Mammatus (también llamado mamma [1] o mammatocumulus , que significa "nube mamaria") es un patrón celular de bolsas que cuelgan debajo de la base de una nube , típicamente una nube de lluvia cumulonimbus , aunque pueden estar adheridas a otras clases de nubes parentales. El nombre mammatus se deriva del latín mamma (que significa "ubre" o "pecho").
Según el Atlas internacional de nubes de la OMM , mamma es una característica complementaria de la nube en lugar de un género, especie o variedad de nubes. Los distintos lados inferiores "abultados" están formados por el aire frío que se hunde para formar las bolsas contrarias a las nubes que se elevan a través de la convección del aire caliente. Estas formaciones fueron descritas por primera vez en 1894 por William Clement Ley . [1] [2] [3]
Caracteristicas
Mammatus se asocia con mayor frecuencia con nubes de yunque y también tormentas eléctricas severas. A menudo se extienden desde la base de un cumulonimbus , pero también se pueden encontrar bajo altosestratos y nubes cirros , así como nubes de cenizas volcánicas. [4] Cuando ocurren en cumulonimbus, mammatus a menudo son indicativos de una tormenta particularmente fuerte. Debido al ambiente intensamente cizallado en el que se forman los mammatus, se advierte firmemente a los aviadores que eviten los cumulonimbus con mammatus, ya que indican turbulencia inducida por convección. [5] Las estelas de condensación también pueden producir lóbulos, pero estos se denominan incorrectamente mammatus. [1]
Mammatus puede aparecer como lóbulos lisos, irregulares o abultados y puede ser opaco o translúcido. Debido a que los mamíferos ocurren como una agrupación de lóbulos, la forma en que se agrupan puede variar desde un grupo aislado hasta un campo de mammas que se extienden a lo largo de cientos de kilómetros hasta estar organizados a lo largo de una línea, y pueden estar compuestos de lóbulos desiguales o de tamaño similar. Los diámetros promedio del lóbulo mammatus individual de 1 a 3 kilómetros (0,6 a 1,9 millas) y longitudes promedio de 1 ⁄ 2 kilómetro (0,3 millas). Un lóbulo puede durar un promedio de 10 minutos, pero un grupo completo de mamma puede oscilar entre 15 minutos y unas pocas horas. Por lo general, están compuestos de hielo, pero también pueden ser una mezcla de hielo y agua líquida o estar compuestos casi en su totalidad por agua líquida.
Fieles a su apariencia ominosa, las nubes mammatus a menudo son presagios de una tormenta que se avecina u otro sistema climático extremo. Por lo general, compuestas principalmente de hielo, pueden extenderse por cientos de millas en cada dirección y las formaciones individuales pueden permanecer visiblemente estáticas durante diez a quince minutos a la vez. Si bien pueden parecer presagios, son simplemente los mensajeros, que aparecen alrededor, antes o incluso después del clima severo.
Mecanismos de formación hipotéticos
La existencia de muchos tipos diferentes de nubes mammatus, cada una con propiedades distintas y en entornos distintos, ha dado lugar a múltiples hipótesis sobre su formación, que también son relevantes para otras formas de nubes. [4] [6]
Una tendencia ambiental es compartida por todos los mecanismos de formación hipotetizados para las nubes mammatus: gradientes bruscos de temperatura, humedad y momento ( cizalladura del viento ) a través del límite de aire de la nube yunque / subnube, que influyen fuertemente en las interacciones allí. Los siguientes son los mecanismos propuestos, cada uno descrito con sus deficiencias:
- El yunque de una nube de cumulonimbus disminuye gradualmente a medida que se extiende desde su nube de origen. A medida que el aire desciende, se calienta. Sin embargo, el aire nublado se calentará más lentamente (a la tasa de lapso adiabático húmedo ) que el aire seco subnube (a la tasa de lapso adiabático seco ). Debido al calentamiento diferencial, la capa de nubes / subnube se desestabiliza y puede ocurrir un vuelco convectivo , creando una base de nubes grumosa. Los problemas con esta teoría son que hay observaciones de los lóbulos del mammatus que no apoyan la presencia de un fuerte hundimiento en los lóbulos, y que es difícil separar los procesos de precipitación de hidrometeoros y hundimiento de la base de las nubes, por lo que no queda claro en cuanto a si se está produciendo alguno de los procesos.
