Ciencia de la Tierra

Objetivos de la lección

• Describir las características de las masas de aire y cómo obtienen esas características.
• Discuta qué sucede cuando las masas de aire se encuentran.
• Enumere las diferencias entre frentes estacionarios, fríos, cálidos y ocluidos.

Vocabulario

• la masa de aire
• frente frío
• frente
• frente ocluido
• squall line
• frente estacionario
• frente caliente

Introducción

El clima en una ubicación a menudo depende de qué tipo de masa de aire que está sobre ella. Otro factor clave es si el lugar está debajo de un frente, el lugar de encuentro de dos masas de aire. Las características de las masas de aire y sus interacciones determinan si el clima en un área es constante o si hay cambios rápidos.

Masas de aire

Una masa de aire es un lote de aire que tiene casi la misma temperatura y humedad (Figura a continuación). Una masa de aire adquiere estas características por encima de un área de tierra o agua conocida como su región de origen. Cuando la masa de aire se asienta sobre una región durante varios días, o más, recoge las características distintivas de temperatura y humedad de esa región.

Formación de masa de aire

Las masas de aire se forman en un área grande; pueden tener 1,600 km (1,000 millas) de ancho y varios kilómetros de espesor. Las masas de aire se forman principalmente en zonas de alta presión, más comúnmente en regiones polares y tropicales. Las zonas templadas son normalmente demasiado inestables para que se formen masas de aire. En cambio, las masas de aire se mueven a través de zonas templadas, por lo que las latitudes medias son propensas a tener un clima interesante.

¿Qué significa una masa de aire con el símbolo cPk? El símbolo cPk es una masa de aire con una región de origen polar continental que es más fría que la región por la que ahora se mueve.

Movimiento de la masa de aire

Las masas de aire son empujadas lentamente por vientos de alto nivel. Cuando una masa de aire se mueve sobre una nueva región, comparte su temperatura y humedad con esa región. Por lo tanto, la temperatura y la humedad de un lugar en particular dependen en parte de las características de la masa de aire que se encuentra sobre él.

Las tormentas surgen si la masa de aire y la región sobre la que se mueve tienen características diferentes. Por ejemplo, cuando una masa de aire más fría se mueve sobre un suelo más cálido, la capa inferior de aire se calienta. Ese aire se eleva, formando nubes, lluvia y, a veces, tormentas eléctricas. ¿Cómo podría una masa de aire en movimiento formar una inversión? Cuando una masa de aire más caliente viaja sobre un suelo más frío, la capa inferior de aire se enfría y, debido a su alta densidad, queda atrapada cerca del suelo.

En general, las masas de aire frío tienden a fluir hacia el ecuador y las masas de aire caliente tienden a fluir hacia los polos. Esto lleva calor a las áreas frías y enfría las áreas que están cálidas. Es uno de los muchos procesos que actúan para equilibrar las temperaturas del planeta.

Una guía en línea de la Universidad de Illinois sobre masas de aire y frentes se encuentra aquí: http://ww2010.atmos.uiuc.edu/%28Gh%29/guides/mtr/af/home.rxml.

Frentes

Dos masas de aire se encuentran en un frente. En un frente, las dos masas de aire tienen densidades diferentes y no se mezclan fácilmente. Una masa de aire se eleva sobre la otra, creando una zona de baja presión. Si el aire levantado está húmedo, habrá condensación y precipitación. Los vientos son comunes en un frente. Cuanto mayor sea la diferencia de temperatura entre las dos masas de aire, más fuertes serán los vientos. Los frentes son la causa principal del clima tormentoso.

El resto de esta sección estará dedicado a cuatro tipos de frentes. Tres de estos frentes se mueven y uno está estacionario. Con frentes fríos y frentes cálidos, la masa de aire en el borde delantero de la parte delantera le da al frente su nombre. En otras palabras, un frente frío está justo en el borde de ataque del aire frío en movimiento y un frente cálido marca el borde de ataque del aire caliente en movimiento.

Frente estacionario

En un frente estacionario, las masas de aire no se mueven (Figura a continuación). Un frente puede volverse estacionario si una masa de aire es detenida por una barrera, como una cadena montañosa.

Un frente estacionario puede traer días de lluvia, llovizna y niebla. Los vientos generalmente soplan paralelos al frente, pero en direcciones opuestas. Después de varios días, es probable que el frente se rompa.

Frentes fríos

Cuando una masa de aire frío sustituye a una masa de aire caliente, hay un frente frío (Figura a continuación).

Imagine que está parado en un solo lugar cuando se acerca un frente frío. A lo largo del frente frío, el aire frío más denso empuja hacia arriba el aire caliente, haciendo que la presión del aire disminuya (Figura anterior). Si la humedad es lo suficientemente alta, algunos tipos de cúmulos crecerán. En lo alto de la atmósfera, los vientos soplan cristales de hielo desde la parte superior de estas nubes para crear cirroestratos y cirros. En la parte delantera, habrá una línea de lluvias, lluvias de nieve o tormentas eléctricas con vientos ventosos (Figura a continuación). Una línea de chubascos es una línea de tormentas severas que se forma a lo largo de un frente frío. Detrás de la parte delantera está la masa de aire frío. Esta masa es más seca, por lo que la precipitación se detiene. El clima puede ser frío y claro o solo parcialmente nublado. Los vientos pueden continuar soplando en la zona de baja presión en la parte delantera.

