© Mario Izquierdo

Comprendiendo La Formación De Las Nubes

 (21/09/2008) Comprendiendo la formación de las nubes.

La meteorología es la ciencia que estudia el estado de la atmósfera o al menos eso era hasta que las teles, decidieron colocar a un grupo de "niñas monas" en detrimento de personas cualificadas y con experiencia como era José Antonio Maldonado (recomiendo el artículo de Antonio Burgos: "el hombre del tiempo, una señora") que, en muchos de los casos no saben ni lo que están diciendo.

Volviendo al tema central, la formación de las nubes, pasa inicialmente por comprender cómo se formó la atmósfera que conocemos actualmente. La Tierra, en origen, no tenía la atmósfera oxidante que existe en la actualidad sino que era de carácter reductor y anóxico.

Existen dos hipótesis sobre el origen de la atmófera, una que defiende un origen primario y otra que alude a un origen secundario.

El origen primario propone una atmósfera que sería el resto de los fluidos primitivos que envolvían la Tierra en su origen. Esta hipótesis fue desechada hace muchos años al comprobar que el contenido de elementos ligeros (H y He), asicomo gases inertes como el Xenon o Kripton son muy bajos con respecto al contenido que existe en el Sistema Solar. Esto indicaría que, a lo largo del tiempo, se han ido expulsando gases procedentes del interior de la Tierra que han diluido los gases primarios.

El origen secundario es el más aceptado. La segunda hipótesis puede interpretarse bien como una desgasificación contínua o bien como una desgasificación instantánea. Esta segunda interpretación, requiere que la formación de la atmósfera se hubiera formado en un lapso relativamente corto de tiempo y, por tanto, relacionado con algún proceso como la diferenciación del núcleo terrestre o bien durante un impacto de fusión, lo cual complica su explicación, es por ello, que la idea de un proceso contínuo cobra mayor fuerza. Teniendo en cuenta esto, cabe suponer que la atmósfera fuera anóxica en origen (Rutten, M.G. (1971). The Origin of Life by Natural Causes). Urey (Urey, Harold C. (1952). Planets: Their Origin and Development) propone una atmófera primitiva de carácter reductor constituida por una serie de gases (CO, CO2 (el elemento más abundante), ClH, SH2, N2 (el segundo elemento más abundante), H2, CH4, NH4...) como los que actualmente surgen del interior de la Tierra en las erupciones volcánicas, la hipótesis de Urey viene soportada por la presencia de granos con minerales fácilmente oxidables como la Py (Pirita) o Uraninita en series arcaicas.

Las primeras concentraciones de oxígeno (entonces existía un 20% de la concentración actual) debieron proceder de la disociación de moléculas como CO2 -elemento más abundante en esta atmósfera primitiva- y H2 por acción de la radiación ultravioleta directamente o bien por disociación, consecuencia de la participación de radiaciones que se encuentran dentro del espectro visible utilizada por organismos primitivos (posiblemente algas azules u organismo afines. La participación de estos organismos en la producción de oxígeno no debío ser muy importante durante el Arcaico dado que la cantidad que producían quedaba confinada en los océanos y no alcanzaba la atmósfera debido a que este oxígeno se consumía al reaccionar con los elementos reductores que existían). Según este autor, durante una parte del Arcaico (+- 2000 m.a.) debió ser importante por la existencia de estromatolitos (poseen capacidad fotosintética) asicomo por la existencia de las formaciones de Hierro Bandeado o "Red Beds", lo cual indicaría que ya existía una atmófera oxidante. Otros autores como Berkner y Marshall, proponen una formación de la atmósfera parecida a la que conocemos en la actualidad como un proceso gradual íntimamente ligado a la explosión de la vida sobre la Tierra, situandolo hacia los 600 m.a.

Las primera precipitaciones. Hemos de tener en cuenta que, inicialmente, la temperatura de la superficie terrestre era muy elevada lo que impedía la condensación de gases atmosféricos, a medida que se produce un enfriamiento por convección y radiación comienzan a producirse la condensación de gases atmosféricos. Se supone que cuando se alcanzó una temperatura inferior a los 100°C tienen lugar las primeras precipitaciones y que esto sucedió en los polos. Las precipitaciones se acumularían en pequeñas depresiones (hemos de tener en cuenta que la topografía de la Tierra, entonces, era prácticamente plana ya que los procesos orogénicos son muy posteriores en el tiempo), siendo su carácter muy reactivo (clorhídrico y dióxido de carbono).

Según estos autores, no sería hasta el Prearcaico-Arcaico cuando la cantidad de agua sería semejante a la que tenemos en la actualidad, si bien, el agua tendría un contenido mucho mayor que el que presenta en la actualidad, ya que tendría un alto contenido en ozono (O3) consecuencia de la acción directa sobre el agua de la radiación ultravioleta.

