🔴✈️ 88. Aviacion: Caracteristicas y Estructura de la Atmosfera - Atmosphere 🚁

Manual: FAA-H-8083-25A, Pilot’s Handbook  -  Pagina: 12-2

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La Atmosfera - Atmosphere

Estructura de la atmosfera

La meteorología es un factor importante que influye en el rendimiento de las aeronaves y en la seguridad del vuelo. Es el estado de la atmósfera en un momento y lugar determinados con respecto a variables como la temperatura (calor o frío), la humedad (humedad o sequedad), la velocidad del viento (calma o tormenta), la visibilidad (claridad o nubosidad) y la presión barométrica (alta o baja). El término "tiempo" también puede aplicarse a las condiciones atmosféricas adversas o destructivas, como los vientos fuertes.

Atmósfera - Atmosphere

La atmósfera es un manto de aire formado por una mezcla de gases que rodea la Tierra y llega a casi 350 millas de la superficie terrestre. Esta mezcla está en constante movimiento. Si la atmósfera fuera visible, podría parecerse a un océano con remolinos y remolinos, aire que sube y baja y olas que recorren grandes distancias.

La vida en la Tierra se sustenta en la atmósfera, la energía solar y los campos magnéticos del planeta. La atmósfera absorbe la energía del sol, recicla el agua y otras sustancias químicas, y trabaja con las fuerzas eléctricas y magnéticas para proporcionar un clima moderado. La atmósfera también protege la vida en la Tierra de las radiaciones de alta energía y del gélido vacío del espacio.

Composición de la atmósfera - Composition of the Atmosphere 

En cualquier volumen de aire, el nitrógeno representa el 78% de los gases que componen la atmósfera, mientras que el oxígeno constituye el 21%. El argón, el dióxido de carbono y trazas de otros gases constituyen el 1% restante. Este volumen de aire también contiene algo de vapor de agua, que varía de cero a cerca del cinco por ciento en volumen. Esta pequeña cantidad de vapor de agua es la responsable de los grandes cambios en el clima. 

La envoltura de gases que rodea la Tierra cambia desde el suelo hacia arriba. Se han identificado cuatro capas o esferas distintas de la atmósfera utilizando las características térmicas (cambios de temperatura), la composición química, el movimiento y la densidad.

La primera capa, conocida como troposfera, se extiende de 6 a 20 kilómetros (4 a 12 millas) sobre los polos norte y sur y hasta 48.000 pies (14,5 km) sobre las regiones ecuatoriales. La mayor parte del tiempo, las nubes, las tormentas y las variaciones de temperatura se producen en esta primera capa de la atmósfera. Dentro de la troposfera, la temperatura media disminuye a razón de unos 2 °Celsius (C) cada 1.000 pies de aumento de altitud, y la presión disminuye a razón de una pulgada por cada 1.000 pies de aumento de altitud. 

En la parte superior de la troposfera se encuentra un límite conocido como tropopausa, que atrapa la humedad y el tiempo asociado en la troposfera. La altitud de la tropopausa varía con la latitud y con la estación del año, por lo que adopta una forma elíptica en lugar de redonda. La localización de la tropopausa es importante porque suele estar asociada a la ubicación de la corriente en chorro y a posibles turbulencias de aire claro. 

Por encima de la tropopausa hay tres niveles atmosféricos más. El primero es la estratosfera, que se extiende desde la tropopausa hasta una altura de unos 160.000 pies (50 km). En esta capa hay poco tiempo y el aire permanece estable, aunque ocasionalmente se extienden en ella ciertos tipos de nubes. Por encima de la estratosfera se encuentran la mesosfera y la termosfera, que tienen poca influencia sobre el tiempo.

Circulación atmosférica - Atmospheric Circulation 

Como se ha señalado anteriormente, la atmósfera está en constante movimiento. Ciertos factores se combinan para poner la atmósfera en movimiento, pero un factor importante es el calentamiento desigual de la superficie de la Tierra. Este calentamiento altera el equilibrio de la atmósfera, creando cambios en el movimiento del aire y la presión atmosférica. El movimiento del aire alrededor de la superficie de la Tierra se denomina circulación atmosférica. 

