Autor Tom Bradbury - Traducción: Javier Higueras

Autor Tom Bradbury - Traducción: Javier Higueras.

Si puedes dedicarle algún tiempo, mientras esperas para despegar o cuando caminas por el campo abierto; intenta observar el desarrollo de una nube individual. Los pilotos que regularmente hacen largos vuelos y que compiten con éxito son, normalmente, buenos intérpretes del cielo. Los principiantes puede que no se percaten de todos los indicios de las ascendencias o de las descendencias. Una vez en el aire, resulta mucho más difícil ver lo que todas las nubes están haciendo; merece la pena pues, observarlas desde el suelo para aprender sus modos de comportamiento.

Posible aspecto que una térmica puede tener antes de formar una nube.

Experimentos realizados en un tanque de agua con paredes de cristal hicieron de la burbuja térmica un modelo popular. Las "térmicas liquidas" se parecen mucho a una nube cumuliforme, pero la nube modelo es iniciada al verter el contenido de una copa con un líquido más denso y comenzando así con forma ya hemisférica.

La mayor parte de las térmicas reales comienzan siendo una superficie bastante plana. La masa de aire cálido puede considerarse como un disco amplio y de poco espesor; su altura puede que no sea mayor de unos 20 metros. Si se considera un exceso de temperatura de 2º C, este disco se debería de acelerar hacia arriba a unos 0.067 m/s2 . Este valor se deriva de la diferencia de densidad multiplicada por la gravedad y dividida por la temperatura absoluta. A primera vista no parece un valor muy impresionante pero si no se produjeran mezcla ni rozamiento que actuasen en su contra, alcanzaría una velocidad de 40 m/s (145 km/h) después de 10 min.

Figura 1: formación de la térmica. La fig. 1 explica algunos de los estados que se producen al transformar un disco plano en una térmica alta. El disco no podría elevarse verticalmente como si fuera una torta voladora, la resistencia sería enorme. Lo que parece ocurrir, es que pequeños brotes de aire se comienzan a elevar como lo haría el vapor desde un baño de agua caliente (A). En ocasiones uno puede ver estas térmicas neblinosas que comienzan a elevarse desde un bosque que ha sido empapado por la lluvia. Cuando el sol reaparece, el bosque a veces emite volutas de niebla que se elevan lentamente. Éstas no muestran ningún signo de estarse transformando en burbujas antes de que la humedad se evapore. Presumiblemente el proceso es demasiado suave y lento. Otro ejemplo es el "humo ártico", mechones de humedad o neblina que se elevan de un mar caliente durante un período frío.

Hasta que estos pequeños mechones no se organizan no se pueden elevar demasiado. Para formar una térmica, los brotes deben agruparse en pequeñas "plumas" que después se juntarán para formar columnas mayores (B).

Las "plumas" que se combinan para formar un cilindro de talla suficiente, normalmente progresan hasta que su parte más alta adquiere una forma abovedada (C).

A medida que el aire se está juntando arriba para formar la térmica, el disco original se contrae y su merma produce corrientes de aire superficial convergentes. Éstas son algunas veces lo suficientemente fuertes como para producir cambios de dirección en el viento de superficie, y cuando este último está casi en calma, las mangas o el humo de los fuegos pueden mostrar una convergencia a medida que la térmica despega.

La cúpula forma después una burbuja térmica (D) unida todavía a la menguante reserva de aire caliente sobre el suelo. Finalmente la conexión se rompe y uno si está volando en su interior, queda inmerso en una especie de cono con forma de cucurucho de helado. El aire en este cono es, posiblemente, absorbido por la burbuja.

¿Columnas, conos o burbujas?

Figura 2: forma de una térmica. Observando el humo de rastrojos nos podemos hacer una idea de cómo una térmica se puede comportar. Cuando la térmica está en su momento de apogeo, hay un suministro continuo de calor y el humo forma un cilindro con lados casi paralelos que alcanzan desde el nivel del suelo hasta la nube burbuja a unos 1.500 metros. Cuando el fuego se extingue, el cilindro se transforma en un cono invertido. Más arriba la mayoría del humo se expande formando algo así como una esfera. Los fuegos de rastrojo son una fuente exagerada de calor aunque su humo da una muy buena indicación de cómo las térmicas (con un carácter mucho menos violento) se comportan.

