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Granizo grande, de unos 6 cm (2,4 pulgadas) de diámetro.
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El granizo es una forma de precipitación sólida . [1] Es distinto de los gránulos de hielo ("aguanieve" en inglés americano), aunque los dos a menudo se confunden. [2] Consiste en bolas o trozos irregulares de hielo, cada uno de los cuales se llama granizo . Los gránulos de hielo caen generalmente en clima frío, mientras que el crecimiento del granizo se inhibe en gran medida durante las temperaturas frías de la superficie. [3]

A diferencia de otras formas de hielo de agua como el graupel , que está hecho de escarcha , y los gránulos de hielo , que son más pequeños y translúcidos , el granizo suele medir entre 5 mm (0,2 pulgadas) y 15 cm (6 pulgadas) de diámetro. [1] El código de notificación METAR para granizo de 5 mm (0,20 pulg.) O más es GR , mientras que granizo más pequeño y graupel se codifican GS .

El granizo es posible dentro de la mayoría de las tormentas eléctricas ya que es producido por cumulonimbus , [4] y dentro de 2 millas náuticas (3,7 km) de la tormenta madre. La formación de granizo requiere entornos de fuerte movimiento ascendente de aire con la tormenta principal (similar a los tornados ) y alturas más bajas del nivel de congelación. En las latitudes medias , el granizo se forma cerca del interior de los continentes , mientras que en los trópicos tiende a estar confinado a grandes alturas .

Existen métodos disponibles para detectar tormentas eléctricas que producen granizo utilizando satélites meteorológicos e imágenes de radar meteorológico . Las piedras de granizo generalmente caen a velocidades más altas a medida que aumentan de tamaño, aunque factores complicados como el derretimiento, la fricción con el aire, el viento y la interacción con la lluvia y otras piedras de granizo pueden ralentizar su descenso a través de la atmósfera terrestre . Se emiten advertencias de clima severo para el granizo cuando las piedras alcanzan un tamaño dañino, ya que puede causar daños graves a las estructuras hechas por el hombre y, más comúnmente, a los cultivos de los agricultores.

Definición

Cualquier tormenta que produzca granizo que llegue al suelo se conoce como granizada. [5] El granizo tiene un diámetro de 5 milímetros (0,20 pulgadas) o más. [4] El granizo puede crecer hasta 15 centímetros (6 pulgadas) y pesar más de 0,5 kilogramos (1,1 libras). [6]

A diferencia de los gránulos de hielo, el granizo está formado por capas y puede ser irregular y agruparse. [ cita requerida ] El granizo está compuesto de hielo transparente o capas alternas de hielo transparente y translúcido de al menos 1 milímetro (0,039 pulgadas) de espesor, que se depositan sobre la piedra de granizo a medida que viaja a través de la nube, suspendida en el aire con un fuerte movimiento ascendente hasta su peso supera la corriente ascendente y cae al suelo. Aunque el diámetro del granizo varía, en los Estados Unidos, la observación promedio de granizo dañino es de entre 2,5 cm (1 pulgada) y el tamaño de una pelota de golf (1,75 pulgadas). [7]

Las piedras de más de 2 cm (0,80 pulgadas) generalmente se consideran lo suficientemente grandes como para causar daños. El Servicio Meteorológico de Canadá emite advertencias de tormentas eléctricas severas cuando se espera granizo de ese tamaño o más. [8] El Servicio Meteorológico Nacional de EE. UU . Tiene un umbral de diámetro de 2,5 cm (1 pulgada) o más, a partir de enero de 2010, un aumento sobre el umbral anterior de granizo de ¾ de pulgada. [9] Otros países tienen diferentes umbrales según la sensibilidad local al granizo; por ejemplo, las áreas de cultivo de uvas podrían verse afectadas negativamente por granizos más pequeños. Las granizadas pueden ser muy grandes o muy pequeñas, dependiendo de la fuerza de la corriente ascendente: las granizadas más débiles producen granizadas más pequeñas que las tormentas de granizo más fuertes (como las supercélulas ).

