Nube
Definición
En meteorología, una nube es un aerosol que consiste en una masa visible de pequeñas gotas de líquido, cristales congelados u otras partículas suspendidas en la atmósfera de un cuerpo planetario. El agua u otras sustancias químicas pueden componer las gotas y los cristales. En la Tierra, las nubes se forman como resultado de la saturación del aire cuando se enfría a su punto de rocío, o cuando gana suficiente humedad (generalmente en forma de vapor de agua) de una fuente adyacente para elevar el punto de rocío al ambiente temperatura. Se los ve en la homósfera de la Tierra (que incluye la troposfera, la estratosfera y la mesosfera). La nefología es la ciencia de las nubes, que se lleva a cabo en la rama de la física de la nube de la meteorología.
Hay dos métodos para nombrar nubes en sus respectivas capas de la atmósfera; Latín y común. Los tipos de nubes en la troposfera, la capa atmosférica más cercana a la superficie de la Tierra, tienen nombres latinos debido a la adaptación universal de la nomenclatura de Luke Howard. Propuesto formalmente en 1802, se convirtió en la base de un sistema internacional moderno que divide las nubes en cinco formas físicas que aparecen en cualquiera o en todos los tres niveles de altitud (anteriormente conocidos como étages ). Estos tipos físicos, en orden ascendente aproximado de actividad convectiva, incluyen estratiformes sábanas, Cirriform mechones y parches, stratocumuliform capas (estructurado principalmente como rollos, ondulaciones, y parches), montones cumuliformes , y montones cumulonimbiformes muy grandes que a menudo muestran una estructura compleja. Las formas físicas se dividen por nivel de altitud en diez tipos de género básicos. Los nombres latinos para los géneros de alto nivel aplicables llevan un prefijo cirro , y un prefijo alto se agrega a los nombres de los tipos de género de nivel medio. La mayoría de los géneros pueden subdividirse en especies y subdividirse en variedades . Una nube estratiforme muy baja que se extiende hasta la superficie de la Tierra recibe el nombre común, niebla, pero no tiene nombre latino.
Dos nubes cirriformes que se forman más arriba en la estratosfera y la mesosfera tienen nombres comunes para sus tipos principales. Se ven con poca frecuencia, principalmente en las regiones polares de la Tierra. Se han observado nubes en las atmósferas de otros planetas y lunas en el Sistema Solar y más allá. Sin embargo, debido a sus diferentes características de temperatura, a menudo se componen de otras sustancias como metano, amoníaco y ácido sulfúrico, así como agua.
Tomadas como un todo, las nubes homosféricas pueden clasificarse cruzadamente por forma y nivel para derivar los diez géneros troposféricos, la niebla que se forma a nivel superficial y los dos tipos principales adicionales por encima de la troposfera. El género cumulus incluye tres especies que indican tamaño vertical. Las nubes con una extensión vertical suficiente para ocupar más de un nivel de altitud se clasifican oficialmente como de nivel bajo o medio de acuerdo con el rango de altitud al que se forma inicialmente. Sin embargo, también se clasifican más informalmente como multinivel o vertical .
| Formas y niveles | Stratiform no convectivo | Cirriforme principalmente no convectivo | Estratocumuliforme limitado-convectivo | Cumuliforme libre-convectivo | Convectivo fuertecumulonimbiforme |
|---|---|---|---|---|---|
| Nivel extremo | Noctilucente (mesosfera polar) | ||||
| Muy alto nivel | Estratosférico polar | ||||
| Nivel alto | Cirrostrato | Cirro | Cirrocúmulo | ||
| Nivel medio | Altostrato | Altocúmulo | |||
| Nivel bajo | Estrato | Estratocúmulos | Cumulus humilis | ||
| Multi-nivel / vertical | Nimboestrato | Cumulus mediocris | |||
| Torre vertical | Cumulus congestus | Cumulonimbo | |||
| Nivel de la superficie | Niebla |
Etimología e historia de la ciencia de la nube y la nomenclatura
Etimología
El origen del término nube se puede encontrar en el antiguo clud inglés o clod , que significa una colina o una masa de roca. Alrededor del comienzo del siglo 13, la palabra llegó a ser utilizada como una metáfora de las nubes de lluvia, debido a la similitud en la apariencia entre una masa de roca y nube de montón de cúmulos. Con el tiempo, el uso metafórico de la palabra suplantó al antiguo inglés weolcan, que había sido el término literal para las nubes en general.
Aristóteles y Teofrasto
Los estudios de nubes antiguas no se hicieron de forma aislada, sino que se observaron en combinación con otros elementos meteorológicos e incluso otras ciencias naturales. Alrededor del 340 aC, el filósofo griego Aristóteles escribió Meteorologica , una obra que representaba la suma del conocimiento de la época sobre las ciencias naturales, incluido el clima y el clima. Por primera vez, la precipitación y las nubes de las que caía la precipitación se llamaron meteoros, que se originan de la palabra griega meteoros, que significa "alto en el cielo". De esa palabra surgió el término moderno meteorología, el estudio de las nubes y el clima. Meteorologica se basó en la intuición y observación simple, pero no en lo que ahora se considera el método científico. Sin embargo, fue el primer trabajo conocido que intentó tratar una amplia gama de temas meteorológicos.
Primera clasificación completa
Después de siglos de teorías especulativas sobre la formación y el comportamiento de las nubes, los primeros estudios verdaderamente científicos fueron realizados por Luke Howard en Inglaterra y Jean-Baptiste Lamarck en Francia. Howard fue un observador metódico con una sólida base en el lenguaje latino y utilizó su experiencia para clasificar los diversos tipos de nubes troposféricas durante 1802. Creía que las formas cambiantes de las nubes en el cielo podrían desbloquear la clave del pronóstico del tiempo. Lamarck había trabajado de forma independiente en la clasificación de nubes ese mismo año y había ideado un esquema de nombres diferente que no impresionó ni siquiera en su país de origen, Francia, ya que usaba nombres inusuales en francés para los tipos de nubes. Su sistema de nomenclatura incluía doce categorías de nubes, con nombres tales como nubes nebulosas (traducidas del francés), nubes moteadas y nubes como escobas. En contraste, Howard usó el latín universalmente aceptado, que se popularizó rápidamente después de su publicación en 1803. Como muestra de la popularidad del esquema de nombres, el dramaturgo y poeta alemán Johann Wolfgang von Goethe compuso cuatro poemas sobre nubes, dedicándoselos a Howard . Una elaboración del sistema de Howard fue formalmente adoptada por la Conferencia Meteorológica Internacional en 1891. Este sistema cubría solo los tipos de nubes troposféricas, pero el descubrimiento de nubes sobre la troposfera durante finales del siglo XIX eventualmente llevó a la creación de esquemas de clasificación separados para estos mismos nubes altas el dramaturgo y poeta alemán Johann Wolfgang von Goethe compuso cuatro poemas sobre nubes, dedicándoselos a Howard. Una elaboración del sistema de Howard fue formalmente adoptada por la Conferencia Meteorológica Internacional en 1891. Este sistema cubría solo los tipos de nubes troposféricas, pero el descubrimiento de nubes sobre la troposfera durante finales del siglo XIX eventualmente llevó a la creación de esquemas de clasificación separados para estos mismos nubes altas el dramaturgo y poeta alemán Johann Wolfgang von Goethe compuso cuatro poemas sobre nubes, dedicándoselos a Howard. Una elaboración del sistema de Howard fue formalmente adoptada por la Conferencia Meteorológica Internacional en 1891. Este sistema cubría solo los tipos de nubes troposféricas, pero el descubrimiento de nubes sobre la troposfera durante finales del siglo XIX eventualmente llevó a la creación de esquemas de clasificación separados para estos mismos nubes altas
Formación en la homósfera: cómo se satura el aire
Las nubes terrestres se pueden encontrar en la mayor parte de la homósfera, que incluye la troposfera, la estratosfera y la mesosfera. Dentro de estas capas de la atmósfera, el aire puede saturarse como resultado de haberse enfriado hasta su punto de rocío o de haber agregado humedad desde una fuente adyacente. En este último caso, la saturación ocurre cuando el punto de rocío se eleva a la temperatura del aire ambiente.