Parece que las burbujas térmicas no se forman en todos los casos. Necesitan suficiente diferencia de temperatura como para acelerar a la térmica a una cierta velocidad, y también necesitan tener una masa suficiente para formar una buena burbuja. Algunas plumas no llegan a crecer para formar una burbuja, o no lo hacen hasta que pasan el nivel de condensación y sufren una revitalización al formar nube. Si a la pluma le queda poca energía cuando alcanza el nivel de condensación, será arrastrada formando pequeñas bocanadas de nube con contornos desgarrados. Al volar por entre estos pequeños cúmulos se detectan muy pequeñas turbulencias y ninguno de los signos de una burbuja.

Haciendo números para una térmica imaginaria.

Figura 3: volumen de una térmica. Si comenzamos con una térmica con diámetro de 2.000 m. (las dimensiones aproximadas de un gran campo de vuelo), y una profundidad de 20 m. la masa total será de 76.000 toneladas. Ignorando cualquier expansión producida con el aumento de altura, este disco produciría un cilindro térmico de 1.000 m. de altura por 141 m. de diámetro, o un helado de cucurucho de 1.000 m. de alto con un diámetro en la parte más alta de 412 m., o eventualmente un esfera de 500 m. de diámetro. La figura 2 muestra esta serie de posibilidades.

Grandes y poderosas térmicas producen muy probablemente altos cilindros de ascendencia, por lo menos durante un tiempo. Cuando el suministro de calor se agota, aquel cilindro se transforma en un cono invertido. Finalmente el cono es recogido hacia arriba y hacia el interior de la burbuja en expansión.

Cuando solo hay una fuente finita de calor que pronto se acaba, la forma de la térmica se desarrolla probablemente según los estados de la figura 3. Ésta muestra una versión simplificada en cuatro etapas, de A a D. Cada una es una sección transversal de un volumen de aire con forma circular en planta, comenzando por un disco delgado y finalizando con una especie de helado de cucurucho. Las secciones se deforman para contener, de una a otra, la misma masa de aire. B muestra la fase donde una burbuja podría comenzar a desprenderse, con un cono muy plano de aire caliente que la alimenta. C muestra la burbuja en expansión (con su centro a una altura de 670 m.) en lo alto de un cono. En D vemos la totalidad de la masa de aire que se ha independizado del suelo. Las reservas de aire caliente se han agotado y tenemos un cono con burbuja de 1.000 m. de alto. La burbuja se ha expandido desde un valor de unos 200 m. de diámetro hasta duplicar aproximadamente su tamaño.

¿Sobrecargan los planeadores el peso de la térmica?

Si la térmica es tan masiva como hasta ahora hemos sugerido, no es probable que su ascenso se vea obstaculizado por unos cuantos planeadores girando en su interior. No obstante, al girar en una térmica bastante débil, uno se pregunta si realmente ésta podrá soportar algún planeador más. Me pareció muy simpático aquel piloto de la clase 15 metros que girando en una débil térmica, al ver que se le abalanzaba una manada de monstruos de la clase Open, abrió su micrófono para decir: "¡Fuera de aquí!, ésta solo es una térmica de clase Standard

Penetración.

El ejemplo de la Fig. 2 (ver la primera parte de la serie) no es toda la verdad. Los experimentos hechos con tanques de agua muestran que las térmicas crecen en tamaño al mezclarse con el fluido circundante. Este proceso se llama penetración. Las cumbres de los grandes cúmulos son cúpulas de gran tamaño formadas a su vez por cientos de cúpulas más pequeñas. En esta región de cúpulas de diferente tamaño es donde el aire circundante es incluido dentro de la térmica. Al principio la mayor parte de la penetración ocurre en la parte alta, pero a medida que la burbuja crece, parte del aire exterior se hunde alrededor de los lados y es absorbido hacia el interior de la burbuja desde abajo también.

La penetración enfría la térmica.