Formación

El granizo se forma en fuertes nubes de tormenta , particularmente aquellas con intensas corrientes ascendentes , alto contenido de agua líquida, gran extensión vertical, grandes gotas de agua y donde una buena parte de la capa de nubes está por debajo de 0 ° C (32 ° F). [4] Estos tipos de fuertes corrientes ascendentes también pueden indicar la presencia de un tornado. [10] La tasa de crecimiento de las piedras de granizo se ve afectada por factores como una mayor elevación, zonas de congelación más bajas y cizalladura del viento. [11]

Naturaleza de la capa de granizo

Granizo

Como otras precipitaciones en las nubes cumulonimbus, el granizo comienza como gotas de agua. A medida que las gotas suben y la temperatura desciende por debajo del punto de congelación, se convierten en agua sobreenfriada y se congelan al entrar en contacto con los núcleos de condensación . Una sección transversal de una gran piedra de granizo muestra una estructura similar a una cebolla. Esto significa que la piedra de granizo está hecha de capas gruesas y translúcidas, alternadas con capas finas, blancas y opacas. La teoría anterior sugirió que el granizo estaba sujeto a múltiples descensos y ascensos, cayendo en una zona de humedad y volviéndose a congelar a medida que se elevaban. Se pensó que este movimiento hacia arriba y hacia abajo era el responsable de las sucesivas capas de granizo. Una nueva investigación, basada tanto en la teoría como en el estudio de campo, ha demostrado que esto no es necesariamente cierto.

La corriente ascendente de la tormenta , con velocidades de viento dirigidas hacia arriba de hasta 110 millas por hora (180 km / h), [12] hace que las piedras de granizo en formación asciendan por la nube. A medida que la piedra de granizo asciende, pasa a áreas de la nube donde varía la concentración de humedad y las gotas de agua superenfriadas. La tasa de crecimiento de la piedra de granizo cambia según la variación de la humedad y las gotas de agua sobreenfriadas que encuentra. La tasa de acumulación de estas gotas de agua es otro factor en el crecimiento del granizo. Cuando el granizo se desplaza hacia una zona con alta concentración de gotitas de agua, captura estas últimas y adquiere una capa traslúcida. En caso de que la piedra de granizo se mueva a un área donde se encuentre disponible principalmente vapor de agua, adquiere una capa de hielo blanco opaco. [13]

Las tormentas eléctricas severas que contienen granizo pueden exhibir una coloración verde característica [14]

Además, la velocidad de la piedra de granizo depende de su posición en la corriente ascendente de la nube y de su masa. Esto determina los diferentes espesores de las capas de granizo. La tasa de acreción de las gotas de agua sobreenfriadas sobre el granizo depende de las velocidades relativas entre estas gotas de agua y el granizo en sí. Esto significa que, en general, los granizos más grandes formarán una cierta distancia de la corriente ascendente más fuerte, donde pueden pasar más tiempo creciendo. [13] A medida que crece, la piedra de granizo libera calor latente , que mantiene su exterior en fase líquida. Debido a que experimenta un "crecimiento húmedo", la capa exterior es pegajosa (es decir, más adhesiva), por lo que una sola piedra de granizo puede crecer por colisión con otras piedras de granizo más pequeñas, formando una entidad más grande con una forma irregular.[15]

El granizo también puede experimentar un 'crecimiento seco' en el que el calor latente liberado a través de la congelación no es suficiente para mantener la capa exterior en estado líquido. El granizo que se forma de esta manera parece opaco debido a las pequeñas burbujas de aire que quedan atrapadas en la piedra durante la congelación rápida. Estas burbujas se fusionan y escapan durante el modo de "crecimiento húmedo", y el granizo es más claro. El modo de crecimiento de una piedra de granizo puede cambiar a lo largo de su desarrollo, y esto puede resultar en capas distintas en la sección transversal de una piedra de granizo. [dieciséis]

La piedra de granizo seguirá subiendo en la tormenta hasta que su masa ya no pueda ser sostenida por la corriente ascendente. Esto puede llevar al menos 30 minutos según la fuerza de las corrientes ascendentes en la tormenta que produce granizo, cuya cima suele tener más de 10 km de altura. Luego cae hacia el suelo mientras continúa creciendo, en base a los mismos procesos, hasta que sale de la nube. Más tarde, comenzará a derretirse a medida que pasa al aire por encima de la temperatura de congelación. [17]

