La Humedad del Suelo y la Lluvia en Zonas Áridas: Sobre Canículas y Tormentas Veraniegas

Todos somos notablemente ignorantes. Ya lo dijo Sócrates que era muy listo: Yo sólo sé que no se nada. Y haciendo gala de mi estulticia, me sorprendió la noticia que os ofrezco hoy. Obviamente si conocía el proceso que da lugar a las lluvias de convección. Sí, me refiero a esas veraniegas y vespertinas que afectan a muchos lugares del Planeta en los días en los que la canícula nos induce a darnos un baño y no desea salir del agua para nada (excepto para tomarse un helado). Ahora bien, desconocía la gran influencia que en la formación de tales tormentas atesora la humedad del suelo y en especial su irregular distribución en el espacio. En consecuencia, la nota de prensa que os ofrecemos hoy se me antojo más que interesante. En consecuencia, comencé a escribir un post. Eso sí, al contrario del periodista (y el científico que azuzó su ignorancia), me sumergí en el ciberespacio (que no en la bañera que era lo que más me apetecía; ya que paradójicamente escribo estas notas a más de 40ºC en la calle y casi adherido al aire acondicionado de mi habitación) con vistas a repasar mis conocimientos sobre las mentadas lluvias de convección. Y para mi sorpresa, la Wikipedia española daba cuenta de casi todo lo que este notición veraniego salpicaba los rotativos de prensa ese mismo día. Las únicas novedades que aporta el trabajo de investigación que hoy analizamos estriban en que (i) con series temporales de imágenes satelitales de alta resolución se puede ¿prevenir?, con muy poca antelación, tales chaparrones y (ii) que tal tipo de precipitaciones pueden generase cuando las diferencias de humedad del suelo ocurren también en distancias relativamente cortas de los territorios afectados. No se trata de aspectos triviales. Ahora bien, tampoco puede considerarse una aportación sorprende, como pudiera desprenderse de la noticia. ¡Vaya par el periodista y el científico! Tan solo me asalta una duda: si los procesos son tan rápidos, ¿con cuanto tiempo de antelación pueden predecirse? ¿Sirve de algo este hallazgo con vistas a ayudar a los agricultores del Sahel a planificar sus cosechas?. Si alguien tiene una respuesta inteligente (personalmente ni la atisbo), ¿nos lo podría explicar?. En cualquier caso, ya que ahora se “un poquito más”  ¿? posiblemente este post pueda ayudar a otros a la hora de entender este singular proceso del que es responsable la humedad del suelo en el Sahel (y en otros muchos espacios geográficos). Debo suponer que los ambientes en donde la vegetación es muy abundante, la transpiración de las plantas  debe complicar la predicción que a la que apuntan estos sagaces investigadores.

Nubes Convectivas. Fuente: Cliff Mass Weather Blog

Personalmente, las lluvias de convección más brutales que he padecido en mi vida las viví en Nueva York. Corrían los días de finales de julio de 2006 cuando el calor en Manhattan batía records históricos (más de 39ºC con una elevadísima humedad ambiental), colapsando numerosos servicios eléctricos. Los policías se plantaban como árboles delante de los grandes almacenes, ya que por sus puertas salía algo de aire fresquito. Tras pasar días agobiantes, ultimaba las últimas compras (un reloj de muñeca), cuando una tormenta brutal me impedía salir del establecimiento. Pocas veces he visto algo así, y eso que procedo de la costa mediterránea, en donde tales fenómenos no son infrecuentes.  Cuando le pregunté al vendedor me comentó que era normal tras varios días de intenso calor. Llegué al aeropuerto acongojado y empapado. No perdí el vuelo por pura casualidad.

Convective Rains. Fuente. MEtED UCAR

Os muestro primero parte del contenido de Wikipedia y seguidamente el notición del día. Opinar vosotros. Según el humor del momento podréis reír o llorar. Entre el “plumillas” y el investigador (….). ¡Sin comentarios!.

