Una discusión sobre el vapor de agua, la humedad y el punto de rocío, y la relación con la precipitación

VAPOR DE AGUA:

El agua es una sustancia única. Puede existir como líquido, sólido (hielo) y gas (vapor de agua). Una de las principales formas en que el vapor de agua aumenta en la atmósfera es a través de la evaporación. El agua líquida se evapora de los océanos, los lagos, los ríos, las plantas, el suelo y la lluvia caída. Puede haber mucho o poco vapor de agua en el aire. Los vientos de la atmósfera transportan el vapor de agua de un lugar a otro. Una fuente importante de vapor de agua en Kentucky es el Golfo de México. La mayor parte del vapor de agua en la atmósfera está contenida dentro de los primeros 10.000 pies más o menos por encima de la superficie de la tierra. El vapor de agua también se llama humedad.

Humedad absoluta:

La humedad absoluta (expresada como gramos de vapor de agua por metro cúbico de volumen de aire) es una medida de la cantidad real de vapor de agua (humedad) en el aire, independientemente de la temperatura del mismo. Cuanto mayor sea la cantidad de vapor de agua, mayor será la humedad absoluta. Por ejemplo, en un volumen de aire de un metro cúbico con una temperatura de unos 80 grados, puede haber un máximo de unos 30 gramos de vapor de agua. La HUMEDAD ESPECÍFICA se refiere al peso (cantidad) de vapor de agua contenido en una unidad de peso (cantidad) de aire (expresada en gramos de vapor de agua por kilogramo de aire). La humedad absoluta y la específica son bastante similares en concepto.

Humedad relativa:

La humedad relativa (HR) (expresada en porcentaje) también mide el vapor de agua, pero de forma RELATIVA a la temperatura del aire. En otras palabras, es una medida de la cantidad real de vapor de agua en el aire en comparación con la cantidad total de vapor que puede existir en el aire a su temperatura actual. El aire caliente puede poseer más vapor de agua (humedad) que el aire frío, por lo que con la misma cantidad de humedad absoluta/específica, el aire tendrá una humedad relativa MÁS ALTA si el aire es más frío, y una humedad relativa MÁS BAJA si el aire es más cálido. Lo que «sentimos» en el exterior es la cantidad real de humedad (humedad absoluta) en el aire.

Punto de rocío:

Los meteorólogos consideran habitualmente la temperatura del «punto de rocío» (en lugar de la humedad absoluta, pero análoga a ella) para evaluar la humedad, especialmente en primavera y verano. La temperatura del punto de rocío, que proporciona una medida de la cantidad real de vapor de agua en el aire, es la temperatura a la que debe enfriarse el aire para que esté saturado. Aunque las condiciones meteorológicas afectan a las personas de forma diferente, en general, en primavera y verano, las temperaturas del punto de rocío de la superficie en los 50 suelen ser cómodas para la mayoría de las personas, en los 60 son algo incómodas (húmedas) y en los 70 son bastante incómodas (muy húmedas). En el valle de Ohio (incluido Kentucky), los puntos de rocío habituales durante el verano oscilan entre los 60 y los 70 grados. Se han registrado puntos de rocío de hasta 80 o los 80 más bajos, lo cual es muy opresivo pero, afortunadamente, es relativamente raro. Mientras que el punto de rocío da una idea rápida del contenido de humedad en el aire, la humedad relativa no lo hace, ya que la humedad es relativa a la temperatura del aire. En otras palabras, la humedad relativa no puede determinarse sólo conociendo el punto de rocío, sino que también debe conocerse la temperatura real del aire. Si el aire está totalmente saturado en un nivel determinado (por ejemplo, la superficie), entonces la temperatura del punto de rocío es la misma que la temperatura real del aire, y la humedad relativa es del 100 por ciento.

RELACIÓN DEL PUNTO DE ROCIO Y LA HUMEDAD RELATIVA CON LAS NUBES Y LA PRECIPITACIÓN:

Si la humedad relativa es del 100 por ciento (es decir, la temperatura del punto de rocío y la temperatura real del aire son iguales), esto NO significa necesariamente que se produzcan precipitaciones. Simplemente significa que la cantidad máxima de humedad está en el aire a la temperatura particular en la que se encuentra el aire. La saturación puede dar lugar a niebla (en la superficie) y a nubes en el aire (que consisten en pequeñas gotas de agua suspendidas en el aire). Sin embargo, para que se produzcan precipitaciones, el aire debe elevarse a una velocidad suficiente para favorecer la condensación del vapor de agua en gotas de agua líquida o en cristales de hielo (dependiendo de la temperatura del aire) y para promover el crecimiento de las gotas de agua, las gotas sobreenfriadas y/o los cristales de hielo en las nubes. Las gotas crecen a través de un proceso llamado «colisión-coalescencia» por el que gotas de diferentes tamaños chocan y se fusionan (coalescen). Los procesos de los cristales de hielo (incluyendo la deposición y la agregación) también son importantes para el crecimiento de las partículas. En las tormentas eléctricas también puede producirse granizo. Una vez que las partículas de precipitación en suspensión alcanzan un tamaño suficiente, el aire ya no puede soportar su peso y la precipitación cae de las nubes. En los climas húmedos, las tormentas eléctricas suelen provocar lluvias más intensas que las precipitaciones generales de invierno, ya que el contenido de humedad del aire suele ser mayor en primavera y verano, y porque el aire suele ascender a un ritmo mucho más rápido dentro de las tormentas eléctricas en desarrollo que en los sistemas generales de invierno. La «microfísica de las nubes» es el estudio de la producción y el crecimiento de las gotas y los cristales de hielo dentro de las nubes y su relación con la precipitación.