Por lo tanto, una trayectoria única en la tormenta es suficiente para explicar la estructura en forma de capas del granizo. El único caso en el que se pueden discutir trayectorias múltiples es en una tormenta multicelular, donde el granizo puede ser expulsado desde la parte superior de la celda "madre" y capturado en la corriente ascendente de una celda "hija" más intensa. Este, sin embargo, es un caso excepcional. [13]

Factores que favorecen el granizo

El granizo es más común en los interiores continentales de las latitudes medias, ya que la formación de granizo es considerablemente más probable cuando el nivel de congelación está por debajo de la altitud de 11.000 pies (3.400 m). [18] El movimiento de aire seco hacia fuertes tormentas eléctricas sobre los continentes puede aumentar la frecuencia del granizo al promover el enfriamiento por evaporación, lo que reduce el nivel de congelación de las nubes de tormenta, lo que hace que el granizo crezca en un volumen mayor. En consecuencia, el granizo es menos común en los trópicos una frecuencia mucho mayor de tormentas eléctricas que en las latitudes medias porque la atmósfera sobre los trópicos tiende a ser más cálida en una altitud mucho mayor. El granizo en los trópicos ocurre principalmente en elevaciones más altas. [19]

El granizo se vuelve extremadamente pequeño cuando la temperatura del aire desciende por debajo de los -30 ° C (-22 ° F), ya que las gotas de agua superenfriadas se vuelven raras a estas temperaturas. [18] Alrededor de las tormentas eléctricas, lo más probable es que el granizo se encuentre dentro de la nube a altitudes superiores a los 20.000 pies (6.100 m). Entre 10,000 pies (3,000 m) y 20,000 pies (6,100 m), el 60 por ciento del granizo todavía se encuentra dentro de la tormenta, aunque el 40 por ciento ahora se encuentra en el aire limpio debajo del yunque. Por debajo de los 10000 pies (3000 m), el granizo se distribuye equitativamente dentro y alrededor de una tormenta eléctrica a una distancia de 2 millas náuticas (3,7 km). [20]

Climatología

El granizo ocurre con mayor frecuencia en el interior de los continentes en latitudes medias y es menos común en los trópicos, a pesar de una frecuencia mucho mayor de tormentas eléctricas que en las latitudes medias. [21] El granizo también es mucho más común a lo largo de las cadenas montañosas porque las montañas fuerzan los vientos horizontales hacia arriba (conocido como elevación orográfica ), lo que intensifica las corrientes ascendentes dentro de las tormentas eléctricas y aumenta la probabilidad de granizo. [22] Las elevaciones más altas también hacen que haya menos tiempo disponible para que el granizo se derrita antes de llegar al suelo. Una de las regiones más comunes de granizo grande es la montañosa del norte de la India , que registró una de las cifras más altas de muertes relacionadas con el granizo en 1888. [23] Chinatambién experimenta tormentas de granizo significativas. [24] Europa central y el sur de Australia también experimentan muchas tormentas de granizo. Las regiones donde ocurren con frecuencia granizadas son el sur y el oeste de Alemania , el norte y este de Francia y el sur y este del Benelux . En el sureste de Europa, Croacia y Serbia experimentan frecuentes ocurrencias de granizo. [25]

En América del Norte , el granizo es más común en el área donde se encuentran Colorado , Nebraska y Wyoming , conocida como " Hail Alley ". [26] El granizo en esta región ocurre entre los meses de marzo y octubre durante las horas de la tarde y la noche, con la mayor parte de las ocurrencias de mayo a septiembre. Cheyenne, Wyoming es la ciudad más propensa al granizo de América del Norte con un promedio de nueve a diez tormentas de granizo por temporada. [27] Al norte de esta área y también a sotavento de las Montañas Rocosas se encuentra la región de Hailstorm Alley de Alberta., que también experimenta una mayor incidencia de eventos importantes de granizo.

Ejemplo de un pico de tres cuerpos: los ecos triangulares débiles (señalados por la flecha) detrás del núcleo rojo y blanco de la tormenta están relacionados con el granizo dentro de la tormenta.

