Uno de los temas meteorológicos de mayor interés para la agricultura, economía y población de un país es la lluvia. La lluvia determina en buena medida la abundancia de las cosechas, el almacenamiento y las reservas de agua. Este parámetro también regula la vegetación y es determinante para el clima de una región. La lluvia se manifiesta de muchas maneras; lluvia ligera, pero de larga duración, eventos intensos en periodos cortos, aguaceros intermitentes, tormentas extremadamente intensas, entre otras. Asimismo, cada una de estas manifestaciones se asocia con fenómenos meteorológicos particulares, por ejemplo: ciclones tropicales o huracanes, frentes fríos u ondas del este, por mencionar algunos. En este sentido, un común denominador de las diversas formas de lluvia tiene que ver con su origen, ya que estas son el resultado de procesos convectivos. La convección es un término en las ciencias atmosféricas que indica movimiento vertical del aire. Este es un mecanismo físico por el cual se puede transportar calor, momento y/o humedad, y es resultado de la inestabilidad del aire, es decir, diferencias de temperatura en la columna atmosférica.
La cantidad de vapor de agua, que determina en buena medida la humedad de las masas de aire, puede variar significativamente de un lugar a otro. Ahora bien, una masa de aire con cierto contenido de humedad que se ve obligada a ascender experimenta una disminución de la temperatura con la altura dada por el gradiente térmico, que es de alrededor de -6.5 °C km. Para un determinado contenido de humedad a una cierta altura, el enfriamiento conduce a un cambio de fase, pasando de vapor de agua a agua líquida en forma de pequeñas gotas y formando las nubes. Este proceso se logra alcanzando el nivel de saturación, el cual es determinado cuando la humedad relativa alcanza el 100%. Es importante mencionar que para que una nube se forme, deben existir pequeñísimas partículas en suspensión para que la condensación se lleve a cabo, y dichas partículas son conocidas como núcleos de condensación. Una vez formadas las nubes y debido a diversas propiedades físicas del agua líquida, se puede generar precipitación. Si bien en este escrito no se tiene por objetivo describir tales procesos, es importante notar que la precipitación puede generarse a través del proceso de cristales de hielo o bien por el proceso de coalescencia.
Ahora bien, el punto esencial es, entonces, que el aire húmedo pueda ascender para formar nubes y eventualmente producir lluvia. En la dinámica atmosférica existen varias formas de que el aire húmedo ascienda. Un primer caso lo tenemos cuando dos masas de aire con cierta humedad chocan sobre la superficie terrestre (este proceso es llamado convergencia) y el aire húmedo se ve obligado a ascender hasta lograr la saturación. Otra forma muy común es cuando las masas de aire húmedo se encuentran con una cadena montañosa, misma que es utilizada como una rampa y las masas se ven obligadas a elevarse (a este proceso se le denomina convección forzada) hasta alcanzar cierta temperatura y formar pequeñas gotas de agua. Finalmente, el ascenso de las masas de aire se relaciona también con la radiación solar; en este proceso, la radiación calienta la superficie, y esta, a su vez, calienta el aire en sus inmediaciones. El aire caliente tiende a subir de forma turbulenta debido a que se vuelve menos denso que sus alrededores hasta alcanzar el nivel de condensación y formar las nubes.
Sea cual sea el origen de la convección, este es uno de los procesos atmosféricos más importantes para la vida humana, no solo porque puede dar origen a la precipitación, sino también porque puede desencadenar la formación de eventos extremos potencialmente peligrosos. La convección se asocia a la formación de tormentas severas y fenómenos relacionados como granizadas, fuertes vientos, actividad eléctrica, e incluso, tornados. Año con año, miles de fenómenos relacionados con las tormentas severas son documentados alrededor del mundo, causando una gran cantidad de daños materiales y pérdidas de vidas humanas. No obstante, un fenómeno como los previamente descritos requiere condiciones ambientales y geográficas particulares. Como se ha mencionado anteriormente, entre las más importantes se encuentran la presencia de humedad y un mecanismo de elevación que dé el empuje inicial para que las parcelas de aire para que comiencen a elevarse.