AGUA PRECIPITABLE:

Los meteorólogos no sólo están interesados en el punto de rocío o la humedad absoluta en la superficie, sino también en la parte superior. El agua precipitable (PW) es una medida de la cantidad total de vapor de agua contenida en una pequeña columna vertical que se extiende desde la superficie hasta la parte superior de la atmósfera. Sin embargo, como se ha mencionado anteriormente, la mayor parte de la humedad de la atmósfera está contenida aproximadamente en los 10.000 pies más bajos. Los valores de agua precipitable en torno o por encima de 1 pulgada son comunes en la primavera y el verano al este de las Montañas Rocosas (incluyendo Kentucky). Los valores de 2 pulgadas en verano indican un contenido de humedad muy alto en la atmósfera, típico de una masa de aire tropical. En general, cuanto más alto sea el PW, mayor será la posibilidad de que se produzcan lluvias muy intensas a causa de las tormentas eléctricas, en caso de que se desarrollen. Sin embargo, otra consideración muy importante es no sólo la cantidad de humedad ambiental en un lugar concreto, sino también la cantidad de advección de humedad y convergencia que proporciona humedad adicional a una zona. Si son significativos, estos factores añadidos ayudan a explicar por qué los totales de precipitación de las tormentas eléctricas pueden superar los valores reales de PW del aire en el que se producen las tormentas. El movimiento de las tormentas, llamado propagación, también es muy importante para determinar la cantidad real de lluvia en cualquier lugar. Cuanto más lento sea el movimiento de las tormentas, mayor será el potencial de lluvia en una zona.

Ahora es tu turno. CONTESTA A LAS SIGUIENTES PREGUNTAS:

PREGUNTA 1: En invierno, si la temperatura del aire fuera de 40 F y el punto de rocío fuera también de 40, ¿cuál sería la humedad relativa? Ahora, en primavera, si la temperatura del aire fuera de 70 y el punto de rocío fuera de 70, ¿cuál sería la humedad relativa? ¿En qué situación habría más humedad? Qué te dice esto sobre la humedad relativa? Respuesta a la pregunta 1
PREGUNTA 2: Si la temperatura del aire fuera de 95 F con un punto de rocío de 70, ¿la humedad relativa del aire sería mayor o menor que si la temperatura del aire fuera de 70 grados con un punto de rocío de 55? Qué masa de aire le resultaría más incómoda? Respuesta a la pregunta 2
PREGUNTA 3: Si la temperatura del aire fuera de 90 grados con una humedad relativa del 60 por ciento por la tarde, ¿se sentiría más incómoda una persona que si fuera de 75 con una humedad relativa del 100 por ciento por la mañana? Respuesta a la pregunta 3

Estos ejemplos muestran cómo la humedad relativa puede ser bastante engañosa. En general, suponiendo que el punto de rocío o la humedad absoluta no cambien, la humedad relativa será más alta a primera hora de la mañana, cuando la temperatura del aire es más fresca, y más baja por la tarde, cuando la temperatura del aire es más alta.

ÍNDICE DE CALOR:

Si bien el punto de rocío es una medida más definitiva del contenido de humedad, es la humedad relativa la que comúnmente se utiliza para determinar el calor y la humedad que «sentimos» en primavera y verano, basándose en el efecto combinado de la temperatura y la humedad del aire. Este efecto combinado se denomina «índice de calor». Cuanto más alta sea la temperatura del aire y/o más alta sea la humedad relativa, más alto será el índice de calor y más calor sentirá nuestro cuerpo en el exterior.

ÍNDICE DE FRÍO DEL VIENTO:

En invierno, hay otro índice que utilizamos para determinar el frío que siente nuestro cuerpo cuando estamos en el exterior. Se trata del «Índice de frialdad del viento» (también conocido como «Factor de frialdad del viento»). Este índice combina el efecto de la temperatura del aire con la velocidad del viento. Cuando hace frío en el exterior y sopla el viento, éste se lleva el calor de nuestro cuerpo más rápidamente que si no soplara el viento. Esto hace que sintamos más frío. Por lo tanto, cuanto más fuerte sea el viento en invierno, más frío nos parecerá y menor será el índice de sensación térmica.

PREGUNTA 4: Si la temperatura en el exterior fuera de 20 grados con una velocidad de viento de 20 mph, ¿se «sentiría» más frío que si la temperatura fuera de 5 grados con una velocidad de viento de 5 mph? Respuesta a la pregunta 4

La alta humedad/puntos de rocío en el verano y el viento frío en el invierno son importantes porque afectan a cómo «siente» nuestro cuerpo cuando estamos en el exterior. Si el índice de calor es muy alto o el índice de sensación térmica es muy bajo, entonces debemos tomar medidas de seguridad para proteger nuestro cuerpo de los posibles efectos del clima, incluyendo el agotamiento por calor, la insolación y el golpe de calor en el verano, y la congelación en el invierno.

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