Detección a corto plazo

El radar meteorológico es una herramienta muy útil para detectar la presencia de tormentas eléctricas que producen granizo. Sin embargo, los datos de radar deben complementarse con el conocimiento de las condiciones atmosféricas actuales que pueden permitir determinar si la atmósfera actual es propicia para el desarrollo del granizo.

El radar moderno escanea muchos ángulos alrededor del sitio. Los valores de reflectividad en múltiples ángulos sobre el nivel del suelo en una tormenta son proporcionales a la tasa de precipitación en esos niveles. La suma de reflectividades en el líquido verticalmente integrado o VIL, da el contenido de agua líquida en la nube. La investigación muestra que el desarrollo de granizo en los niveles superiores de la tormenta está relacionado con la evolución de VIL. VIL dividido por la extensión vertical de la tormenta, llamado densidad VIL, tiene una relación con el tamaño del granizo, aunque esto varía con las condiciones atmosféricas y por lo tanto no es muy preciso. [28]Tradicionalmente, el tamaño y la probabilidad del granizo se pueden estimar a partir de datos de radar por computadora utilizando algoritmos basados ​​en esta investigación. Algunos algoritmos incluyen la altura del nivel de congelación para estimar la fusión del granizo y lo que quedaría en el suelo.

Ciertos patrones de reflectividad también son pistas importantes para el meteorólogo. El pico de dispersión de tres cuerpos es un ejemplo. Este es el resultado de la energía del radar que golpea el granizo y se desvía hacia el suelo, donde se desvían hacia el granizo y luego hacia el radar. La energía tardó más en pasar del granizo al suelo y viceversa, a diferencia de la energía que fue directamente del granizo al radar, y el eco está más lejos del radar que la ubicación real del granizo en el mismo. trayectoria radial, formando un cono de reflectividades más débiles.

Más recientemente, se han analizado las propiedades de polarización de los resultados de los radares meteorológicos para diferenciar entre granizo y lluvias intensas. [29] [30] El uso de reflectividad diferencial ( ), en combinación con reflectividad horizontal ( ) ha llevado a una variedad de algoritmos de clasificación de granizo. [31] Se están empezando a utilizar imágenes de satélite visibles para detectar granizo, pero las tasas de falsas alarmas siguen siendo altas con este método. [32]

Tamaño y velocidad terminal

Granizos que varían en tamaño desde unos pocos milímetros hasta más de un centímetro de diámetro.
Granizo grande con anillos concéntricos

El tamaño de las piedras de granizo se determina mejor midiendo su diámetro con una regla. En ausencia de una regla, el tamaño del granizo a menudo se estima visualmente comparando su tamaño con el de objetos conocidos, como monedas. [33] El uso de objetos como huevos de gallina, guisantes y canicas para comparar tamaños de granizo es impreciso debido a sus variadas dimensiones. La organización del Reino Unido, TORRO , también escala tanto para granizados como para granizadas. [34]

Cuando se observa en un aeropuerto , el código METAR se utiliza dentro de una observación meteorológica de superficie que se relaciona con el tamaño de la piedra de granizo. Dentro del código METAR, GR se usa para indicar granizo más grande, de un diámetro de al menos 0.25 pulgadas (6.4 mm). GR se deriva de la palabra francesa grêle. El granizo de menor tamaño, así como los gránulos de nieve, utilizan el código GS, que es la abreviatura de la palabra francesa grésil. [35]

El granizo más grande registrado en los Estados Unidos.

La velocidad terminal del granizo, o la velocidad a la que cae el granizo cuando golpea el suelo, varía. Se estima que una piedra de granizo de 1 centímetro (0,39 pulgadas) de diámetro cae a una velocidad de 9 metros por segundo (20 mph), mientras que piedras del tamaño de 8 centímetros (3,1 pulgadas) de diámetro caen a una velocidad de 48 metros por segundo. segundo (110 mph). La velocidad del granizo depende del tamaño de la piedra, la fricción con el aire por el que cae, el movimiento del viento por el que cae, las colisiones con gotas de lluvia u otras piedras de granizo, y el derretimiento cuando las piedras caen a través de una atmósfera más cálida . Dado que los granizos no son esferas perfectas, es difícil calcular su velocidad con precisión. [36]

Registro de granizo

Los megacriometeoros , grandes rocas de hielo que no están asociadas con tormentas eléctricas, no están oficialmente reconocidos por la Organización Meteorológica Mundial como "granizo", que son agregaciones de hielo asociadas con tormentas eléctricas y, por lo tanto, los registros de características extremas de los megacriometeoros no se dan como registros de granizo. .