El calentamiento de la superficie de la Tierra se realiza mediante varios procesos, pero en el modelo simple de sólo convección utilizado para esta discusión, la Tierra se calienta por la energía que irradia el sol. El proceso provoca un movimiento circular que se produce cuando el aire caliente asciende y es sustituido por aire más frío.

El aire caliente sube porque el calor hace que las moléculas de aire se separen. Al expandirse, el aire se vuelve menos denso y más ligero que el aire circundante. Cuando el aire se enfría, las moléculas se agrupan más estrechamente, volviéndose más densas y pesadas que el aire caliente. En consecuencia, el aire frío y pesado tiende a hundirse y a sustituir al aire caliente que se eleva.

Como la Tierra tiene una superficie curva que gira sobre un eje inclinado mientras orbita alrededor del sol, las regiones ecuatoriales de la Tierra reciben una mayor cantidad de calor del sol que las regiones polares. La cantidad de energía solar que calienta la Tierra depende de la época del año y de la latitud de la región concreta. Todos estos factores afectan a la duración y al ángulo con el que la luz solar incide en la superficie.

El calentamiento solar provoca temperaturas más altas en las zonas ecuatoriales, lo que hace que el aire sea menos denso y se eleve. A medida que el aire caliente fluye hacia los polos, se enfría, se vuelve más denso y se hunde de nuevo hacia la superficie.

La presión atmosférica - Atmospheric Pressure 

El calentamiento desigual de la superficie de la Tierra no sólo modifica la densidad del aire y crea patrones de circulación; también provoca cambios en la presión atmosférica o en la fuerza ejercida por el peso de las moléculas de aire. Aunque las moléculas de aire son invisibles, siguen teniendo peso y ocupando espacio. 

Imagínese una columna de aire sellada que tiene una huella de una pulgada cuadrada y está a 350 millas de altura. Se necesitarían 14,7 libras de esfuerzo para levantar esa columna. Esto representa el peso del aire; si la columna se acorta, la presión ejercida en la parte inferior (y su peso) sería menor. 

La presión real en un lugar y momento determinados difiere con la altitud, la temperatura y la densidad del aire. Estas condiciones también afectan al rendimiento del avión, especialmente en lo que respecta al despegue, la velocidad de ascenso y los aterrizajes.

Medición de la presión atmosférica - Measurement of Atmosphere Pressure 

Históricamente, la presión atmosférica se medía en pulgadas de mercurio ("Hg) mediante un barómetro de mercurio. El barómetro mide la altura de una columna de mercurio dentro de un tubo de vidrio. Una sección del mercurio está expuesta a la presión de la atmósfera, que ejerce una fuerza sobre el mercurio. 

Un aumento de la presión obliga al mercurio a subir dentro del tubo. Cuando la presión desciende, el mercurio sale del tubo y disminuye la altura de la columna. Este tipo de barómetro se suele utilizar en un laboratorio o en una estación de observación meteorológica, no es fácil de transportar y es difícil de leer.

Un barómetro aneroide es el instrumento estándar utilizado para medir la presión; es más fácil de leer y transportar. El barómetro aneroide contiene un recipiente cerrado llamado célula aneroide que se contrae o expande con los cambios de presión. La célula aneroide se une a un indicador de presión con un enlace mecánico para proporcionar lecturas de presión. 

La parte de detección de presión de un altímetro de avión es esencialmente un barómetro aneroide. Es importante señalar que, debido al mecanismo de enlace de un barómetro aneroide, no es tan preciso como un barómetro mercurial.

Para proporcionar una referencia común, se ha establecido la Atmósfera Estándar Internacional (ISA). Estas condiciones estándar son la base de ciertos instrumentos de vuelo y de la mayoría de los datos de rendimiento de las aeronaves. La presión estándar a nivel del mar se define como 29,92 "Hg y una temperatura estándar de 59 °F (15 °C). 

La presión atmosférica también se expresa en milibares (mb), y 1 "Hg equivale aproximadamente a 34 mb. La presión estándar a nivel del mar es de 1.013,2 mb. Las lecturas típicas de la presión en mb oscilan entre 950,0 y 1.040,0 mb. Las cartas de superficie, los centros de alta y baja presión y los datos de huracanes se informan utilizando mb. 

