialmente delante de un frente cálido. [64] Esta gruesa capa de nubes carece de una estructura imponente propia, pero puede ir acompañada de tipos empotrados de torrentes cumuliformes o cumulonimbiformes. [62] [65] Los meteorólogos afiliados a la Organización Meteorológica Mundial (OMM) clasifican oficialmente nimbostratus como de nivel medio con fines sinópticos, mientras que informalmente lo caracterizan como multinivel. [4] Los meteorólogos y educadores independientes parecen divididos entre los que siguen en gran medida el modelo de la OMM [61] [62] y los que clasifican el nimboestrato como de bajo nivel, a pesar de su considerable extensión vertical y su formación inicial habitual en el rango de altitud media. [66] [67]
- Género cumulus (Cu); especie mediocris - extensión vertical moderada :
- Estas nubes cumuliformes de convección libre tienen bases planas bien definidas, de color gris medio, y cimas abovedadas blancas en forma de pequeños brotes y generalmente no producen precipitación. [54] Por lo general, se forman en el nivel bajo de la troposfera, excepto durante condiciones de humedad relativa muy baja, cuando las bases de las nubes pueden elevarse hasta el rango de altitudes medias. Cumulus mediocris se clasifica oficialmente como de bajo nivel y se caracteriza más informalmente por tener una extensión vertical moderada que puede involucrar más de un nivel de altitud. [4]
Vertical imponente
Estos tipos cumuliformes y cumulonimbiformes muy grandes tienen bases de nubes en el mismo rango de nivel bajo a medio que los tipos verticales moderados y multinivel, pero las cimas casi siempre se extienden hacia los niveles altos. A diferencia de las nubes menos desarrolladas verticalmente, se requiere que se identifiquen por sus nombres estándar o abreviaturas en todas las observaciones de aviación (METARS) y pronósticos (TAFS) para advertir a los pilotos de posibles condiciones meteorológicas adversas y turbulencias. [6]
- Género cumulus (Cu); especie congestus - gran extensión vertical :
- El aumento de la inestabilidad de la masa de aire puede hacer que los cúmulos de convección libre crezcan mucho hasta el punto de que la altura vertical desde la base hasta la parte superior sea mayor que el ancho de la base de la nube. La base de la nube adquiere una coloración gris más oscura y la parte superior suele parecerse a una coliflor. Este tipo de nube puede producir chubascos de moderados a intensos [54] y la Organización de Aviación Civil Internacional (OACI) lo ha designado como cúmulo elevado (Tcu ) .
- Género cumulonimbus (Cb):
- Este tipo de género es una masa pesada, elevada y cumulonimbiforme de nube de convección libre con una base de color gris oscuro a casi negro y una cima muy alta en forma de montaña o torre enorme. [68] cumulonimbus pueden producir tormentas , aguaceros muy fuertes locales de lluvia que pueden causar inundaciones repentinas , y una variedad de tipos de rayo , incluyendo la nube a tierra que puede causar incendios . [69] Otro mal tiempo convectivo puede o no estar asociada con tormentas eléctricas e incluyen pesada nieve duchas, granizo , [70] fuerte cizalladura del viento , ráfagas descendentes , [71] y tornados . [72] De todos estos posibles eventos relacionados con los cumulonimbos, el rayo es el único que requiere que se produzca una tormenta, ya que es el rayo el que crea el trueno. Las nubes cumulonimbus pueden formarse en condiciones de masa de aire inestable, pero tienden a ser más concentradas e intensas cuando están asociadas con frentes fríos inestables . [20]
Especies
Los tipos de género se dividen comúnmente en subtipos llamados especies que indican detalles estructurales específicos que pueden variar según la estabilidad y las características de cizalladura del viento de la atmósfera en un momento y lugar determinados. A pesar de esta jerarquía, una especie en particular puede ser un subtipo de más de un género, especialmente si los géneros tienen la misma forma física y se diferencian entre sí principalmente por altitud o nivel. Hay algunas especies, cada una de las cuales puede asociarse con géneros de más de una forma física. [73] Los tipos de especies se agrupan a continuación según las formas físicas y los géneros con los que cada uno está asociado normalmente. Las formas, géneros y especies se enumeran de izquierda a derecha en orden ascendente aproximado de inestabilidad o actividad convectiva. [31]