El clima en un frente frío varía con la temporada.

• primavera y verano: El aire es inestable, por lo que se pueden formar tormentas eléctricas o tornados.
• primavera: Si el gradiente de temperatura es alto, soplan fuertes vientos.
• otoño: Fuertes lluvias caen sobre un área grande.
• invierno: Es probable que la masa de aire frío se haya formado en el gélido ártico, por lo que hay temperaturas gélidas y fuertes nevadas.

Frentes cálidos

En un frente cálido, una masa de aire caliente se desliza sobre una masa de aire frío (Figura a continuación). Cuando el aire cálido y menos denso se mueve sobre el aire más frío y denso, la atmósfera es relativamente estable.

Imagine que está en el suelo en invierno bajo una masa de aire fría de invierno con un frente cálido acercándose. La transición de aire frío a aire cálido se lleva a cabo a larga distancia, por lo que los primeros signos de cambio de clima aparecen mucho antes de que el frente esté realmente sobre usted. Inicialmente, el aire es frío: la masa de aire frío está por encima de usted y la masa de aire caliente está por encima de ella. Las nubes de cirros altos marcan la transición de una masa de aire a la otra.

Con el tiempo, los cirros se vuelven más gruesos y se forman nubes de cirroestrato. A medida que se acerca el frente, aparecen nubes altocúmulos y altostratos y el cielo se vuelve gris. Como es invierno, caen los copos de nieve. Las nubes se espesan y se forman nubes nimbostratus. Las nevadas aumentan. Los vientos se hacen más fuertes a medida que se acerca la baja presión. A medida que el frente se acerca, la masa de aire frío está justo por encima de usted, pero la masa de aire caliente no está demasiado por encima de eso. El clima empeora. A medida que se acerca la masa de aire caliente, las temperaturas aumentan y la nieve se convierte en aguanieve y lluvia helada. El aire caliente y frío se mezclan en la parte delantera, lo que conduce a la formación de nubes estratos y niebla (Figura a continuación).

Frente ocluido

Un frente ocluido generalmente se forma alrededor de un sistema de baja presión (Figura a continuación). La oclusión comienza cuando un frente frío alcanza a un frente cálido. Las masas de aire, en orden de adelante hacia atrás, son frías, cálidas y luego frías de nuevo.

El efecto Coriolis curva el límite donde los dos frentes se encuentran hacia el polo. Si la masa de aire que llega a la tercera es más fría que cualquiera de las dos primeras masas de aire, esa masa de aire se desliza debajo de ambas. Esto se denomina oclusión fría. Si la masa de aire que llega a la tercera es caliente, esa masa de aire se desplaza sobre la otra masa de aire. Esto se denomina oclusión cálida (Figura a continuación).

El clima en un frente ocluido es especialmente intenso en la parte derecha de la oclusión. Las precipitaciones y los vientos cambiantes son típicos. La Costa del Pacífico tiene frentes frecuentemente ocluidos.

El clima se explora en este video en National Geographic Video, Desastres naturales, deslizamientos de tierra y más: Clima 101

Resumen de la lección

• Una masa de aire toma las características de temperatura y humedad del lugar donde se origina. Las masas de aire se encuentran en un frente.
• Los frentes estacionarios quedan atrapados en su lugar; el clima que traen dura muchos días.
• En un frente frío, una masa de aire frío fuerza a una masa de aire caliente hacia arriba.
• En un frente cálido, la masa de aire caliente se desliza por encima de la masa de aire frío.
• En un frente ocluido, un frente cálido supera a un frente frío, lo que crea un clima variable.

Preguntas de revisión

1. ¿Qué tipo de masa de aire se crea si un lote de aire se sienta sobre el Océano Pacífico ecuatorial durante unos días? ¿Cuál es el símbolo de este tipo de masa de aire?
2. ¿Qué condiciones deben estar presentes para que el aire se asiente sobre un lugar el tiempo suficiente para adquirir las características de la tierra o el agua debajo de ella?
3. ¿Cómo afecta la latitud a la creación de masas de aire en zonas tropicales, templadas y polares?
4. ¿Por qué las direcciones de los frentes se mueven en el Hemisferio Sur son una imagen especular de las direcciones que se mueven en el Hemisferio Norte?
5. ¿En qué se diferencia un frente estacionario de un frente frío o cálido?
6. ¿Qué tipo de clima experimentarás cuando un frente frío pase por encima de ti?
7. ¿Qué tipo de clima experimentará cuando un frente cálido pase por encima de usted?
8. ¿Cómo se forma una oclusión?
9. ¿Qué situación crea una oclusión fría y qué crea una oclusión cálida?

Lectura adicional / Enlaces complementarios

• Animación de Frente Frío, Centro de Vuelos Espaciales Goddard: http://svs.gsfc.nasa.gov/vis/a000000/a002200/a002203/index.html
• La guía en línea de conceptos básicos del clima de la Universidad de Illinois: http://ww2010.atmos.uiuc.edu/%28Gl%29/guides/mtr/af/frnts/wfrnt/prcp.rxml

Puntos a considerar

• ¿Cómo los diversos tipos de frentes conducen a diferentes tipos de clima?
• ¿por Qué algunas regiones propensas a ciertos tipos de frentes meteorológicos y otras regiones propensas a otros tipos de frentes meteorológicos?
• ¿Por qué el clima a veces cambia tan rápidamente y a veces se mantiene muy similar durante muchos días?