Condensación Y Nubes

Condensación

Proceso mediante el cual se produce el cambio de fase en un elemento, desde el estado de vapor al estado líquido. En la atmósfera este fenómeno explica la formación de las nubes, la niebla, la bruma y el rocío. La condensación se produce cuando una masa de aire se enfría hasta alcanzar el punto de saturación de vapor de agua (humedad relativa 100%). En el caso de las nubes el enfriamiento está asociado al ascenso del aire. En el caso del rocío, el enfriamiento generalmente se asocia a pérdida radiactiva nocturna (radiación infrarroja) desde la superficie.

Condensación del agua en la naturaleza

Al vapor de agua del aire que se condensa de forma natural en superficies frías se le llama rocío. El vapor de agua sólo se condensará en otra superficie cuando ésta sea más fría que la temperatura del vapor de agua, o cuando el equilibrio de vapor de agua en el aire, es decir, la humedad de saturación, se haya excedido. Cuando el vapor de agua se condensa en una superficie, se produce un recalentamiento neto en dicha superficie.

En la atmósfera, la condensación del vapor de agua es lo que produce las nubes. El punto de rocío del aire es la temperatura a la cual debe enfriarse antes de que comience a formarse condensación.

El mecanismo de la condensación

El vapor de agua, al alcanzar la saturación, puede condensar, dando lugar a la aparición de nieblas o nubes, mezcla o disolución de una masa de pequeñas gotitas de agua líquida o hielo en una masa de aire. La condensación constituye la primera fase del mecanismo de la precipitación, y en la segunda fase las gotitas incrementan su tamaño hasta que precipitan y caen por su propio peso. Para que la condensación tenga lugar son necesarias pequeñas partículas a modo de núcleos de condensación (tamaño inferior a 0’1m), y de variada procedencia

Factores que intervienen en la condensación

• La temperatura. A mayor temperatura es menor la condensación

• El viento. Al renovarse el aire cargado de humedad por otros seco disminuyen las posibilidades de condensación

• El espacio. En un espacio cerrado como la cocina o el baño e incluso en una cazuela con tapa las posibilidades de condensación son mucho mayores

• La presión. A medida que aumenta la presión se favorece la condensación

Núcleos de condensación

Se trata de una partícula o aerosol atmosférico que debido a sus propiedades permite que sobre él comience a ocurrir la condensación del vapor de agua, fenómeno esencial para la formación de las nubes y de la lluvia.

Niveles de condensación

Nivel de condensación por ascenso (NCA)

Es la altura a la cual una parcela de aire se saturará cuando es elevada adiabáticamente seca. Es siempre el más bajo de los niveles de condensación y señala el nivel a partir del cual es esperable nubosidad.

Se localiza en un sondeo en la intersección de la línea de la relación de mezcla (W) que pasa por la temperatura de rocío de superficie (o del nivel que se trate) con la adiabática seca correspondiente a la temperatura de bulbo seco (T) del mismo nivel.

Nivel de libre convección (NLC)

Es la altura a la cual una parcela de aire que asciende adiabáticamente seca hasta saturarse (en el NCA) y desde aquí, adiabáticamente saturada, llegaría a ser más caliente (menos densa) que el aire que la rodea. Por lo tanto la parcela continuará elevándose libremente sobre ese nivel hasta volverse más fría (más densa) que el aire circundante.

El NLC está localizado a la altura donde la adiabática saturada que pasa por el NCA intersecta la curva de temperatura del sondeo a un nivel más alto.

Nivel de condensación por convección (NCC)

Es la altura a la cual una parcela de aire, si es calentada lo suficiente desde abajo, se eleva adiabáticamente hasta saturarse. En el común de los casos es la base de las nubes cumuliformes, las que son producidas por convección térmica a partir de un calentamiento en superficie.

Para determinar el NCC en un sondeo se sigue hacia arriba por la línea de relación de mezcla (W) que pasa por la temperatura de rocío de superficie hasta que esta línea intercepte la curva de temperatura del sondeo. El NCC es la altura de esta intersección. Cuando en las capas cercanas a la superficie hay mucha variación en el contenido de humedad, se utiliza un promedio de humedad, en lugar del valor de humedad de superficie. Este valor promedio se calcula gráficamente por el método de áreas iguales.