| Formas y niveles | Estratiforme no convectivo | Cirriforme en su mayoría no convectivo | Estratocumuliforme limitado-convectivo | Libre-convectivo cumuliforme | Cumulonimbiforme fuerte convectivo |
|---|---|---|---|---|---|
| Nivel alto | Cirrostratus * nebulosus * fibratus | Cirrus no convectivo * uncinus * fibratus * spissatus convectivo limitado * castellanus * floccus | Cirrocúmulos * stratiformis * lenticularis * castellanus * floccus | ||
| Nivel medio | Altostratus * sin especies diferenciadas (siempre nebuloso) | Altocúmulos * stratiformis * lenticularis * castellanus * floccus * volutus | |||
| Nivel bajo | Estrato * nebuloso * fractus | Estratocúmulos * stratiformis * lenticularis * castellanus * floccus * volutus | Cúmulo * humilis * fractus | ||
| Vertical de varios niveles o moderada | Nimbostratus * sin especies diferenciadas (siempre nebuloso) | Cúmulo * mediocris | |||
| Vertical imponente | Cumulus * congestus | Cumulonimbus * calvus * capillatus |
Estable o mayormente estable
Del grupo estratiforme no convectivo, los cirroestratos de alto nivel comprenden dos especies. Cirrostratus nebulosus tiene un aspecto bastante difuso que carece de detalles estructurales. [74] Cirrostratus fibratus es una especie hechas de filamentos semi-fusionadas que son de transición hacia o desde cirrus. [75] Los altostratos de nivel medio y los nimboestratos de niveles múltiples siempre tienen una apariencia plana o difusa y, por lo tanto, no se subdividen en especies. El estrato bajo es de la especie nebulosus [74], excepto cuando se divide en hojas irregulares de estrato fractus (véase más adelante). [61] [73] [76]
Las nubes cirriformes tienen tres especies no convectivas que pueden formarse en condiciones estables de masa de aire. Cirrus fibratus comprende filamentos que pueden ser rectos, ondulados u ocasionalmente retorcidos por la cizalladura del viento. [75] La especie uncinus es similar pero tiene ganchos vueltos hacia arriba en los extremos. Cirrus spissatus aparecen como parches opacos que pueden mostrar un sombreado gris claro. [73]
Los tipos de género estratocumuliformes (cirrocúmulos, altocúmulos y estratocúmulos) que aparecen en aire principalmente estable con convección limitada tienen dos especies cada uno. Las especies de stratiformis normalmente se encuentran en láminas extensas o en parches más pequeños donde solo hay una mínima actividad convectiva. [77] Las nubes de las especies de lenticularis tienden a tener formas similares a lentes ahusadas en los extremos. Se ven más comúnmente como nubes orográficas de ondas montañosas , pero pueden ocurrir en cualquier lugar de la troposfera donde haya una fuerte cizalladura del viento combinada con suficiente estabilidad de la masa de aire para mantener una estructura de nubes generalmente plana. Estas dos especies se pueden encontrar en los niveles alto, medio o bajo de la troposfera dependiendo del género o géneros estratocumuliformes presentes en un momento dado. [61] [73] [76]
Harapiento
La especie fractus muestra una inestabilidad variable porque puede ser una subdivisión de tipos de género de diferentes formas físicas que tienen diferentes características de estabilidad. Este subtipo puede presentarse en forma de hojas estratiformes irregulares pero en su mayoría estables (stratus fractus) o pequeños montones cumuliformes irregulares con una inestabilidad algo mayor (cumulus fractus). [73] [76] [78] Cuando las nubes de esta especie se asocian con sistemas de nubes precipitantes de considerable extensión vertical y, a veces, horizontal, también se clasifican como nubes accesorias con el nombre de pannus (ver sección sobre características suplementarias). [79]
Parcialmente inestable
