Cuando se avecina una tormenta eléctrica violenta, antes de ella llega un plato de entrada conocido como supercélula o supercelda, una columna de hielo y vapor de agua que se eleva por encima de la parte superior y que, hasta ahora, se había comprendido poco.

Un nuevo estudio de la Universidad de Stanford arroja luces sobre los mecanismos físicos que subyacen estos fenómenos. Los resultados se publicaron recientemente en la reviste Science.

El misterio detrás de las columnas de hielo y vapor de agua que preceden a las tormentas eléctricas

Estudios previos demostraron que las superceldas son fáciles de detectar en imágenes satelitales con unos 30 minutos de ventaja antes de que las tormentas se desplieguen en todo su esplendor hacia el suelo. Lo que no estaba claro es por qué estas columnas de hielo predicen peores condiciones durante las tormentas eléctricas. Siendo sinceros, ni siquiera estaba claro cómo era que se producían.

Para llegar al fondo de ello, los investigadores usaron los datos de tormentas y tornados con superceldas que se produjeron entre los restos del huracán Ida en el noreste de los Estados Unidos. Como muchos saben, su paso exarcebó el desastre causado por las lluvias e inundaciones.

¿Cómo se forman las superceldas?

Durante estas tormentas, se forma una corriente ascendente giratoria que puede lanzarse hacia el cielo a velocidades superiores a las 150 millas por hora. Su potencia es tan elevada que puede atravesar la tapa habitual (tropopausa) de la troposfera; esta última es la capa más baja de la la atmósfera de la Tierra.

Cuando esta corriente presiona a la tropopausa hacia la siguiente capa de la atmósfera; así se crea una especie de cima. Los autores lo explican como si se tratara de una fuente que ejerce presión contra la siguiente capa de la atmósfera terrestre.

Pluma emanando de lo alto de una tormenta. Crédito: NASA.

Conforme los vientos de la atmósfera superiores empiezan a correr sobre y alrededor de la parte superior de la tormenta sobresaliente, pueden levantarse corrientes o columnas de hielo y vapor de agua. Estas corrientes se disparan hacia la estratosfera formando plumas que sirven como indicadores de tiempo severo a través de las imágenes satelitales. En este caso, se le dominan Pluma Cirrus Above-Anvil (AACP).

El aire ascendente que se acumula en la cima se acelera de regreso hacia la troposfera, como si se tratara de una avalancha. Al mismo tiempo, el aire fluye sobre la cúpula en la estratosfera y luego desciende por el lado protegido.

Saltos hidráulicos detrás de la intensidad de las tormentas

Los investigadores usaron esta base para simulaciones computarizadas de tormentas eléctricas con superceldas idealizadas. Así descubrieron que toda esta dinámica da lugar a una tormenta de viento cuesta abajo en la tropopausa, donde las velocidades del viento exceden las 240 millas por hora.

“El aire seco que desciende de la estratosfera y el aire húmedo que se eleva desde la troposfera se unen en este chorro muy estrecho y ultrarrápido. El chorro se vuelve inestable y todo se mezcla y explota en turbulencia”, dice Morgan O’Neill, científico atmosférico de la Universidad de Stanford, autor principal del nuevo artículo. “Estas velocidades en la cima de la tormenta nunca se habían observado o planteado como hipótesis antes”.

El modelo del estudio sugiere que un fenómeno denominado salto hidráulico podría explicar la explosión de turbulencia que caracteriza a este tipo de tormentas. Este sería similar a lo que ocurre cuando los vientos fuertes caen sobre las montañas generando turbulencias en el lado de la pendiente descendente o cuando el agua baja rápido por el aliviadero de una represa y se une con agua que se mueve más lentamente debajo formando espuma en el proceso.

Dado su alto impacto sobre las poblaciones, comprender cómo y por qué se forman estas columnas de hielo y vapor antes de las tormentas podría ser de utilidad para la meteorología. Los pronosticadores podrían usarlas como referencia para identificar peligros inminentes e informar a las autoridades y público en general para la toma de precauciones.

Referencia:

Hydraulic jump dynamics above supercell thunderstorms. https://www.science.org/doi/10.1126/science.abh3857

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