Nivel de condensación por mezcla (NCM)

Es la altura más baja en una capa mezclada por una perturbación (ej. viento), a la cual se produce la saturación después de un mezclamiento completo de la capa. Se lo localiza en la intersección de la línea de relación de mezcla media con la adiabática seca media de la capa mezclada. El tope de la capa deberá estimarse en base a la velocidad del viento, la rugosidad del terreno, entre otros factores. Si la línea de relación de mezcla media corta a la adiabática seca media fuera de la capa considerada, el aire es demasiado seco para alcanzar la saturación mediante el proceso de mezcla.

Nubes

Las nubes son estructuras visibles formadas por pequeñas gotitas de agua y/o cristales de hielo. Las nubes se clasifican en tres grandes grupos: cirrus, stratus y cumulus. A cada momento la mitad de la superficie del planeta se encuentra cubierta por nubes. Las nubes son esenciales en el balance radiactivo de la atmósfera pues son capaces de reflejar la radiación de onda corta proveniente del sol (radiación visible) y absorben la radiación infrarroja emitida por la superficie terrestre. Al interior de las nubes, las pequeñas gotitas o cristales de hielo pueden crecer para luego formar gotas de lluvia.

Formación de nubes

El proceso comienza cuando una zona caliente de la superficie terrestre calienta el aire adyacente por radiación y crea una gran burbuja de aire cálido que permanece en el suelo. Como esta burbuja de aire está relativamente caliente en comparación al aire frío más denso que se encuentra sobre ella, la burbuja se eleva de forma similar a un globo. A medida que esto sucede, el aire se expande y se enfría. Por fin, la burbuja de aire ascendente se enfría por debajo del punto de rocío y el vapor de agua que contiene se condensa sobre las diminutas partículas de polvo y sal presentes para formar gotitas de agua o cristales de hielo. Pero en este momento, la burbuja de aire es demasiado fría y pesada para ascender a mayor altura y permanece en el cielo en forma de nube.

Las nubes se forman cuando el aire se eleva calentado por la irradiación terrestre. Cuando se calienta, el aire sube y se eleva hasta su punto de rocío, momento en el cual el vapor de agua se condensa en pequeñas gotitas de agua o cristales de hielo. La forma de las nubes varía al igual que su textura, dependiendo del calor que las impulse, la composición atmosférica y el viento que las empuje determinando su altura.

Las gotas de agua que forman las nubes son esféricas y muy pequeñas (entre 0,004 y 0,1mm). Estas gotas se encuentran suspendidas en el aire y sometidas a corrientes ascendentes y otras fuerzas, de tal forma que se encuentran en constante movimiento dentro de la nube, chocando unas con otras y agrupándose entre ellas. Según las condiciones atmosféricas existentes, se puede producir un aumento de su espesor hasta el punto de que su peso supere las fuerzas ascendentes y caigan hacia la tierra en forma de lluvia o precipitación.

Mecanismos de formación

El principal método para lograr el proceso de condensación consiste en enfriar una masa húmeda de aire para conseguir su punto de rocío. Y este proceso es el que da lugar a la formación de nubes, pues el aire caliente que se encuentra en las capas bajas se enfría al ascender a cotas superiores. Al alcanzar la temperatura de punto de rocío ya no puede retener toda su humedad en forma de vapor, que se condensa rápidamente.

Las causas que provocan este enfriamiento son diversas:

Una corriente de aire puede ser forzada a ascender cuando encuentra una pronunciada elevación de terreno en su camino, ya sea una montaña o una cordillera. El flujo de aire es perturbado de tal manera que sube a la altura suficiente para sortear el obstáculo. Al elevarse se enfría y condensa, dando lugar al nacimiento de nubes, principalmente cúmulos y altocúmulos, que adoptan muchas veces la forma lenticular, es decir, como una lente gigantesca.

Una corriente de aire también puede elevarse cuando dos masas de diferentes tipos de aire se encuentran, o sea, cuando una masa de aire caliente tropieza con una "montaña" de aire frío, formando lo que se denomina un frente, que es el límite que separa una región de aire caliente de una de aire frío.

Si esas dos masas se mueven a distintas velocidades, la más cálida se desliza sobre el frente, ascendiendo a niveles superiores. Por este procedimiento, algunas veces llegan a alcanzar cotas de miles de metros. A medida que el aire va elevándose hacia la cima del frente, se van formando distintos

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