¿Por qué es tan peligrosa la formación de nubes Cumulonimbus?

Una nube cumulonimbus (CB) es peligrosa debido a los procesos que ocurren en ellas. Como mínimo, tendrá una corriente ascendente y una corriente descendente que contengan lluvia. El CB particular que publicó en su imagen es típico de convección severa. El yunque se está extendiendo a lo largo de la tropopausa y hay cimas significativas que sobresalen sobre el yunque. Esto indica que la corriente ascendente en esta nube es muy fuerte y que hay mucha energía en esta tormenta. Es probable que una tormenta como esta tenga granizo cerca de la corriente ascendente, vientos muy fuertes tanto hacia arriba como hacia abajo y turbulencia severa dentro de la interfaz entre y alrededor de las fuertes corrientes ascendentes y descendentes. También puede haber relámpagos muy activos en las nubes, así como descargas de nube a tierra.

Las amenazas cerca de la tormenta son turbulencias, relámpagos, granizo grande y corrientes descendentes significativas (por ejemplo, microrráfagas). Las amenazas dentro de la nube son turbulencia severa, corrientes ascendentes muy fuertes (algunas de hasta 100 m/s o más) y corrientes descendentes que contienen lluvia torrencial, granizo y relámpagos.

Para ilustrar mejor la magnitud de los vientos verticales, aquí hay un gráfico rápido de una tormenta modelada con la que estoy trabajando.

En este gráfico, los rojos son ascendentes y los azules descendentes con la escala de la derecha en metros/segundo. La parcela cubre un área de 20 km x 20 km a una altura de 5,4 km, que está cerca de los 18.000 pies o 500 mb. Esto corresponde a la corriente ascendente principal en una supercélula y puedes encontrar áreas donde menos de 5 km cubren un gradiente de viento vertical de 50 m/s. Si estuviera penetrando esto a una velocidad aerodinámica decente, se encontraría en un viaje muy difícil. Esta tormenta solo tenía 1800 J/kg CAPE y las corrientes ascendentes pueden ser mucho más rápidas que esto.

Las nubes CB se obtienen (típicamente) a partir de una liberación de energía potencial convectiva disponible ( CAPE ), que es simplemente una medida de cuánto más caliente es un paquete que se eleva desde la superficie que su entorno a medida que se eleva. En un entorno que es favorable para la convección (CAPE, cizalladura vertical del viento) donde hay mucha humedad y un mecanismo para forzar a las parcelas a subir a su nivel de convección libre, puede terminar con una nube CB. Un CB es simplemente un cúmulo del que cae lluvia y si se trata de un pequeño chubasco o de una supercélula rotatoria intensa lo determina el entorno en el que se produce la tormenta.

Dado que el mecanismo de esos upwinds aún no se ha explicado:

Una nube se genera por condensación de vapor de agua. Eso emite la energía una vez almacenada en el vapor como calor. El aire calentado sube a través de la nube, succionando aire fresco de abajo, que nuevamente se condensa.

Eso crea una fuerte corriente de aire ascendente y, dependiendo de su avión, es posible que no pueda escapar de ella. (Hay bajas regulares de planeadores y aeronautas que mueren de hipoxia en altitudes elevadas.) Sin embargo, lo que sube debe bajar, por lo que alrededor de esas nubes hay fuertes corrientes descendentes. Las cizalladuras entre viento arriba y abajo pueden ser extremas.

En una oración, las nubes cumulonimbus, también conocidas como "cabezas de trueno", son más o menos huracanes terrestres. Se forman cuando el aire cálido y húmedo es empujado rápidamente hacia altitudes más altas donde su agua se enfría y se condensa rápidamente. Esta corriente ascendente puede ocurrir de muchas maneras, tan simples como un alto calentamiento térmico o vientos laterales forzados hacia arriba por el terreno, hasta "colisiones" de otros fenómenos meteorológicos, como un fuerte frente cálido que atraviesa un área de baja presión (que atraerá aire desde todas las direcciones, y el único lugar en el que el aire tiene que moverse es hacia arriba) o un frente cálido y frío que se encuentra con el aire frío forzando al aire caliente más arriba. Cuando esto sucede, una gran cantidad de humedad de repente ya no puede permanecer en forma de vapor y se condensa en lluvia, pero las corrientes ascendentes pueden mantener la lluvia en la nube por un tiempo, permitiendo que se forme más y más líquido.