Enfriamiento adiabático
El enfriamiento adiabático ocurre cuando uno o más de tres posibles agentes de elevación (ciclónico / frontal, convectivo u orográfico) hace que el aire que contiene vapor de agua invisible se eleve y se enfríe a su punto de rocío, la temperatura a la que se satura el aire. El mecanismo principal detrás de este proceso es el enfriamiento adiabático. A medida que el aire se enfría hasta su punto de rocío y se satura, el vapor de agua normalmente se condensa para formar gotas de nubes. Esta condensación normalmente ocurre en núcleos de condensación de nubes, como partículas de sal o polvo, que son lo suficientemente pequeñas como para ser mantenidas en alto por la circulación normal del aire.
La elevación frontal y ciclónica ocurre cuando el aire estable se fuerza hacia arriba en los frentes meteorológicos y alrededor de los centros de baja presión mediante un proceso llamado convergencia. Los frentes cálidos asociados con ciclones extratropicales tienden a generar nubes principalmente cirriformes y estratiformes sobre una amplia área a menos que la masa de aire caliente que se aproxima sea inestable, en cuyo caso las nubes cumulonimbos o cúmulos congestus generalmente estarán incrustadas en la capa de precipitación principal. Los frentes fríos generalmente se mueven más rápido y generan una línea más estrecha de nubes que son en su mayoría estratocumuliformes, cumuliformes o cumulonimbiformes, dependiendo de la estabilidad de la masa de aire caliente justo delante del frente.
Otro agente es el movimiento ascendente convectivo del aire causado por el calentamiento solar diurno a nivel de la superficie. La inestabilidad de Airmass permite la formación de nubes cumuliformes que pueden producir lluvias si el aire es suficientemente húmedo. En ocasiones moderadamente raras, la elevación convectiva puede ser lo suficientemente potente como para penetrar la tropopausa y empujar la parte superior de la nube hacia la estratosfera.
Una tercera fuente de elevación es la circulación del viento que fuerza el aire sobre una barrera física, como una montaña (elevación orográfica). Si el aire es generalmente estable, no se formarán más que nubes lenticulares. Sin embargo, si el aire se vuelve lo suficientemente húmedo e inestable, pueden aparecer lluvias orográficas o tormentas eléctricas.
Refrigeración no adiabática
Junto con el enfriamiento adiabático que requiere un agente de elevación, existen tres mecanismos principales no adiabáticos para reducir la temperatura del aire a su punto de rocío. El enfriamiento conductivo, radiativo y evaporativo no requiere un mecanismo de elevación y puede causar condensación a nivel de superficie, lo que resulta en la formación de niebla.
Agregando humedad al aire
Hay varias fuentes principales de vapor de agua que se pueden agregar al aire como una forma de lograr la saturación sin ningún proceso de enfriamiento: agua o tierra húmeda, precipitación o virga y transpiración de las plantas
Clasificación: cómo se identifican las nubes en la troposfera
La clasificación troposférica se basa en una jerarquía de categorías con formas físicas y niveles de altitud en la parte superior. Estos se clasifican en forma cruzada en un total de diez tipos de género, la mayoría de los cuales se pueden dividir en especies y subdividirse en variedades que se encuentran en la parte inferior de la jerarquía.
Formas físicas
Las nubes en la troposfera asumen cinco formas físicas basadas en la estructura y el proceso de formación. Estas formas se utilizan comúnmente para el propósito del análisis satelital. Se dan a continuación en orden ascendente aproximado de inestabilidad o actividad convectiva.
Stratiform
Las nubes estratiformes no convectivas aparecen en condiciones estables de atmósfera de aire y, en general, tienen estructuras planas similares a láminas que se pueden formar a cualquier altitud en la troposfera. El grupo estratiforme está dividido por el rango de altitud en los géneros cirrostratus (alto nivel), altoestratos (nivel medio), estratos (bajo nivel) y nimbostratos (multinivel). La niebla se considera comúnmente una capa de nubes basada en la superficie. La niebla puede formarse a nivel de la superficie en el aire claro o puede ser el resultado de una nube de estrato muy baja que se hunde al nivel del suelo o del mar. Por el contrario, la nube baja estratiforme se produce cuando la niebla de advección se eleva por encima del nivel de la superficie durante las condiciones de viento.
Cirriforme
Las nubes cirriformes son generalmente del género cirrus y tienen la apariencia de filamentos separados o semi-fusionados. Se forman a altas altitudes troposféricas en el aire que es principalmente estable con poca o ninguna actividad convectiva, aunque los parches más densos ocasionalmente pueden mostrar acumulaciones causadas por la convección limitada de alto nivel donde el aire es parcialmente inestable .
Stratocumuliforme
Las nubes de esta estructura tienen características tanto cumuliformes como estratiformes en forma de rollos, ondulaciones o elementos. En general, se forman como resultado de una convección limitada en una masa de aire generalmente estable en su mayor parte coronada por una capa de inversión. Si la capa de inversión está ausente o es más alta en la troposfera, una mayor inestabilidad de la masa de aire puede hacer que las capas de nubes se desarrollen en la parte superior en forma de torretas que consisten en acumulaciones cumuliformes incorporadas. El grupo estratocumuliforme se divide en cirrocúmulos (alto nivel), altocúmulos (nivel medio) y estratocúmulos (bajo nivel).
Cumuliforme
Las nubes cumuliformes generalmente aparecen en montones o penachos aislados. Son el producto de la elevación localizada, pero generalmente de convección libre, donde no hay capas de inversión en la atmósfera para limitar el crecimiento vertical. En general, las nubes cumuliformes pequeñas tienden a indicar una inestabilidad comparativamente débil. Los tipos cumuliformes más grandes son un signo de inestabilidad atmosférica de moderada a fuerte y actividad convectiva. Dependiendo de su tamaño vertical, las nubes del tipo de género cumulus pueden ser de bajo nivel o multinivel con una extensión vertical de moderada a elevada.
Cumulonimbiforme
Las nubes de convección libre más grandes comprenden el género cumulonimbus que son multinivel debido a su gran extensión vertical. Ocurren en un aire altamente inestable y a menudo tienen contornos borrosos en las partes superiores de las nubes que a veces incluyen yunque.
Niveles y géneros
Las nubes troposféricas se forman en cualquiera de los tres niveles (anteriormente llamados étages) en función del rango de altitud sobre la superficie de la Tierra. La agrupación de nubes en niveles se realiza comúnmente para fines de atlas de nubes, observaciones de clima de superficie y mapas del clima. El rango de altura base para cada nivel varía según la zona geográfica latitudinal. Cada nivel de altitud comprende dos o tres tipos de género diferenciados principalmente por la forma física.
Los niveles estándar y los tipos de género se resumen a continuación en orden descendiente aproximado de la altitud en la que normalmente se basa cada uno . Las nubes de niveles múltiples con una extensión vertical significativa se enumeran y resumen por separado en un orden ascendente aproximado de inestabilidad o actividad convectiva.
