Convección atmosférica
La convección atmosférica es el resultado de una parcela- inestabilidad ambiental, o capa de diferencia de temperatura en la atmósfera. Las diferentes velocidades de caída dentro de las masas de aire seco y húmedo conducen a la inestabilidad. La mezcla de aire durante el día que expande la altura de la capa límite planetaria conduce a un aumento de los vientos, al desarrollo de cúmulos y a una disminución de los puntos de rocío en la superficie . La convección húmeda conduce al desarrollo de tormentas eléctricas , que a menudo es responsable del clima severo en todo el mundo. Las amenazas especiales de las tormentas eléctricas incluyen granizo , ráfagas y tornados .
Hay algunos arquetipos generales de inestabilidad atmosférica que se utilizan para explicar la convección (o la falta de ella). Una condición necesaria (pero no suficiente) para la convección es que la tasa de caída ambiental (la tasa de disminución de la temperatura con la altura) sea más pronunciada que la tasa de caída experimentada por una parcela de aire ascendente. Cuando se cumple esta condición, las parcelas de aire desplazadas hacia arriba pueden flotar y, por lo tanto, experimentar una fuerza ascendente adicional. La convección flotante comienza en el nivel de convección libre (LFC) , por encima del cual una parcela de aire puede ascender a través de la capa convectiva libre (FCL) con flotabilidad positiva. Su flotabilidad se vuelve negativa en el nivel de equilibrio (EL), pero el impulso vertical de la parcela puede llevarla al nivel máximo de parcela (MPL) donde la flotabilidad negativa desacelera la parcela hasta detenerse. La integración de la fuerza de flotabilidad sobre el desplazamiento vertical de la parcela produce Energía Potencial Disponible Convectiva (CAPE), los julios de energía disponible por kilogramo de aire potencialmente flotante. CAPE es un límite superior para una parcela ideal sin diluir, y la raíz cuadrada del doble de CAPE a veces se denomina límite de velocidad termodinámica para corrientes ascendentes, según la ecuación de energía cinética simple .
Sin embargo, estos conceptos de aceleración optimista dan una visión simplificada de la convección. El arrastre es una fuerza opuesta para contrarrestar la flotabilidad [1] , por lo que el ascenso de la parcela ocurre bajo un equilibrio de fuerzas, como la velocidad terminal de un objeto que cae. La flotabilidad puede reducirse por arrastre , que diluye el paquete con aire ambiental. Consulte los enlaces CAPE , flotabilidad y parcelas para obtener una explicación matemática más detallada de estos procesos.
La convección atmosférica se denomina profunda cuando se extiende desde cerca de la superficie hasta por encima del nivel de 500 hPa, y generalmente se detiene en la tropopausa a alrededor de 200 hPa . [1] La mayor parte de la convección profunda atmosférica ocurre en los trópicos como la rama ascendente de la circulación de Hadley ; y representa un fuerte acoplamiento local entre la superficie y la troposfera superior que está en gran parte ausente en las latitudes medias invernales. Su contraparte en el océano (convección profunda hacia abajo en la columna de agua) solo ocurre en algunos lugares. [2] Si bien es menos importante dinámicamente que en la atmósfera, esta convección oceánica es responsable de la existencia mundial de agua fría en las capas más bajas del océano.
Una columna térmica (o térmica) es una sección vertical de aire ascendente en las altitudes más bajas de la atmósfera terrestre. Las térmicas son creadas por el calentamiento desigual de la superficie de la Tierra debido a la radiación solar. El sol calienta el suelo, que a su vez calienta el aire directamente sobre él. El aire más cálido se expande, volviéndose menos denso que la masa de aire circundante y creando una baja térmica . [3] [4]La masa de aire más ligero se eleva y, al hacerlo, se enfría debido a su expansión a presiones más bajas a gran altitud. Deja de subir cuando se ha enfriado a la misma temperatura que el aire circundante. Asociado con una térmica hay un flujo descendente que rodea la columna térmica. El exterior que se mueve hacia abajo es causado por el aire más frío que se desplaza en la parte superior de la térmica. Otro efecto meteorológico impulsado por la convección es la brisa marina . [5] [6]