Figura 1: elevación de la burbuja. Lapenetración hace que la burbuja se expanda y diluye el aire caliente reduciendo así la diferencia de temperatura con el exterior. Cuando una térmica se eleva dentro de una capa estable el contraste de temperaturas es modificado. La parte exterior de la térmica es calentada por la mezcla, pero el núcleo, que asciende más rápidamente, se sigue enfriando al régimen original (gradiente adiabático seco). Esto produce el resultado inesperado de una corriente ascendente rápida en el corazón de la térmica que se enfría más rápidamente que el aire de movimiento ascendente lento, o incluso descendente, en los bordes.
Los intentos de detectar térmicas midiendo las diferencias de temperaturas fallan, normalmente, excepto cuando se realizan en la parte más baja. Solamente en los primeros cientos de metros, el aire ascendente es significativamente más caliente que su entorno. En los niveles medios hay poca diferencia de temperatura y en los niveles altos la mejor ascendencia es realmente más fría. La Fig. 4 presenta la burbuja elevándose, en la parte izquierda, con velocidades de 2.5 kt. reforzándose hasta 6 kt. entre 1.500 y 2.500 ft. A la derecha está el perfil de temperaturas que obtendríamos al cortar la burbuja. Al nivel del suelo es 21 C más caliente. A unos 300 ft. esta diferencia decrece a 1.51 C. En el tramo que va de los 1.500 a los 2.500 ft. la térmica pasa de ser algo más caliente a ser un poco más fría que el aire exterior. Después, en la parte superior, donde alcanza la capa de inversión, la ascendencia se detiene rápidamente, pero el perfil de temperaturas muestra que el núcleo es 1.41 C más frío que sus alrededores. ( Éste es solo un ejemplo numérico. En casos extremos el núcleo de la térmica puede ser hasta 41 C más frío que el aire circundante antes de que ésta sea detenida).

Las burbujas pequeñas y los cilindros estrechos son diluidos más rápidamente.

Fig. 5: ascensión de la burbuja El régimen de penetración depende del área de la superficie de la burbuja, pero el proceso de disolución depende del volumen interno. Cuando el radio de una burbuja aumenta, el volumen se incrementa en mayor medida que su superficie. La Fig. 5 refleja cómo la penetración puede detener a las pequeñas burbujas en su ascenso. El tamaño inicial de la burbuja está indicado al lado de cada curva. Se evidencia que la altura alcanzada depende del radio inicial. En el calculo, cada burbuja comenzó con un exceso de calor de 21 C y ascendió a través de un entorno que se enfriaba a razón de 81/Km (menos que el gradiente adiabático seco). Como resultado las térmicas con radio inicial menor de 100 m. no consiguieron alcanzar la inversión. Las burbujas mayores se elevaron más y más deprisa y penetraron en la inversión. Las curvas también reflejan el régimen de ascenso (marcado en nudos en la parte superior).

Las burbujas pequeñas se expanden más que las grandes.

Fig. 6: expansión de la burbuja La Fig. 6 muestra dos curvas. La de línea continua muestra la relación entre el radio inicial y el radio final. La curva a trazos muestra la altura a la que las burbujas podrían subir. El radio inicial está consignado en la parte inferior llegando hasta 140 m. La máxima altura alcanzada está a la derecha y el porcentaje de incremento sobre el radio inicial en el margen izquierdo. La línea continua destaca que los radios de las burbujas más pequeñas podrían alcanzar un valor del 500 % (o más) sobre su valor inicial, mientras que las mayores se incrementan solo en un 200 % incluso aunque se hayan elevado más.

Incursión dentro del aire estable.

Cuando una térmica pasa a través de una inversión y comienza a empujar dentro del aire estable su ascenso depende tanto de la diferencia de temperatura como de su velocidad de entrada. Las térmicas que ascienden rápidamente pueden adentrarse una distancia sorprendente antes de que la deceleración causada por la falta de diferencia de temperatura anule sus cantidades de movimiento. Esto en ocasiones lleva a que un pequeño cúmulo se forme sobre la base original de la inversión.

Las primeras térmicas son normalmente débiles.