Estas especies son subdivisiones de tipos de género que pueden ocurrir en aire parcialmente inestable con convección limitada . La especie castellanus aparece cuando una capa estratocumuliforme o cirriforme mayormente estable se ve perturbada por áreas localizadas de inestabilidad de la masa de aire, generalmente por la mañana o por la tarde. Esto da como resultado la formación de acumulaciones cumuliformes incrustadas que surgen de una base estratiforme común. [80] Castellanus se asemeja a las torretas de un castillo cuando se ve de lado, y se puede encontrar con géneros estratocumuliformes a cualquier nivel de altitud troposférica y con parches de convección limitada de cirros de alto nivel. [81] Las nubes copetudas de las especies de floccus más desprendidas son subdivisiones de tipos de género que pueden ser cirriformes o estratocumuliformes en su estructura general. A veces se ven con cirros, cirrocúmulos, altocúmulos y estratocúmulos. [82]
A una especie recientemente reconocida de estratocúmulos o altocúmulos se le ha dado el nombre de volutus , una nube enrollada que puede ocurrir antes de una formación de cumulonimbus. [83] Hay algunas nubes volutus que se forman como consecuencia de interacciones con accidentes geográficos específicos en lugar de con una nube madre. Quizás la nube geográficamente específica más extraña de este tipo es Morning Glory , una nube cilíndrica rodante que aparece de manera impredecible sobre el Golfo de Carpentaria en el norte de Australia . Asociado con una poderosa "onda" en la atmósfera, la nube puede "surfear" en un planeador . [84]
Inestable o mayoritariamente inestable
La inestabilidad más generalizada de la masa de aire en la troposfera tiende a producir nubes del tipo de los cúmulos más libremente convectivos, cuyas especies son principalmente indicadores de los grados de inestabilidad atmosférica y el desarrollo vertical resultante de las nubes. Una nube cúmulo se forma inicialmente en el nivel bajo de la troposfera como una nube de la especie humilis que muestra sólo un ligero desarrollo vertical. Si el aire se vuelve más inestable, la nube tiende a crecer verticalmente hacia la especie mediocris y luego hacia el congestus fuertemente convectivo , la especie de cúmulos más altos [73] que es del mismo tipo que la Organización de Aviación Civil Internacional denomina "cúmulos imponentes". [6]
Con condiciones atmosféricas altamente inestables, los grandes cúmulos pueden continuar creciendo hasta convertirse en cumulonimbus calvus aún más fuertemente convectivos (esencialmente una nube de congestus muy alta que produce truenos), y finalmente en la especie capillatus cuando las gotas de agua superenfriadas en la parte superior de la nube se convierten en hielo cristales que le dan un aspecto cirriforme. [73] [76]
Variedades
Los tipos de género y especie se subdividen en variedades cuyos nombres pueden aparecer después del nombre de la especie para proporcionar una descripción más completa de una nube. Algunas variedades de nubes no están restringidas a un nivel o forma de altitud específica y, por lo tanto, pueden ser comunes a más de un género o especie. [85]
Basado en opacidad
Todas las variedades de nubes se dividen en uno de dos grupos principales. Un grupo identifica las opacidades de estructuras particulares de baja y de nivel medio en la nube y comprende las variedades translucidus (translúcido fino), perlucidus (opaco espeso con translúcido o muy pequeñas roturas claras), y opacus (opaco grueso). Estas variedades siempre son identificables por géneros y especies de nubes con opacidad variable. Los tres están asociados con las especies stratiformis de altocúmulos y estratocúmulos. Sin embargo, solo se observan dos variedades con altostratus y stratus nebulosus cuyas estructuras uniformes impiden la formación de una variedad de perlucidus. Las variedades basadas en opacidad no se aplican a nubes altas porque siempre son translúcidas, o en el caso de cirrus spissatus, siempre opacas. [85] [86]
Basado en patrones
