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Autor Tema: Como interpretar sondeos  (Leído 10677 veces)

Desconectado alvaroliver

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Como interpretar sondeos
« en: Mayo 01, 2012, 12:41:30 pm »
He recopilado información sobre el tema de los radiosondeos para poder identificar en un mapa diversos parámetros significativos, especialmente de cara a la convección. La interpretación de los sondeos pues, es fundamental (a pesar de no ser una herramienta muy precisa ya que se lanzan en momentos concretos y miden parámetros en un horario determinado), sin embargo, podemos no ya ver momentos determinados que sólo nos permiten hacernos una idea de qué sucederá a "x+h" si no que tenemos acceso a sondeos previstos, como si de un mapa numérico se tratase.

Además podemos encontrar diversas formas de representación de radiosondeos, nos centraremos en el sondeo oblícuo T-log p. Nos hacemos con la página de sondeos: http://weather.uwyo.edu/upperair/naconf.html, en este caso yo la he cogido con Norteamérica que supone un ejemplo claro de parámetros convectivos mas que significativos.

En Type of plot ponemos GIF: Skew-T.
He elegido la ciudad de Springfield, el sondeo es del día 25 de mayo de 2010 a las 0Z.



En primer lugar veamos todo lo que se ve en el sondeo.

A la izquierda del sondeo se observan las distintas capas atmosféricas desde los 1000 hPa hasta los 10 hPa. Pero vamos a identificar y deducir cada cosa de forma lógica y no memorizada, ya que este segundo método nunca es eficaz debido al olvido que supone la ausencia de puesta en práctica. Así pues en lo que a las capas isobáricas respecta se observan dos características:

  • La presión disminuye con la altura, hasta acabar en los 10hPa. Se debe a que la gravedad comprime las capas de aire contra la superficie y van reduciéndose tales capas conforme se asciende al ser menor la acción de la gravedad. El conjunto de presiones con su respectiva altura se denomina perfil atmosférico.
  • Debido a la característica anterior, resulta lógico que exista una distancia muy reducida entre las distintas capas isobáricas cercanas a la superficie y que se vaya agrandando conforme se va ascendiendo en el seno del aire.

El nivel atmosférico considerado como el más importante es el de los 500hPa ya que es un punto atmosférico intermedio, donde la gravedad comienza a perder influencia.

Pasamos ya al eje OX, eje horizontal o de abscisas. Este eje lo ocupan los valores de temperatura, de -40 y más allá a 40ºC. Los valores de temperatura aparecen inclinados en el sondeo. Además de aparecer inclinadas, todas las líneas exceptuando la línea de temperatura aparecen con una ligera desviación circular, esto es así porque en la atmósfera si hay algo que no hay, es proporcionalidad, y de las características anteriores se extrae que al reducirse los componentes atmosféricos, las capacidades de retención de humedad entre otros como densidades, se verán afectados, se verán pues, modificadas las distintas "líneas" que ahora veremos.

También aparece a la derecha el viento predominante en todas las capas atmosféricas y su velocidad. Hay que destacar (aunque aquí no se determina) que a una determinada altitud de la alta atmósfera el viento pasa a ser viento geostrófico, viento que fluye exhorto del rozamiento de la superficie, y por tanto fluye paralelo a las isobaras, resultando del equilibrio entre la fuerza centrífuga y la fuerza asociada a la diferencia de presión (fuerza del gradiente, la que inicia el viento).
A la derecha también aparecen diversos parámetros.

Pasemos ahora a diferenciar ese amasijo de líneas que aparecen en el sondeo.
Hallamos dos líneas muy destacables en el sondeo, suponen las líneas más importantes, las líneas de Temperatura y la Temperatura de rocío (T y Td respectivamente) en color más negro que el resto. La línea de la derecha corresponde a la de la temperatura y la izquierda a la de T de rocío.

La interacción entre ambas determina los valores de humedad principalmente y consigo la formación de nubosidad y en general todo, es decir, ambas líneas generan la mayor parte de elementos físicos que podemos observar.

La línea de temperatura es la que parte de los números, justo en su vertical y van hacia la parte superior derecha del sondeo, sus valores como dije anteriormente, son proporcionales, es algo que únicamente sucede con la T ya que no depende de factores diversos, no así la variación térmica que experimente una masa de aire conforme ascienda, si no el "valor físico" de la temperatura.

Aparecen también otro par de líneas muy importantes, la línea "verde" y una línea normal que sigue un ascenso aparentemente desordenado, aparentemente. Pero en los sondeos todo tiene su significado y todo tiene sentido por ello.

La línea verde se denomina adiabática seca y la aparentemente desordenada adiabática saturada o pseudoadiabática.