El efecto de la penetración explica probablemente por qué las primeras térmicas del día suelen ser decepcionantes. Estas térmicas son normalmente de una vida muy corta. Parece como si se desprendieran antes de haber acumulado calor suficiente. Forman burbujas pequeñas que son rápidamente diluidas y raramente alcanzan la parte superior de la capa inestable.

La aparición de las primeras nubes.

Fig. 7: formación de nubes Una vez que la térmica ha pasado el nivel de condensación, calor extra es puesto en juego al liberarse el calor latente de condensación cuando se forma la nube. La Fig. 7 esquematiza cómo esto puede cambiar el régimen de ascenso. La curva llamada "azul" representa una masa demasiado seca para formar nube. La curva superior llamada "nube" se desvía de la curva anterior cuando rebasa el nivel marcado como "base de nubes". El calor extra liberado por la condensación hace a la térmica más caliente, adquiere una mayor flotabilidad y se acelera. Al ser más caliente se eleva más allá dentro de la capa de inversión. Al ser mayor la velocidad, su cantidad de movimiento es mayor también (en las condiciones seleccionadas para este ejemplo), de forma que llega unos mil pies más alto. En los días en los que los cúmulos se estratifican formando estratocúmulos, uno puede subir en el interior de un cúmulo que crece y sobrepasar la sábana de 8/8 que marca la inversión. Los Cu. que penetran de esta forma raramente sobreviven por mucho tiempo. El aire en altitud es, por regla general, tan seco que la evaporación los enfría pronto y los destruye.

Los primeros jirones

Las burbujas pequeñas que apenas consiguen alcanzar el nivel de condensación, producen conatos de nube. Estos no parecen tener forma de cúpula o perfil de burbuja al surgir. Si una burbuja hubiera existido más abajo, esta habría sido diluida en demasía por penetración como para conservar su forma y circulación. No confiéis en tales nubes como indicadores de térmicas. Ya en el momento en que aparecen estos conatos de nube casi toda su energía ha desaparecido y no hay ningún cono de ascendencia bajo ellos. Uno puede ir de una a otra, probando cada nube a la vista, sin encontrar nunca una que funcione. No obstante es posible permanecer arriba, porque uno puede encontrarse con térmicas azules entre medias. A horas tempranas las térmicas pueden ser pequeñas, pero pueden estar muy próximas las unas de las otras.

Autor Tom Bradbury - Traducción y edición: Javier Higueras.

Las térmicas cuando hay un viento ligero

Una brisa suave, a menudo estimula el desprendimiento de las térmicas. En condiciones de calma total, se pueden generar reservas de aire caliente bastante grandes antes de que algo provoque una perturbación, lo suficientemente importante, como para que se produzca una buena térmica. Si hay una brisa ligera, el aire caliente es empujado suavemente sobre el terreno hasta que alcanza un obstáculo.
Desprendimiento de una térmica La Fig. 8 ilustra dos posibilidades. La sección inferior muestra un disco superficial de aire caliente que choca con una línea de hangares disparándose y produciendo una serie de "plumas" que se transforman en burbujas a medida que ganan altura. A medida que el tiempo pasa, la reserva de aire se agota totalmente y la térmica muere. La periodicidad del fenómeno dependerá del tiempo que tarde el campo de vuelo en calentarse otra vez. Cuando el sol está bajo, puede pasar mucho tiempo. La sección superior muestra la pendiente del borde de una meseta que actúa como fuente de disparo. Frecuentemente esto es más efectivo que un obstáculo a bajo nivel. El desnivel de la pendiente supone una incitación para que el embrión de térmica comience a elevarse y, el terreno más alto (que está más seco y se calienta antes) proporciona una buena reserva que alimenta a la térmica a medida que ésta deriva sobre aquel.

Una ayuda inicial no hace que la térmica sea mucho mejor

Uno podría pensar que una vez dado un empuje inicial pendiente arriba éste haría que la térmica creciese más rápidamente y que subiese más alto. Esto no parece ser refrendado por los cálculos. El proceso de penetración (ver la segunda entrega del artículo) depende, en gran medida, de el régimen de subida de la térmica. Cuando ésta sube más rápido la penetración es mayor. Como resultado el exceso de velocidad es perdido pronto una vez que la térmica se ha distanciado de la ladera.