Un segundo grupo describe los arreglos ocasionales de las estructuras de las nubes en patrones particulares que son discernibles por un observador basado en la superficie (los campos de nubes generalmente son visibles solo desde una altitud significativa por encima de las formaciones). Estas variedades no siempre están presentes con los géneros y especies con las que están asociadas, sino que solo aparecen cuando las condiciones atmosféricas favorecen su formación. Las variedades intraortus y vertebratus ocurren en ocasiones con cirrus fibratus. Son, respectivamente, filamentos retorcidos en formas irregulares, y los que están dispuestos en patrones de espina de pescado, generalmente por corrientes de viento desiguales que favorecen la formación de estas variedades. La variedad radiatus está asociada con filas de nubes de un tipo particular que parecen converger en el horizonte. A veces se ve con las especies fibratus y uncinus de cirrus, las especies stratiformis de altocúmulos y estratocúmulos, las especies mediocris y algunas veces humilis de cúmulos, [88] [89] y con el género altostratus. [90]
Otra variedad, duplicatus (capas del mismo tipo muy espaciadas, una encima de la otra), se encuentra a veces con cirros de las especies fibratus y uncinus, y con altocúmulos y estratocúmulos de las especies stratiformis y lenticularis. La variedad undulatus (que tiene una base ondulada ondulada) puede ocurrir con cualquier nube de la especie stratiformis o lenticularis, y con altoestratos. Rara vez se observa con estrato nebuloso. La variedad lacunosus es causada por corrientes descendentes localizadas que crean agujeros circulares en forma de panal o red. Ocasionalmente se ve con cirrocúmulos y altocúmulos de las especies stratiformis, castellanus y floccus, y con estratocúmulos de las especies stratiformis y castellanus. [85] [86]
Combinaciones
Es posible que algunas especies muestren variedades combinadas al mismo tiempo, especialmente si una variedad se basa en la opacidad y la otra se basa en patrones. Un ejemplo de esto sería una capa de altocúmulos estratiformes dispuestos en filas aparentemente convergentes separadas por pequeños cortes. El nombre técnico completo de una nube en esta configuración sería altocumulus stratiformis radiatus perlucidus , que identificaría respectivamente su género, especie y dos variedades combinadas. [76] [85] [86]
Nubes accesorias, características complementarias y otros tipos derivados
Las características suplementarias y las nubes accesorias no son subdivisiones adicionales de los tipos de nubes por debajo del nivel de especies y variedades. Más bien, son hidrometeoros o tipos de nubes especiales con sus propios nombres latinos que se forman en asociación con ciertos géneros, especies y variedades de nubes. [76] [86] Las características suplementarias, ya sea en forma de nubes o precipitación, se adjuntan directamente al género-nube principal. Las nubes accesorias, por el contrario, generalmente están separadas de la nube principal. [91]
Funciones complementarias basadas en la precipitación
Un grupo de características complementarias no son las formaciones de nubes reales, sino la precipitación que cae cuando las gotas de agua o los cristales de hielo que forman las nubes visibles se han vuelto demasiado pesadas para permanecer en el aire. Virga es una característica que se observa con nubes que producen precipitación que se evapora antes de llegar al suelo, siendo estos de los géneros cirrocúmulos, altocúmulos, altosestratos, nimboestratos, estratocúmulos, cúmulos y cumulonimbos. [91]