Nivel alto
Las nubes altas se forman a altitudes de 3,000 a 7,600 m (10,000 a 25,000 pies) en las regiones polares, de 5,000 a 12,200 m (16,500 a 40,000 ft) en las regiones templadas y de 6,100 a 18,300 m (20,000 a 60,000 ft) en los trópicos. Todas las nubes cirriformes se clasifican como altas y, por lo tanto, constituyen un solo género cirro (Ci). Las nubes estratocumuliformes y estratiformes en el rango de gran altitud llevan el prefijo cirro- , produciendo los respectivos nombres de género cirrocúmulos (Cc) y cirrostratos (Cs). Cuando se analizan imágenes satelitales de alta resolución de nubes altas sin datos de apoyo de observaciones humanas directas, es imposible distinguir entre formas individuales o tipos de género, que luego se identifican colectivamente como de tipo alto (o informalmente como cirrus, aunque no todas las nubes altas son de forma o género de cirro).
- Género cirrus (Ci):
- Estos son en su mayoría mechones fibrosos de delicada nube de cristales de hielo cirriformes blancos que aparecen claramente contra el cielo azul. Los cirros generalmente no son convectivos, excepto los subtipos de castellanus y floccus que muestran una convección limitada. A menudo se forman a lo largo de una corriente de gran altitud y en el borde mismo de una perturbación frontal o de baja presión donde pueden fusionarse en cirroestratos. Este género de nubes de alto nivel no produce precipitación.
- Género cirrocumulus (Cc):
- Esta es una capa estratocumuliforme blanca pura de convección limitada. Está compuesto de cristales de hielo o gotitas de agua sobreenfriado que aparecen como pequeñas masas redondas sin sombrear o escamas en grupos o líneas con ondas como arena en una playa. En ocasiones, los cirrocúmulos se forman a la par de los cirros y pueden estar acompañados o reemplazados por nubes de cirroestratos cerca del borde de ataque de un sistema meteorológico activo. Este tipo de género ocasionalmente produce virga, una precipitación que se evapora por debajo de la base de la nube.
- Género cirrostratus (Cs):
- Cirrostratus es un fino velo de cristal de hielo estratiforme no convectivo que típicamente da lugar a halos causados por la refracción de los rayos del sol. El sol y la luna son visibles en un contorno claro. El cirrostrato no produce precipitación, pero a menudo se espesa en altoestrato antes de un frente cálido o área de baja presión que a veces lo hace.
Nivel medio
Las nubes no verticales en el nivel medio son prefijadas por alto-, produciendo los nombres de género altocumulus (Ac) para los tipos estratoscumuliformes y altoestratos (As) para los tipos estratiformes. Estas nubes pueden formarse a tan solo 2.000 m (6.500 pies) sobre la superficie en cualquier latitud, pero pueden tener una altura de hasta 4.000 m (13.000 pies) cerca de los polos, 7.000 m (23.000 pies) en latitudes medias y 7.600 m ( 25,000 pies) en los trópicos. Al igual que con las nubes altas, los tipos de los principales géneros se identifican fácilmente por el ojo humano, pero no es posible distinguirlos utilizando fotografías satelitales. Sin el apoyo de las observaciones humanas, estas nubes generalmente se identifican colectivamente como imágenes de satélite de tipo medio .
- Género altocumulus (Ac):
- Esta es una capa nubosa de nivel medio de convección limitada que generalmente aparece en forma de parches irregulares o hojas más extensas que se organiza en grupos, líneas u ondas. Los altocúmulos pueden ocasionalmente parecerse a cirrocúmulos, pero por lo general son más gruesos y se componen de una mezcla de gotas de agua y cristales de hielo, de modo que las bases muestran al menos un sombreado gris claro. El altocúmulo puede producir virga, una precipitación muy ligera que se evapora antes de llegar al suelo.
- Género altostratus (As):
- Altostratus es un velo no convectivo opaco o translúcido de nivel medio de nubes gris / azul grisáceo que a menudo se forma a lo largo de los frentes cálidos y alrededor de las áreas de baja presión. Altostratus generalmente se compone de gotas de agua, pero se puede mezclar con cristales de hielo a mayor altura. Los altoestratos opacos generalizados pueden producir precipitación ligera continua o intermitente.
Nivel bajo
Las nubes bajas se encuentran desde cerca de la superficie hasta 2.000 m (6.500 pies). Los tipos de género en este nivel no tienen prefijo o llevan uno que se refiera a una característica distinta de la altitud. Las nubes que se forman en el nivel bajo de la troposfera generalmente son de una estructura más grande que las que se forman en los niveles medio y alto, por lo que generalmente se las puede identificar por sus formas y tipos de género utilizando solo la fotografía satelital.
- Género estratocúmulos (Sc):
- Este tipo de género es una capa de nubes estratocumuliformes de convección limitada, generalmente en forma de parches irregulares o láminas más extensas similares a altocúmulos, pero que tienen elementos más grandes con un sombreado gris más profundo. El estratocúmulo a menudo está presente durante el clima húmedo originado por otras nubes de lluvia, pero solo puede producir precipitación muy ligera por sí mismo.
- Género cumulus (Cu); species humilis - poca extensión vertical :
- Estas son pequeñas nubes cumuliformes de buen tiempo desprendidas que tienen bases casi horizontales y cimas planas, y no producen lluvias.
- Género stratus (St):
- Este es un tipo estratiforme no convectivo, plano o a veces irregular, que a veces se asemeja a una niebla elevada. Solo precipitaciones muy débiles pueden caer desde esta nube, generalmente llovizna o granos de nieve. Cuando una nube de estrato muy baja cede al nivel de la superficie, pierde su terminología latina y recibe el nombre común niebla si la visibilidad de la superficie prevaleciente es inferior a 1 kilómetro. Si la visibilidad es de 1 kilómetro o más, la condensación visible se denomina neblina.
Varios niveles (base de nube de nivel bajo a medio)
Estas nubes tienen bases de nivel bajo a medio que se forman desde cerca de la superficie hasta aproximadamente 2.400 m (8,000 pies) y las cimas que pueden extenderse hasta el rango de gran altitud. El nimboestratus y algunos cúmulos en este grupo generalmente alcanzan una extensión vertical moderada o profunda, pero sin una estructura elevada. Sin embargo, con suficiente inestabilidad de la masa de aire, las nubes cumuliformes que crecen hacia arriba pueden crecer a proporciones elevadas. Aunque los tipos de género con extensión vertical a menudo se consideran informalmente como un solo grupo, la Organización de Aviación Civil Internacional (OACI) distingue las nubes verticales verticales más formalmente como un grupo o subgrupo separado. Se especifica que estos tipos cumuliformes y cumulonimbiformes muy grandes deben identificarse por sus nombres estándar o abreviaturas en todas las observaciones de aviación (METARS) y pronósticos (TAFS) para advertir a los pilotos de posibles condiciones climáticas adversas y turbulencias. Las nubes multinivel tienen una estructura aún mayor que las nubes bajas, y por lo tanto son identificables por sus formas y géneros (e incluso especies en el caso de cumulus congestus) usando fotografías satelitales.
Moderada y profunda vertical
- Género nimbostratus (Ns):
Es una capa estratiforme no convectiva gris oscura difusa con gran extensión horizontal y desarrollo vertical de moderado a profundo. Carece de una estructura elevada y se ve débilmente iluminado desde el interior. El nimboestratus normalmente se forma a partir de un altoestratos de nivel medio, y se desarrolla al menos en una extensión vertical moderada cuando la base disminuye al nivel bajo durante la precipitación, que puede alcanzar una intensidad de moderada a intensa. Comúnmente logra un desarrollo vertical profundo cuando simultáneamente crece hacia arriba en el nivel alto debido a la elevación frontal o ciclónica a gran escala. El nimbo- prefix se refiere a su capacidad de producir lluvia continua o nieve sobre una amplia área, especialmente delante de un frente cálido. Esta capa gruesa de nubes puede ir acompañada de tipos cumuliformes o cumulonimbiformes imponentes incrustados. Los meteorólogos afiliados a la Organización Meteorológica Mundial (OMM) clasifican oficialmente a los nimbostratos como de nivel medio con fines sinópticos, mientras que informalmente los caracterizan como multinivel. Los meteorólogos y educadores independientes aparecen divididos entre aquellos que siguen en gran medida el modelo de la OMM y aquellos que clasifican los nimbostratos como de bajo nivel, a pesar de su considerable extensión vertical y su formación inicial habitual en el rango de altitud media.