- El enfriamiento debido a la lluvia de hidrometeoros es un segundo mecanismo de formación propuesto. A medida que los hidrometeoros caen en el aire seco de la subnube, el aire que contiene la precipitación se enfría debido a la evaporación o sublimación . Al ser ahora más fríos que el aire ambiental e inestables, descienden hasta alcanzar un equilibrio estático, momento en el que una fuerza restauradora curva los bordes de la lluvia radiactiva hacia arriba, creando la apariencia lobulada. Un problema con esta teoría es que las observaciones muestran que la evaporación de la base de las nubes no siempre produce mammatus. Este mecanismo podría ser responsable de la etapa más temprana del desarrollo, pero otros procesos (a saber, el proceso 1, arriba) pueden entrar en juego a medida que los lóbulos se forman y maduran.
- También puede haber desestabilización en la base de la nube debido al derretimiento. Si la base de la nube existe cerca de la línea de congelación, entonces el enfriamiento en el aire inmediato causado por la fusión puede conducir a un vuelco convectivo, al igual que en los procesos anteriores. Sin embargo, este entorno de temperatura estricta no siempre está presente.
- Los procesos anteriores se basaron específicamente en la desestabilización de la capa subnube debido a efectos de calentamiento adiabáticos o latentes . Descontando los efectos termodinámicos de la lluvia radiactiva de hidrometeoros, otro mecanismo propone que la dinámica de la lluvia radiactiva por sí sola es suficiente para crear los lóbulos. La falta de homogeneidad en las masas de los hidrometeoros a lo largo de la base de la nube puede causar un descenso no homogéneo a lo largo de la base. El arrastre de fricción y las estructuras asociadas a remolinos crean la apariencia lobulada de la lluvia radiactiva. El principal defecto de esta teoría es que se ha observado que las velocidades verticales en los lóbulos son mayores que las velocidades de caída de los hidrometeoros dentro de ellos; por lo tanto, también debería haber un forzamiento dinámico hacia abajo.
- Otro método, que fue propuesto por primera vez por Kerry Emanuel , se llama inestabilidad de desentrenamiento de la base de la nube (CDI), que actúa de manera muy similar al arrastre convectivo de la cima de la nube . En CDI, el aire turbio se mezcla con el aire seco de la subnube en lugar de precipitarlo. La capa turbia se desestabiliza debido al enfriamiento por evaporación y se forman mamas.
- Las nubes experimentan una reorganización térmica debido a los efectos radiativos a medida que evolucionan. Hay un par de ideas sobre cómo la radiación puede causar la formación de mamas. Una es que, debido a que las nubes se enfrían radiantemente ( ley de Stefan-Boltzmann ) de manera muy eficiente en la parte superior, bolsas enteras de nubes frías y con flotabilidad negativa pueden penetrar hacia abajo a través de toda la capa y emerger como mammatus en la base de las nubes. Otra idea es que a medida que la base de la nube se calienta debido al calentamiento radiativo de la emisión de onda larga de la superficie terrestre, la base se desestabiliza y se vuelca. Este método es válido solo para nubes ópticamente gruesas . Sin embargo, la naturaleza de las nubes de yunque es que están compuestas en gran parte de hielo y, por lo tanto, son relativamente delgadas ópticamente.
