ESTABILIDAD
El concepto de estabilidad referido a las capas de la atmósfera. Tiene que ver con lo que los movimientos verticales subsiguientes serán en una región de aire que asciende, o desciende, dentro de la capa en consideración. Se ha mostrado que una diferencia de temperatura entre una parcela de aire y su entorno provocará que la parcela de aire suba o baje y también a medida que una parcela de aire se mueve verticalmente sin mezclarse con otros aires, su temperatura cambiará en el gradiente vertical de temperaturas adiabático seco (a condición de que el vapor de agua no se está condensando). Ahora considere un paquete de aire que inicialmente está a la misma temperatura que sus cercanías. Si es elevado por algún motivo, digamos turbulencia debida a una ráfaga de viento, y no se mezcla con el aire que atraviesa, se enfriará seca y adiabáticamente con el resultado que sea, por una diferencia de temperatura entre sí y su nuevo entorno. Esto dependerá en la estructura vertical de temperaturas de la capa. Si ahora las parcelas de aire están más templadas que el aire circundante, se acelerará hacia arriba. Si está más frío, invertirá su movimiento y descenderá. Si no hay diferencia de temperatura tendrá tendencia a quedarse donde está.
La situación opuesta puede ocurrir. Una parcela de aire puede ser desplazada hacia abajo y, debido al calentamiento seco y adiabático que sufre, puede estar más cálida, o más fría, que su nuevo entorno. Si está más fría, se acelerará hacia abajo; pero si está más cálida, rebotará hacia arriba de nuevo. Si está a la misma temperatura tedrá tendencia a quedarse donde está. A medida que una parcela o paquete de aire sube o baja, sin mezclarse, su temperatura varía según el gradiente vertical de temperaturas adiabático seco (GVTAS), pero la temperatura del aire en el que penetra dependerá de la estructura de temperaturas de la capa. El comportamiento de una parcela de aire que está ascendiendo o descendiendo, por lo tanto, tiene una estrecha relación con el Gradiente Vertical de Temperatura Ambiental (GVTAm) de la capa en la que se encuentre.
Una región de aire que provoca que una parcela de aire se acelere hacia arriba siguiendo un movimiento ascendente provocará también que una parcela de aire acelere hacia abajo después de un desplazamiento descendente. Esto se puede ver mejor con el ejemplo de la Fig.4(a). La línea en negrita es el GVTAm de una capa entre 2000 y 3000 pies de altura. Imaginen una parcela de aire a 3000 pies (punto A) que está inicialmente a la misma temperatura (15ºC) que el aire de su alrededor en ese nivel. Si recibe un desplazamiento hacia arriba y asciende sin mezclarse con el resto del aire, se enfriará a la tasa de 3ºC por cada 1000 pies que marca el gradiente vertical de temperaturas adiabatico seco, esto está representado en el diagrama por la línea discontinua. Si el desplazamiento elevara a la parcela de aire digamos que unos 500 pies, su nueva temperatura sería de 15 - 1´5 = 13´5ºC. De todas formas, el aire que ya está en ese nivel tiene una temperatura de 13ºC y por consiguiente la parcela de aire, siendo más cálida o sea, más flotante, se acelerará hacia arriba.
Figura 4.- Diagramas hipotéticos de altura-temperatura
de dos capas de la atmósfera entre 2000 y 4000 pies.
La línea continua representa el GVTAm de cada capa y
la discontinua representa la pendiente del GVTAS.
En el texto de dan más explicaciones.
Por otro lado, si un desplazamiento tomase a la parcela de aire y la hundiese a un nivel más bajo, digamos que a unos 2500 pies, su temperatura sería 15 + 1´5 = 16´5ºC, mientras que la de ese nuevo entorno estaría a 17ºC (punto C). La parcela de aire estaría más fría que el aire de su alrededor y se hundiría aún más. Este comportamiento, donde el movimiento vertical se aumenta dentro de una capa, es debido a que la pendiente del perfil vertical de temperaturas de la capa es menos pronunciada que la del gradiente vertical de temperaturas adiabático seco. Una capa así se dice que es “inestable”.
Por el contrario, una capa en donde la pendiente del Gradiente Vertical de Temperaturas Ambiental es más empinada que la del GVTAS se dice que es “estable”. En una capa estable el movimiento vertical es impedido y si una parcela de aire es empujada hacia arriba, o abajo, ésta rebotará hasta su nivel inicial. Esto es lo que se puede ver en la Fig.4 (b). De nuevo la línea en negrita representa al GVTAm de una capa entre 2000 y 4000 pies de altura, pero esta vez su pendiente está más empinada que la del GVTAS. Otra vez, consideremos una parcela de aire que inicialmente está a 3000 pies (punto D) y a la misma temperatura que el resto del aire de ese nivel, que es desplazada hacia arriba sin mezclarse con el resto del aire. A medida que asciende se enfriará según el gradiente vertical de temperaturas adiabático seco y si es elevada unos 500 pies su temperatura será de 15 – 1´5 = 13´5ºC, como en el ejemplo anterior. Aunque esta vez, el aire que ya está a 3500 pies tiene una temperatura de 14ºC. La parcela de aire es más fría que su entorno y se hundirá de vuelta para abajo.
Si la parcela de aire hubiese sido desplazada hacia abajo unos 500 pies, el calentamiento adiabático de su temperatura sería de 15 + 1´5 = 16´5ºC. La parcela de aire sería entonces más cálida que su entorno de 2500 pies, que está a una temperatura de 16ºC, y por lo tanto ascenderá de vuelta para arriba. Por todo esto, una capa con un Gradiente Vertical de Temperaturas Ambiental más empinado que el GVTAS ofrecerá resistencia a movimientos de aire verticales y provocará un movimiento de retorno a su nivel inicial, hacia arriba o hacia abajo, del aire desplazado. Un gradiente vertical de temperaturas que es menos que el GVTAS (es decir, con una pendiente más inclinada que la del GVTAS) por consiguiente es conocido como un gradiente vertical de temperaturas “estable”.
(Serie Fundamentos de la convección atmosférica de
Robert Dorning:
1 2 3 4 5 6 7)