El efecto "aspirador"

Algunas regiones llanas pueden generar una enorme área de aire caliente que permanezca esperando hasta que algún disparador libere la térmica. Una vez que la térmica ha brotado es arrastrada por el viento recogiendo más aire caliente. El aire se puede elevar como una columna casi continua o en una serie de burbujas ligeramente espaciadas que son "arrancadas" por la térmica que pasa por encima. El resultado es una térmica de gran duración. El flujo hacia la base de la térmica puede traer aire de varias direcciones. Si el aire sobre la superficie sufre una ligera rotación inicialmente, la concentración bajo la térmica incrementa la velocidad de giro. Después se produce un remolino de polvo visible. En regiones desérticas los remolinos (dust devils) pueden caminar sobre el terreno durante muchos minutos y elevarse a 7.000 pies o más. En el Reino Unido donde el calentamiento solar es menos potente, la mayoría de los remolinos tienen una vida corta y raramente suben mucho; yo los he visto aparecer antes de que nadie se hubiera dado cuenta de que eran aprovechables.

Vientos fuertes

Los vientos fuertes causan turbulencia la cual rompe el flujo horizontal de forma que parte del aire (que se mueve rápidamente) incide contra el suelo. Entonces las térmicas parecen ser arrancadas del suelo antes de que estén preparadas para partir. Resulta entonces, que parecen ser incapaces de organizarse debidamente hasta que no alcanzan una altura mayor. Hay burbujas de ascendencia muy estrechas e irregulares en las capas más bajas pero raramente algo aprovechable. Más arriba es probable que las térmicas continúen siendo estrechas y normalmente turbulentas también. Arriba en la base de las nubes las térmicas pueden ser tan fuertes como en los días con vientos suaves, pero más abajo están demasiado rotas para ser giradas. En ocasiones volar recto contra el viento da mejores resultados que girar.
Desprendimiento de la térmica La Fig. 9 muestra térmicas siendo extraídas de la superficie por el flujo turbulento que hay cerca del terreno. No parecen formar burbujas, al menos cerca del suelo. El aire se eleva en forma de columna rota y demasiado estrecha para ser girada. En A se produce un parche abombado de nube. En C la ascendencia pierde cantidad de movimiento y la nube es doblada y en D decae. En el dibujo superior, la nube E ha pasado el nivel de condensación con una mayor energía y se ha revitalizado. La extraña burbuja puede empujar hacia arriba desde la nube. Con térmicas tempranas es bastante común ver que la base de la nube se inclina hacia arriba. En el lado donde pega el viento una cola marca el final de una "pluma". Las colas son una característica que se da con vientos fuertes y térmicas débiles. Yo no he encontrado, hasta el momento, ninguna ascendencia aprovechable en estas colas.

El efecto del agrupamiento

Al hablar de la vida de las nubes uno necesita hacer la distinción entre lo que son células individuales y líneas o agrupaciones de nubes, las cuales duran mucho más tiempo. Las grandes agrupaciones de nubes están formadas por muchas células. Las que están en el exterior tienen una vida corta porque están expuestas a la erosión del aire circundante. Las células cercanas al centro del grupo gozan de una existencia más protegida; el anillo exterior de nubes las protege de la erosión por contacto con el aire seco, de forma que pueden crecer mucho más. Muchas veces, uno puede poner rumbo hacia una gran agrupación de cúmulos con la confianza de que, seguramente, habrá ascendencia en algún lugar bajo ellos; incluso aunque nos lleve quince minutos llegar hasta allí. Las nubes aisladas son mucho menos fiables. Pueden tener un aspecto muy bueno al verlas desde la distancia, pero en demasiadas ocasiones comienzan a expirar justo cuando las alcanzas.

Duración vital de una nube cumuliforme

Hay gran cantidad de pilotos excesivamente locuaces que se deleitan contando a sus compañeros lo buena que es la ascendencia en la que están. La información acerca de una térmica en particular puede alentar el ánimo del piloto que viene detrás, pero raramente tiene un uso práctico a menos que los dos pilotos se puedan ver el uno al otro. Pocas térmicas perduran mucho tiempo a no ser que estén rematadas por grandes nubes, las cuales pueden se vistas por todos los demás. En los días azules una voz por la radio diciendo: "hay un +4 sobre Cowley" raramente es de mucha ayuda para el piloto que está saliendo de Didcot, que está a algunas millas de distancia. Normalmente esta espléndida térmica habrá partido, hace mucho tiempo ya, antes de que llegues allí.

