La temperatura anoche en mi suburbio y en Montreal fue de 4 grados centígrados a las 9 de la noche. La nieve y la lluvia del día se habían derretido y los caminos estaban húmedos pero no helados. Esta mañana a las 5 AM, la temperatura era de 2 grados centígrados. No hubo ningún momento durante la noche en que la temperatura descendiera por debajo de cero. Viento del suroeste de 40 km con rachas de 60-70 km/h. Y, sin embargo, las carreteras se habían helado. Como puede ser ?
La temperatura medida en los informes meteorológicos es la temperatura del aire (a 2 metros de altura). Pero una superficie puede volverse mucho más fría. Sobre todo en noches despejadas. Estas superficies están radiando como cuerpos negros. Lo más importante que evita que las superficies se enfríen a la temperatura de 3 kelvin del universo puede ser la radiación del dióxido de carbono en la atmósfera superior a 260 kelvin. O nubes más cálidas en niveles más bajos.
Esto es algo que ocurre con bastante frecuencia. Para ver cómo sucede, piense en las cosas desde el punto de vista de la superficie de la carretera y lo que determina su temperatura. Se trata de tres cosas, una de las cuales viene en dos partes:
Generalmente, el primero de ellos calentará la superficie (aunque puede darse el caso de que el suelo debajo de la superficie esté mucho más frío que la superficie en el caso del permafrost en el verano, por ejemplo).
El segundo incluye cosas como la conducción entre la superficie y la atmósfera en contacto con ella, pero también el enfriamiento por evaporación si la superficie está húmeda y hay mucho viento.
La parte final, el balance radiativo, depende de cómo se ve toda la atmósfera sobre la superficie y, en particular, qué tan opaca es en las frecuencias de interés, así como qué hay sobre la atmósfera. Si está nublado, entonces la superficie realmente no puede 'ver' nada por encima de la base de las nubes, por lo que el equilibrio radiativo ocurrirá entre la superficie, la atmósfera debajo de las nubes y la base de las nubes (por supuesto, usted necesita saber la temperatura de la base de las nubes para decir mucho útil sobre esto). Si el cielo está muy despejado, el intercambio radiativo entre la atmósfera y la superficie puede ser bastante bajo, y la superficie "verá" lo que hay por encima de la atmósfera. Si es de noche, gran parte de esto estará a 2,7 K, por lo que la superficie perderá energía.
Entonces, ahora, hay dos casos en los que pueden suceder cosas superficialmente extrañas.
El caso común: aire tranquilo y claro por la noche. En este caso, la superficie intercambia relativamente poca energía directamente con la atmósfera que se encuentra sobre ella, y cuando lo hace, a menudo da como resultado una capa límite de aire frío justo encima de la superficie que es bastante estable. Pero debido a que la atmósfera es muy clara, la superficie puede intercambiar radiación con bastante libertad con todo lo que se encuentra sobre la atmósfera, y esto es muy frío en promedio. El resultado es que la temperatura de la superficie cae y, a menudo, cae muy por debajo de la temperatura del aire inmediatamente encima.
Un caso menos común: viento y lluvia/nieve. Si la superficie está muy húmeda y hay un viento fuerte, entonces la segunda cosa que describí anteriormente puede volverse muy importante: hay una evaporación furiosa de la superficie a medida que el viento la seca, y esto puede causar que la temperatura de la superficie baje significativamente como se le roba el calor latente de evaporación. Esto puede continuar hasta que la superficie se seque o su temperatura baje lo suficiente como para que la evaporación disminuya significativamente.
Supongo que lo que has experimentado es el segundo de estos efectos.
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Steven