Por su localización geográfica, México tiene una gran variedad de fuentes de humedad. Se pueden mencionar, por ejemplo, el Mar Caribe, el Golfo de México, El Golfo de California y el Océano Pacífico. Las masas de aire marítimo generadas en estas zonas tienen una influencia significativa en el transporte de humedad hacia las regiones continentales del país. Aunado a esto, México se caracteriza por su complejidad orográfica. Lo anterior está relacionado con las formas del terreno tan variadas del país, por ejemplo, la Sierra Madre Oriental y Occidental, La Faja Volcánica Transmexicana, las Sierras de Chiapas, la depresión inter-montaña del Balsas y El Altiplano Mexicano, por mencionar algunas. La disponibilidad de humedad y la complejidad del terreno favorecen, en buena medida, el ascenso forzado de las masas de aire húmedo. Una masa de aire con mucha humedad al ascender se condensa, liberando masivamente gran cantidad de calor latente y calentando el aire a esa altura. El aire caliente tiende a subir dejando una especie de vacío en la superficie y generando un efecto de succión de más aire húmedo en la parte inferior de la columna atmosférica. Este, a su vez, se enfría y condensa liberando nuevamente más calor latente. Dicho proceso puede llegar a ser muy intenso, produciendo inestabilidad atmosférica y formando nubes de crecimiento vertical conocidas como cumulonimbos. Este tipo de nubes son las que comúnmente se asocian con la formación de las tormentas severas.
De esta forma surgen una serie de preguntas ¿Cómo es la distribución de tormentas severas en México? ¿Es posible estimar que zonas son más propensas a padecer tormentas severas? Afortunadamente, hoy en día se cuenta con herramientas tecnológicas que permiten explorar algunas respuestas a las dos preguntas planteadas. Por ejemplo, se puede hablar de estudios que han empleado la modelación numérica de la dinámica atmosférica para determinar las condiciones bajo las cuales se formaron tormentas severas en México. Otros trabajos se han enfocado en el uso de productos satelitales para examinar las características de las nubes relacionadas con los procesos de convección y el tiempo meteorológico asociado. Relacionado con este último enfoque, un estudio reciente ha permitido cuantificar la distribución espacial y frecuencia de las nubes convectivas en la región central de México. En este trabajo se analiza la región de la Faja Volcánica Transmexicana, una zona con una orografía muy compleja y que es afectada por flujos de humedad provenientes del Océano Pacífico y del Golfo de México. Los resultados revelaron zonas con alta frecuencia de convección profunda, asociadas a la formación de tormentas y eventos de precipitación severa. También se logró establecer una correlación con modos de variabilidad climática como las fases positivas y negativas del El Niño Oscilación del Sur (ENOS).
La investigación de las tormentas convectivas y las características que estas poseen son de vital importancia para México. Lo anterior no solo por la probabilidad de que estos fenómenos generen precipitación, sino también por los riesgos asociados a los eventos extremos que este tipo de nubes pueden formar. Si bien se conocen algunas de las características bajo las que este tipo de tormentas se forman en el país, es necesaria mayor investigación en el tema. Asimismo, un análisis de la variabilidad de estos fenómenos a fin de determinar el posible impacto del cambio climático en su generación.
El Dr. Noel Carbajal es investigador Titular C en la División de Geociencias Aplicadas (DGA) del IPICYT. Realiza investigaciones sobre el clima, tormentas severas, tormentas de polvo,
dispersión de contaminantes atmosféricos entre otros temas. Puedes contactar al investigador en siguiente email:
El Dr. José Francisco León Cruz, efectuó sus estudios de
doctorado en la DGA del IPICYT, actualmente es investigador Asociado C de tiempo completo en el Departamento de
Geografía Física del Instituto de Geografía de la UNAM. ¿Te interesaría contactar al investigador? Escríbele a su correo electrónico: jleon@geografia.unam.mx
¿Quieres conocer más del IPICYT?, contáctanos:
Prohibida la reproducción total o parcial de los contenidos del presente sitio web. El usuario deberá de abstenerse de copiar, difundir, modificar, reproducir, distribuir o utilizar de cualquier forma con o sin fines de lucro la información que Editora Mival, S.A. de C.V. y/o personas vinculadas a ella de manera directa o indirecta facilita(n) a los usuarios a través del sitio web. 2022 Todos los Derechos Reservados, Editora Mival S.A. de C.V.