Dado que las estaciones meteorológicas se encuentran en todo el mundo, todas las lecturas de presión barométrica locales se convierten a una presión a nivel del mar para proporcionar un estándar para los registros e informes. Para ello, cada estación convierte su presión barométrica añadiendo aproximadamente 1 "Hg por cada 1.000 pies de elevación. 

Por ejemplo, una estación a 5.000 pies sobre el nivel del mar, con una lectura de 24,92 "Hg, reporta una lectura de presión a nivel del mar de 29,92 "Hg. El uso de lecturas comunes de presión a nivel del mar ayuda a asegurar que los altímetros de las aeronaves se ajusten correctamente, basándose en las lecturas de presión actuales.

El seguimiento de las tendencias de la presión barométrica en un área extensa permite a los meteorólogos predecir con mayor precisión el movimiento de los sistemas de presión y el tiempo asociado. Por ejemplo, el seguimiento de un patrón de aumento de la presión en una sola estación meteorológica suele indicar que se acerca el buen tiempo. Por el contrario, la disminución o el rápido descenso de la presión suele indicar que se acerca el mal tiempo y, posiblemente, las tormentas severas.

Altitud y presión atmosférica - Altitude and Atmospheric Pressure 

A medida que aumenta la altitud, la presión atmosférica disminuye. Por término medio, con cada 1.000 pies de aumento de altitud, la presión atmosférica disminuye 1 "Hg. A medida que la presión disminuye, el aire se vuelve menos denso o más fino. Esto equivale a estar a una mayor altitud y se denomina altitud de densidad. A medida que la presión disminuye, la altitud de densidad aumenta y tiene un efecto pronunciado en el rendimiento de la aeronave.

Las diferencias de densidad del aire causadas por los cambios de temperatura provocan un cambio de presión. Esto, a su vez, crea movimiento en la atmósfera, tanto vertical como horizontalmente, en forma de corrientes y viento. La atmósfera está casi constantemente en movimiento mientras se esfuerza por alcanzar el equilibrio. Estos interminables movimientos del aire crean reacciones en cadena que provocan una variedad continua en el clima. 

Altitud y vuelo - Altitude and Flight 

La altitud afecta a todos los aspectos del vuelo, desde el rendimiento de la aeronave hasta el rendimiento humano. A mayor altitud, con una presión atmosférica menor, las distancias de despegue y aterrizaje aumentan, mientras que la velocidad de ascenso disminuye. 

Cuando un avión despega, la sustentación es creada por el flujo de aire alrededor de las alas. Si el aire es poco denso, se necesita más velocidad para obtener suficiente sustentación para el despegue; por lo tanto, el recorrido en tierra es más largo. 

Un avión que requiere 745 pies de recorrido en tierra a nivel del mar necesita más del doble a una altitud de presión de 8.000 pies. También es cierto que a mayor altitud, debido a la menor densidad del aire, los motores y las hélices de los aviones son menos eficientes. Esto hace que se reduzcan las tasas de ascenso y que se requiera un mayor recorrido en tierra para salvar los obstáculos.

Estabilidad atmosférica - Atmospheric Stability 

La estabilidad de la atmósfera depende de su capacidad para resistir el movimiento vertical. Una atmósfera estable dificulta el movimiento vertical, y las pequeñas perturbaciones verticales se amortiguan y desaparecen. 

En una atmósfera inestable, los pequeños movimientos verticales del aire tienden a hacerse más grandes, dando lugar a un flujo de aire turbulento y a una actividad convectiva. La inestabilidad puede dar lugar a una turbulencia importante, a extensas nubes verticales y a un tiempo severo.

El aire ascendente se expande y se enfría debido a la disminución de la presión atmosférica a medida que aumenta la altitud. Lo contrario ocurre con el aire que desciende; al aumentar la presión atmosférica, la temperatura del aire que desciende aumenta al comprimirse. El calentamiento adiabático y el enfriamiento adiabático son términos utilizados para describir este cambio de temperatura. 

El proceso adiabático tiene lugar en todo el aire que asciende y desciende. Cuando el aire sube a una zona de menor presión, se expande hasta alcanzar un mayor volumen. A medida que las moléculas de aire se expanden, la temperatura del aire disminuye. En consecuencia, cuando un paquete de aire sube, la presión disminuye, el volumen aumenta y la temperatura disminuye.

