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Inicio/Biofísica, fluidos y geociencias/Estabilidad atmosférica y diagrama de la parcela

Estabilidad atmosférica y diagrama de la parcela

Sondeo didáctico: gradiente ambiental, ascenso seco y húmedo de la parcela, LCL, LFC, nivel de equilibrio, CAPE, CIN e índice de elevación.

Sondeo de la parcela

30 °C
5 °C
7 K/km
2.5 K
2 km

La parcela elevada se enfría en adiabática seca hasta el LCL y luego sigue una adiabática húmeda aproximada. CAPE/CIN son integrales de la flotabilidad g(T_p−T_e)/T_e.

Magnitudes medidas

LCL0.63km
LFC2.10km
Nivel de equilibrionone
CAPE6919J/kg
CIN61J/kg
Índice de elevación-12.0°C

Gráficas

Sobre el modelo

La estabilidad atmosférica la fija la flotabilidad de una parcela respecto al entorno: si la parcela está más caliente que el aire de alrededor, se acelera hacia arriba. El perfil ambiental se da con la temperatura en el suelo, el gradiente y, si se quiere, una tapa cálida. La parcela de superficie al subir se enfría en adiabática seca unos 9,8 K/km hasta el nivel de condensación LCL, estimado con la temperatura y el punto de rocío. Por encima del LCL el enfriamiento sigue una adiabática húmeda aproximada cuyo gradiente depende de T y p. La flotabilidad es B = g(T_p − T_e)/T_e (la temperatura hace de análogo simplificado de la temperatura virtual); la integral de la flotabilidad positiva da CAPE, la de la negativa hasta el nivel de convección libre da CIN. En el perfil se marcan LCL, LFC, el nivel de equilibrio y el índice de elevación a 500 hPa. El modelo es cualitativo: no hay arrastre, microfísica de hielo, termodinámica exacta en coordenada de presión ni cizalladura del viento.

Para quién: Meteorología y física de la atmósfera: método de la parcela, CAPE/CIN, lectura de un sondeo.

Conceptos clave

  • estabilidad atmosférica
  • adiabática seca
  • adiabática húmeda
  • nivel de condensación (LCL)
  • nivel de convección libre
  • CAPE
  • CIN
  • capa de inversión

Cómo funciona

La parcela de superficie se enfría por la adiabática seca hasta el LCL, luego por una adiabática húmeda aproximada. La flotabilidad B = g(T_p − T_e)/T_e se integra en CAPE y CIN. Una tapa cálida puede dejar reserva de CAPE y aun así retener la convección hasta el nivel de convección libre. En el perfil: el entorno, la trayectoria de la parcela y las marcas de LCL, LFC y nivel de equilibrio.

Fórmulas principales

bajo el LCL: Γ_d ≈ 9.8 K/km; sobre el LCL: Γ_m(T,p)
CAPE = ∫ max(B,0) dz, CIN = −∫ min(B,0) dz, B=g(T_p−T_e)/T_e

Preguntas frecuentes

¿Qué significa LCL?
El nivel de condensación por ascenso: la altura a la que una parcela no saturada se enfría hasta el punto de rocío. Por encima empieza la condensación y se libera calor latente, así que el enfriamiento es más lento, por la adiabática húmeda.
¿Por qué puede haber CAPE y no haber tormenta?
Una capa cálida puede crear CIN: la parcela sigue con flotabilidad negativa hasta la convección libre. Sin ascenso, calentamiento o destrucción del tapón, la atmósfera puede ser condicionalmente inestable y aun así no convectar.
¿Por qué CAPE se mide en J/kg?
CAPE es la integral vertical de la aceleración por flotabilidad. Las unidades m²/s² equivalen a J/kg: es la reserva de energía cinética por unidad de masa para una parcela ascendente ideal.
¿Es un calculador real de diagrama aerológico?
No. Se conservan la geometría del sondeo y el diagnóstico, pero la humedad, la temperatura virtual, la coordenada de presión, el arrastre y la microfísica están simplificados.