INGREDIENTES PARA LA FORMACIÓN DE TORMENTAS

INDICIOS PARA LA
FORMACIÓN DE TORMENTAS

INDICIOS
Los de forzamiento: constituyen el mecanismo de disparo, son los que facilitan a
una parcela de aire ascendente alcanzar el nivel de convección libre (NCL), sin una
buena fuente de elevación, una parcela con una inestabilidad condicional tendrá
problemas para formar una tormenta.
Los de flotabilidad: tratan de determinar cómo serán los movimientos verticales
del aire, es decir la fuerza de las corrientes ascendentes convectivas que se puedan
formar, pero también la fuerza de las corrientes de aire descendentes o la energía
que necesita una parcela para llegar al NCL.
Los relacionados con la cizalladura: su aumento en la gran mayoría de ocasiones
implica una mayor longevidad y organización de las tormentas convectivas, así como
un aumento en la virulencia de los fenómenos asociados al tiempo severo. Algunos
determinan la existencia de corrientes ascendentes rotatorias que pudieran dar lugar
a supercélulas y tornados.

Indicios de forzamiento:
Sin este tipo de mecanismos habitualmente el CAPE (inestabilidad) no se puede liberar
a causa del CIN (una capa cercana a la superficie en la que la temperatura de la
parcela ascendente es menor que la temperatura ambiente) y por lo tanto ese parcela
de aire no conseguirá seguir ascendiendo a no ser reciban un empuje extra para poder
atravesarla
Forzamiento dinámico cuasigeostrófico: en las zonas donde la advección de
vorticidad y la advección de temperatura sean positivos (negativos) existirán condiciones
para ascensos (descensos) verticales. Si las advecciones de vorticidad y de temperatura
tienen signo opuesto no podemos saber si existirán movimientos verticales del aire
ascendentes o descendentes. Si uno de los dos términos es cero, sólo se tendrá en
cuenta el otro. Vamos a explicar más detalladamente cada término.

Advección de vorticidad: con el objetivo de no complicar la definición, nos
centraremos únicamente en las vaguadas. Una vaguada es un máximo de vorticidad
ciclónica. La advección de vorticidad ciclónica, que da lugar a ascensos de aire, aumenta
según se va acercando una vaguada a un punto concreto.
Como normalmente la velocidad del viento se incrementa con la altura también
aumentará la advección de vorticidad con la altura y eso en la zona delantera de las
vaguadas da lugar a una diferencia de advección de vorticidad ciclónica o advección
diferencial de vorticidad ciclónica que es lo que principalmente favorece a los ascensos.
Advección de temperatura: cambio de temperatura causado por el movimiento del
aire por el viento. Una advección de aire cálido en niveles bajos da lugar a ascensos.

Conclusión: los ascensos del aire predominan en la parte delantera de una vaguada aunque
también hay algunas zonas próximas a la corriente de chorro que pueden presentar forzamiento
dinámico, para determinar con más exactitud esas zonas de ascensos a gran escala se pueden
utilizar el siguiente mapa:
Figura. Las zonas de ascensos en
rojo y las de descensos en azul, más
intensos cuanto más fuerte sea el
ascenso y descenso respectivamente.

Otra forma muy importante de averiguar dónde están los ascensos del aire es buscando las
regiones en las que exista divergencia en altura, a unos 500 o 300hpa. Allí donde las
isohispas diverjan, es decir que se van separando, existirán movimientos verticales hacia
arriba del aire a escala sinóptica. Si las isohipsas convergiesen ocurriría lo contrario.

Forzamiento frontal: se produce cuando entran en contacto dos masas de aire de
diferentes características, la zona en la que chocan se denomina frente. En estas zonas se
producen circulaciones atmosféricas ascendentes. Este tipo de forzamiento está asociado a
las bajas dinámicas.
Forzamiento térmico: en épocas de fuerte insolación, el calentamiento diferencial de la
superficie terrestre puede provocar ascensos incipientes de las masas superficiales de aire,
las cuales pueden permanecer más cálidas que el aire de su entorno durante gran parte de
su ascenso hasta el NCL y no necesitar ningún otro mecanismo de disparo adicional a gran
escala para que se pueda liberar el CAPE.

Línea de convergencia (en niveles bajos): Línea horizontal que denota un flujo de aire
convergente horizontal. La convergencia en un campo de viento horizontal indica que, en un área
dada, está entrando más aire del que sale, a ese nivel.
Para compensar este "excedente" resultante, se produce un movimiento vertical: forzamiento hacia
arriba, si la convergencia se produce en niveles bajos.
El forzamiento hacia arriba a partir de convergencia en niveles bajos incrementa la probabilidad de
desarrollo de tormentas cuando otros factores, tales como inestabilidad, son favorables.

Otros tipos de forzamiento son:
el frente de racha, borde principal de los vientos superficiales
racheados procedentes de la/s región/es de corrientes
descendentes de una o varias tormentas.
Los frentes de brisa marina que
se forman en las zonas costeras y
ambos facilitan el desarrollo de la
convección en las zonas donde
se encuentren.
los vientos anabáticos aire que
fluye hacia terrenos más elevados
y de ahí, es forzado a ascender.