Cuando el aire desciende, ocurre lo contrario. La velocidad a la que disminuye la temperatura con el aumento de la altitud se denomina tasa de caída. A medida que el aire asciende por la atmósfera, la tasa media de cambio de temperatura es de 2 °C (3,5 °F) por cada 1.000 pies. 

Dado que el vapor de agua es más ligero que el aire, la humedad disminuye la densidad del aire, haciendo que se eleve. Por el contrario, al disminuir la humedad, el aire se vuelve más denso y tiende a hundirse. 

Dado que el aire húmedo se enfría a un ritmo más lento, suele ser menos estable que el aire seco, ya que el aire húmedo debe elevarse más antes de que su temperatura se enfríe hasta la del aire circundante. El índice de lapso adiabático seco (aire no saturado) es de 3 °C (5,4 °F) por cada 1.000 pies. La tasa de lapso adiabático húmedo varía de 1,1 °C a 2,8 °C (2 °F a 5 °F) por cada 1.000 pies.

La combinación de humedad y temperatura determina la estabilidad del aire y el tiempo resultante. El aire frío y seco es muy estable y se resiste al movimiento vertical, lo que da lugar a un tiempo bueno y generalmente despejado. La mayor inestabilidad se produce cuando el aire es húmedo y cálido, como ocurre en las regiones tropicales en verano. En estas regiones suelen aparecer tormentas a diario debido a la inestabilidad del aire circundante.

Inversión de temperatura

A medida que el aire sube y se expande en la atmósfera, la temperatura disminuye. Sin embargo, puede producirse una anomalía atmosférica que cambia este patrón típico de comportamiento atmosférico. Cuando la temperatura del aire aumenta con la altitud, existe una inversión de temperatura. 

Las capas de inversión suelen ser capas poco profundas de aire suave y estable cerca del suelo. La temperatura del aire aumenta con la altitud hasta un determinado punto, que es la parte superior de la inversión. El aire de la parte superior de la capa actúa como una tapa, manteniendo el clima y los contaminantes atrapados debajo. 

Si la humedad relativa del aire es alta, puede contribuir a la formación de nubes, niebla, bruma o humo, lo que provoca una disminución de la visibilidad en la capa de inversión.

Las inversiones de temperatura en superficie se producen en las noches claras y frías cuando el aire cercano al suelo se enfría por el descenso de la temperatura del mismo. El aire que se encuentra a unos cientos de metros de la superficie se enfría más que el aire que se encuentra por encima. Las inversiones frontales se producen cuando el aire cálido se extiende sobre una capa de aire más frío, o el aire más frío es forzado bajo una capa de aire más cálido.

Humedad y temperatura - Moisture and Temperature 

La atmósfera, por naturaleza, contiene humedad en forma de vapor de agua. La cantidad de humedad presente en la atmósfera depende de la temperatura del aire. Cada aumento de 20 °F en la temperatura duplica la cantidad de humedad que el aire puede contener. A la inversa, una disminución de 20 °F reduce la capacidad a la mitad.

El agua está presente en la atmósfera en tres estados: líquido, sólido y gaseoso. Las tres formas pueden cambiar fácilmente a otra, y todas están presentes dentro de los rangos de temperatura de la atmósfera. Cuando el agua cambia de un estado a otro, se produce un intercambio de calor. Estos cambios se producen mediante los procesos de evaporación, sublimación, condensación, deposición, fusión o congelación. Sin embargo, el vapor de agua se añade a la atmósfera sólo mediante los procesos de evaporación y sublimación.

La evaporación es la transformación del agua líquida en vapor de agua. Al formarse el vapor de agua, éste absorbe el calor de la fuente más cercana disponible. Este intercambio de calor se conoce como calor latente de evaporación. Un buen ejemplo es la evaporación de la transpiración humana. 

 El efecto neto es una sensación de enfriamiento al extraer el calor del cuerpo. Del mismo modo, la sublimación es el cambio del hielo directamente a vapor de agua, obviando por completo la fase líquida. Aunque el hielo seco no está hecho de agua, sino de dióxido de carbono, demuestra el principio de la sublimación cuando un sólido se convierte directamente en vapor.