  • Más pesado: 1,02 kg (2,25 libras); Distrito de Gopalganj , Bangladesh, 14 de abril de 1986. [37] [38]
  • El diámetro más grande medido oficialmente: 7,9 pulgadas (20 cm) de diámetro , 18,622 pulgadas (47,3 cm) de circunferencia ; Vivian, Dakota del Sur , 23 de julio de 2010. [39]
  • Circunferencia más grande medida oficialmente: 18,74 pulgadas (47,6 cm) de circunferencia, 7,0 pulgadas (17,8 cm) de diámetro; Aurora, Nebraska , 22 de junio de 2003. [38] [40]
  • Mayor precipitación promedio de granizo: Kericho , Kenia experimenta tormentas de granizo, en promedio, 50 días al año. Kericho está cerca del ecuador y la elevación de 7,200 pies contribuye a que sea un punto caliente para el granizo. [41] Kericho alcanzó el récord mundial de 132 días de granizo en un año. [42]

Peligros

Artículo principal: Lista de granizadas costosas o mortales
Los primeros automóviles no estaban equipados para hacer frente al granizo.

El granizo puede causar daños graves, especialmente a automóviles , aviones, tragaluces, estructuras con techo de vidrio, ganado y, más comúnmente, cultivos . [27] Los daños por granizo en los techos a menudo pasan desapercibidos hasta que se observan más daños estructurales, como goteras o grietas. Es más difícil reconocer los daños por granizo en techos de tejas y techos planos, pero todos los techos tienen sus propios problemas de detección de daños por granizo. [43] Los techos de metal son bastante resistentes al daño del granizo, pero pueden acumular daños cosméticos en forma de abolladuras y revestimientos dañados.

El granizo es uno de los peligros de tormenta eléctrica más importantes para los aviones. [44] Cuando el granizo supera los 13 mm (0,5 pulgadas) de diámetro, los aviones pueden sufrir daños graves en cuestión de segundos. [45] Las piedras de granizo que se acumulan en el suelo también pueden ser peligrosas para el aterrizaje de aviones. El granizo también es una molestia común para los conductores de automóviles, ya que daña gravemente el vehículo y agrieta o incluso rompe los parabrisas y las ventanas . El trigo, el maíz, la soja y el tabaco son los cultivos más sensibles al daño del granizo. [23] El granizo es uno de los peligros más costosos de Canadá. [46]

En raras ocasiones, se sabe que los granizos masivos causan conmociones cerebrales o traumatismos craneales fatales . Las granizadas han sido la causa de eventos costosos y mortales a lo largo de la historia. Uno de los primeros incidentes conocidos ocurrió alrededor del siglo IX en Roopkund , Uttarakhand , India , donde parece que murieron de 200 a 600 nómadas a causa de heridas de granizo del tamaño de pelotas de cricket . [47]

Acumulaciones

Granizo acumulado en Sydney , Australia (abril de 2015).

Las zonas estrechas donde el granizo se acumula en el suelo en asociación con la actividad de las tormentas eléctricas se conocen como granizo o franjas de granizo, [48] que pueden ser detectables por satélite después de que pasan las tormentas. [49] Las tormentas de granizo normalmente duran desde unos pocos minutos hasta 15 minutos de duración. [27] Las tormentas de granizo acumuladas pueden cubrir el suelo con más de 5,1 cm (2 pulgadas) de granizo, hacer que miles pierdan energía y derribar muchos árboles. Las inundaciones repentinas y los deslizamientos de tierra dentro de áreas de terreno empinado pueden ser una preocupación con la acumulación de granizo. [50]

Se han informado profundidades de hasta 18 pulgadas (0,46 m). Un paisaje cubierto de granizo acumulado generalmente se asemeja a uno cubierto de nieve acumulada y cualquier acumulación significativa de granizo tiene los mismos efectos restrictivos que la acumulación de nieve, aunque en un área más pequeña, sobre el transporte y la infraestructura. [51] El granizo acumulado también puede causar inundaciones al bloquear los desagües, y el granizo puede arrastrarse en el agua de la inundación, convirtiéndose en un lodo similar a la nieve que se deposita en elevaciones más bajas.

