Nubes y precipitación

Las nubes son la firma visible del aire que asciende y se enfría, y el drama microscópico de las gotas y los cristales de hielo que crecen en su interior determina si simplemente se desplazan o liberan su agua en forma de lluvia, nieve o granizo.

Definition

Las nubes son suspensiones visibles de gotas de agua o cristales de hielo que se forman cuando el aire húmedo se enfría hasta la saturación, y la precipitación es el agua que cae de ellas una vez que las partículas crecen lo suficiente como para superar las corrientes ascendentes.

Scope

Este tema abarca la formación y clasificación de las nubes, la nucleación de gotas y cristales de hielo en aerosoles, y los procesos microfísicos, incluida la colisión-coalescencia y el proceso de hielo de Bergeron-Findeisen, mediante los cuales las partículas de las nubes crecen hasta convertirse en precipitación.

Core questions

• ¿Cómo y sobre qué partículas se forman las gotas de las nubes y los cristales de hielo?
• ¿Cómo se clasifican las nubes por altitud y forma?
• ¿Cómo crecen las pequeñas gotas de las nubes hasta convertirse en gotas de lluvia?
• ¿Qué papel desempeñan los procesos de hielo en la producción de precipitación?

Key theories

Proceso de colisión-coalescencia (lluvia cálida)

En nubes más cálidas que el punto de congelación, las gotas más grandes caen más rápido, chocan y absorben a las más pequeñas, y crecen por coalescencia hasta que son lo suficientemente pesadas como para caer como lluvia.

Proceso de hielo de Bergeron-Findeisen

En nubes de fase mixta, la menor presión de vapor de saturación sobre el hielo hace que los cristales de hielo crezcan a expensas de las gotas superenfriadas, una vía eficiente que produce gran parte de la precipitación de la Tierra fuera de los trópicos.

Mechanisms

Las nubes se forman cuando el aire ascendente y enfriado se satura y el vapor de agua se condensa en los núcleos de condensación de las nubes para formar gotas, o se deposita en los núcleos de hielo para formar cristales. Estas partículas son demasiado pequeñas para caer, por lo que debe producirse un crecimiento: en las nubes cálidas por colisión y coalescencia de las gotas, y en las nubes frías o de fase mixta por el proceso de Bergeron-Findeisen, en el que los cristales de hielo crecen rápidamente mientras las gotas superenfriadas se evaporan. Una vez que las partículas son lo suficientemente grandes como para superar la corriente ascendente, caen en forma de lluvia, nieve, aguanieve o granizo.

Clinical relevance

La comprensión de los procesos de las nubes y la precipitación es fundamental para la predicción cuantitativa de la precipitación, la interpretación del radar, la predicción de la formación de hielo en la aviación y los esfuerzos de modificación del clima, como la siembra de nubes, y permite comprender cómo las nubes influyen en el balance energético y el clima del planeta.

History

La clasificación de las nubes de Luke Howard a principios del siglo XIX les dio sus nombres perdurables; en el siglo XX, Bergeron y Findeisen identificaron el mecanismo de precipitación de los cristales de hielo, y estudios detallados de laboratorio y de campo resumidos en obras como las de Pruppacher y Klett establecieron la microfísica moderna de las nubes y la precipitación.

Key figures

• Luke Howard
• Tor Bergeron
• Walter Findeisen

Seminal works

• rogers1989
• pruppacher1997

Frequently asked questions

¿Por qué algunas nubes llueven y otras no?

Una nube solo produce precipitación cuando sus gotas o cristales de hielo crecen lo suficiente como para caer contra la corriente ascendente; esto requiere suficiente tiempo, humedad y los procesos microfísicos adecuados, por lo que muchas nubes simplemente se evaporan sin llegar a llover.

¿Cómo obtienen sus nombres las nubes?

Las nubes se clasifican según el sistema que Luke Howard introdujo en 1802, utilizando raíces latinas como cúmulus para nubes amontonadas, stratus para nubes estratificadas y cirrus para nubes altas y tenues, combinadas con prefijos para la altitud y la lluvia.