Adiabática saturada: (a veces no se identifica bien)



Las adiabáticas serán las líneas que sigan las parcelas de aire ascendentes dependiendo de su cantidad de humedad, es decir, si la parcela de aire está por debajo de su punto de rocío seguirá la seca y si llega a saturar seguirá la adiabática saturada.

Hay que analizar detenidamente estas líneas, en primer lugar entenderla y posteriormente determinar su significado.

Las adiabáticas son líneas ciertamente complejas, son "rutas" que siguen las masas de aire asociadas a su variación térmica. Si la adiabática es seca la T desciende a razón de 1ºC/102m ya que no se genera humedad y por tanto no se desencadena calor latente (L), esto si sucede en la adiabática saturada y al suceder el descenso se modera, -0.5ºC/100m, por eso vemos como una y otra tienen diferente inclinación. El calor latente supone la liberación de energía al cambiar de estado, luego si al condensar se libera energía se moderará el descenso.

Es significativo un hecho, a una determinada altura, la adiabática seca y la saturada se hacen paralelas, debido precisamente a que el contenido de humedad se reduce con la altura (la masa de aire ha cambiado de estado totalmente) debido principalmente a que con la altura, la temperatura disminuye. Esta temperatura disminuye debido a que el sol calienta la superficie y es la superficie la que calienta las masas de aire inmediatamente por encima de la misma que mediante convección trasladarán energía a las capas superiores, por ello, la cantidad de energía transferida a la atmósfera será inversamente proporcional a la altura a la que se encuentre una masa de aire respecto de la superficie. Los contenidos de humedad son menores en aire frío ya que es más denso, tiene menor capacidad de albergar vapor de agua. Esto también se denota hacia la izquierda ya que los valores de temperatura disminuyen también hacia tal sentido.

Solo nos falta por describir una última línea, la línea de razón de mezcla que es la línea rosácea que parte de la superficie, esta línea es la capacidad máxima de contenido de vapor de agua que puede tener el aire a una presión y temperatura dadas, se expresa en g/kg y se observa como disminuye hacia la derecha por lo que ya dije, la capacidad de retención de humedad se reduce al disminuir la temperatura.

Acabamos de describir todas las "líneas" más destacables de un sondeo, pasemos ahora a "interaccionar" con ellas para obtener los productos que deseamos.

Razón de mezcla de saturación (Ws).

Veamos la definición antes de nada: es la máxima cantidad de agua que una parcela puede contener sin producir condensación.

El cálculo de la razón de mezcla de saturación nos valdrá para averiguar otros parámetros más adelante. La razón de mezcla de saturación vale para determinar una cantidad (en g/kg) de proporción de la masa del vapor de agua con respecto a la masa de aire seco, es decir, que se determina para un determinado nivel. Por ejemplo; 6 g/kg en el nivel de 850hPa.

¿Cómo se calcula esta razón de mezcla para un nivel dado?
Es bastante sencillo, volvamos al sondeo a tratar:



A partir de la línea de razón de mezcla de saturación (la línea rosácea) ascendemos por su paralelo hasta llegar al punto que deseemos, hasta cortar con la línea de T al determinado valor.

Por ejemplo, vamos a determinar la razón de mezcla de saturación para el nivel de los 700hPa.



Mejor se puede hacer, a partir de la superficie de 700hPa se desciende hasta la superficie paralelo a la razón de mezcla, en este caso a 700hPa hay unos 10g/kg de este valor.

Razón de mezcla (w).

Definición: en una muestra de aire húmedo, la razón de mezcla (w) es la razón de la masa de vapor de agua con respecto a la masa de aire seco.

Para calcular este factor el procedimiento es semejante al anterior, solo que en este caso en lugar de intersecar a la línea de temperatura, se interseca la de punto de rocío a la que se denomina Td.



En este caso vemos una razón de mezcla a 700hPa de unos 3.5g/kg
Y, ¿Para qué nos sirven estos dos parámetros?

Pues así directamente para poca cosa, pero si interactuamos con ellos sale algo muy valioso, la humedad relativa

Humedad Relativa.

Definición: es la cantidad de vapor de agua en un volumen de aire dado con respecto a lo que ese volumen de aire contendría si estuviese saturado. Se expresa en %.

La humedad relativa (HR) se calcula mediante la siguiente fórmula:
HR = 100 * (w/ws).

Como os habréis dado cuenta, es una fórmula bastante sencilla. Simplemente hay que dividir la razón de mezcla (w) entre la razón de mezcla de saturación (ws) y multiplicar por 100. Ya hemos visto como se calculan las razones de mezcla.

Calculemos en el anterior sondeo, la HR existente a 600hPa.
Para ello calculamos los valores de w y ws existente a ese nivel.



Nos sale un w=4g/kg y un ws=6g/kg mas o menos. Ya solo queda realizar los cálculos de la fórmula.