Cuando la precipitación llega al suelo sin evaporarse por completo, se designa como característica praecipitatio . [92] Esto ocurre normalmente con altostratus opacus, que pueden producir precipitaciones generalizadas pero generalmente ligeras, y con nubes más gruesas que muestran un desarrollo vertical significativo. De estos últimos, los cúmulos mediocris que crecen hacia arriba producen solo lluvias ligeras aisladas, mientras que los nimboestratos que crecen hacia abajo son capaces de precipitaciones más intensas y pesadas. Las nubes verticales elevadas tienen la mayor capacidad para producir eventos de precipitación intensa, pero estos tienden a estar localizados a menos que estén organizados a lo largo de frentes fríos que se mueven rápidamente. Las lluvias de intensidad moderada a fuerte pueden caer de los cúmulos congestus. Cumulonimbus, el más grande de todos los géneros de nubes, tiene la capacidad de producir lluvias muy fuertes. Las nubes de estrato bajo generalmente producen solo precipitación ligera, pero esto siempre ocurre como la característica praecipitatio debido al hecho de que este género de nubes se encuentra demasiado cerca del suelo para permitir la formación de virga. [76] [86] [91]
Funciones complementarias basadas en la nube
El yuca es la característica complementaria más específica del tipo, que se observa solo con cumulonimbus de la especie capillatus. La cima de una nube cumulonimbus yunque es aquella que se ha extendido en una forma de yunque claro como resultado de las corrientes de aire ascendentes que golpean la capa de estabilidad en la tropopausa, donde el aire ya no continúa enfriándose con el aumento de la altitud. [93]
La característica mamma se forma en la base de las nubes como protuberancias similares a burbujas que miran hacia abajo causadas por corrientes descendentes localizadas dentro de la nube. A veces también se le llama mammatus , una versión anterior del término utilizado antes de una estandarización de la nomenclatura latina provocada por la Organización Meteorológica Mundial durante el siglo XX. El más conocido es el cumulonimbus con mammatus , pero el rasgo mamario también se ve ocasionalmente con cirros, cirrocúmulos, altocúmulos, altosestratos y estratocúmulos. [91]
Una característica de tuba es una columna de nubes que puede colgar del fondo de un cúmulo o cumulonimbo. Una columna recién formada o mal organizada puede ser comparativamente benigna, pero puede intensificarse rápidamente en una nube en forma de embudo o un tornado. [91] [94] [95]
Una característica de arco es una nube enrollada con bordes irregulares unidos a la parte frontal inferior del cumulus congestus o cumulonimbus que se forma a lo largo del borde de ataque de una línea de turbonada o salida de tormenta. [96] Una gran formación de arco puede tener la apariencia de un arco oscuro y amenazador. [91]
La Organización Meteorológica Mundial (OMM) ha reconocido oficialmente varias características complementarias nuevas . La característica fluctus puede formarse en condiciones de fuerte cizalladura del viento atmosférico cuando un estratocúmulo, altocúmulo o nube cirro se rompe en crestas espaciadas regularmente. Esta variante a veces se conoce informalmente como una nube de Kelvin-Helmholtz (onda) . Este fenómeno también se ha observado en formaciones de nubes sobre otros planetas e incluso en la atmósfera del sol. [97] Otra característica de nube ondulada altamente perturbada pero más caótica asociada con estratocúmulos o nubes altocúmulos ha recibido el nombre latino de asperitas . La característica complementaria cavum es un agujero circular en forma de racha de caída que ocasionalmente se forma en una capa delgada de altocúmulos o cirrocúmulos superenfriados. Las rayas de otoño que consisten en virga o briznas de cirros generalmente se ven debajo del agujero cuando los cristales de hielo caen a una altitud más baja. Este tipo de orificio suele ser más grande que los orificios lacunosus típicos. Una característica de murus es una nube de pared de cumulonimbus con una base de nube descendente y giratoria que puede conducir al desarrollo de tornados. A cauda característica es una nube de cola que se extiende horizontalmente fuera de la nube murus y es el resultado de la alimentación de aire en la tormenta. [83]
Nubes accesorias
Las formaciones de nubes suplementarias desprendidas de la nube principal se conocen como nubes accesorias . [76] [86] [91] Las nubes precipitantes más pesadas, nimbostratus, cúmulos imponentes (cumulus congestus) y cumulonimbus típicamente ven la formación en la precipitación de la característica pannus , nubes bajas irregulares de los géneros y especies cumulus fractus o stratus fractus. [79]