La formación del ozono estratosférico consiste básicamente en la disociación de las moléculas de O2 por la acción de la radiación ultavioleta combinándose las moléculas disociadas con otra molécula de Oxígeno:

             hν       
     O2 ---------> O + O ;        O + O2 -------> O3

La preocupación por la destrucción del ozono estratosférico no hace muchos años, ahora lo es la producción de gases que provocan un efecto invernadero, como el que probablemente existió en la atmósfera primitiva, se debía a que los compuestos clorofluorcabonados actuaban según la siguiente reacción:

    Cl + O3 --------------> ClO + O2 ;

    ClO + 0 --------------> Cl + O2

Respecto a los gases de efecto invernadero, no solo es el CO2 el que contribuye a ello, sino el CO, el N2O, los Haluros y el propio Ozono. La principal fuente antropogénica de emisión es el CO consecuencia de la combustión de combustibles fósiles y de la biomasa, seguida del CO2 consecuencia, también, de la combustion de combustibles fósiles y la deforestación; en tercer lugar, la emisión de metano y en cuarto lugar N2O consecuencia también de la combustión de combustibles fósibles. Estos datos, deben ser analizados junto con el tiempo de permanencia medio en la atmósfera, por ejemplo, el CO2 pemanece en torno a 100 años, el CO, meses, el metano cerca de 10 años y el N2O días.

Una vez conocidos, tanto cómo se formó la atmósfera original como sus componentes básicos, pasaremos a conocer cuáles son los mecanismos básicos que dan lugar a la formación de las nubes, su clasificación y el caso especial de la niebla y la formación de una tormenta con una barrera orográfica, será concretamente, el Moncayo o Pico de San Miguel -se trata de la mayor altura del Sistema Ibérico con 2300 mts, se sitúa entre las provincias de Soria y Zaragoza en España-, donde tuve la suerte de presenciar ambos fenómenos, desde la cumbre.

El mecanismo básico de formación de las nubes gira en torno a dos factores fundamentales: la presión y la temperatura y de forma muy especial la presión. Si tenemos una masa de aire y la comprimimos veremos que se produce un incremento de la temperatura, por el contrario, si disminuimos la presión de una masa de aire comprobaremos como el aire será frío, es lo que se denomina proceso adiabático, es decir, es un proceso donde no es la temperatura el factor que interviene sino las variaciones en la presión.

Existen dos tipos:

  • el proceso adiabático seco, y;
  • el proceso adiabático húmedo.

El proceso adiabático seco. Dada una masa de aire sometida a presión y que no ha alcanzando el punto de saturación a medida que asciende, la presión disminuye y por tanto la temperatura; de la misma forma, si una masa de aire se encuentra en una zona de baja presión y pasa a una zona de alta presión, esta masa sufrirá un incremento de temperatura, es a este proceso a lo que se conoce proceso adiabático seco que, como media, se da una varíación constante de 10° cada 1000 mts.

El proceso adiabático húmedo. Este proceso, a diferencia del seco, no tiene una tasa constante sino variable. Partamos de una masa de aire cálida que va ascendiendo y enfriándose hasta alcanzar el punto de rocío donde se produce la condensación, pero ocurre que el punto de rocío varía según la altitud (aprox. 1.8° / 1000mts.) y evidentemente, la temperatura de la masa de aire de la que partimos incialmente. Si el enfriamiento de la masa de aire continúa, se formarán las gotas y con ello las nubes.

Una vez alcanzado este punto, tenemos un nuevo factor que entra en juego. Cuando se produce la condensación se libera calor de la mada de aire, se trata del calor latente, por lo que tenemos dos factores actuando en este punto, por un lado la masa se enfría en su ascenso hacia zonas de menor presión, y por otro se produce un calentamiento consecuencia de la liberación del calor latente, cabría pensar cual de los dos tiene mayor peso, bien, es el proceso de enfriamiento el que tiene mayor peso ya que la masa de aire se sigue enfriando a medida que asciende con una tasa superior frente al calor latente liberado. Es a este proceso lo que se conoce como gradiente adiabático húmero,si sigue una relación media de 5°C / 1000 mts.

Las nubes están formadas por gotas de agua (aprox. 5000μm) que bien pueden estar en estado líquido o si el nivel de enfriamiento alcanzado se sitúa por debajo de cero, puede ser sólido, en forma de pequeños cristales de hielo. La clasificacion de las nubes, se realiza atendiendo a dos aspectos:

  • Altitud. Existen cuatro familias cuya clasificación se realiza en base a la altitud: bajas, medias, altas y en función del desarrollo vertical.
  • Forma. Hay dos clases en función de la forma: estratiformes (crecimiento horizontal), cúmulos (se trata de nubes que tienen forma globosa).

