Cómo se forma una tormenta: fases y ciclo de vida.

Las tormentas no aparecen por arte de magia. Detrás de cada nube con «forma de coliflor» hay un proceso físico complejo, marcado por la inestabilidad atmosférica favorecida por contrastes entre masas de aire en superficie y en altura, y los intercambios de energía entre capas del aire. En este post tratamos de explicar de manera resumida cómo evoluciona una tormenta simple, es decir, una de célula única, desde su formación hasta su disipación. Todo ello acompañado de infografías creadas para visualizar cada etapa del ciclo convectivo.

FASE DE FORMACIÓN: INICIO DE LA CONVECCIÓN

Todo comienza cuando el aire cálido y húmedo en superficie asciende por convección, al ser menos denso que el aire que lo rodea. Este ascenso suele estar favorecido por:

• Calentamiento solar («disparo térmico»).
• Convergencias locales de viento (flujo de viento con diferentes temperaturas y humedad que «chocan» a lo largo de un área determinada).
• Desencadenantes orográficos (los sistemas montañosos favorecen los mecanismos de convección).
• Desencadenantes frontales (las tormentas suelen aparecer en primavera en la parte delantera o prefrontal de un sistema de bajas presiones).

Al ascender, el aire se enfría y se condensa, formando un cúmulo. Si la atmósfera es inestable (es decir, si la temperatura desciende rápidamente con la altura por presencia de aire frío en capas medias y la altas), la «burbuja de aire cálido» sigue subiendo, generando una nube cúmulo congestus, que terminará desarrollando a cumulonimbo calvus, nube ya de gran desarrollo, cuyas cimas pueden incluso alcanzar los 7000/8000 metros de altura. Este tipo de nubes suelen ser las que, de manera coloquial, «se comparan con las coliflores» por su aspecto.

Cuando la velocidad de ascenso es muy elevada (fuerte convección), puede aparecer en lo alto un pileus, ese velo indica un desarrollo vertical de la nube «explosivo». El contraste térmico de calor en superficie con aire frío en altura (–20 °C a –40 °C a 5000 metros) es clave para «disparar» y sostener la convección y para el desarrollo de esta fase. Es por ello por lo que se suele hablar de nubes de evolución, como analizábamos en un anterior artículo.

FASE DE MADUREZ: MÁXIMA INTENSIDAD

La nube alcanza su máximo desarrollo vertical. La tropopausa (límite superior de la troposfera, entre 10 y 12 km de altura) impide que la corriente ascendente continúe y fuerza el ensanchamiento superior de la nube, formando el característico yunque («incus»). Este está compuesto por cristales de hielo que se expanden horizontalmente arrastrados por los vientos laterales en altura (cizalladura).

La cizalladura es necesaria para que la tormenta se mantenga «viva», es decir, es necesario que los vientos sean de diferente intensidad y dirección en las diferentes capas de la atmósfera, para que las corrientes ascendentes y descendentes no coincidan en el mismo plano y no se «autoinhiban», de lo contrario la tormenta «morirá».

Asumiendo una suficiente cizalladura, en esta fase se combinan:

• Corrientes ascendentes intensas que siguen alimentando el sistema.
• Corrientes descendentes frías, generadas por la precipitación y el arrastre de aire más denso desde niveles medios-altos.

La precipitación intensa (lluvia, granizo o mezcla) alcanza el suelo, arrastrando aire frío que se expande horizontalmente al llegar al terreno. Esto genera el conocido frente de racha (gust front), que puede levantar polvo o tumbar árboles, ya que se dan vientos sostenidos de unos 80 km/h que habitualmente duran menos de 5/7 minutos.

Si el aire descendente se intensifica aún más, puede generar reventones (downbursts), lo que viene a aumentar todavía más la velocidad del viento que puede superar los 80km/h e incluso llegar a sobrepasar los 100 km/h.

ALGUNOS ELEMENTOS PUEDEN INDICAR QUE LA TORMENTA ESTÁ EVOLUCIONANDO HACIA SISTEMAS MULTICELULARES O SUPERCELULARES

En esta situación, podemos observar una nube arcus en la parte frontal de la tormenta: una banda densa y oscura que marca la línea de avance del sistema. Su aparición es una señal clara de que la tormenta está liberando energía con intensidad, y que se avecinan frente de racha, granizo o lluvias de intensidad. Aunque podemos ver un arcus en una tormenta simple, su aparición ya nos puede dar pistas de que la tormenta está alcanzando un nivel superior de organización, pudiendo estar transformándose en un sistema multicelular o supercelular.