- Género cumulus (Cu); especie mediocris - extensión vertical moderada :
- Estas nubes cumuliformes de convección libre tienen bases planas grises medio claras y cimas blancas en forma de pequeños brotes y generalmente no producen precipitación. Por lo general, se forman en el nivel bajo de la troposfera, excepto en condiciones de humedad relativa muy baja cuando las bases de nubes pueden elevarse al rango de altitud media. El cúmulo moderado se clasifica oficialmente como de bajo nivel y se caracteriza más informalmente por tener una extensión vertical que puede involucrar a más de un nivel de altitud.
Torre vertical
Estas nubes a veces se clasifican por separado de los otros tipos verticales o multinivel debido a su capacidad para producir turbulencias severas.
- Género cumulus (Cu); especie congestus - gran extensión vertical:
- El aumento de la inestabilidad de la masa de aire puede hacer que los cúmulos de convección libre crezcan muy alto en la medida en que la altura vertical desde la base hasta la parte superior sea mayor que el ancho de la base de la nube. La base de la nube adquiere una coloración gris más oscura y la parte superior comúnmente se asemeja a una coliflor. Este tipo de nube puede producir moderada a fuertes lluvias y se designa cumulus (TCU) por la OACI.
- Género cumulonimbus (Cb):
- Este tipo de género es una gran masa cumulonimbiforme e imponente de nubes convectivas libres con una base de color gris oscuro a casi negro y una parte superior muy alta en forma de una montaña o una enorme torre. Cumulonimbus puede producir tormentas eléctricas, lluvias locales muy intensas que pueden causar inundaciones repentinas y una variedad de tipos de rayos que incluyen nubes a tierra que pueden causar incendios forestales. Otro clima convectivo severo puede o no estar asociado con tormentas eléctricas e incluir fuertes nevadas, granizo, viento fuerte, tormentas y tornados. De todos estos posibles eventos relacionados con los cumulonimbos, los rayos son los únicos que requieren que se produzca una tormenta, ya que es el rayo lo que crea el trueno. Las nubes cumulonimbus pueden formarse en condiciones de atmósfera inestable
Especies y variedades
Los tipos de género comúnmente se dividen en subtipos llamados especies que indican detalles estructurales específicos que pueden variar de acuerdo con la estabilidad y las características de la atmósfera en cualquier momento y ubicación. A pesar de esta jerarquía, una especie particular puede ser un subtipo de más de un género, especialmente si los géneros son de la misma forma física y se diferencian entre sí principalmente por altitud o nivel. Hay algunas especies, cada una de las cuales puede asociarse con géneros de más de una forma física. Los tipos de especies se agrupan a continuación de acuerdo con las formas físicas y géneros con los que cada uno está normalmente asociado. Las formas, géneros y especies se enumeran en orden ascendente aproximado de inestabilidad o actividad convectiva.
Los tipos de género y especie se subdividen en variedades cuyos nombres pueden aparecer después del nombre de la especie para proporcionar una descripción más completa de una nube. Algunas variedades de nubes no están restringidas a un nivel o forma de altitud específica y, por lo tanto, pueden ser comunes a más de un género o especie.
Especies
Estable o mayormente estable
Del grupo estratiforme, cirroestratos de alto nivel comprende dos especies. Cirrostratus nebulosus tiene una apariencia bastante difusa que carece de detalles estructurales. Cirroestratos fibratus es una especie hecha de filamentos semi-fusionado que son de transición hacia o desde cirrus. Los altoestratos de nivel medio y los nimboestratos de niveles múltiples siempre tienen una apariencia plana o difusa y, por lo tanto, no se subdividen en especies. Bajo estrato es de la especie nebulosusexcept cuando se divide en hojas irregulares de estratos fractus (ver más abajo).
Las nubes cirriformes tienen tres especies no convectivas que pueden formarse en condiciones de masa de aire mayoritariamente estables . Cirrus fibratus comprende filamentos que pueden ser rectos, ondulados u ocasionalmente torcidos por cizalladura del viento no convectiva. La especie uncinus es similar pero tiene ganchos hacia arriba en los extremos. Cirrus spissatus aparece como parches opacos que pueden mostrar sombreado gris claro.
Los tipos de género estratocúmulos (cirrocúmulos, altocúmulos y estratocúmulos) que aparecen en el aire mayoritariamente estable tienen dos especies cada uno. Las especies estratiformesnormalmente se encuentran en hojas extensas o en parches más pequeños donde la actividad convectiva es mínima. Las nubes de las especies lenticulares tienden a tener formas similares a lentes que se estrechan en los extremos. Se los ve más comúnmente como nubes de ondas de montaña orográficas, pero pueden ocurrir en cualquier parte de la troposfera donde haya una fuerte cizalladura del viento combinada con suficiente estabilidad de la masa de aire para mantener una estructura de nubes generalmente plana. Estas dos especies se pueden encontrar en el nivel alto, medio o bajo de la troposfera dependiendo del género o géneros estratoscumuliformes presentes en un momento dado.
Harapiento
La especie fractus muestra inestabilidad variable porque puede ser una subdivisión de tipos de género de diferentes formas físicas que tienen diferentes características de estabilidad. Este subtipo puede ser en forma de desiguales pero sobre todo estables hojas estratiformes (estratos fractus) o pequeños montones cumuliformes desigual con algo mayor inestabilidad (cumulus fractus). Cuando las nubes de esta especie se asocian con sistemas de nubes precipitantes de considerable extensión vertical ya veces horizontal, también se clasifican como nubes accesorias bajo el nombre pannus (ver la sección sobre características suplementarias).
Parcialmente inestable
Estas especies son subdivisiones de tipos de género que pueden ocurrir en aire parcialmente inestable. La especie castellanus aparece cuando una capa estratocumuliforme o cirriforme mayoritariamente estable se ve perturbada por áreas localizadas de inestabilidad de la masa de aire, generalmente en la mañana o en la tarde. Esto resulta en la formación de acumulaciones cumuliformes que surgen de una base estratiforme común. Castellanus se asemeja a las torres de un castillo cuando se ve desde un lado, y se puede encontrar con géneros estratoscumuliformes en cualquier nivel de altitud troposférica y con parches limitados de convección de cirros de alto nivel. Nubes copetudas del flóculo más separado las especies son subdivisiones de género-tipos que pueden ser cirriformes o estratocumuliformes en la estructura general. A veces se observan con cirros, cirrocúmulos, altocúmulos y estratocúmulos.
A una especie recién reconocida de estratocúmulos o altocúmulos se le ha dado el nombre de volutus , una nube de rollos que puede ocurrir antes de la formación de cumulonimbos. Hay algunas nubes volutus que se forman como consecuencia de interacciones con características geográficas específicas en lugar de con una nube principal. Quizás la nube geográficamente más extraña de este tipo sea la Morning Glory, una nube cilíndrica que aparece impredeciblemente sobre el Golfo de Carpentaria en el norte de Australia. Asociado con una poderosa "onda" en la atmósfera, la nube puede ser "surfeada" en planeadores.
