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GRADIENTES DE TEMPERATURA.

    Tres son los gradientes de temperatura en la atmósfera:
  • El gradiente vertical de temperatura (GVT) que determina el enfriamiento del aire en altura y la consiguiente condensación del vapor de agua: 0.65 ºC/100m.
  • El gradiente adiabático seco (GAS) que determina cómo disminuye la temperatura de una masa ascendente de aire con agua en estado gaseoso: 1º C/100m
  • El gradiente adiabático húmedo (GAH) que se refiere al cambio de temperatura de una masa que asciende cargada de agua en estado líquido: variable entre 0.3 y 0.7ºC/100m.
    Aquí tienes una pregunta de aplicación resuelta en la que aparecen los tres gradientes. Los comentarios adicionales se han recogido en la columna de la derecha.


Una masa de aire a 20ºC y 12.5 g/m3 de humedad, situada a 100 m de altura sobre el nivel del mar, se ve obligada a ascender verticalmente para atravesar una cadena montañosa de 1600m  de altura. Si la figura representa la curva de saturación de la la masa de aire responda a las siguientes cuestiones:

1.Calcule la humedad relativa de la masa de aire en las condiciones de partida.
En la gráfica se ha dibujado una cruz (no estaba en el examen original) que representa las condiciones actuales de la masa de aire. Trazando una línea vertical hacia arriba, desde la cruz, se corta a la curva de condensación en el valor 17. Esto significa que,  según la gráfica a 20ºC puede haber hasta 17g/m3 de vapor de agua. Por tanto:

Humedad relativa= (12,5g/17g)x100 = 73%
 La humedad relativa se define como la cantidad de vapor de agua que hay en una masa de aire en relación con la que cantidad máxima que puede contener a la temperatura que se encuentra. Se expresa en tanto por ciento.

En nuestro ejemplo hay 12.5 g/m3 pero la gráfica nos informa de que, a 20ºC, el aire admite hasta 17g/m3 de vapor de agua.

Ten en cuenta que la línea separa las condiciones en que el aire contiene agua está en forma de vapor (a la derecha) de las condiciones en las que el aire está saturado (a la izquierda). La línea representa la condensación.
2.Calcule la temperatura aproximada a la que alcanzará su punto de rocío.

Según la gráfica, para una masa de aire que contiene 12,5 g/m3 la saturación se alcanzará si la temperatura desciende hasta unos 15ºC.
El punto de rocío representa la temperatura a la cual el vapor de agua se vuelve líquido. Lógicamente esto también depende de la cantidad de vapor de agua (humedad absoluta), por eso hay muchos puntos de rocío. La gráfica que nos dan resulta de unir todos los puntos de rocío.

Si representamos en la gráfica los valores que nos dan en el enunciado (20ºC y 12.5 g/m3) obtenemos un punto; a partir de él trazamos una línea horizontal a la izquierda hasta obtener el punto de rocío (unos 15ºC).
3.Considerando un gradiente adiabático saturado  (GAH) de 0.5ºC/100m y un gradiente adiabático seco (GAS) de 1ºC/100m, ¿con qué temperatura llegará a la cumbre?
La masa que asciende se encuentra inicialmente seca y conforme sube desciende su temperatura 1ºC cada 100 m. Así si a 100 m de altitud la temperatura es 20ºC, a 200 será 19ºC, a 300 será 18ºC y así sucesivamente.

Cuando la masa de aire tenga una temperatura de 15ºC, según la respuesta al ejercicio anterior, el agua se condensará y, a partir de entonces el enfriamiento se producirá más lentamente, la tamperatura bajará sólo 0.5ºC cada 100m.

Teniendo lo anterior en cuenta, se ha completado la tabla inferior de izquierda a derecha, desde los 100 m de altura hasta los 1600 m de la cima en donde la temperatura de la masa de aire ha resultado ser de 10ºC.
 El GVT indica cómo varía la temperatura del aire conforme ascendemos, por ejemplo, en un avión. Este descenso de temperatura se produce a un ritmo de 0.65ºC/100m.

Los otros dos gradientes (llamados adiabáticos) expresan como varía la temperatura de una masa de aire que se está elevando. Esta variación de temperatura no es igual si la masa que asciende contiene vapor de agua que si contiene agua líquida:
  • Gradiente adiábatico seco (GAS). Si la masa de aire tiene vapor de agua, su temperatura disminuye a razón de 1ºC cada 100 metros, es decir más rápidamente que el aire "de fuera" que sigue la pauta de 0,65ºC/100m.
  • Gradiene adiabático húmedo (GAH). Si la masa de aire contiene agua líquida, su enfrimiento es más lento, a razón de 0,5ºC cada 100 m.
Altitud
 100
 200
 300
 400
 500
 600
 700
 800
 900
 1000
 1100
 1200
 1300
 1400
 1500
 1600
Temp.
 20º
 19º
 18º
 17º
 16º
 15º
 14.5º
 14º
 13.5º
 13º
 12.5º
 12º
 11.5º
 11º
 10.5º
 10º

Aire seco: se aplica el gradiente 1ºC/100m Aire saturado: se aplica el gradiente 0.5ºC/100m