Los cambios de presión y temperatura en la atmósfera modifican

METEO
presión y temperatura
Presión y
temperatura
Texto: José Miguel Viñas
Fotos: Autor, salvo indicado
Los cambios de presión y temperatura en la
atmósfera modifican constantemente las condiciones
para el vuelo, lo que obliga a los pilotos, durante
sus travesías, a tener un control exhaustivo y
constante de ese par de variables meteorológicas.
Dedicaremos a ellas el presente artículo, prestando
especial atención a la manera en que ambas están
interrelacionadas.
Texto: José Miguel Viñas
Fotos: Autor, salvo indicado
38 » AVION & PILOTO · NÚMERO 28
Arriba
Edredón nuboso
captado desde un
avión en vuelo.
D
efinimos la presión
atmosférica como la fuerza
ejercida por el peso de una
columna de atmósfera por unidad
de superficie. Dependiendo de la
altura que tenga dicha columna,
la presión será mayor o menor,
aunque las advecciones de aire
(movimientos horizontales) en
diferentes niveles de atmósfera dan
lugar a constantes cambios locales
de presión, lo que queda reflejado
fielmente en los mapas de isobaras
(campo de presión en superficie) y
de isohipsas (altura geopotencial de
distintos “niveles tipo” de presión).
Dicha presión actúa por igual en
todas las direcciones; si bien, en
la medida en que la densidad del
presión y temperatura
aire es mayor cuanto más cerca
estamos de la superficie terrestre,
la presión –lo mismo que la
densidad– disminuye con la altura
y lo hace a un ritmo mucho mayor
en las cercanías del suelo que en
niveles superiores de atmósfera,
debido a la compresibilidad que
ejerce el propio aire sobre las
capas inferiores. Pensemos que
en los primeros 5 kilómetros de
atmósfera se concentra la mitad
de la masa atmosférica y en la
troposfera (primeros 11-12 km en
latitudes medias) cerca de un 90%,
extendiéndose la atmósfera hasta
los 300 km, cota en la que podemos
fijar su límite superior.
En la atmósfera estándar (ISA),
el valor de la presión a MSL (nivel
medio del mar) es de 1013,25 hPa.
Dicha presión marca el límite teórico
entre las altas y las bajas presiones.
Hasta hace relativamente poco
tiempo, la presión atmosférica se
expresaba en milibares, algo que
Arriba
La presión del aire
ejercida por una
columna atmosférica
es mayor o menor
en función del nivel
de la columna donde
nos situemos.
ha ido cayendo en desuso, debido
al uso, cada vez más extendido y de
obligado cumplimiento en ciencia,
de las unidades en el Sistema
Métrico Decimal. En dicho sistema,
la presión se mide en pascales (Pa).
Un Pascal es un Newton (unidad de
fuerza) por metro cuadrado (unidad
de superficie). Un hectopascal (100
pascales) es equivalente a un milibar,
de ahí que se indistinto ver en una
carta meteorológica una isobara con
el indicativo “995 hPa” o “995 mb”.
En los barómetros de mercurio
(Hg) que hay ubicados en las
oficinas meteorológicas de los
aeropuertos, gracias a los cuáles se
obtiene el dato del QNH que aparece
en los METAR, los milímetros que
asciende o desciende el mercurio
por la columna de vidrio donde
está encerrado, nos proporcionan
el dato de la presión. En este caso,
los 1013, 25 hPa de la presión ISA
a MSL equivalen a 760 mm Hg,
equivalentes a su vez a 29,92"
(pulgadas también de mercurio).
La pulgada (inch) de mercurio es
la unidad de medida de la presión
atmosférica empleada por la
mayoría de los barómetros de tipo
aneroide que llevan integrados los
altímetros de los aviones.