Inestable o mayormente inestable
La inestabilidad más general de la atmósfera en la troposfera tiende a producir nubes del género de cúmulos más libremente convectivo, cuyas especies son principalmente indicadores de los grados de inestabilidad atmosférica y el desarrollo vertical resultante de las nubes. Al principio se forma una nube cúmulo en el nivel bajo de la troposfera como una nube de la especie humilis que muestra solo un ligero desarrollo vertical. Si el aire se vuelve más inestable, la nube tiende a crecer verticalmente en la especie mediocris , luego congestus , la especie de cúmulus más alta, que es del mismo tipo que la Organización de Aviación Civil Internacional denomina "cúmulo imponente".
Con condiciones atmosféricas muy inestables, grandes cúmulos pueden continuar creciendo en cumulonimbus calvus (esencialmente una nube de congestus muy alta que produce truenos), luego en la especie capillatus cuando las gotas de agua super enfriadas en la parte superior de la nube se convierten en cristales de hielo dándole un aspecto cirriforme.
Variedades
Basado en Opacidad
Todas las variedades de nubes se dividen en uno de dos grupos principales. Un grupo identifica las opacidades de estructuras nubosas particulares de nivel bajo y medio y comprende las variedades translucidus ( translúcido delgado), perlucidus (opaco espeso con roturas transparentes translúcidas o muy pequeñas) y opacus (opaco espeso). Estas variedades son siempre identificables para géneros de nubes y especies con opacidad variable. Los tres están asociados con las especies estratiformes de altocúmulos y estratocúmulos. Sin embargo, solo se observan dos variedades con altoestratos y estratos nebulosos cuyas estructuras uniformes impiden la formación de una variedad perlucidus. Las variedades basadas en la opacidad no se aplican a las nubes altas porque siempre son translúcidas, o en el caso del cirrus spissatus, siempre opacas.
Basado en patrones
Un segundo grupo describe los arreglos ocasionales de las estructuras de nubes en patrones particulares que son discernibles por un observador basado en la superficie (los campos de nubes generalmente son visibles solo desde una altitud significativa sobre las formaciones). Estas variedades no siempre están presentes con los géneros y especies con las que están asociadas de otra manera, pero solo aparecen cuando las condiciones atmosféricas favorecen su formación. Las variedades de Intortus y vertebratus ocurren ocasionalmente con fibratus cirrus. Son respectivamente filamentos trenzados en formas irregulares, y aquellos que están dispuestos en patrones de espinas de pescado, generalmente por corrientes de viento desiguales que favorecen la formación de estas variedades. La variedad radiatus se asocia con filas de nubes de un tipo particular que parecen converger en el horizonte. Se ve a veces con las especies fibratus y uncinus de los cirros, las especies estratiformes de altocúmulos y estratocúmulos, las especies de cúmulos mediocris y a veces humilis, y con el género altoestratos.
Otra variedad, duplicatus (capas del mismo tipo muy espaciadas, una encima de la otra), a veces se encuentra con cirros de las especies fibratus y uncinus, y con altocúmulos y estratocúmulos de la especie stratiformis y lenticularis. La variedad undulatus (que tiene una base ondulada ondulada) puede ocurrir con cualquier nube de la especie stratiformis o lenticularis, y con altoestratos. Rara vez se observa con el estrato nebulosus. La variedad lacunosus es causada por corrientes descendentes localizadas que crean agujeros circulares en forma de panal o red. Ocasionalmente se ve con cirrocúmulos y altocumulus de la especie stratiformis, castellanus y floccus, y con estratocúmulos de la especie stratiformis y castellanus.
Combinaciones
Es posible que algunas especies muestren variedades combinadas a la vez, especialmente si una variedad está basada en la opacidad y la otra está basada en patrones. Un ejemplo de esto sería una capa de altocumulus stratiformis dispuesta en filas aparentemente convergentes separadas por pequeños cortes. El nombre técnico completo de una nube en esta configuración sería altocumulus stratiformis radiatus perlucidus , que identificaría respectivamente su género, especie y dos variedades combinadas.
Nubes accesorias, características suplementarias y otros tipos de derivados
Las características adicionales y las nubes de accesorios no son más subdivisiones de tipos de nubes por debajo de las especies y el nivel de variedad. Más bien, son hidrometeoros o tipos especiales de nubes con sus propios nombres latinos que se forman en asociación con ciertos géneros, especies y variedades de nubes. Las características complementarias, ya sea en forma de nubes o precipitación, están directamente asociadas al género-nube principal . Las nubes accesorias, por el contrario, generalmente están separadas de la nube principal.
Características suplementarias basadas en la precipitación
Un grupo de características suplementarias no son formaciones de nubes reales, sino precipitaciones que caen cuando las gotas de agua o los cristales de hielo que forman las nubes visibles se han vuelto demasiado pesados para permanecer en el aire. Virga es una característica que se observa con las nubes que producen precipitación que se evapora antes de llegar al suelo, siendo éstas de los géneros cirrocúmulos, altocúmulos, altoestratos, nimboestratos, estratocúmulos, cúmulos y cumulonimbos.
Cuando la precipitación alcanza el suelo sin evaporarse por completo, se designa como la característica praecipitatio . Esto normalmente ocurre con altostratus opacus, que puede producir una precipitación generalizada pero generalmente ligera, y con nubes más gruesas que muestran un desarrollo vertical significativo. De estos últimos, los cúmulos mediocris que crecen hacia arriba producen solo lluvias ligeras aisladas, mientras que crecen hacia abajo nimbostratus es capaz de precipitaciones más pesadas y más extensas. Las nubes verticales que se elevan tienen la mayor capacidad de producir eventos de precipitación intensa, pero estas tienden a ser localizadas a menos que se organicen a lo largo de frentes fríos de movimiento rápido. Lluvias de intensidad moderada a fuerte pueden caer desde las nubes del cumulus congestus. Cumulonimbus, el mayor de todos los géneros de nubes, tiene la capacidad de producir lluvias muy fuertes. Las nubes de bajo nivel suelen producir solo precipitaciones ligeras, pero esto siempre ocurre como característica praecipitatio debido a que este género de nubes se encuentra demasiado cerca del suelo como para permitir la formación de virga.
Funciones suplementarias basadas en la nube
Incus es la característica suplementaria más específica de tipo, vista solo con cumulonimbus de la especie capillatus. Un techo de cumulonimbus incus es uno que se ha extendido en forma de yunque transparente como resultado de corrientes de aire ascendentes que golpean la capa de estabilidad en la tropopausa donde el aire ya no se enfría más con el aumento de altitud.
La característica mamma se forma en las bases de las nubes como protuberancias tipo burbuja hacia abajo causadas por corrientes descendentes localizadas dentro de la nube. También a veces se llama mammatus , una versión anterior del término utilizado antes de una estandarización de la nomenclatura latina provocada por la Organización Meteorológica Mundial durante el siglo XX. El más conocido es el cumulonimbus con mammato, pero la característica de la mama también se observa ocasionalmente con cirro, cirrocúmulos, altocúmulos, altoestratos y estratocúmulos.
Una característica de tuba es una columna de nubes que puede colgar desde el fondo de un cumulus o cumulonimbus. Una columna recién formada o mal organizada podría ser comparativamente benigna, pero puede intensificarse rápidamente en una nube de embudo o un tornado.
Una característica de arco es una nube de rodillo con bordes irregulares unidos a la parte frontal inferior del cumulus congestus o cumulonimbus que se forma a lo largo del borde delantero de una línea de turbonada o salida de tormenta. Una gran formación de arco puede tener la apariencia de un oscuro arco amenazante.