Las nubes bajas incluyen a los siguientes tipos:

Nubes bajas (0-3Km)
EstratosEstratocúmulos
Nimboestratos
EstratocúmulosEstratocúmulos
Nubes con desarrollo vertical
Cúmulos de buen tiempoCúmulos
CúmulosCúmulos
CumulonimbosCúmulonimbos

Las nubes medias comprenden:

Nubes medias (3-6Km)
AltocúmulosAltocúmulos
AltoestratosAltoestratos
CúmulonimbosAltoestratos

Las nubes altas comprenden:

Nubes altas (6-12Km)
CirrosCirros
CirrocúmulosAltoestratos
CirroestratosAltoestratos
CúmulonimbosCumulonimbos

La Niebla al pie del Moncayo. El día que decidí realizar la ascensión al Moncayo por la ruta tradicional (el Santuario de Nuestra Señora del Moncayo) había una niebla intensa por la mañana que impedía ver desde Tarazona, Ágreda o desde Vozmediano (más próximo) la cumbre de este relieve máximo del Sistema Ibérico con 2223 mts. de altitud.

El Monzayo o Pico de San Miguel desde el punto de vista geológico se trata de un anticlinal con dirección NNW-SSE donde afloran sobre todo materiales del Triásico y Ordovícico. Los materiales del Triásico corresponden a conglomerados y areniscas (facies Buntsandstein) y un tramo importante de domomías tableadas (facies Muschelkalk). De forma muy somera -en lo relativo al aspecto estrictamente geológico- comentaré que pude observar intensa bioturbación en unas pizarras del Ordovício a unos 800 mts. de la cubmbre que podemos observar en la fotografía inferior:

Bioturbación

Al margen de los aspectos estructural y paleontológico, está el fenómeno más significativo, el geomorfológico representado por el circo glaciar de San Miguel una vista espectacular que culmina en la cumbre del propio Moncayo:

Circo de San Miguel

A la observación de todos estos elementos geológicos, se unió el metereológico, la niebla intensa que se encontraba entre los 1200 mts. y los 1700 mts. aproximadamente. La niebla, no son más que un tipo de nubes de bajas muy próximas al suelo, cuya formación, en este caso, se debe a una inversión térmica, es decir, se forma por la noche cuando una masa de aire próxima al suelo cae por debajo del nivel de rocio. En la siguiente fotografía se puede observar la niebla en las laderas del Moncayo:

Niebla

La fotografía anterior está tomada por encima de los 1800mts. camino de la cumbre. Podemos observar como desde este punto dominan las altas presiones encontrando un ambiente totalmente despejado, con algunos cúmulos dispersos en altura. La vista general resulta en mar de nubes hasta donde alcanza la vista.

Esta masa de nubes de bajas, no permanece estable sino que a medida que avanza el día esa inversion térmica va desapareciendo y la masa de nubes comienza a ascender a gran velocidad por las laderas hacia la cumbre. Ante esta situación no hay que confiarse, conviene bajar cuanto antes, ya que lo más probable es la formación de una tormenta, como así ocurrió excasamente tres horas después. Lo que tenemos, es que esta masa va ascendiendo hacia zonas de menor presión, pero el punto de rocío ya se había alcanzado por lo que tenemos un proceso adibático húmedo desde esa cota, como podemos observar en la siguiente fotografía ya descendiendo de la cumbre:

Ascenso Nubes
Ascenso Nubes

Al mismo tiempo, se van formando células convectivas de aire cálido y aire frio que se mueven rápidamente, es decir, una tormenta como así ocurrió, hecho que se puede observar en la siguiente fotografía, donde además se observa el crecimiento vertical de un cumulonimbo a la izquierda de la cumbre del Moncayo:

Cúmulonimbos

En esta fotografía, donde tenemos en primer plano la localidad de Trasmoz, población que sirviera al poeta español Gustavo Adolfo Bécquer de inspiración para escribir Las Brujas de Trasmoz, durante su estancia en el cercano Monasterio de Veruela; podemos observar el desarrollo de la tormenta desde la vertiente NE.

En esta localidad, podemos observar junto al castillo, una estatua a tamaño real del mencionado poeta:

Y una bonita inscripción en la entrada de su cementerio que reza así:

En estos escondidos rincones, último albergue de los ignorados campesinos, hay una profunda calma; nadie turba su santo recogimiento, y después de envolverse en su ligera capa de tierra sin tener siquiera encima el peso de una losa deben dormir mejor y más sosegados.

A buen seguro, todas estas cosas sean ignoradas por estas "niñas monas" que han sustituido a personas cualificadas, claro que, a buen seguro, son el producto de un sistema educativo, el español, ya degradado desde hace muchos años.


Bibliografía:

Allégre, C & Schneider, S. (1994). La Evolución de la Tierra. Investigación y Ciencia. Pags. 36-45.

Crutzen, P. & Graedel, E. (1989). Una Atmósfera Cambiante. Investigación y Ciencia. Pags. 22-31.

IGME (1980). Hoja de Tabuenca (352) escala 1:50000. Madrid.

Strahler, A. & Strahler, A. (2006). Introducing Physical Geography. John Willey & Sons. Pags. 728.

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