1 hPa ≈ 0,03" ≈ 0,75 mm Hg
1 mm Hg ≈ 0,04" ≈ 1,33 hPa
1" ≈ 25,2 mm Hg ≈ 33,86 hPa
La presión atmosférica varía
constantemente, como consecuencia
de los continuos cambios a los que
se ve sometido el aire, asociados
a su vez a variaciones de la
temperatura. Dejando a un lado
los cambios de presión ligados a
los cambios de tiempo, existe una
variación diaria (conocida como
“marea barométrica”), inferior a
v
METEO
1 hPa en latitudes templadas, que
es la responsable de los pequeños
dientes de sierra que muestran
las curvas de los barógrafos,
con dos máximos y dos mínimos
cada día. Por otro lado, la mayor
insolación de los meses de verano,
hace que durante ese período –en
nuestras latitudes– la presión sea
sensiblemente inferior que durante
el período invernal, en que se instala
el frío.
A lo largo de un día, la temperatura
del aire en las proximidades del
suelo, a diferencia de la presión,
presenta un único máximo –
habitualmente un par de horas
después del mediodía solar– y un
mínimo, poco después de la salida
del sol. Este comportamiento, así
como la magnitud que pueden llegar
a alcanzar tanto la temperatura
máxima como la mínima, depende
de distintos factores, como la
nubosidad, la presencia o no de
viento y el tipo de superficie.
A efectos prácticos, los ascensos
y descensos de un determinado
volumen de aire en el seno de la
atmósfera se consideran adiabáticos
(sin intercambio de calor con el
exterior). Cuando una parcela de
aire se ve forzada a ascender, al
ir disminuyendo la presión según
va ganando metros, la parcela se
expande (adiabáticamente), lo que
provoca un enfriamiento, ya que
las moléculas se reparten en un
volumen mayor. En el caso de los
descensos de aire, el proceso se
invierte: la compresión a la que ve
sometido el aire al descender lo
calienta.
La ecuación de estado de los gases
perfectos aplicada al aire seco (P
= ρ·R·T), nos permite conocer de
primera mano cómo están ligadas
las variables presión (P), densidad
Derecha
Configuraciones
isobáricas. FUENTE:
“Mapas del tiempo:
Fundamentos,
interpretación
e imágenes de
satélite” Javier
Martín Vide.
Izquierda
Variación de la
presión atmosférica
con la altitud. A una
misma diferencia de
presión ∆ constante,
corresponde una
diferencia de altura
que aumenta al
elevarse el nivel
considerado.
FUENTE:
“Meteorología para
aviadores” Willy
Eichenberger.
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METEO
presión y temperatura
Izquierda
Los vuelos en las
áreas montañosas
están sometidos
a unas mayores
variaciones locales
de presión y
temperatura. Vuelo
en las montañas del
Fjordland National
Park de Nueva
Zelanda.
Arriba
Efecto de un ascenso
de temperatura
(izquierda) y de un
descenso (derecha)
sobre una columna
de atmósfera cuyo
tope superior es el
nivel de 500 hPa.
Abajo
Curvas de variación
diaria de la
temperatura (en rojo,
arriba) y la humedad
relativa del aire (en
verde, abajo).
40 » AVION & PILOTO · NÚMERO 28
(ρ) y temperatura (T), desterrando
algunas ideas preconcebidas que
se tienen, como consecuencia
de nuestra tendencia natural a
simplificar en exceso las cosas.
Por ejemplo, la disminución de la
densidad del aire no necesariamente
ha de estar asociado a un aumento
de la temperatura. A presión
constante sí que es así (véase
la citada ecuación de estado),
pero podríamos estar volando en
una zona donde la temperatura
se mantuviera constante y, sin
embargo, que el aire estuviera
menos denso, como consecuencia
de un descenso local de la presión.
La altura de las columnas
atmosféricas varía con el tiempo,
ya que dicha altura depende de la
temperatura y de la presión. Los
“niveles tipo” de presión no están
siempre situados a la misma altura.