Las tormentas representan varios peligros prácticamente a cualquier altitud. En la superficie, primero está la lluvia torrencial, que puede reducir a cero la visibilidad en un abrir y cerrar de ojos, incluso para los conductores en las carreteras. Luego están los fuertes vientos en línea recta que pueden obligar a los vehículos con secciones transversales más grandes, como furgonetas, furgonetas y semirremolques, a salir de la carretera. El tercero es el granizo; Las fuertes corrientes ascendentes y descendentes combinadas con el aire que se enfría rápidamente hace que los trozos de hielo acumulen capas a medida que son arrojados por las corrientes de aire dentro de la nube, hasta que finalmente son demasiado pesados ​​para permanecer en el aire y caer como granizo. Aquí en el norte de Texas, el granizo del tamaño de una uva es común con estas tormentas, y la última tormenta realmente grande que tuvimos produjo informes de granizo del tamaño de una pelota de béisbol, que destruirá automóviles, perforará techos y definitivamente matará a personas y animales sin refugio. Lo último, y lo peor, es lo que sucede cuando estas fuertes corrientes ascendentes y descendentes se coordinan lo suficiente como para formar un vórtice. La precesión giroscópica y el efecto Coriolis patearán este vórtice de lado, y obtendrás el evento meteorológico más fuerte que se puede formar sobre la tierra; un tornado. Incluso los más débiles de estos son mortales para cualquiera que no se refugie en un interior reforzado o en un espacio subterráneo.

Para los aviones, tiene todos estos peligros y muchos más. Primero está la severidad de las corrientes ascendentes y descendentes; Si las corrientes dentro de una tormenta pueden mantener en el aire un trozo de hielo del tamaño de una pelota de softball, solo piense en lo que le hará a su pequeño Piper Cherokee (o incluso a un 747). La segunda es la formación de hielo; a medida que su avión es sacudido, la misma condensación de agua casi congelada que forma granizo encuentra el entorno de presión ultrabaja sobre la parte superior de los bordes delanteros de sus alas simplemente irresistible. En tercer lugar están los escombros; si hay un tornado activo o incluso vientos fuertes en línea recta asociados con este evento, no solo tendrás hielo volando, sino también tierra/arena, rocas de diferentes tamaños, ramas de árboles, todo el camino hasta Dorothy y Toto. Incluso los aviones con pedigrí militar, como los P-3 Orion que se usan para rastrear huracanes, pueden

No te acerques a una tormenta. Simplemente no lo hagas. De hecho, si usted es un piloto privado, ni siquiera despegue si hay una tormenta cerca de usted, y si está volando a campo traviesa y ve una, comuníquese con ATC de inmediato y solicite información sobre su rumbo y velocidad y lo que puede hacer para evitarlo. Para los pilotos de pequeñas embarcaciones no presurizadas, la respuesta generalmente será poner el frente de la tormenta en su cola, abrir el acelerador y encontrar la pista de aterrizaje más cercana que pueda llevarlos.

Hay dos razones principales:

1. Las nubes cumulonimbus están formadas por gotas de vapor de agua ascendentes que provocan poderosas corrientes de aire ascendentes; obviamente esto crea un aire muy inestable y turbulento que podría ser perjudicial para una aeronave.

2. La lluvia torrencial, las heladas y los rayos pueden ser peligrosos por varias razones, pero principalmente por la formación de hielo en las superficies aerodinámicas y el bloqueo de los tubos de Pitot.