Articulo de referencia

Lluvia helada

La lluvia helada es aquella que se mantiene a temperaturas bajo cero debido a la masa de aire ambiente , lo que provoca su congelación al entrar en contacto con las superficies....

La lluvia helada es aquella que se mantiene a temperaturas bajo cero debido a la masa de aire ambiente , lo que provoca su congelación al entrar en contacto con las superficies. A diferencia de una mezcla de lluvia y nieve o granizo , la lluvia helada está compuesta enteramente de gotitas líquidas . Las gotas de lluvia se enfrían excesivamente al pasar por una capa de aire bajo cero a cientos de metros sobre el suelo y luego se congelan al impactar con cualquier superficie que encuentren, incluyendo el suelo, árboles, cables eléctricos, aeronaves y automóviles. [ 1 ] El hielo resultante, llamado hielo vidriado , puede acumularse hasta alcanzar un espesor de varios centímetros y cubrir todas las superficies expuestas. El código METAR para la lluvia helada es FZRA .

Una tormenta que produce una capa de hielo significativamente gruesa debido a la lluvia helada se conoce comúnmente como tormenta de hielo . Aunque estas tormentas no son particularmente violentas, la lluvia helada es conocida por causar problemas de circulación en las carreteras, romper ramas de árboles y derribar líneas eléctricas debido al peso del hielo acumulado. Las líneas eléctricas caídas provocan cortes de energía en las zonas afectadas, mientras que el hielo acumulado también puede representar un peligro considerable para las aeronaves. Además, es extremadamente peligrosa para los aviones, ya que el hielo puede remodelar la forma del perfil aerodinámico y las superficies de control de vuelo . (Véase engelamiento atmosférico ). [ 2 ]

Mecanismo

Diagrama de temperatura versus altura para diferentes tipos de precipitación . La línea roja muestra cómo se forma la lluvia helada, desde la nieve a través de la capa cálida hasta la " etapa superenfriada ".

La lluvia helada suele asociarse con la llegada de un frente cálido , cuando el aire bajo cero (temperaturas iguales o inferiores al punto de congelación) queda atrapado en las capas más bajas de la atmósfera, mientras que el aire cálido asciende . [ 3 ] Esto ocurre, por ejemplo, cuando un sistema de baja presión se desplaza desde el valle del río Misisipi hacia los montes Apalaches y el valle del río San Lorenzo en Norteamérica durante la estación fría, con un fuerte sistema de alta presión situado más al este. Esta situación se conoce como represamiento de aire frío y se caracteriza por la presencia de aire muy frío y seco en la superficie dentro de la región de alta presión. El aire cálido del Golfo de México suele ser el combustible para la precipitación helada. [ 4 ]

La lluvia helada se produce cuando la nieve que cae encuentra una capa de aire cálido en altura, generalmente alrededor de los 800 mbar (800 hPa ; 80 kPa ) , lo que provoca que la nieve se derrita y se convierta en lluvia. A medida que la lluvia continúa cayendo, atraviesa una capa de aire bajo cero justo por encima de la superficie y se enfría hasta una temperatura inferior a cero ( 0 °C o 32 °F o 273 K ). Si esta capa de aire bajo cero es lo suficientemente profunda, las gotas de lluvia pueden tener tiempo de congelarse y convertirse en granizo (aguanieve) antes de llegar al suelo. Sin embargo, si la capa de aire bajo cero en la superficie es muy superficial, las gotas de lluvia que la atraviesan no tendrán tiempo de congelarse y llegarán al suelo como lluvia subenfriada . Además del mecanismo clásico de fusión, algunos estudios identifican un proceso de lluvia cálida subenfriada en el que se forman gotas líquidas que permanecen sin congelar hasta que entran en contacto con superficies a 0 °C o menos. [ 5 ] Cuando estas gotas superenfriadas entran en contacto con el suelo, líneas eléctricas, ramas de árboles, aeronaves o cualquier otra cosa por debajo de 0 °C, una porción de las gotas se congela instantáneamente, formando una fina película de hielo, de ahí la lluvia helada. [ 6 ] [ 7 ] El proceso físico específico por el cual esto ocurre se llama nucleación . [ 8 ]      

Observaciones

Ecos a 1,5 km (1500 m; 0,93 mi; 4900 ft) de altitud en la parte superior con una fuerte contaminación de la banda brillante (amarillos). El corte vertical en la parte inferior muestra que este fuerte retorno se produce únicamente por encima del suelo (Fuente: Environment Canada ).    