Indicios de flotabilidad
CAPE: energía potencial convectiva disponible, es la energía potencial que una parcela de aire
tiene cuando alcanza el nivel de convección libre y se vuelve más cálida que el aire a su alrededor
experimentando empuje ascensional hacia arriba. La energía potencial se convertirá en energía
cinética reflejada en un movimiento hacia arriba.
Existen distintos tipos de CAPE dependiendo de la altura de la parcela a partir de la cual es
calculado:
MLCAPE “Mean Layer CAPE” (EPCDCM “energía potencial convectiva disponible de la capa de
mezcla”) es el más habitual y para calcularlo se toma la media de la proporción de mezcla y de la
temperatura potencial del kilómetro inferior de la troposfera (MLCAPE1km), de los 100hpa
inferiores (MLCAPE100)… A partir de ahora cuando diga “CAPE” sin especificar más, me referiré a
esta clase.

MUCAPE “Most Unstable Convective
Available Potential Energy” (EPCD de la
parcela más inestable): hay situaciones
en las que una parcela en la superficie
no tiene CAPE y sin embargo parcelas
situadas en torno a los 900 hpa o 800
hpa sí tienen.
A esto se le llama inestabilidad elevada
y a la convección resultante convección
elevada. Suele ocurrir al norte de un
frente cálido en superficie o durante la
noche, cuando se produce inversión
térmica en la superficie. En este caso se
elevará la parcela del perfil que tenga un
mayor CAPE. Conviene tenerlo en
cuanta en las situaciones mencionadas
anteriormente.

0-3 Km CAPE (EPCD en los niveles bajos) en
los tres kilómetros inferiores de la atmósfera.
Indica si una parcela puede acelerar
rápidamente sobre el NCL. Este índice es
especialmente importante para la formación
de tornados.
CAPE!
CAPE!

SBCAPE (EPCD de superficie) usa la temperatura y
el punto de rocío medidos a 2 metros sobre la tierra.
En días con un fuerte calentamiento térmico y viento
débil es ostensiblemente mayor que el MLCAPE.

DCAPE (energía potencial convectiva disponible de una corriente
de aire descendente): energía cinética que una parcela en los
niveles medios puede llegar a obtener cuando desciende o máxima
energía disponible para una parcela que desciende.
Este valor puede ser útil conocerlo principalmente cuando se
vayan a desarrollar tormentas en zonas en las que exista una capa
seca en los niveles medios (700-500 hpa) que puede dar lugar a
intensas rachas de viento y severos downburst o microburst.

Estos dos últimos fenómenos son especialmente probables cuando la
diferencia de temperatura potencial equivalente entre la superficie y la
menor encontrada en capas medias supera los 20 kelvin y raros cuando
esta temperatura es menor a 13 K.

Cuanto más CAPE tengamos más intensa será la
velocidad vertical de las corrientes ascendentes, más
fuertes serán las tormentas y traerán un riesgo mayor de
granizo (esto último especialmente si existen valores altos
en la capa entre –10 y –20ºC) y otros tipos de tiempo
severo.
CAPE!
CAPE!
LI, índice de
elevación: mide la
flotabilidad de una
parcela de aire elevada
desde la superficie a
los 500 hpa, como la
diferencia entre la
temperatura ambiente
y la temperatura de la
parcela a esa altura.

Un incremento del CAPE está asociado con:
• Un aumento de la humedad en niveles bajos.
• Un aumento de la temperatura en niveles bajos.
• Una disminución de la temperatura en niveles altos y medios de
la troposfera.

Cuanto mayor sea la inversión que
provoca el CIN, mayores serán los
valores de CIN y mayor será la
resistencia para elevar una parcela.
CIN!
CIN: es la cantidad de energía
necesaria para iniciar la convección.
Puede impedir que una parcela
alcance el nivel de convección libre
y evitar la formación de tormentas
incluso cuando las condiciones en
altura sean muy inestables.

En caso de que exista CIN se necesita algún mecanismo
adicional para iniciar la convección como el forzamiento
dinámico o una línea de convergencia por ejemplo. En
ausencia de levantamiento de mesoescala hay tres
mecanismos capaces de vencerla:
• Un aumento de la humedad en niveles bajos
(humectación)
• Un aumento de la temperatura en niveles bajos
(calentamiento)
• Ascenso de escala sinóptica.

Indicios de cizalladura:
La cizalladura (vertical) es la diferencia de intensidad y/o dirección del
viento con la altura.
Tiene un importante papel en la formación de nuevas células a lo largo
del flujo de salida de una célula más antigua y por lo tanto influye en la
propagación del sistema.
Afecta a las velocidades verticales de las corrientes ascendentes y
descendentes de una tormenta causando perturbaciones de la presión,
lo cual es especialmente importante para las supercélulas.
En la mayoría de los casos un aumento de la cizalladura implica un
aumento de la organización y duración de las tormentas, pero si ésta es
exageradamente alta podría desestructurarlas.