- Se propone que las ondas de gravedad son el mecanismo de formación de nubes mammatus organizadas linealmente. De hecho, se han observado patrones de ondas en el entorno de mammatus, pero esto se debe principalmente a la creación de ondas de gravedad como respuesta a una corriente ascendente convectiva que incide sobre la tropopausa y se extiende en forma de onda por la totalidad del yunque. Por lo tanto, este método no explica la prevalencia de nubes mammatus en una parte del yunque frente a otra. Además, las escalas de tiempo y tamaño para las ondas de gravedad y mammatus no coinciden por completo. Los trenes de ondas de gravedad pueden ser responsables de organizar el mammatus en lugar de formarlos. [7]
- La inestabilidad de Kelvin-Helmholtz (K-H) prevalece a lo largo de los límites de las nubes y da como resultado la formación de protuberancias en forma de onda (llamadas olas de Kelvin-Helmholtz) a partir de un límite de nubes. Mammatus no tiene la forma de ondas KH, por lo tanto, se propone que la inestabilidad puede desencadenar la formación de protuberancias, pero que otro proceso debe convertir las protuberancias en lóbulos. Aún así, el principal inconveniente de esta teoría es que la inestabilidad de KH se produce en un entorno estratificado de forma estable , y el entorno de mammatus suele ser al menos algo turbulento .
- La inestabilidad de Rayleigh-Taylor es el nombre que se le da a la inestabilidad que existe entre dos fluidos de diferentes densidades, cuando el más denso de los dos está encima del fluido menos denso. A lo largo de una interfaz nube-base / subnube, el aire más denso y cargado de hidrometeoros podría provocar una mezcla con el aire subnube menos denso. Esta mezcla tomaría la forma de nubes mammatus. El problema físico con este método propuesto es que una inestabilidad existente a lo largo de una interfaz estática no se puede aplicar necesariamente a la interfaz entre dos flujos atmosféricos cortados .
- El último mecanismo de formación propuesto es que los mammatus surgen de la convección de Rayleigh-Bénard , donde el calentamiento diferencial (enfriamiento en la parte superior y calentamiento en la parte inferior) de una capa provoca un vuelco convectivo. Sin embargo, en este caso de mammatus, la base se enfría mediante los mecanismos termodinámicos mencionados anteriormente. A medida que la base de la nube desciende, ocurre en la escala de los lóbulos mammatus, mientras que adyacente a los lóbulos, hay un ascenso compensatorio. Este método no ha demostrado ser sólido desde el punto de vista de la observación y, en general, se considera insustancial.
Esta plenitud de mecanismos de formación propuestos muestra, si nada más, que la nube mammatus generalmente se comprende poco. [1] [8]
Galería
Mammatus nubes sobre la Academia de la Fuerza Aérea de los EE. UU. , 2004
Mammatus nubes sobre Croacia
Mammatus nubes sobre la ciudad de Nueva York , 2009
Nubes Mammatus en Tulsa, Oklahoma , 1973
Mammatus nubes sobre San Antonio, Texas , 2009
Nubes Mammatus sobre la costa del Pacífico San Francisco
Mammatus nubes sobre la estación de esquí de Squaw Valley, Olympic Valley, California
Nubes Mammatus en Milán, Italia , en julio de 2005 en un día muy caluroso y húmedo sin viento
Nubes Mammatus en San Francisco, California
Mammatus nubes formándose en Minnesota en 2005
Mammatus nubes y rayos crepusculares sobre la Bahía de San Francisco
Foto aérea de nubes Mammatus sobre el centro de Nueva Gales del Sur , Australia ,
Nubes Mammatus sobre las Sierras de Córdoba, Argentina
Mammatus nubes sobre Big Cottonwood Canyon, cerca de Salt Lake City , Utah
Mammatus nubes sobre Santa Catarina, Brasil , tras el ciclón Catarina .
Nubes Cumulus Mammatus entre Hamilton y Missoula, Montana
Mammatus nubes sobre la Universidad de Florida Central en Orlando, Florida , 2011.
Justo antes de una gran tormenta en Altomuenster , Baviera , Alemania
Mammatus nubes sobre Bingley , Reino Unido, tras una tormenta eléctrica el 2 de noviembre de 2013
Mammatocumulus en Cap de Creus , Girona , España . Atmósfera eléctrica. Junio de 2014
Mammatus nubes sobre Austin , Texas , después de las torrenciales inundaciones del Día de los Caídos en 2015.
