Qué es la tropopausa

Cumulonimbus fotografiado desde el espacio. Gracias NASA (click para ver el original)

Muchos deben haber visto imágenes como esta y se preguntaron, ¿por qué los cumulonimbus muchas veces tienen esa forma de yunque? Bueno, quizás no sean tantos, pero es una pregunta tan válida como cualquier otra. Es que si nos parece que estas nubes se topan con una pared invisible, no estamos tan lejos de la verdad.

Los cumulonimbos se producen cuando el aire se calentado por el suelo y se eleva como un globo aerostático. A medida que sube, va disminuyendo su temperatura y el vapor de agua se va condensando en forma de gotitas. Así como cuando transpiramos y la evaporación del sudor nos enfría, cuando las humedad se condensa calienta el aire, lo que le permite seguir elevándose aún más. Así se generan las llamadas nubes de convección. Desde los pequeños y simpáticos cúmulus en sus variedades humilis (más anchos que altos) y mediocris (igual de anchos que altos) que evolucionan en los cúmulos congestus (más altos que anchos) y los temidos cumulonimbus; ambos portadores de precipitación.

Este cúmulus congestus me parece que se enojó.

Como el lector agudo habrá podido notar, este proceso de convección depende de que la temperatura del aire descienda con la altura. ¿Cómo podría no ser así? Después de todo, cuanto más alto está el aire, está más lejos de la radiación del suelo, por lo que debe estar más frío. Y mientras estemos en la tropósfera (la capa más baja de la atmósfera) esto sucede sin problemas. Sin embargo, las cosas cambian cuando se llega a la estratósfera. La composición química del aire también varía según la altura y entre los 15 y 32 km (dependiendo de la latitud) se encuentra una concentración de ozono llamada Ozonosfera. Es ahí donde la famosa capa de ozono nos protege de la radiación ultravioleta en un proceso que libera radiación infrarroja calentando el aire circundante.

Esto quiere decir que entre los 11 y los 17 km (también dependiendo de la latitud), el aire deja de enfriarse con la altura. Ahí comienza la tropopausa. En esta zona, la temperatura del aire no varía con la altitud y se mantiene a unos cómodos –56 °C. Esto significa que nuestra nube ya no puede crecer en vertical. Una vez que llega a la tropopausa las corrientes de convección que la alimentaban dejan de subir y se topan con una pared de cristal. Ya no pueden seguir ‘flotando’ hacia arriba porque tiene la misma densidad que el aire circundante. Pero por debajo de la tropopausa, el aire sigue teniendo flotabilidad y sigue empujando la columna hacia arriba. Sólo la nube de tormenta más poderosa asoma su cabeza por encima de la tropopausa. La gran mayoría no puede seguir su desarrollo vertical y debe empezar a ocupar espacio horizontalmente lo que produce la apariencia de yunque o, en la jerga meteorológica, cumulonimbus incus.

Acá debe ser donde Thor fabrica sus espadas.

La tropopausa se encuentra a menor altura en los polos que en el ecuador. Es simple ver por qué: Al tener temperaturas más altas, el aire a menor latitud se expande y ocupa más espacio. Todas las capas de la atmósfera se encuentran más altas a menores latitudes que en los polos. También existen variaciones estacionales relacionadas con la producción de ozono. Finalmente, se observa una variación a mayor largo plazo. Al aumentar las concentraciones de CO₂ tiene dos efectos relacionados con la tropopausa.

Una nube en un "estado inestable de excitación".

Por un lado, al colisionar con otras moléculas (Nitrógeno, por ejemplo), el CO₂ absorbe parte de la energía cinética y queda en un estado inestable de excitación. Al pasar del éste a un estado de menor energía, libera radiación infrarroja (calor). Si esto sucede en la tropósfera, el calor se transfiere fácilmente a otras moléculas, aumentando la temperatura. En la estratósfera, en cambio, la baja densidad del aire significa que la radiación tiene más posibilidad de escapar al espacio, dando como resultado, un enfriamiento neto de las capas altas de la atmósfera.

Por otro lado, el CO₂ absorbe la radiación infrarroja proveniente del suelo calentándose y también aumentando la temperatura de la baja atmósfera y permitiendo que menos radiación llegue a las capas altas, dando un resultado neto negativo.

Ambos procesos resultan en un enfriamiento de la estratósfera y un calentamiento de la tropósfera, lo que tiene, como consecuencia que la primera se contraiga y la segunda se expanda, elevando la altura de la tropopausa.

El comportamiento de las nubes es algo fascinante. Están ahí y muy pocas veces reparamos en ellas, con ojos mirando hacia el suelo (al contrario de los laputanos que miraban siempre hacia arriba), pero tienen muchas cosas que contar. Y como no podía ser de otra manera, cuando más uno aprende sobre ellas, más bellas son. No puedo dejar de recomendar la Guía del Observador de Nubes; un libro excelente donde aprendí no sólo muchas de las cosas escritas acá, sino también el amor y la fascinación por las nubes.
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