Cizalladura 0-6 km (cizalladura de la capa profunda):
diferencia entre la velocidad y dirección del viento en
superficie y a 6 km de altura. Influye fuertemente en la
organización convectiva.

SI EXISTEN LAS CONDICIONES DE INESTABILIDAD (CAPE) SUFICIENTES se
puede hacer la siguiente clasificación, es muy general, puesto que se excluyen
otros factores y no existen “valores mágicos”. La organización convectiva está
fuertemente influenciada por el tipo de forzamiento que haya también:
Las tormentas unicelulares predominan con valores inferiores a 5m/s.
Las tormentas multicelulares se pueden dar con cualquier valor de CAPE,
incluso con valores próximos a 0; en cuanto a la cizalladura, también se pueden
formar con valores de 5 m/s en adelante, o incluso menos si la humedad es alta.
Incrementando el valor de la cizalladura, normalmente aumenta su duración y
organización de las células y la peligrosidad del tiempo severo relacionado con
estas tormentas
Las tormentas supercelulares aparecen en ambientes con valores en torno a
20 m/s y superiores siempre que existan adecuados valores de helicidad.

Generalmente el producto del CAPE y de la cizalladura de 0-6 km
está bien correlacionado con un aumento de la probabilidad de
cualquier tipo de tiempo severo relacionado con las tormentas.
Cizalladura 0-1 km (cizalladura en niveles bajos): diferencia
entre la velocidad y dirección del viento en superficie y a 1 km
de altura. Importante para la tornadogénesis. Valores
alrededor de 10m/s o superiores considerados junto con otros
factores implican la posibilidad de que aparezcan.

Helicidad relativa a la tormenta 0-3 km: sirve para estimar la
capacidad para generar una rotación en la corriente ascendente
principal de una tormenta, es importante para la formación de
supercélulas.
Los valores de SRH superiores a 150 m2/s2 son indicativos de la
posibilidad de la aparición de supercélulas si existe una alta
cizalladura 0-6 km, aunque se pueden dar con valores algo
inferiores.

Helicidad relativa a la tormenta 0-1 km: se puede tomar la
definición anterior pero en lugar de tener en cuenta la
cizalladura de los 3 primeros km de la troposfera, sólo tiene en
cuenta la del primer km.
Importante para la aparición de tornados. A partir de 100
m2/s2 la posibilidad de tornados asociados a las supercélulas
aumenta, teniendo en cuenta que una tormenta con
características supercelulares esté presente.

Otros tipos de indicios:
Nivel de condensación por ascenso (NCA): es la altura a la cual
una parcela de aire se saturará, es decir la altura de la base de la
nube. Cuando es menor que 1500 m las posibilidades de tornados
aumentan, especialmente por debajo de 1000 m.
Nivel de convección libre (NCL): es la altura a la cual una parcela
de aire se vuelve más cálida que su entorno y experimentará empuje
hidrostático hacia arriba. A partir de este nivel no necesitará ningún
mecanismo de forzamiento para seguir elevándose. También es
importante que sea baja para que haya posibilidad de tornados.

Agua precipitable: es la cantidad total de agua contenida
en una columna de aire de sección unidad, se mide en mm.
Da una idea de lo importantes que pueden ser las lluvias
asociadas a las tormentas, de producirse estas. Además, si
la alta humedad está distribuida de forma homogénea en
toda la columna, tendremos tormentas de alta eficiencia,
esto es, aprovecharán buena parte del agua precipitable.
Otros tipos de indicios:

Los parámetros convectivos que toman una sola
variable física son los más útiles.
Por ejemplo, si predices tormentas severas porque el
valor que toma el SWEAT index así lo refleja y luego
no ocurre tal hecho no sabrás explicar qué es lo que
ha fallado, por eso en este trabajo no explico
parámetros que combinen distintos ingredientes, sino
los distintos ingredientes por separado.

El sondeo da un valor SWEAT de 148. este valor se encontró de
la siguiente manera:
850Td = 9 C
TT = 44
V850 = 15 nudos
V500 = 10 nudos
dd500 - dd850 = SSW (200 grados) - SW (220 º) = sen (-20) =
este término da cero ya que el viento no está girando
Dado que TT es menor que 49, ese término se establece en
cero
SWEAT = 12 (9) + 2 (15) + 10 = 148
SWEAT
150-300 Leve grave
300-400 Grave posible
400 + Tornadic posible
SWEAT = 12 (850Td) + 20 (TT - 49) + 2 (V850) + (V500) + 125 (sin (dd500 - dd850) + 0,2)
850Td = 850 mb temp. Punto de rocío
TT = Total Total Índice
V850 = 850 mb velocidad del viento
V500 = 500 mb velocidad del viento
dd500 - dd850 = Direccional del viento
virando con la altura
Si TT es inferior a 49, entonces ese término de la ecuación se ajusta a cero
* Si algún término es negativo, ese término se define en cero
* Vientos deben desviarse con la altura o el termino se define como cero

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