Mammatus Clouds over Hoshiarpur 20 de mayo de 2016, Punjab, India
Nubes Mammatus observadas en Norwich Norfolk, Reino Unido, 2015/05/24 justo antes del atardecer en el oeste moviéndose hacia el este. Duración 17 minutos. Clima tranquilo. Sin lluvia, 19 grados Celsius.
Nubes mammatus sorprendentemente regulares el 26 de junio de 2012 en Regina, Saskatchewan, luego de una advertencia de tormenta severa y alerta de tornado.
Nubes Mammatus en Lituania, 2016
Formación de nubes Mammatus en Coimbatore, Tamil Nadu, India - 2019
Formación de nubes Mammatus en Berlín, Alemania 2021
Mammatus nubes sobre Englewood Cliffs , Nueva Jersey 2021.
Referencias
- ↑ a b c d Schultz, David M .; Hancock, Y. (2016). "¿Lóbulos de estela o mamma? La importancia de la terminología correcta" (PDF) . Clima . 71 (8): 203. Bibcode : 2016Wthr ... 71..203S . doi : 10.1002 / wea.2765 .
- ^ Anónimo (1975). Atlas internacional de nubes. Volumen I. Manual de observación de nubes y otros meteoritos (PDF) . Organización Meteorológica Mundial. Archivado desde el original (PDF) el 8 de julio de 2017 . Consultado el 13 de mayo de 2017 .
- ^ Ley, William Clement, Cloudland: Un estudio sobre la estructura y los caracteres de las nubes (Londres, Inglaterra: Edward Stanford, 1894), págs. 104-105.
- ^ a b Schultz, David M .; Kanak, Katharine M .; Straka, Jerry M .; Trapp, Robert J .; Gordon, Brent A .; Zrnić, Dusan S .; Bryan, George H .; Durant, Adam J .; Garrett, Timothy J .; Klein, Petra M .; Lilly, Douglas K. (2006). "Los misterios de las nubes Mammatus: observaciones y mecanismos de formación". Revista de Ciencias Atmosféricas . 63 (10): 2409. Bibcode : 2006JAtS ... 63.2409S . doi : 10.1175 / JAS3758.1 .
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- ^ Garrett, Timothy J .; Schmidt, Clinton T .; Kihlgren, Stina; Cornet, Céline (2010). "Nubes Mammatus como respuesta al calentamiento radiativo de la base de la nube" . Revista de Ciencias Atmosféricas . 67 (12): 3891. Bibcode : 2010JAtS ... 67.3891G . doi : 10.1175 / 2010JAS3513.1 .
- ^ Winstead, Nathaniel S .; Verlinde, J .; Arthur, S. Tracy; Jaskiewicz, Francine; Jensen, Michael; Miles, Natasha; Nicosia, David (2001). "Observaciones de radar aerotransportado de alta resolución de Mammatus" . Revisión mensual del clima . 129 (1): 159-166. Código Bibliográfico : 2001MWRv..129..159W . doi : 10.1175 / 1520-0493 (2001) 129 <0159: HRAROO> 2.0.CO; 2 .
- ^ Kanak, Katharine M .; Straka, Jerry M .; Schultz, David M. (2008). "Simulación numérica de Mammatus". Revista de Ciencias Atmosféricas . 65 (5): 1606. Bibcode : 2008JAtS ... 65.1606K . CiteSeerX 10.1.1.720.2477 . doi : 10.1175 / 2007JAS2469.1 .
enlaces externos
- Vídeo secuencial de formación de nubes Mammatus
- Mammatus nubes sobre Hastings, Nebraska
- Mammatus Clouds estructuras en forma de bolsa caídas
- Foto del día de astronomía de la NASA: Mammatus Clouds Over Mexico (30 de diciembre de 2007)
- Mammatus Clouds over St Albans, Hertfordshire, Reino Unido el 12 de agosto de 2008 en el sitio web de BBC News. 21 de agosto de 2008