La Organización Meteorológica Mundial (OMM) ha reconocido formalmente varias características suplementarias nuevas. La característica fluctus puede formarse en condiciones de fuerte cizalladura atmosférica del viento cuando un estratocúmulo, un altocúmulo o una nube de cirro se rompe en crestas regularmente espaciadas. Esta variante se conoce informalmente como nube de Kelvin-Helmholtz (ola). Este fenómeno también se ha observado en formaciones de nubes sobre otros planetas e incluso en la atmósfera del sol. Otra característica de la nube similar a una onda, muy perturbada pero más caótica, asociada con estratocúmulos o nubes de altocúmulos se le ha dado el nombre latino de asperitas . La función suplementaria cavum es un orificio circular de caída continua que ocasionalmente se forma en una fina capa de altocúmulos o cirrocúmulos superenfriados. Las rayas de caída que consisten en virga o volutas de cirrus se ven generalmente debajo del agujero cuando los cristales de hielo caen a una altitud más baja. Este tipo de orificio generalmente es más grande que los agujeros lacunosus típicos. Una característica murus es una nube de pared cumulonimbus con una base de nubes giratoria y baja que puede conducir al desarrollo de tornados. Una característica de cauda es una nube de cola que se extiende horizontalmente lejos de la nube murus y es el resultado del aire que se alimenta en la tormenta.
Nubes accesorias
Las formaciones de nubes adicionales separadas de la nube principal se conocen como nubes accesorias. Las nubes precipitantes más pesadas, nimbostratos, cúmulos imponentes (cumulus congestus) y cumulonimbus típicamente ven la formación en la precipitación de la característica pannus , nubes bajas y desiguales de los géneros y especies cúmulos fractus o estratos fractus.
Un grupo de nubes accesorias comprende formaciones que están asociadas principalmente con nubes de convección libre cumuliformes y cumulonimbiformes ascendentes. Pileus es una nube cap que se puede formar sobre un cumulonimbo o gran cúmulo, mientras que una característica Velum es una delgada lámina horizontal que a veces se forma como una plataforma alrededor del centro o frente a la nube principal. Recientemente, una nube accesoria reconoció oficialmente que la Organización Meteorológica Mundial es el " flu" , también conocida más informalmente como la cola del castor.. Está formado por el influjo cálido y húmedo de una tormenta de supercélula y puede confundirse con un tornado. Aunque el flu puede indicar un riesgo de tornado, es similar en apariencia a las nubes pannus o scud y no gira.
Nubes madre
Las nubes se forman inicialmente en el aire libre o se convierten en nubes cuando la niebla se eleva por encima del nivel de la superficie. El género de una nube recién formada está determinado principalmente por las características de la masa de aire, como la estabilidad y el contenido de humedad. Si estas características cambian con el tiempo, el género tiende a cambiar en consecuencia. Cuando esto sucede, el género original se llama nube madre . Si la nube madre conserva gran parte de su forma original después de la aparición del nuevo género, se denomina nube de genitus . Un ejemplo de esto es el estratocúmulo cumulogenitus , una nube de estratocúmulos formada por la dispersión parcial de un tipo de cúmulo cuando hay una pérdida de sustentación convectiva. Si la nube madre sufre un cambio completo en el género, se considera que es una nube mutatus .
Otras nubes de genitus y mutatus
Las categorías de genitus y mutatus se han ampliado para incluir ciertos tipos que no se originan en nubes preexistentes. El término " flammagenitus" (en latín significa "hecho fuego") se aplica a los cumulus congestus o cumulonimbus que están formados por incendios a gran escala o erupciones volcánicas. Las nubes de "pirocúmulo" o "fumulus" de bajo nivel más pequeñas formadas por la actividad industrial contenida se clasifican ahora como cúmulos homogenitus (en latín significa "hecho por el hombre"). Las estelas formadas por los gases de escape de los aviones que vuelan en el nivel superior de la troposfera pueden persistir y extenderse a formaciones que se asemejan a cualquiera de los tipos de géneros de nubes altas y ahora se designan oficialmente como cirrus, cirrostratus o cirrocumulus homogenitus. Si una nube homogenitus de un género cambia a otro tipo de género, nube homomutatus . Stratus cataractagenitus (latín para "cataratas hechas") se generan por el rocío de las cascadas. Silvagenitus (en latín, "hecho en el bosque") es una nube de estrato que se forma a medida que el vapor de agua se agrega al aire sobre el dosel de un bosque.
Campos estratocúmulos
Las nubes estratocúmulos pueden organizarse en "campos" que adoptan ciertas formas y características especialmente clasificadas. En general, estos campos son más discernibles desde grandes altitudes que desde el nivel del suelo. A menudo se pueden encontrar en las siguientes formas:
- Actinoform, que se asemeja a una hoja o una rueda de radios.
- Celda cerrada, que es turbia en el centro y clara en los bordes, similar a un panal lleno.
- Célula abierta, que se asemeja a un panal vacío, con nubes alrededor de los bordes y claro, espacio abierto en el medio.
Calles vortex
Estos patrones se forman a partir de un fenómeno conocido como vórtice de Kármán, que lleva el nombre del ingeniero y dinamizador de fluidos Theodore von Kármán. Las nubes impulsadas por el viento pueden formarse en filas paralelas que siguen la dirección del viento. Cuando el viento y las nubes se encuentran con elementos terrestres de gran elevación, como las islas verticalmente prominentes, pueden formar remolinos alrededor de las altas masas de tierra que dan a las nubes una apariencia retorcida.
Distribución: Donde las nubes son más y menos prevalentes
Convergencia a lo largo de las zonas de baja presión
Aunque la distribución local de las nubes puede verse significativamente influenciada por la topografía, la prevalencia global de la nubosidad tiende a variar más según la latitud. Es más prevalente a nivel mundial en y a lo largo de las zonas de baja presión de convergencia atmosférica superficial que rodean la Tierra cerca del ecuador y cerca de los paralelos de latitud 50 en los hemisferios norte y sur. Los procesos de enfriamiento adiabático que conducen a la creación de nubes por medio de agentes de elevación están todos asociados con la convergencia; un proceso que involucra la entrada horizontal y la acumulación de aire en un lugar determinado, así como la velocidad a la que esto sucede. Cerca del ecuador, el aumento de la nubosidad se debe a la presencia de la Zona de Convergencia Intertropical de baja presión (ZCIT) donde el aire muy cálido e inestable promueve principalmente nubes cumuliformes y cumulonimbiformes. Se pueden formar nubes de prácticamente cualquier tipo a lo largo de las zonas de convergencia en latitudes medias dependiendo de la estabilidad y el contenido de humedad del aire. Estas zonas de convergencia extratropical están ocupadas por los frentes polares donde las masas de aire de origen polar se encuentran y chocan con las de origen tropical o subtropical. Esto conduce a la formación de ciclones extratropicales que crean un clima compuesto de sistemas de nubes que pueden ser estables o inestables en diversos grados de acuerdo con las características de estabilidad de las diversas masas de aire que están en conflicto.
Divergencia a lo largo de las zonas de alta presión
La divergencia es lo opuesto a la convergencia. En la atmósfera de la Tierra, implica la salida horizontal de aire de la parte superior de una columna de aire ascendente, o de la parte inferior de una columna que se hunde a menudo asociada con un área o cresta de alta presión. La nubosidad tiende a ser menos frecuente cerca de los polos y en los subtrópicos cercanos a los paralelos trigésimo, norte y sur. Estos últimos a veces se conocen como las latitudes de los caballos. La presencia de una cresta subtropical de alta presión a gran escala a cada lado del ecuador reduce la nubosidad en estas latitudes bajas. Patrones similares también ocurren en latitudes más altas en ambos hemisferios.