HR= 100*(4/6)
HR= 66.67%

Es un valor aproximado ya que habría que interpolar entre los puntos para determinar las magnitudes exactas, algo sin duda más complejo.

Nivel de Condensación por Ascenso (NCA).


Procedamos ya a calcular diversos niveles correlacionados con la formación de nubosidad. Como por ejemplo el NCA.

El NCA es la altura a la cual comienza a condensarse una parcela de aire que ha seguido un proceso adiabático seco, se produce una saturación y con ella un cambio de adiabática como se verá.

Para calcular el NCA simplemente hay que seguir el siguiente proceso:

  • Desde la superficie se parte desde la temperatura hacia arriba siguiendo la adiabática seca (línea verde), hay que seguirla de forma paralela.
  • Por otro lado, desde la Temperatura de rocío de superficie (Td) se sigue a la línea de razón de mezcla hacia arriba, paralelo a la razón de mezcla.

Llega un punto en el que ambas líneas se cortan, ese punto es el NCA.



En este caso el NCA se sitúa entorno a 1540m.

Nivel de Condensación por Convección (NCC).

Definición (de MetEd): el nivel de condensación por convección (NCC) es la altura a la que una parcela de aire que se calienta lo suficiente desde la superficie subirá adiabáticamente hasta que esté saturada. Normalmente, es la altura de la base de las nubes cumuliformes formadas por la convección térmica producida exclusivamente por el calentamiento de la superficie.

Para cambiar de sondeo, he elegido uno del Estado de Texas, de la ciudad Ft. Worth. El radiosondeo de las 0Z del 28 de abril de 2012.

El valor de NCC es uno de los más fáciles de determinar. Para calcularlo, simplemente a partir de la Td de la superficie ascendemos siguiendo la línea de razón de mezcla de saturación hasta intersecar con la línea de T.



En este caso el NCC se sitúa más allá de los 3.106m. Pero ojo porque esta no es la altura donde se comenzará a formar toda la nubosidad, el NCA se sitúa bastante más abajo. Debido a que el NCC considera únicamente el disparo termoconvectivo.

Temperatura equivalente (Te).

Definición (MetEd): es la temperatura en el nivel en que toda la humedad de una muestra de aire se condensa cuando asciende siguiendo un proceso pseudoadiabático, es decir, un proceso en el que se elimina toda la humedad condensada de la muestra de aire. Luego el calor latente de condensación calienta la muestra de aire.

Para calcular la Te se adquieren los datos de T y de Td en un determinado nivel (porque la Te es, "para un nivel x, tenemos una Te y").

Calculemos la Te para el nivel de los 750hPa, en el sondeo de Ft.Worth.
Para ello calculamos primero el NCA del sondeo, es decir, a partir de la superficie de 750hPa ascendemos paralelos a la línea de razón de mezcla de saturación y por otro lado, desde la T de los 750hPa ascendemos paralelo a la adiabática seca, así hasta intersecar ambas líneas, conformando el NCA.

A partir del NCA proseguimos por la adiabática saturada (hay que tener en cuenta que la parcela de aire al llegar al NCA se satura y hay que cambiar de adiabática), llegará un punto en el que la adiabática saturada se haga paralela a la adiabática seca (ya que la parcela de aire pierde toda su humedad al llegar a una determinada altura, volviéndose a "secar"), este punto es el punto de equilibrio de densidades por así decirlo, éste es el nivel de presión en el cual toda la humedad de la muestra se ha condensado.

A partir de este nivel, se traza una línea paralela a la adiabática seca hasta la superficie deseada (750hPa), la T que se lea será la Te.



En este caso la Te del aire a 750 hPa con una T de 14ºC (mas o menos) y Td de 0ºC (mas o menos) tiene una temperatura equivalente de mas o menos 32ºC.

Temperatura de convección (Tc).

Considero bastante importante este parámetro, ya que supone la T que se debe alcanzar para iniciar la convección, no obstante, no contempla la existencia de mecanismos de disparo como el dinámico, tan solo el termoconvectivo.

Para calcularlo se necesita del NCC y su procedimiento también es sencillo.

Se calcula el NCC y a partir de ese nivel se desciende hasta la superficie siguiendo una adiabática seca, la T que exista en superficie siguiendo ese procedimiento es la Temperatura de convección (Tc.).

Y en este caso vamos a adquirir un sondeo africano (se observa mas fácilmente).

Aeropuerto de Niamey.



En el caso anterior, observamos una Tc de unos 33ºC, es decir, la T en superfcie ha de alcanzar 33ºC para iniciar la convección.


Nivel de Convección Libre (NCL).