Humedad relativa - Relative Humidity 

La humedad se refiere a la cantidad de vapor de agua presente en la atmósfera en un momento dado. La humedad relativa es la cantidad real de humedad en el aire comparada con la cantidad total de humedad que el aire podría contener a esa temperatura. 

Por ejemplo, si la humedad relativa actual es del 65%, el aire retiene el 65% de la cantidad total de humedad que es capaz de retener a esa temperatura y presión. Mientras que la mayor parte del oeste de Estados Unidos rara vez ve días de alta humedad, las lecturas de humedad relativa del 75 al 90 por ciento no son infrecuentes en el sur de Estados Unidos durante los meses más cálidos.

Relación temperatura/punto de rocío - Temperature/Dew Point Relationship 

La relación entre el punto de rocío y la temperatura define el concepto de humedad relativa. El punto de rocío, expresado en grados, es la temperatura a la que el aire no puede retener más humedad. Cuando la temperatura del aire se reduce hasta el punto de rocío, el aire está completamente saturado y la humedad comienza a condensarse en el aire en forma de niebla, rocío, escarcha, nubes, lluvia o nieve.

A medida que el aire húmedo e inestable se eleva, suelen formarse nubes en la altitud en la que la temperatura y el punto de rocío alcanzan el mismo valor. Cuando se eleva, el aire no saturado se enfría a un ritmo de 5,4 °F por cada 1.000 pies y la temperatura del punto de rocío disminuye a un ritmo de 1 °F por cada 1.000 pies. 

Esto resulta en una convergencia de la temperatura y el punto de rocío a una tasa de 4,4 °F. Aplique la tasa de convergencia a la temperatura y punto de rocío reportados para determinar la altura de la base de la nube.   

Dado:

Temperatura (T) = 85 °F

Punto de rocío (DP) = 71 °F

Tasa de convergencia (CR) = 4,4

T - DP = Temperatura Punto de rocío Diferencia (TDS)

TDS ÷ CR = X

X × 1.000 pies = altura de la base de la nube AGL 

Ejemplo:

85 °F - 71 °F = 14 °F

14 °F ÷ 4,4 °F = 3,18

3,18 × 1.000 = 3.180 pies AGL

La altura de la base de la nube es de 3.180 pies AGL.

Explicación: Con una temperatura del aire exterior (OAT) de 85 °F en la superficie y un punto de rocío en la superficie de 71 °F, la dispersión es de 14°. Divida la dispersión del punto de rocío de la temperatura por la tasa de convergencia de 4,4 °F, y multiplique por 1.000 para determinar la altura aproximada de la base de la nube.

Métodos por los que el aire alcanza el punto de saturación - Methods by Which Air Reaches the Saturation 

Si el aire alcanza el punto de saturación mientras la temperatura y el punto de rocío están próximos, es muy probable que se formen nieblas, nubes bajas y precipitaciones. Hay cuatro métodos por los que el aire puede alcanzar el punto de saturación. En primer lugar, cuando el aire caliente se desplaza sobre una superficie fría, la temperatura del aire desciende y alcanza el punto de saturación. 

En segundo lugar, el punto de saturación puede alcanzarse cuando el aire frío y el aire caliente se mezclan. En tercer lugar, cuando el aire se enfría por la noche al entrar en contacto con el suelo más frío, el aire alcanza su punto de saturación. El cuarto método se produce cuando el aire se eleva o es forzado a subir en la atmósfera.

Cuando el aire se eleva, utiliza la energía térmica para expandirse. Como resultado, el aire ascendente pierde calor rápidamente. El aire no saturado pierde calor a un ritmo de 3,0 °C (5,4 °F) por cada 1.000 pies de aumento de altitud. Sea cual sea la causa de que el aire alcance su punto de saturación, el aire saturado trae consigo nubes, lluvia y otras situaciones meteorológicas críticas.

Rocío y escarcha - Dew and Frost 

En las noches frescas, despejadas y tranquilas, la temperatura del suelo y de los objetos en la superficie puede hacer que la temperatura del aire circundante descienda por debajo del punto de rocío. Cuando esto ocurre, la humedad del aire se condensa y se deposita en el suelo, los edificios y otros objetos como coches y aviones. Esta humedad se conoce como rocío y a veces puede verse en la hierba y otros objetos por la mañana. Si la temperatura es inferior al punto de congelación, la humedad se deposita en forma de escarcha.

