¿Dejan de subir las térmicas cuando se forman las nubes?

No, lo contrario es de hecho cierto. Cuando el agua se condensa, libera energía térmica latente, lo que hace que el aire suba aún más rápido. Es por eso que algunos pilotos de planeadores (que tienen la licencia apropiada) vuelan, no solo por debajo, sino hacia los cúmulos para ganar altura.

Cuando el agua se vaporiza, absorbe energía térmica. Por eso, por ejemplo, los humanos sudamos para refrescarnos. A medida que el sudor se vaporiza, elimina la energía térmica (calor) del cuerpo. Esta energía térmica se almacena en el vapor de agua y se liberará cuando se condense.

El aire en una térmica solo dejará de ascender una vez que alcance la temperatura del aire circundante, lo que puede ocurrir a diferentes altitudes, dependiendo del estado de la atmósfera. La razón principal por la que el aire ascendente se enfría es porque existe una relación entre la temperatura y la presión. A medida que el aire sube, la presión cae y la temperatura hace lo mismo. Esto se puede representar en un diagrama del gradiente de temperatura, como este:

La línea roja gruesa es la temperatura ambiente del aire en diferentes niveles. Las líneas oblicuas indican la velocidad a la que una columna de aire ascendente se enfriará a medida que asciende. Siempre que la línea roja gruesa esté más inclinada que las líneas oblicuas, es una indicación de que el aire seguirá subiendo, ya que no se enfriará lo suficientemente rápido como para alcanzar la temperatura del aire circundante.

No. Es posible que notes bases planas en algunas de esas nubes. Esa base plana es el punto en el que la temperatura y la dispersión del punto de rocío llegan a cero. Cuando la extensión Temp/DP llega a cero, se forma humedad visible. El aire sigue subiendo, la única diferencia es que se puede ver en forma de humedad visible (también conocida como "una nube").

Si pudieras ponerte unas gafas mágicas que hicieran que las columnas de aire ascendentes parecieran nubes desde el comienzo de una térmica, verías que las bases de las nubes comienzan MUCHO más bajas de lo que puedes ver normalmente.

De hecho, usamos esas nubes ascendentes como indicadores de dónde residen las térmicas. Estuve muy cerca de experimentar la " succión de nubes " en un planeador y no es divertido.

Una térmica no continúa hacia arriba más allá de la parte superior de cualquier nube que pueda formar, pero en realidad se vuelve más fuerte cuando se forma una nube y puede elevarse a la tropopausa, creando imponentes nubarrones y muchos otros fenómenos meteorológicos.

A medida que el aire en una térmica asciende, se expande, manteniendo la misma presión que la atmósfera circundante (que disminuye con la altitud).

esta expansión contra la presión de la atmósfera circundante funciona, al igual que un gas que se expande contra un pistón en un cilindro. La energía para esto proviene de la energía térmica del aire en la térmica, haciendo que se enfríe.

Debido a que una térmica es grande y el aire es un mal conductor del calor, esto ocurre con solo un flujo de calor insignificante entre la térmica y el aire circundante (y la mezcla en el límite es igualmente pequeña en relación con la masa de la térmica). En consecuencia, el cambio de temperatura de una térmica con el cambio de altitud se puede calcular suponiendo que se debe enteramente al trabajo realizado por la expansión y, para aire seco, resulta ser de 9,8 grados C por 1000 metros. Esto se conoce como la tasa de caída adiabática seca ( 'adiabático' se refiere a los procesos físicos que ocurren sin calor o flujo de materia).

As the rising dry air cools, it does not lose any moisture, so its relative humidity increases. When that reaches 100%, the air has become saturated, and further cooling will cause some of the moisture to condense, leading to the formation of a cloud. The moisture does not all condense at once; the amount that condenses is the excess over 100% humidity at the new, lower, temperature.

La condensación de esta humedad libera el calor latente de condensación de esta humedad, que compensa parte de la pérdida de calor debido al trabajo realizado por la expansión térmica. En consecuencia, la tasa de caída (tasa de enfriamiento con la altitud) disminuye dentro de la nube. La contribución de esta condensación depende de la temperatura (no hay mucha humedad para condensar en el aire frío, incluso cuando está saturado), pero Wikipedia da 5 grados C/1000 metros como una cifra típica para la tasa de caída adiabática húmeda . Tenga en cuenta que esto es aproximadamente la mitad de la tasa de lapso seco.

Una térmica seguirá aumentando mientras esté más caliente que el aire circundante (aunque también puede haber un efecto de la menor densidad del vapor de agua si la humedad de la térmica y el aire circundante son significativamente diferentes). Consideremos una temperatura seca/ térmica clara en aire seco/claro: dado que la térmica comienza ligeramente más caliente que el aire circundante y se enfría a la tasa de gradiente adiabático seco, esto significa que para que se eleve a una altura significativa, el aire circundante debe tener una tasa de gradiente ( velocidad de enfriamiento con la altitud) muy cerca de la tasa de caída adiabática seca (no puede ser mayor, porque eso sería inestable: la convección se formaría espontáneamente y continuaría hasta que este giro y mezcla de la atmósfera reduzca la tasa de caída a la adiabática. ) (Para completar, solo señalaré que muy cerca del suelo,la tasa de caída puede ser súper adiabática.)

Una capa de inversión lo suficientemente profunda (aquella en la que la temperatura del aire aumenta con la altitud), o simplemente una con un gradiente vertical por debajo de la adiabática seca, hará que una térmica deje de ascender (si no ha comenzado a condensarse) y no se formará ninguna nube. . Sin embargo, si la térmica alcanza el nivel de condensación, entonces comenzará a formarse una nube, y su tasa de caída disminuirá a la tasa de caída adiabática húmeda para su temperatura. Si la temperatura del aire circundante continúa cayendo con la altitud a la tasa adiabática seca, entonces la diferencia de temperatura entre el aire térmico y el circundante aumentará con la altitud. Esto aumenta la flotabilidad de la térmica, haciendo que su sustentación sea más fuerte, un efecto bien conocido por los pilotos de planeadores, y requiere una mayor inversión (o una capa con una tasa de caída menor que la adiabática húmeda) para detenerla.

Este es el mecanismo principal por el cual la condensación de la humedad genera tormentas eléctricas, huracanes y otras precipitaciones no orográficas. Un día de verano puede comenzar con una inversión que detiene la convección a unos pocos miles de metros, pero a medida que el día se calienta y las térmicas llevan el calor hacia arriba, la inversión se erosiona por el calor de abajo. Por la tarde, las térmicas pueden romper la inversión, particularmente si comienza la condensación. Con la condensación impulsando la convección, puede llegar hasta la tropopausa y extenderse bajo la estratosfera (que es una inversión gigante), produciendo la nube cumulonimbus en forma de yunque de una tormenta eléctrica emergente.

Si el gradiente vertical de la atmósfera está entre el gradiente seco y el húmedo, solo es estable condicionalmente : si una masa de este aire se eleva hasta el punto en que se produce la condensación, ahora tendrá un gradiente vertical menor que el del aire circundante, y seguirá subiendo, impulsada por la condensación de su humedad. Una forma en que este levantamiento inicial puede ser causado es por el flujo frío de una tormenta que empuja a lo largo del suelo. Este es el mecanismo por el cual un derecho puede viajar cientos de millas a través de una masa de aire condicionalmente estable.