Las observaciones de superficie realizadas por estaciones tripuladas o automáticas son la única confirmación directa de la lluvia helada. Nunca se puede observar directamente lluvia helada, lluvia o nieve en ningún tipo de radar meteorológico , ya sea Doppler o convencional. Sin embargo, es posible estimar indirectamente el área cubierta por lluvia helada mediante radar . [ 9 ] [ 10 ]

La intensidad de los ecos de radar ( reflectividad ) es proporcional a la forma (agua o hielo) de la precipitación y a su diámetro. De hecho, la lluvia tiene un poder reflectante mucho mayor que la nieve, pero su diámetro es mucho menor. Por lo tanto, la reflectividad de la lluvia proveniente de la nieve derretida es solo ligeramente superior. Sin embargo, en la capa donde la nieve se está derritiendo, los copos húmedos aún tienen un diámetro grande y están recubiertos de agua, por lo que los retornos de radar son mucho más fuertes. [ 9 ] [ 10 ]

La presencia de esta banda brillante indica la existencia de una capa cálida sobre el suelo donde la nieve puede derretirse. Esto podría estar produciendo lluvia en el suelo o la posibilidad de lluvia helada si la temperatura está bajo cero. La imagen adjunta muestra cómo se puede localizar dicho artefacto con una sección transversal de los datos del radar. [ 9 ] [ 10 ] La altura y la pendiente de la banda brillante darán pistas sobre la extensión de la región donde se está produciendo el deshielo. Luego, es posible asociar esta pista con observaciones de superficie y modelos de predicción numérica para producir resultados como los que se ven en los programas meteorológicos de televisión, donde los ecos del radar se muestran claramente como precipitaciones de lluvia, mixtas y de nieve.

Si el radar es de doble polarización , es decir, emite ondas polarizadas vertical y horizontalmente, se pueden comparar las señales de retorno desde estas dos perspectivas de la precipitación. De este modo, se puede deducir la forma de los objetivos, la mezcla de estados, etc., y así determinar indirectamente el tipo de precipitación. [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ]

Efectos

A nivel del suelo

La lluvia helada suele provocar grandes cortes de energía al formar hielo transparente. Cuando la lluvia helada o la llovizna son ligeras y no se prolongan, el hielo formado es delgado y generalmente causa solo daños menores (como la caída de ramas muertas de los árboles, etc.). [ 14 ] Sin embargo, cuando se acumulan grandes cantidades, se convierte en uno de los tipos más peligrosos de peligro invernal. [ 15 ] Cuando la capa de hielo supera aproximadamente los 6,4 mm (0,25 pulgadas) , las ramas de los árboles con ramas fuertemente cubiertas de hielo pueden romperse bajo el enorme peso y caer sobre las líneas eléctricas. Las condiciones de viento y los rayos , cuando están presentes, exacerbarán los daños. Las líneas eléctricas cubiertas de hielo se vuelven extremadamente pesadas, lo que provoca la rotura de postes de soporte, aisladores y cables. El hielo que se forma en las carreteras hace que la circulación de vehículos sea peligrosa. A diferencia de la nieve, el hielo húmedo casi no proporciona tracción, y los vehículos se deslizarán incluso en pendientes suaves. Debido a que la lluvia helada no cae al suelo como un granizo (llamado "aguanieve"), sino como una gota de lluvia, se adapta a la forma del suelo o de objetos como la rama de un árbol o un automóvil. Esto crea una gruesa capa de hielo , a menudo llamada "glaseado".  