Definición (MetEd): El nivel de convección libre ( es la altura a la que una parcela de aire que asciende se torna más cálida que la atmósfera circundante y experimenta empuje convectivo. La parcela asciende siguiendo un proceso adiabático seco hasta saturarse (en el NCA) y luego continúa su ascenso siguiendo un proceso adiabático húmedo.

Para calcular este nivel, simplemente a partir del NCA seguimos paralelo a la adiabática saturada (ya que el aire se satura en ese nivel) y así hasta intersecar con la línea de T, ese punto es el NCL. No siempre tiene que haber NCL ya que no siempre se desarrolla convección lógicamente.



En este caso el NCL se encuentra a 1520m.

Nivel de Equilibrio (NE) y CAPE.

Es primordial averiguar la cantidad de energía potencial disponible presente en la atmósfera (CAPE) ya que potencia el desarrollo de células convectivas y cuanto mayor sea este parámetro mayor será la fortaleza.

La CAPE se representa en J/kg y es la proporción que existe entre la adiabática saturada (a partir del NCL) y la línea de T. hasta que se llega al Nivel de Equilibrio. Es la parcela encerrada entre esas dos líneas.

A partir del NCL (que ya he explicado cómo se calcula) proseguimos por la saturada hasta intersecar con la línea de T., ese nivel es el Nivel de equilibrio (NE) y supone el tope de las nubes cumuliformes.



El valor de CAPE lo proporciona el propio sondeo, solo observaremos la proporción de este parámetro en el perfil atmosférico.

Un valor de CAPE elevado además, indica una mayor intensidad en las corrientes ascendentes (dejando de lado factores tales como el peso del agua) y por ello puede determinar un aumento en la probabilidad de granizo así como de su tamaño. Por lo general, cuando encontramos una superficie sombreada (CAPE) con una distribución "a lo ancho", es decir, más ancha que larga verticalmente, quiere decir que se establece una corriente ascendente importante especialmente en los niveles inferiores que le impide adquirir aire seco de capas medias que podrían ralentizar este momento ascendente, además la cantidad de precipitación que se trasladaría a capas altas sería destacable no pudiendo precipitar tan rápidamente.

En un sondeo que presente una distribución de CAPE alargada por todo el perfil atmosférico, la corriente ascendente será más débil y por ello podría incorporar aire seco que fomente la estabilidad contribuyendo así a la formación de una corriente descendente y finalizar con el periodo activo de la tormenta. De este modo, el primer caso será, en general, más inestable que el segundo.

En el caso del radiosondeo propuesto, nos encontramos ante la situación primera, en la que se formaría una corriente ascendente importante tendiendo a formarse tormentas destacables.

CIN (capa de inhibición convectiva)


Definición (MetEd): La CIN es un área encerrada entre las líneas del perfil de temperatura ambiental y la temperatura de una parcela que asciende a partir de un nivel determinado hasta el NCL. Esta área indica la cantidad de energía necesaria para levantar la parcela hasta el NCL. La CIN se expresa en julios por kilogramo (J/kg).

Cuanto más amplia la proporción de CIN más elevada la inhibición.
Para calcularlo, he adquirido un sondeo de Lake Charles en Luisiana, del día de hoy, 29 de abril a las 0Z. Desde el NCA se prosigue por la saturada hasta el NCL, el valor que queda a la derecha es el CIN, al llegar al CIN supone el techo de esta capa.



Como suplemento a esto, podemos matizar que aquí la CAPE se distribuye de forma alargada y a una altura más elevada. Suponiendo que las parcelas de aire lograran superar el estrato de CIN tan considerable, se encontrarían con una corriente ascendente asociado a la CAPE no excesivamente destacable e incorporarían una masa de aire muy seca existente a partir de los 500hPa principalmente. El sondeo pues, no generaría una actividad convectiva destacada. Hay que destacar igualmente que el estrato de CIN se suprime aumentando la temperatura (pues al fin y al cabo está propiciado por una inversión térmica) lo que contribuiría a fomentar el gradiente adiabático. Igualmente se suprimiría aumentando la HR.
« Última modificación: Noviembre 06, 2016, 17:57:44 pm por alvaroliver »

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Re:Como interpretar sondeos
« Respuesta #1 en: Mayo 01, 2012, 14:54:54 pm »
Excelente hilo 8) Me lo leeré con detenimiento para refrescar mis conocimientos en esta materia. Incluso podría subirse a la web, si te parece bien, y con paciencia, porque es un tochaco :P

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Re:Como interpretar sondeos
« Respuesta #2 en: Mayo 01, 2012, 15:46:55 pm »
Excelente hilo 8) Me lo leeré con detenimiento para refrescar mis conocimientos en esta materia. Incluso podría subirse a la web, si te parece bien, y con paciencia, porque es un tochaco :P
Muchas gracias, me parece bien lo de subirlo a la web :)

 



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