De Acuerdo a Wikipedia las Lluvias de Convección:

Las lluvias de convección, a diferencia de las orográficas suelen producirse en zonas llanas o con pequeñas irregularidades topográficas, donde puede presentarse un ascenso de aire húmedo y cálido dando origen a nubes del tipo de cumulonimbos con lluvias intensas. El diámetro del cumulonimbo que produce una lluvia de convección puede variar notablemente, desde un centenar de metros en un tornado, hasta unos 1000 km o más en el caso de un huracán, aunque el término cumulonimbo suele limitarse a casos intermedios. Este diámetro está directamente relacionado con la mayor o menor duración de la tormenta. (…)

(…) Se producen cuando el aire asciende por diferencias de temperatura a causa de un calentamiento local (ascensión convectiva). (…) Entonces el aire inestable asciende y se forman nubes de desarrollo vertical (cúmulos y cumulonimbos), dando lugar a precipitaciones de tormenta y granizo. Son propias de las regiones ecuatoriales y tropicales. En latitudes medias dan lugar a las tormentas de verano.

Las lluvias de convección suelen producirse en horas de la tarde. Las razones son:

Fuente. Isaac Buzo Sánchez IES Extremadura

La radiación solar va calentando durante el día la superficie terrestre (las tierras primero y las aguas después (…) Las columnas de aire caliente comienzan a ascender en los lugares que más se han calentado, lo cual puede variar localmente por múltiples razones, principalmente, por la incidencia de los rayos solares sobre el suelo, por la mayor o menor cantidad de vegetación y, sobre todo, por la mayor o menor cantidad de agua en el lugar. (…)

La mayor velocidad de ascenso de las columnas de aire caliente durante las horas de la tarde, da origen a un rápido enfriamiento de esas columnas, produciéndose la rápida condensación y la formación de nubes de desarrollo vertical, principalmente cúmulos en sus diversos tipos, y cumulonimbos, que son los que producen lluvias intensas y tormentas, por las diferencias de humedad y temperatura que se dan entre el interior y los bordes de la masa nubosa.

Lluvias convectivas. Fuente: El País.com

Las lluvias de convección dejan una especie de «huella» o mancha mojada en el suelo que tiene forma ovalada, la cual ayuda a repartir mejor la acción de las distintas nubes de lluvia, cuya superficie suele ser relativamente reducida. Sobre la huella que dejan no suele producirse un nuevo cumulonimbo poco después porque tras la lluvia producida, el suelo mojado crea una especie de pequeña zona de alta presión sin vientos. (..) Sólo en casos muy favorables y específicos del relieve, por ejemplo, en el sur del Lago de Maracaibo, donde los vientos se ven forzados a ascender por el estrechamiento del relieve, se produce la unión de numerosos cumulonimbos con una tormenta eléctrica continuada durante toda la noche: es el caso del Relámpago del Catatumbo en el occidente de Venezuela, donde se combina la convección producida en la superficie del lago de Maracaibo en horas de la tarde, con el efecto orográfico de los Andes venezolanos (la Sierra de Mérida) y la Sierra de Perijá. Esta idea queda clara en la imagen de satélite cuyo enlace aparece abajo.

Nota del administrador: ver también lluvias orográficas.

Juan José Ibáñez

Nuevos y mejores modelos para la predicción de tormentas

En las regiones áridas de todo el planeta se espera siempre con impaciencia la llegada de una tormenta que sacie la sed de sus suelos. Una nueva investigación internacional sobre la formación de tormentas podría mejorar la predicción de precipitaciones en regiones áridas y en concreto en África, donde las sequías y la brevedad del periodo vegetativo de los cultivos son la norma. El estudio, cuyos resultados se han presentado en Nature Geoscience, recibió fondos mediante una subvención europea del Sexto Programa Marco (6PM).