Mientras que el rocío no supone una amenaza para la aeronave, la escarcha representa un riesgo claro para la seguridad del vuelo. La escarcha interrumpe el flujo de aire sobre el ala y puede reducir drásticamente la producción de sustentación. También aumenta la resistencia aerodinámica, que cuando se combina con una menor producción de sustentación, puede afectar negativamente a la capacidad de despegue. Una aeronave debe estar completamente limpia y libre de escarcha antes de iniciar un vuelo. 

Niebla - Fog 

La niebla es una nube que está en la superficie. Suele producirse cuando la temperatura del aire cerca del suelo se enfría hasta el punto de rocío del aire. En este punto, el vapor de agua del aire se condensa y se hace visible en forma de niebla. La niebla se clasifica según la manera en que se forma y depende de la temperatura actual y de la cantidad de vapor de agua en el aire. 

En las noches despejadas, en las que el viento es relativamente escaso o nulo, puede formarse niebla de radiación. Suele formarse en zonas bajas, como los valles de las montañas. Este tipo de niebla se produce cuando el suelo se enfría rápidamente debido a la radiación terrestre y la temperatura del aire circundante alcanza su punto de rocío. 

Al salir el sol y aumentar la temperatura, la niebla por radiación se levanta y acaba quemándose. Cualquier aumento del viento también acelera la disipación de la niebla de radiación. Si la niebla de radiación tiene menos de 6 metros de espesor, se conoce como niebla de tierra.

Cuando una capa de aire cálido y húmedo se desplaza sobre una superficie fría, es probable que se produzca niebla de advección. A diferencia de la niebla por radiación, el viento es necesario para formar la niebla de advección. Los vientos de hasta 15 nudos permiten que la niebla se forme y se intensifique; por encima de una velocidad de 15 nudos, la niebla suele levantarse y formar nubes de estrato bajas. La niebla de advección es común en las zonas costeras, donde la brisa marina puede soplar el aire sobre masas terrestres más frías.

La niebla ascendente se produce cuando el aire húmedo y estable es forzado a subir por las características del terreno inclinado, como una cordillera. Este tipo de niebla también requiere el viento para su formación y existencia continuada. La niebla ascendente y de advección, a diferencia de la niebla de radiación, puede no quemarse con el sol de la mañana, sino que puede persistir durante días. También pueden extenderse a mayores alturas que la niebla de radiación.

La niebla de vapor, o humo del mar, se forma cuando el aire frío y seco se mueve sobre el agua caliente. Al evaporarse el agua, se eleva y se asemeja al humo. Este tipo de niebla es común sobre las masas de agua durante las épocas más frías del año. Las turbulencias a baja altura y la formación de hielo suelen estar asociadas a la niebla de vapor.

La niebla de hielo se produce en tiempo frío cuando la temperatura es muy inferior al punto de congelación y el vapor de agua se forma directamente en cristales de hielo. Las condiciones favorables para su formación son las mismas que las de la niebla por radiación, salvo que la temperatura es fría, normalmente -25 °F o más. Se produce sobre todo en las regiones árticas, pero no es desconocida en las latitudes medias durante la estación fría.

Nubes - Clouds 

Las nubes son indicadores visibles y a menudo indican el tiempo futuro. Para que se formen las nubes, debe haber una cantidad adecuada de vapor de agua y núcleos de condensación, así como un método que permita enfriar el aire. Cuando el aire se enfría y alcanza su punto de saturación, el vapor de agua invisible pasa a ser visible. 

A través de los procesos de deposición (también denominado sublimación) y condensación, la humedad se condensa o sublima en minúsculas partículas de materia como el polvo, la sal y el humo, conocidas como núcleos de condensación. Los núcleos son importantes porque proporcionan un medio para que la humedad cambie de un estado a otro.