La lluvia helada y el hielo cristalino a gran escala se denominan tormentas de hielo . Los efectos en las plantas pueden ser graves, ya que no pueden soportar el peso del hielo. Los árboles pueden romperse, pues se encuentran en estado de latencia y son frágiles durante el invierno. Los pinos también son víctimas de las tormentas de hielo, ya que sus agujas atrapan el hielo, pero no pueden soportar su peso. En febrero de 1994, una fuerte tormenta de hielo causó daños por más de mil millones de dólares en el sur de Estados Unidos, principalmente en Misisipi, Tennessee, Alabama y el oeste de Carolina del Norte, especialmente en los Apalaches. Una tormenta de hielo particularmente severa azotó el este de Canadá y el norte de Nueva York y Nueva Inglaterra durante la tormenta de hielo norteamericana de 1998. [ 16 ] [ 14 ]

Aeronave

Hielo en el ala del avión

La lluvia helada se considera un peligro extremo para las aeronaves, ya que provoca una rápida formación de hielo en las estructuras , congelando componentes esenciales. La mayoría de los helicópteros y aviones pequeños carecen del equipo antihielo necesario para volar con lluvia helada de cualquier intensidad, y una lluvia helada intensa puede saturar incluso los sistemas antihielo más sofisticados de los aviones grandes. El hielo puede aumentar el peso de una aeronave, pero normalmente no lo suficiente como para representar un peligro. El principal riesgo reside en que el hielo modifica la forma de sus perfiles aerodinámicos . Esto reduce la sustentación y aumenta la resistencia . Estos tres factores incrementan la velocidad de pérdida y reducen el rendimiento de la aeronave, dificultando enormemente el ascenso e incluso el mantenimiento de la altitud.

La forma más sencilla para que una aeronave evite la lluvia helada es desplazarse hacia zonas de aire más cálido. En la mayoría de los casos, esto requeriría que la aeronave descendiera, lo cual suele ser seguro y fácil incluso con una acumulación moderada de hielo estructural. Sin embargo, la lluvia helada viene acompañada de una inversión térmica en altura, lo que significa que las aeronaves deben ascender para acceder a zonas de aire más cálido, una tarea potencialmente difícil y peligrosa incluso con una pequeña acumulación de hielo.

Por ejemplo, en 1994, el vuelo 4184 de American Eagle se topó con un denso tráfico aéreo y mal tiempo que retrasaron su llegada al Aeropuerto Internacional O'Hare de Chicago , donde debía aterrizar procedente de Indianápolis, Indiana . El ATR-72, un turbohélice bimotor con 68 personas a bordo, entró en un patrón de espera a 105 km (65 millas) al sureste de O'Hare. Mientras el avión sobrevolaba la zona, gotas de nubes superenfriadas, lluvia helada o llovizna helada formaron una capa de hielo en la superficie superior de sus alas, lo que provocó la desconexión repentina del piloto automático y la pérdida de control. El ATR se desintegró al impactar contra un campo; todos los pasajeros y la tripulación fallecieron.  

Hasta hace poco, las aeronaves no estaban certificadas para volar en estas condiciones; sin embargo, en respuesta al vuelo 4184 de American Eagle , los reguladores introdujeron enmiendas (por ejemplo, la Enmienda 16 de la EASA CS-25 ) que implican que las nuevas aeronaves de transporte grandes ahora deberán considerar el vuelo en lluvia helada como parte de la certificación. [ 17 ]

manzanas fantasma

En una ocasión, se observó que la lluvia helada se posaba sobre manzanas podridas colgantes y las cubría inmediatamente, creando una capa de glaseado . Debido a que el punto de congelación de las manzanas es más bajo que el del agua, a temperaturas más cálidas las manzanas se descongelaron antes que el hielo, y luego la pulpa de manzana podrida se deslizó por la parte inferior, dejando cáscaras de hielo. [ 18 ] Estas cáscaras de hielo con forma de manzanas se denominaron manzanas fantasma y se observaron en Michigan , Estados Unidos [ 18 ] en febrero de 2019. Un fenómeno similar se observó en febrero de 2015 en Greenville, Carolina del Norte , cuando un Jeep que había salido marcha atrás del estacionamiento dejó una cáscara de hielo de su parte delantera inferior (con parrilla y parachoques ) apoyada sobre carámbanos . [ 19 ]