Por ejemplo, el de 500 hPa en la
atmósfera ISA se localiza a 5.500
m sobre la superficie terrestre,
pero dicha altura es inferior en
las regiones frías y mayor en
las cálidas. Pensando en una
columna en cuya base la presión
es constante, si la temperatura de
dicha columna aumenta, entonces
la densidad del aire disminuye y
la columna se “estira”, haciéndose
más alta. Si el tope superior de la
columna fuera el nivel de 500 hPa,
entonces éste se situaría en un nivel
superior a los 5.500 metros antes
referidos. Si en ese mismo ejemplo,
el aire de la columna se enfriara, la
densidad aumentaría y la columna
se contraería, teniendo una menor
altura. En ambos casos (columna
alta y baja) la presión ejercida en
la base (superficie terrestre) es
idéntica.
presión y temperatura
El aire cálido en altura,
responsable de “estirar” las
columnas, está asociado con altas
presiones, mientras que el frío –
también en altura– que comprime
las columnas hemos de relacionarlo
con bajas presiones. Esto no
debe llevarnos a engaño, ya que
relacionar altas presiones con aire
más denso y bajas con más ligero
solamente es válido si pensamos
en una temperatura constante.
Por otro lado, y para terminar,
cito un acertado párrafo del libro
“Meteorología Aeronáutica” (AVA,
2005), de la meteoróloga Blanca
González: “La idea de que el aire
frío es más denso que el aire cálido
se aplica, únicamente, cuando se
comparan volúmenes de aire que
se encuentran al mismo nivel. No
se pueden comparar volúmenes de
aire situados a diferentes alturas;
es decir, a diferentes presiones.
Por ejemplo, un volumen de aire
a muchos kilómetros de altura
está más frío que uno junto a la
superficie, pero no es más denso. El
hecho de que un volumen de aire en
altura descienda o se eleve, depende
de la temperatura y de la densidad
del aire que lo rodea a ese nivel.” n
www.divulgameteo.es
Para aclarar cualquier duda meteorológica que
tengas y si quieres ver también publicadas en
la revista tus fotografías de los cielos y de los
fenómenos meteorológicos captados en tus
travesías, puedes ponerte en contacto con
nosotros a través del correo electrónico:
[email protected]
METEO
Necrológica
Manuel Ledesma Jimeno
El pasado 8 de noviembre falleció, a los 95 años
de edad, el meteorólogo Manuel Ledesma Jimeno,
principal referente de la Meteorología Aeronáutica
en España. Nacido en Soria, pero afincado
en Salamanca, el profesor Ledesma enseñó
Meteorología a decenas de promociones de pilotos
de Iberia, contándose por miles los pilotos que
han recibido sus enseñanzas gracias a sus libros,
en particular a través de la obra “Meteorología
Aplicada a la Aviación”, del que fue co-autor junto
al también meteorólogo Gabriel Baleriola. En el nº
10 de Avión & Piloto (Julio de 2010) reseñábamos
este libro, conocido en el mundillo aeronáutico
como “El Ledesma”, del que, a lo largo de los 35
años que han transcurrido desde que viera la luz
su primera edición (1976), se han publicado 13
ediciones (la última en 2008).
Manuel Ledesma era licenciado en Ciencias
Exactas y Doctor en Ciencias Físicas, y ejerció
la docencia en diferentes centros de enseñanza
como la Universidad de Puerto Rico, donde fue
Catedrático de Física. Fue profesor de Meteorología
en la Escuela de Pilotos de Iberia LAE, en la
Escuela de Vuelo sin visibilidad y en la antigua
Escuela Nacional de Aeronáutica (ENA), con sede
en la Base Aérea de Matacán (Salamanca).
En el prólogo de uno de sus últimos libros
(“Viaje alrededor del tiempo de un meteorólogo
octogenario” Cockpit Studio, 2007) describía
del siguiente modo las razones que le llevaron
a ejercer la Meteorología: “Yo fui meteorólogo
porque me gusta la luz, el añil del cielo después de
los chubascos en primavera, la brisa y las suaves
lloviznas de otoño cuando el cielo está gris y las
golondrinas a ras de suelo.”
En 2011 vio la luz su último libro (“Principios de
Meteorología y Climatología”, ed. Paraninfo),
donde a través de 13 capítulos y algo más de
500 páginas explora, con un marcado carácter
didáctico, ese par de disciplinas científicas. A pesar
de su avanzada edad, el profesor Ledesma siguió
escribiendo con regularidad y en pleno desarrollo
de sus facultades hasta que le sobrevino la muerte.
Tenía prácticamente terminado el manuscrito de
su último libro (inédito), dedicado a los tipos de
energía, que confiamos en que pueda ser publicado
póstumamente.
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