El tipo de nube viene determinado por su altura, forma y características. Se clasifican según la altura de sus bases en nubes bajas, medias o altas, así como en nubes con desarrollo vertical.

nubes bajas

Las nubes bajas son las que se forman cerca de la superficie de la Tierra y se extienden hasta unos 6.500 pies AGL. Están formadas principalmente por gotas de agua, pero pueden incluir gotas de agua sobreenfriada que inducen a la peligrosa formación de hielo en las aeronaves. Las nubes bajas típicas son los estratos, los estratocúmulos y los nimboestratos. La niebla también se clasifica como un tipo de formación de nubes bajas. Las nubes de esta familia crean techos bajos, dificultan la visibilidad y pueden cambiar rápidamente. Por ello, influyen en la planificación del vuelo y pueden hacer imposible el vuelo con reglas de vuelo visual (VFR).

nubes medias

Las nubes medias se forman alrededor de los 6.500 pies AGL y se extienden hasta los 20.000 pies AGL. Están compuestas por agua, cristales de hielo y gotas de agua sobreenfriadas. Las nubes típicas de nivel medio son los altoestratos y los altocúmulos. Estos tipos de nubes pueden encontrarse en vuelos de travesía a mayor altura. Las nubes altoestratos pueden producir turbulencias y pueden contener un nivel de hielo moderado. Los altocúmulos, que suelen formarse cuando los altoestratos se deshacen, también pueden contener ligeras turbulencias y formación de hielo.

nubes altas

Las nubes altas se forman por encima de los 20.000 pies AGL y suelen formarse sólo en aire estable. Están formadas por cristales de hielo y no suponen una amenaza real de turbulencias o de formación de hielo en los aviones. Las nubes altas típicas son los cirros, los cirrostratos y los cirrocúmulos.

Las nubes con un amplio desarrollo vertical son cúmulos que se desarrollan verticalmente hasta convertirse en cúmulos o cumulonimbos altísimos. Las bases de estas nubes se forman en la región de la base de las nubes bajas y medias, pero pueden extenderse hasta niveles de nubes de gran altitud. Los cúmulos elevados indican la existencia de zonas de inestabilidad en la atmósfera, y el aire que las rodea y se encuentra en su interior es turbulento. Estos tipos de nubes suelen convertirse en cumulonimbos o tormentas eléctricas.

Los cumulonimbos contienen grandes cantidades de humedad y aire inestable y suelen producir fenómenos meteorológicos peligrosos, como rayos, granizo, tornados, vientos racheados y cizalladura del viento. Estas extensas nubes verticales pueden quedar ocultas por otras formaciones nubosas y no siempre son visibles desde el suelo o en vuelo. Cuando esto ocurre, se dice que estas nubes están incrustadas, de ahí el término, tormentas eléctricas incrustadas. 

Para los pilotos, la nube cumulonimbus es quizás el tipo de nube más peligroso. Aparece individualmente o en grupos y se conoce como tormenta de masa de aire u orográfica. El calentamiento del aire cerca de la superficie de la Tierra crea una tormenta de masa de aire; el movimiento ascendente del aire en las regiones montañosas provoca tormentas orográficas. Las nubes cumulonimbus que se forman en una línea continua son bandas no frontales de tormentas eléctricas o líneas de borrasca.

Dado que las corrientes de aire ascendentes provocan las nubes cumulonimbus, éstas son extremadamente turbulentas y suponen un riesgo importante para la seguridad del vuelo. Por ejemplo, si una aeronave entra en una tormenta eléctrica, podría experimentar corrientes ascendentes y descendentes que superan los 3.000 fpm. Además, las tormentas eléctricas pueden producir granizo de gran tamaño, rayos dañinos, tornados y grandes cantidades de agua, todo lo cual es potencialmente peligroso para las aeronaves.

La clasificación de las nubes puede desglosarse en tipos específicos de nubes según su aspecto exterior y su composición. Conocer estos términos puede ayudar al piloto a identificar las nubes visibles.

A continuación se presenta una lista de clasificaciones de nubes:

- Cúmulos: formados o amontonados

- Estratos: formados en capas

- Cirrus: anillos, nubes fibrosas, también nubes de alto nivel

por encima de los 6.000 metros

- Castellanus: base común con desarrollo vertical separado

desarrollo vertical separado, en forma de castillo

- Lenticularus: forma de lente, formada sobre montañas

con vientos fuertes

- Nimbus: nubes con lluvia

- Fracto: rastrero o roto

- Alto: nubes de nivel medio que existen entre 5.000 y 20.000 pies

pies

Techo - Ceiling 

A efectos de la aviación, un techo es la capa más baja de nubes reportada como rota o nublada, o la visibilidad vertical en un oscurecimiento como la niebla o la bruma. Se informa de que las nubes están rotas cuando entre cinco octavos y siete octavos del cielo están cubiertos por nubes. Nublado significa que todo el cielo está cubierto de nubes. La información sobre los techos actuales es comunicada por el informe meteorológico rutinario de la aviación (METAR) y las estaciones meteorológicas automatizadas de diversos tipos. 