Un grupo de nubes accesorias comprende formaciones que están asociadas principalmente con nubes cumuliformes y cumulonimbiformes de convección libre de crecimiento ascendente. Pileus es una nube superior que puede formarse sobre un cumulonimbus o un gran cúmulo, [98] mientras que una característica del velo es una lámina horizontal delgada que a veces se forma como un delantal alrededor del centro o frente a la nube madre. [91] Una nube accesoria recientemente reconocida oficialmente por la Organización Meteorológica Mundial es el flumen , también conocido más informalmente como cola de castor . Está formado por el cálido, húmedo flujo de entrada de una tormenta eléctrica de las células súper, y puede ser confundido con un tornado. Aunque el flumen puede indicar un riesgo de tornado, es similar en apariencia a las nubes pannus o scud y no gira. [83]
Nubes madre
Las nubes se forman inicialmente en el aire claro o se convierten en nubes cuando la niebla se eleva por encima del nivel de la superficie. El género de una nube recién formada está determinado principalmente por las características de la masa de aire, como la estabilidad y el contenido de humedad. Si estas características cambian con el tiempo, el género tiende a cambiar en consecuencia. Cuando esto sucede, el género original se llama nube madre . Si la nube madre conserva gran parte de su forma original después de la aparición del nuevo género, se denomina nube genitus . Un ejemplo de esto es el estratocúmulo cumulogenitus , una nube de estratocúmulos formada por la expansión parcial de un tipo de cúmulo cuando hay una pérdida de sustentación convectiva. Si la nube madre sufre un cambio completo de género, se considera una nube mutatus . [99]
Otras nubes genitus y mutatus
Las categorías genitus y mutatus se han ampliado para incluir ciertos tipos que no se originan en nubes preexistentes. El término flammagenitus (latín para 'hecho por fuego') se aplica a los cumulus congestus o cumulonimbus que se forman por incendios a gran escala o erupciones volcánicas. Las nubes más pequeñas de "pirocumulus" o "fumulus" formadas por la actividad industrial contenida se clasifican ahora como cumulus homogenitus (en latín, "hecho por el hombre"). Las estelas de vapor formadas a partir de los gases de escape de los aviones que vuelan en el nivel superior de la troposfera pueden persistir y extenderse en formaciones que se asemejan a cirros que se denominan cirros homogenitus . Si una nube de cirrus homogenitus cambia completamente a cualquiera de los géneros de alto nivel, se denominan cirros, cirrostratos o cirrocúmulos homomutatus . Los stratus cataractagenitus (en latín, 'hecho por cataratas') son generados por el rocío de las cascadas. Silvagenitus (en latín, 'hecho por el bosque') es una nube de estratos que se forma cuando se agrega vapor de agua al aire sobre el dosel de un bosque. [99]
Campos de estratocúmulos
Las nubes de estratocúmulos se pueden organizar en "campos" que adquieren ciertas formas y características especialmente clasificadas. En general, estos campos son más discernibles desde grandes altitudes que desde el nivel del suelo. A menudo se pueden encontrar en las siguientes formas:
- Actinoform , que se asemeja a una hoja o una rueda de radios.
- Celda cerrada, que está turbia en el centro y clara en los bordes, similar a un panal lleno . [100]
- Celda abierta, que se asemeja a un panal vacío, con nubes alrededor de los bordes y un espacio despejado y abierto en el medio. [101]
Calles de vórtice
Estos patrones se forman a partir de un fenómeno conocido como un vórtice de Karman , que lleva el nombre del ingeniero y experto en dinámica de fluidos Theodore von Kármán ,. [102] Las nubes impulsadas por el viento pueden formar filas paralelas que siguen la dirección del viento. Cuando el viento y las nubes encuentran características terrestres de gran elevación, como islas verticalmente prominentes, pueden formar remolinos alrededor de las masas terrestres altas que dan a las nubes una apariencia retorcida. [103]