Luminancia, reflectividad y coloración
La luminosidad o el brillo de una nube se determina por la forma en que la luz se refleja, se dispersa y se transmite por las partículas de la nube. Su brillo también puede verse afectado por la presencia de neblina o fotometeoros como halos y arco iris. En la troposfera, las nubes densas y profundas exhiben una alta reflectancia (70% a 95%) en todo el espectro visible. Pequeñas partículas de agua están densamente empaquetadas y la luz del sol no puede penetrar lejos en la nube antes de que se refleje, dando a una nube su característico color blanco, especialmente cuando se ve desde la parte superior. Las gotas de nubes tienden a dispersar la luz de manera eficiente, de modo que la intensidad de la radiación solar disminuye con la profundidad de los gases. Como resultado, la base de la nube puede variar de muy clara a gris muy oscura dependiendo de la nube ' s espesor y cuánta luz se refleja o se transmite de vuelta al observador. Las nubes troposféricas altas y delgadas reflejan menos luz debido a la concentración comparativamente baja de cristales de hielo constituyentes o gotas de agua sobreenfriada que da como resultado una apariencia ligeramente blanquecina. Sin embargo, una gruesa nube densa de cristales de hielo aparece de color blanco brillante con sombreado gris pronunciado debido a su mayor reflectividad.
A medida que una nube troposférica madura, las gotas de agua densa pueden combinarse para producir gotas más grandes. Si las gotitas se vuelven demasiado grandes y pesadas para mantenerse en el aire por la circulación del aire, caerán de la nube en forma de lluvia. Mediante este proceso de acumulación, el espacio entre las gotas se hace cada vez más grande, lo que permite que la luz penetre más adentro de la nube. Si la nube es lo suficientemente grande y las gotas dentro están lo suficientemente separadas, un porcentaje de la luz que ingresa a la nube no se refleja hacia atrás sino que se absorbe, dando a la nube una apariencia más oscura. Un simple ejemplo de esto es que uno puede ver más lejos en las fuertes lluvias que en las neblinas. Este proceso de reflexión / absorción es lo que hace que el rango de color de la nube sea de blanco a negro.
Las coloraciones llamativas de las nubes se pueden ver a cualquier altura, con el color de una nube generalmente siendo el mismo que la luz incidente. Durante el día, cuando el sol está relativamente alto en el cielo, las nubes troposféricas generalmente aparecen de color blanco brillante en la parte superior con diferentes tonos de gris debajo. Las nubes delgadas se ven blancas o parecen haber adquirido el color de su entorno o fondo. Las nubes rojas, naranjas y rosas se producen casi por completo al amanecer / ocaso y son el resultado de la dispersión de la luz solar por la atmósfera. Cuando el sol está justo debajo del horizonte, las nubes de bajo nivel son grises, las nubes medias aparecen rosadas y las nubes altas son blancas o blanquecinas. Las nubes en la noche son de color negro o gris oscuro en un cielo sin luna, o blanquecinas cuando son iluminadas por la luna. También pueden reflejar los colores de grandes incendios, luces de la ciudad o auroras que podrían estar presentes.
Una nube cumulonimbus que parece tener un tinte verdoso o azulado es un signo de que contiene cantidades extremadamente altas de agua; granizo o lluvia que dispersa la luz de una manera que da a la nube un color azul. Una coloración verde se produce principalmente a última hora del día, cuando el sol es comparativamente bajo en el cielo y la luz solar incidente tiene un tinte rojizo que aparece verde al iluminar una nube azulada muy alta. Las tormentas tipo Supercell tienen más probabilidades de ser caracterizadas por esto, pero cualquier tormenta puede aparecer de esta manera. La coloración como esta no indica directamente que es una tormenta severa, solo confirma su potencial. Dado que un tinte verde / azul significa cantidades copiosas de agua, una fuerte corriente ascendente para soportarlo, fuertes vientos de la tormenta lloviendo y granizo húmedo; todos los elementos que mejoran la posibilidad de que se vuelva grave, todos pueden inferirse de esto. Además, cuanto más fuerte es la corriente ascendente, es más probable que la tormenta sufra tornadogénesis y produzca granizo grande y vientos fuertes.
Se pueden ver nubes amarillentas en la troposfera a fines de la primavera y durante los primeros meses del otoño durante la temporada de incendios forestales. El color amarillo se debe a la presencia de contaminantes en el humo. Las nubes amarillentas son causadas por la presencia de dióxido de nitrógeno y algunas veces se observan en áreas urbanas con altos niveles de contaminación del aire.
Stratocumulus stratiformis y pequeños castellanus hechos de naranja por el sol
Una aparición de iridiscencia de nubes con altocumulus volutus y cirrocumulus stratiformis
Puesta de sol reflejando tonos de rosa sobre estratocúmulos estratiformes translucidus grises (convirtiéndose en perlucidus en el fondo)
Stratocumulus stratiformis perlucidus antes del atardecer. Bangalore, India.
Tormenta de lluvia a finales de verano en Dinamarca. El color casi negro de la base indica que la nube principal en primer plano probablemente sea cumulonimbo.
Las partículas en la atmósfera y el ángulo del sol realzan los colores del estratocúmulo cumulogenitus al anochecer
Efectos en la atmósfera, el clima y el cambio climático
Las nubes ejercen numerosas influencias sobre la atmósfera y el clima de la Tierra. En primer lugar, son la fuente de precipitación, lo que influye en gran medida en la distribución y la cantidad de precipitación. Debido a su flotabilidad diferencial en relación con el aire circundante sin nubes, las nubes pueden asociarse con movimientos verticales del aire que pueden ser convectivos, frontales o ciclónicos. El movimiento es hacia arriba si las nubes son menos densas debido a que la condensación de vapor de agua libera calor, calentando el aire y por lo tanto disminuyendo su densidad. Esto puede conducir a un movimiento descendente porque la elevación del aire produce un enfriamiento que aumenta su densidad. Todos estos efectos dependen sutilmente de la temperatura vertical y la estructura de humedad de la atmósfera y dan como resultado una importante redistribución de calor que afecta el clima de la Tierra.
La complejidad y diversidad de las nubes es una de las principales razones de la dificultad para cuantificar los efectos de las nubes sobre el clima y el cambio climático. Por un lado, las nubes blancas promueven el enfriamiento de la superficie de la Tierra al reflejar la radiación de onda corta (visible e infrarrojo cercano) del sol, disminuyendo la cantidad de radiación solar que se absorbe en la superficie, mejorando el albedo de la Tierra. La mayor parte de la luz solar que llega al suelo se absorbe, calentando la superficie, que emite radiación hacia arriba en longitudes de onda infrarrojas más largas. En estas longitudes de onda, sin embargo, el agua en las nubes actúa como un absorbente eficiente. El agua reacciona irradiando, también en el infrarrojo, tanto hacia arriba como hacia abajo, y la radiación de onda larga hacia abajo produce un mayor calentamiento en la superficie.
Los tipos de género de alto nivel muestran particularmente esta dualidad con el enfriamiento de albedo de onda corta y los efectos de calentamiento de efecto invernadero de onda larga. En general, las nubes de cristales de hielo en la troposfera superior (cirros) tienden a favorecer el calentamiento neto. Sin embargo, el efecto de enfriamiento es dominante con nubes de nivel medio y bajas, especialmente cuando se forman en láminas extensas. Las mediciones de la NASA indican que, en general, los efectos de las nubes de nivel bajo y medio que tienden a promover el enfriamiento superan los efectos de calentamiento de capas altas y los resultados variables asociados con nubes desarrolladas verticalmente.