En ocasiones algo raras, una tormenta eléctrica puede volverse estacionaria o casi, mientras produce granizo prolíficamente y se producen grandes profundidades de acumulación; esto tiende a ocurrir en áreas montañosas, como el caso del 29 de julio de 2010 [52] de un pie de acumulación de granizo en el condado de Boulder , Colorado. El 5 de junio de 2015, granizo de hasta cuatro pies de profundidad cayó en una cuadra de la ciudad de Denver, Colorado.. Los granizos, descritos como del tamaño de abejorros y pelotas de ping pong, fueron acompañados de lluvia y fuertes vientos. El granizo cayó solo en una zona, dejando intacta la zona circundante. Cayó durante una hora y media entre las 10 pm y las 11:30 pm. Un meteorólogo del Servicio Meteorológico Nacional en Boulder dijo: "Es un fenómeno muy interesante. Vimos que la tormenta se detuvo. Produjo grandes cantidades de granizo en un área pequeña. Es una cuestión meteorológica". Los tractores utilizados para despejar el área llenaron de granizo más de 30 camiones volquete. [53]

Mano sosteniendo granizo en un parche de fresa

La investigación se centró en cuatro días individuales que acumularon más de 5,9 pulgadas (15 cm) de granizo en 30 minutos en el rango del frente de Colorado ha demostrado que estos eventos comparten patrones similares en las características meteorológicas sinópticas observadas, radar y rayos, [54] lo que sugiere que posibilidad de predecir estos eventos antes de que ocurran. Un problema fundamental en la investigación continua en esta área es que, a diferencia del diámetro del granizo, la profundidad del granizo no se informa comúnmente. La falta de datos deja a los investigadores y pronosticadores en la oscuridad cuando intentan verificar los métodos operativos. Se está realizando un esfuerzo de cooperación entre la Universidad de Colorado y el Servicio Meteorológico Nacional. El objetivo del proyecto conjunto es conseguir la ayuda del público en general para desarrollar una base de datos de profundidades de acumulación de granizo. [55]

Represión y prevención

Cañón de granizo en un antiguo castillo en Banska Stiavnica , Eslovaquia

Durante la Edad Media , la gente en Europa solía hacer sonar las campanas de las iglesias y los cañones de fuego para tratar de evitar el granizo y el consiguiente daño a los cultivos. Las versiones actualizadas de este enfoque están disponibles como cañones de granizo modernos . La siembra de nubes después de la Segunda Guerra Mundial se realizó para eliminar la amenaza del granizo, [12] particularmente en la Unión Soviética , donde se afirmó que se logró una reducción del 70-98% en los daños a los cultivos por tormentas de granizo mediante la implementación de yoduro de plata en las nubes utilizando cohetes y proyectiles de artillería . [56] [57]15 países han llevado a cabo programas de supresión del granizo entre 1965 y 2005. [12] [23]

Ver también

  • Graupel
  • Gránulos de hielo
  • Megacriometeor
  • Sleet (desambiguación)
  • Cumulonimbus y aviación

Referencias

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Otras lecturas

  • Rogers y Yau (1989). Un curso corto de física de la nube . Massachusetts: Butterworth-Heinemann. ISBN 0-7506-3215-1.
  • Jim Mezzanotte (2007). Granizadas . Editorial Gareth Stevens. ISBN 978-0-8368-7912-4.
  • Snowden Dwight Flora (2003). Granizadas de los Estados Unidos . Editores de libros de texto. ISBN 978-0-7581-1698-7.
  • Narayan R. Gokhale (1974). Granizadas y crecimiento de granizo . Prensa de la Universidad Estatal de Nueva York. ISBN 978-0-87395-313-9.
  • Duncan Scheff (2001). Hielo y granizadas . Editores de Raintree. ISBN 978-0-7398-4703-9.

enlaces externos

  • Herramientas de investigación de tormentas de granizo
  • Hoja informativa de granizo
  • Desastres meteorológicos y climáticos de miles de millones de dólares estadounidenses
  • Tormentas de granizo en YouTube