La interacción entre masas de aire que suben y bajan genera fuerte turbulencia interna y una acumulación de cargas eléctricas, lo que favorece las descargas eléctricas (rayos nube-tierra y dentro de la nube).

FASE DE DISIPACIÓN: FINAL DEL CICLO DE VIDA DE LA TORMENTA

Cuando predominan las corrientes de aire frío descendente y la cizalladura disminuye, se corta el suministro de aire cálido, por lo que la corriente cálida ascendente se colapsa y deja de aportar energía de crecimiento al cumulonimbo. La convección se debilita y la nube comienza a perder cohesión. El cumulonimbo se deshace progresivamente por evaporación de sus gotitas y cristales de hielo, quedando solo el yunque, que irá transformándose en un velo de cirros deshilachados, también denominado capillatus (cumulonimbo incus capillatus).

En esta fase pueden persistir chubascos residuales o zonas de virga (precipitación que se evapora antes de tocar el suelo). La actividad eléctrica desaparece, y el sistema se disuelve lentamente.

En ocasiones, en algunos de los extremos del yunque (alejados del que fuera el núcleo de la tormenta), se dan todavía pequeños ascensos de aire cálido que se combinan con pequeños descensos de aire frío o incluso algo de precipitación (virgas), lo que conforma las conocidas como nubes mammatus. Este tipo de nubes ofrecen una impresionante espectacularidad visual, ya que parecen literalmente «mamas» colgando de la nube.

RESUMEN VISUAL DEL CICLO DE VIDA DE UNA TORMENTA «SIMPLE» O UNICELULAR

Una tormenta «simple» rara vez dura más de 70–120 minutos en total, pero condensa en ese tiempo una enorme cantidad de energía. Su desarrollo, como hemos visto, depende de una atmósfera inestable, con aire cálido en capas bajas y frío en altura, y condiciones dinámicas que favorezcan el ascenso del aire.

No es difícil, si se dan las condiciones adecuadas, que una tormenta simple o unicelular evolucione en una supercélula o una tormenta multicelular, algunos de los elementos que hemos visto (como el arcus), nos darían una idea de que la tormenta simple está evolucionando hacia sistemas más desarrollados y virulentos. En ese caso la duración podría multiplicarse en tiempo y su extensión en el terreno trasladarse a lo largo de cientos de kilómetros. En próximos post hablaremos de ello.

FUENTES BIBLIOGRÁFICAS

1. AEMET – Agencia Estatal de Meteorología (España)
   Excelente material formativo y divulgativo sobre convección, tormentas, tipos de nubes y fenómenos asociados.
   https://www.aemet.es/es/conocermas
2. Meteored – RAM (Revista del Aficionado a la Meteorología)
   Artículos rigurosos sobre el ciclo de vida de las tormentas, cizalladura, arcus, etc.
   https://www.tiempo.com/ram/284/ram-practica-generando-tu-propia-tormenta/
3. European Severe Storms Laboratory (ESSL) – Página oficial
   Organización europea de referencia en el estudio de tormentas convectivas severas.
   https://www.essl.org/cms/
4. ESSL – European Severe Weather Database (ESWD)
   Definiciones y criterios para notificación de fenómenos severos (granizo, vientos, reventones, etc.).
   https://www.essl.org/cms/european-severe-weather-database/reporting/
5. Meteoclim Blog – Las tormentas y su clasificación
   Guía sencilla sobre tipos de tormentas, desde unicelulares hasta supercélulas.
   https://blog.meteoclim.com/las-tormentas-y-su-clasificacion
6. Tiempo.com – El ciclo vital de las tormentas
   Explicación accesible y clara de las tres fases principales del desarrollo tormentoso.
   https://www.tiempo.com/noticias/ciencia/el-ciclo-vital-fases-de-las-tormentas.html
7. Divulgameteo – Formación de tormentas
   Artículo divulgativo sobre la génesis convectiva, estructura del cumulonimbo y fenómenos asociados.
   https://www.divulgameteo.es/Formacion-de-tormentas/