Aunque es difícil evaluar las influencias de las nubes actuales sobre el clima actual, es aún más problemático predecir los cambios en los patrones y las propiedades de las nubes en un clima más cálido en el futuro y las influencias resultantes de la nube sobre el clima futuro. En un clima más cálido, más agua entraría a la atmósfera por evaporación en la superficie; como las nubes se forman a partir del vapor de agua, se esperaría que la nubosidad aumentara. Pero en un clima más cálido, las temperaturas más altas tienden a evaporar las nubes. Ambas afirmaciones se consideran precisas, y ambos fenómenos, conocidos como retroalimentaciones de la nube, se encuentran en los cálculos del modelo climático. En términos generales, si las nubes, especialmente las nubes bajas, aumentan en un clima más cálido, el efecto de enfriamiento resultante conduce a una retroalimentación negativa en la respuesta climática al aumento de los gases de efecto invernadero. Pero si las nubes bajas disminuyen, o si aumentan las nubes altas, la retroalimentación es positiva. Las cantidades diferentes de estas retroalimentaciones son la razón principal de las diferencias en las sensibilidades climáticas de los modelos climáticos globales actuales. Como consecuencia, mucha investigación se ha centrado en la respuesta de nubes bajas y verticales a un clima cambiante. Los principales modelos globales producen resultados bastante diferentes, sin embargo, algunos muestran nubes bajas y otros muestran disminuciones. Por estas razones, el papel de las nubes troposféricas en la regulación del tiempo y el clima sigue siendo una fuente principal de incertidumbre en las proyecciones del calentamiento global. mucha investigación se ha enfocado en la respuesta de nubes bajas y verticales a un clima cambiante. Los principales modelos globales producen resultados bastante diferentes, sin embargo, algunos muestran nubes bajas y otros muestran disminuciones. Por estas razones, el papel de las nubes troposféricas en la regulación del tiempo y el clima sigue siendo una fuente principal de incertidumbre en las proyecciones del calentamiento global. mucha investigación se ha enfocado en la respuesta de nubes bajas y verticales a un clima cambiante. Los principales modelos globales producen resultados bastante diferentes, sin embargo, algunos muestran nubes bajas y otros muestran disminuciones. Por estas razones, el papel de las nubes troposféricas en la regulación del tiempo y el clima sigue siendo una fuente principal de incertidumbre en las proyecciones del calentamiento global.
Estratosférico polar
Las nubes estratosféricas polares muestran poca variación en la estructura y se limitan a un solo rango muy alto de altitud de aproximadamente 15,000-25,000 m (49,200-82,000 pies), por lo que no se clasifican en niveles de altitud, tipos de género, especies o variedades en el manera de nubes troposféricas
Las nubes estratosféricas polares se forman en la parte más baja de la estratosfera durante el invierno, a la altura y durante la estación que produce las temperaturas más frías y, por lo tanto, las mejores posibilidades de provocar la condensación causada por el enfriamiento adiabático. Son típicamente muy delgados con una apariencia cirriforme ondulante. La humedad es escasa en la estratosfera, por lo que las nubes nacaradas y no nacaradas en este rango de altitud están restringidas a las regiones polares en el invierno, donde el aire es más frío.
Polar mesosférico
Las nubes mesosféricas polares se forman en un único rango de altitud extrema de aproximadamente 80 a 85 km (50 a 53 millas) y, en consecuencia, no se clasifican en más de un nivel. Se les da el nombre latino noctilucentes debido a su iluminación mucho después del ocaso y antes del amanecer. Por lo general, tienen una coloración azulada o plateada que se asemeja a un cirro iluminado. Las nubes noctilucentes pueden ocasionalmente adquirir un tono más rojo o naranja. No son comunes ni están lo suficientemente diseminadas como para tener un efecto significativo sobre el clima. Sin embargo, una frecuencia creciente de ocurrencia de nubes noctilucentes desde el siglo XIX puede ser el resultado del cambio climático.
Las nubes noctilucientes son las más altas de la atmósfera y se forman cerca de la parte superior de la mesosfera, a unas diez veces la altitud de las nubes altas troposféricas. Desde el nivel del suelo, ocasionalmente pueden verse iluminados por el sol durante el crepúsculo profundo. Las investigaciones en curso indican que la elevación convectiva en la mesosfera es lo suficientemente fuerte durante el verano polar como para provocar el enfriamiento adiabático de una pequeña cantidad de vapor de agua hasta el punto de saturación. Esto tiende a producir las temperaturas más frías en toda la atmósfera justo debajo de la mesopausia. Estas condiciones dan como resultado el mejor entorno para la formación de nubes mesosféricas polares. También hay evidencia de que las partículas de humo de los meteoros quemados proporcionan gran parte de los núcleos de condensación necesarios para la formación de nubes noctilucentes.
La distribución en la mesosfera es similar a la estratosfera, excepto en altitudes mucho más altas. Debido a la necesidad de un enfriamiento máximo del vapor de agua para producir nubes noctilucentes, su distribución tiende a estar restringida a las regiones polares de la Tierra. Una diferencia estacional importante es que la elevación convectiva desde debajo de la mesosfera empuja el vapor de agua muy escaso hacia altitudes más frías más altas requeridas para la formación de nubes durante las respectivas temporadas de verano en los hemisferios norte y sur. Los avistamientos son raros a más de 45 grados al sur del polo norte o al norte del polo sur.
Extraterrestre
La cobertura de nubes se ha visto en la mayoría de los otros planetas del sistema solar. Las densas nubes de Venus están compuestas de dióxido de azufre (debido a la actividad volcánica) y parecen ser casi totalmente estratiformes. Están dispuestos en tres capas principales a altitudes de 45 a 65 km que oscurecen la superficie del planeta y pueden producir virga. No se han identificado tipos cumuliformes incrustados, pero a veces se ven formaciones de onda estratocumuliformes rotas en la capa superior que revelan más nubes de capas continuas debajo. En Marte, se han detectado noctilucentes, cirros, cirrocúmulos y estratocúmulos compuestos de hielo de agua principalmente cerca de los polos. Nieblas de hielo de agua también se han detectado en Marte.
Tanto Júpiter como Saturno tienen una cubierta de nubes cirriforme externa compuesta de amoníaco, una capa estratiforme intermedia de neblina de hidrosulfuro de amonio y una cubierta interna de nubes de agua cumuladas. Se sabe que los cumulonimbos incrustados existen cerca de la Gran Mancha Roja en Júpiter. Los mismos tipos de categoría se pueden encontrar cubriendo Urano y Neptuno, pero todos están compuestos de metano. La luna de Saturno, Titán, tiene cirros que se cree están compuestos principalmente de metano. La misión Saturno Cassini-Huygens descubrió evidencia de nubes estratosféricas polares y un ciclo de metano en Titán, incluyendo lagos cerca de los polos y canales fluviales en la superficie de la luna.
Se sabe que algunos planetas fuera del sistema solar tienen nubes atmosféricas. En octubre de 2013, se anunció la detección de nubes ópticamente densas a gran altitud en la atmósfera del exoplaneta Kepler-7b y, en diciembre de 2013, en los ambientes de GJ 436 by GJ 1214 b.
En cultura y religión
Las nubes juegan un papel importante en diversas culturas y tradiciones religiosas. Los antiguos acadios creían que las nubes eran los pechos de la diosa del cielo Antu y que la lluvia era leche de sus pechos. En Éxodo 13: 21-22, se describe a Yahweh guiando a los israelitas a través del desierto en la forma de una "columna de nube" durante el día y una "columna de fuego" durante la noche. En la antigua comedia griega Las nubes, escrito por Aristófanes y estrenado en la Ciudad Dionisia en 423 aC, el filósofo Sócrates declara que las Nubes son las únicas deidades verdaderas y le dice al personaje principal Strepsiades que no adore más deidades que las Nubes, sino que las rinda homenaje solamente . En la obra, las Nubes cambian de forma para revelar la verdadera naturaleza de quien las mira, convirtiéndose en centauros a la vista de un político de pelo largo, lobos al ver al malversador Simon, ciervos al ver al cobarde Cleónimo , y mujeres mortales a la vista de la vista del informante afeminado Cleisthenes. Son aclamados como la fuente de inspiración de poetas y filósofos cómicos; son maestros de la retórica, con respecto a la elocuencia y la sofistería como sus "amigos". En China, las nubes son símbolos de suerte y felicidad.