Véase también

Referencias

  1. "Lluvia helada" . Glosario de Meteorología . Archivado del original el 18 de marzo de 2019. Consultado el 21 de diciembre de 2019 .
  2. Oficina de Pronósticos del Servicio Meteorológico Nacional, La Crosse, Wisconsin. Matriz de Fenómenos Meteorológicos Significativos. Consultado el 8 de diciembre de 2006.
  3. "Ciclones y frentes: el desarrollo de la lluvia helada" . WW2010: El proyecto Weather World 2010. Universidad de Illinois. 4 de octubre de 1999. Consultado el 21 de febrero de 2022 .
  4. David Phillips (18 de diciembre de 2002). "Tormenta de hielo de 1998" . Archivado del original el 26 de junio de 2006. Consultado el 21 de febrero de 2022 .
  5. Lu, Zhengqi; Han, Yongxiang; Liu, Yangang (febrero de 2022). "Ocurrencia de lluvia helada cálida: estudio de observación y modelado". JGR Atmospheres . 127 (5). doi : 10.1029/2021JD036242 .
  6. "Ciclones y frentes: la definición de lluvia helada" . WW2010: El proyecto Weather World 2010. Universidad de Illinois. 4 de octubre de 1999. Consultado el 21 de febrero de 2022 .
  7. Jeff Haby (15 de febrero de 2014). "La velocidad a la que se congela la lluvia en un evento de lluvia helada" . Recuperado el 21 de febrero de 2022 .
  8. "Nucleación" . Glosario de Meteorología . Sociedad Meteorológica Americana . Consultado el 21 de febrero de 2022 .
  9. 1 2 3 Doviak, RJ ; Zrnic, DS (1993). Radar Doppler y observaciones meteorológicas (2.ª ed.). San Diego, CA: Academic Press. ISBN  978-0-12-221420-2.
  10. 1 2 3 "Banda brillante" . Glosario de Meteorología . Sociedad Meteorológica Americana . Consultado el 21 de febrero de 2022 .
  11. Terry Schuur ( Laboratorio Nacional de Tormentas Severas ). "¿Qué mide un radar polarimétrico?" . CIMMS . Archivado del original el 28 de septiembre de 2018.
  12. Larry Carey. "Meteorología por radar polarimétrico (Radar polarimétrique)" (PDF) . Universidad de Texas A&M . Archivado del original (PDF) el 11 de julio de 2015.
  13. Terry Schuur ( Laboratorio Nacional de Tormentas Severas ). "¿Cómo pueden las mediciones de radar polarimétrico mejorar las predicciones meteorológicas?" . CIMMS . Archivado del original el 28 de septiembre de 2018.
  14. 1 2 "Glaze Ice" . Archivado del original el 15 de julio de 2009. Recuperado el 18 de julio de 2009 .
  15. Oblack, Rachelle. "Definición de hielo glaseado" . Archivado del original el 22 de agosto de 2008. Consultado el 18 de julio de 2009 .
  16. Munroe, Susan. "La tormenta de hielo canadiense de 1998" . Archivado del original el 3 de marzo de 2009. Consultado el 18 de julio de 2009 .
  17. "Reglas de fácil acceso para grandes aeronaves (CS-25) - Revisión de junio de 2022 - Disponibles en formato PDF, en línea y XML: Todos los archivos (PDF, formato en línea, XML) fueron reemplazados el 30 de enero de 2023. Las correcciones se describen en las notas que aparecen debajo de cada archivo. | EASA" .
  18. 1 2 "Manzana fantasma: cómo el vórtice polar crea la ilusión" . BBC . 14 de febrero de 2019. Consultado el 21 de enero de 2024 .
  19. "Jeep estacionado deja atrás una escultura de hielo" . NBC News . 19 de febrero de 2015. Consultado el 21 de enero de 2024 .
  • Explicación gráfica
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