Visibilidad - Visibility 

La información sobre la visibilidad está estrechamente relacionada con la nubosidad y con los techos registrados. La visibilidad se refiere a la mayor distancia horizontal a la que se pueden ver objetos prominentes a simple vista. La visibilidad actual también se informa en el METAR y en otros informes meteorológicos para la aviación, así como en los sistemas meteorológicos automatizados. 

La información sobre la visibilidad, tal y como la predicen los meteorólogos, está disponible para el piloto durante el briefing meteorológico previo al vuelo.

Precipitaciónes - Precipitation

La precipitación se refiere a cualquier tipo de partículas de agua que se forman en la atmósfera y caen al suelo. Tiene un profundo impacto en la seguridad del vuelo. Dependiendo de la forma de la precipitación, puede reducir la visibilidad, crear situaciones de hielo y afectar al rendimiento de aterrizaje y despegue de una aeronave.

La precipitación se produce porque las partículas de agua o hielo de las nubes aumentan de tamaño hasta que la atmósfera ya no puede soportarlas. Puede presentarse de varias formas al caer hacia la Tierra, como llovizna, lluvia, bolitas de hielo, granizo, nieve y hielo.

La llovizna se clasifica como gotas de agua muy pequeñas, menores de 0,02 pulgadas de diámetro. La llovizna suele acompañar a la niebla o a los estratos bajos. Las gotas de agua de mayor tamaño se denominan lluvia. La lluvia que cae en la atmósfera pero que se evapora antes de tocar el suelo se conoce como virga. La lluvia helada y la llovizna helada se producen cuando la temperatura de la superficie es inferior al punto de congelación; la lluvia se congela al entrar en contacto con la superficie más fría.

Si la lluvia cae a través de una inversión de temperatura, puede congelarse al pasar por el aire frío subyacente y caer al suelo en forma de gránulos de hielo. Las bolitas de hielo son un indicio de que existe una inversión de temperatura y de que la lluvia helada se produce a mayor altura. 

En el caso del granizo, las gotas de agua helada son arrastradas hacia arriba y hacia abajo por las corrientes de aire dentro de los cumulonimbos, aumentando su tamaño a medida que entran en contacto con más humedad. 

Una vez que las corrientes ascendentes ya no pueden retener el agua congelada, ésta cae a la Tierra en forma de granizo. El granizo puede tener el tamaño de un guisante, o puede crecer hasta cinco pulgadas de diámetro, más grande que una pelota de softball.

La nieve es una precipitación en forma de cristales de hielo que cae a un ritmo constante o en chubascos de nieve que comienzan, cambian de intensidad y terminan rápidamente. La nieve también varía de tamaño, desde granos muy pequeños hasta grandes copos. El tamaño de los granos de nieve es equivalente al de la llovizna. 

Las precipitaciones, en cualquiera de sus formas, suponen una amenaza para la seguridad del vuelo. A menudo, las precipitaciones van acompañadas de techos bajos y visibilidad reducida. Las aeronaves que tienen hielo, nieve o escarcha en sus superficies deben limpiarse cuidadosamente antes de iniciar un vuelo debido a la posible interrupción del flujo de aire y la pérdida de sustentación. 

La lluvia puede contribuir a que haya agua en los depósitos de combustible. Las precipitaciones pueden crear peligros en la propia superficie de la pista, dificultando los despegues y aterrizajes, si no imposibilitándolos, debido a la nieve, el hielo o el agua acumulada y las superficies muy resbaladizas. 

Estructura de la atmosfera

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Fuente: La información (texto e imágenes) utilizado para este artículo está basado en el manual de la FAA (Pilot’s Handbook of Aeronautical Knowledge - FAA-H-8083-25B) y manuales de instrucción de centros académicos aeronáuticos.