FUENTE | CORDIS: Servicio de Información en I+D Comunitario 17/06/2011

Científicos de Australia, Francia y Reino Unido dirigidos por el Centro de Ecología e Hidrología del Reino Unido evaluaron la región de Sáhel, en el oeste de África, mediante imágenes satelitales de alta resolución. Descubrieron que la generación de tormentas se ve influenciada por cambios rápidos en la humedad del suelo en zonas de apenas unas decenas de kilómetros.

Según los investigadores, sobre el Sáhel puede formarse un monzón en muy poco tiempo. Por esta razón es necesario que los agricultores calculen cuándo plantar y prevean el comienzo de la estación de lluvias con exactitud. Esta información podría suponer la diferencia entre una buena cosecha o su destrucción, indicaron.

En resumen, un modelo predictivo mejor podría ser determinante para aquellos que dependen de esta información. Un paso en falso podría causar desastres económicos e incluso muertes.

Durante el periodo comprendido entre 2006 y 2010, el equipo estudió imágenes satelitales obtenidas cada 15 minutos a una escala de unos pocos kilómetros con el fin de evaluar la formación de tormentas cada día durante la estación de lluvias.

En total se analizaron 3.765 tormentas en una región de 2,5 millones de kilómetros cuadrados, lo que permitió al equipo contar con los datos necesarios para determinar la frecuencia, el momento y la posición de los procesos de convección (formación de nubes).

El equipo descubrió que las variaciones en la humedad del suelo a escalas de longitud de entre 10 y 40 kilómetros ejercen un control intenso en la formación de tormentas, lo cual se confirma por la aparición de nubes convectivas. Además apuntaron que la posibilidad de que se formen tormentas de lluvia se duplica sobre zonas con gradientes muy marcados de humedad en el suelo en comparación con condiciones de humedad uniforme. En general, el 37 % de las tormentas evaluadas por los investigadores se formaron sobre los territorios que representaban el 25 % de los gradientes de humedad del suelo más pronunciados.

«La precipitación es difícil de anticipar, sobre todo en regiones como el Sáhel en la que se pueden formar tormentas enormes de la nada en cuestión de horas», advirtió el Dr. Chris Taylor del Centro de Ecología e Hidrología y autor principal del estudio. «Descubrimos que las zonas con un gran contraste de humedad en el suelo desempeñan una función importante en la creación de tormentas nuevas, un factor que no se tiene en cuenta en los modelos climáticos actuales. Nuestro estudio muestra que este efecto es importante en una de cada ocho tormentas en una región especialmente proclive a las sequías y a la correspondiente pérdida de cultivos.»

El Dr. Taylor añadió que gracias a los datos generados por satélites los científicos cuentan con los medios necesarios para mejorar los modelos de predicción de las condiciones meteorológicas y climáticas.

En relación a los resultados del estudio, el Dr. Phil Harris del Centro de Ecología e Hidrología declaró: «Gracias al tamaño de este corpus -mucho mayor que el utilizado en estudios anteriores- y a que abarca varios años, estamos mucho más seguros de los resultados. Ahora que podemos cuantificar este proceso e introducir en los modelos climáticos las condiciones adecuadas con las que trabajar, es más probable que predigan correctamente el lugar de inicio de las tormentas.»

En el estudio colaboraron científicos del Centro Nacional de Investigación Meteorológica de Francia (CNRM) y de la Universidad Macquarie (Australia).

El Blog Cliff Mass Weather Blog se explica el proceso aun de forma más simple, como os muestro a continuación:

(…) Cuando la superficie de la Tierra está muy caliente por la constante insolación (sobre todo en verano), el aire que está sobre ella se calienta. El aire caliente es más ligero que el frío, por lo que asciende, enfriándose según va ascendiendo provocando la condensación de la humedad en las nubes y la precipitación.

Esta forma de precipitación es la que se da en nuestras latitudes en verano. La Tierra se está calentando durante todo el día lo que provoca un ascenso rápido de masas de aire y la formación de nubes del tipo cumulonimbos que producen precipitaciones tormentosas por la tarde (tormentas de verano).