Por cuánto tiempo perdura un cúmulo, parece depender de varios factores:
1. El volumen de la nube. Cuanto mayor sea, más tiempo durará.
2. Su esbeltez. Entendiendo esto como la altura de la nube dividida por su anchura, las nubes de menor esbeltez serán las que duren más. Por ejemplo, una nube alta y estrecha con una esbeltez de 4 tiende a tener solamente la cuarta parte de vida activa que un nube achatada con base grande o poca altura. Si alcanzas una nube de gran esbeltez justo en el momento en que ésta comienza su vida, puedes ser arrastrado a gran velocidad hacia arriba por varios miles de pies, pero solo si puedes permanecer en la burbuja.
3. La hora del día. Las nubes tienen una vida más corta por la mañana que por la tarde y las térmicas que más duran parece que las encontramos a última hora de la tarde.
4. La base de la nube. Cuanto mayor sea la burbuja térmica y el cono de ascendencia debajo de ella, más alto podrá subir. Las bases altas normalmente van acompañadas de altos conos de ascendencia y de grandes burbujas en altura. Si la base de la nube está por debajo de 2.000 pies, como puede ocurrir cuando los primeros cúmulos de la mañana aparecen, las burbujas son frecuentemente pequeñas y las nubes tienen una vida breve. Las nubes pequeñas pueden estar muertas en un par de minutos (aunque continuaremos viendo sus restos durante unos cinco minutos más). En las tardes de verano, cuando las bases de las nubes pueden estar por encima de los 5.000 pies, sus conos de ascendencia a menudo pueden extenderse una gran distancia por debajo de la nube y la burbuja de la parte superior es mucho más grande que por la mañana. Tan grandes térmicas tienen una vida prolongada (un cuarto de hora o incluso más).
A horas un poco más avanzadas, incluso cuando la base de las nubes está tan cerca de la capa de inversión que la propia nube tiene muy poco espesor, uno se puede encontrar con pequeños cúmulos planos que funcionan durante media hora o más. En esta situación las nubes activas están casi siempre más separadas que durante la mañana.

Fuentes de térmica semipermanentes

Hay otro modelo de nubes que disfrutan de una vida muy prolongada. Estas son las que tienen un suministro subyacente de aire caliente que no se agota. Con un viento calmado, un grupo de cúmulos que esté anclado a una montaña puede permanecer allí durante horas, muchas veces hasta el ocaso, siempre que la nube no se haga tan grande que deje las laderas de la montaña bajo su propia sombra. No obstante, si observas estos cúmulos ortográficos, observarás que las torres individuales tienen corta vida; el banco de nubes permanece activo porque está formado por una gran familia de cúmulos que crecen sobre la misma zona; cuando una torre decae hay otra que se eleva en las inmediaciones tomando el relevo.

Calles de cúmulos

Estas tienen una vida prolongada también, pero que es debida a una circulación especial en la que el aire sigue un camino helicoidal. Una vez más, cada célula individual no perdura por demasiado tiempo, aunque la calle es continuamente rellenada por células nuevas de forma que, su vida efectiva es larga.

Los signos de un cúmulo activo

Uno debería de buscar dos características:
A. Una parte superior en forma de cúpula bien definida con otras cúpulas más pequeñas superpuestas sobre las mayores. Esto denota que ha habido una buena térmica debajo. (Pero puede que ya no esté funcionando bajo la base de la nube).
B. El aspecto de la base nos dice, normalmente, si hay una térmica que esté alimentando todavía a la nube. Una base casi horizontal, plana en un área de varios cientos de metros, casi siempre significa que una térmica está, todavía, entrando en la nube desde abajo.
Poco después de que la térmica se ha acabado, la base pierde su apariencia horizontal. La parte superior de la nube continúa creciendo por varios minutos más después de que la base ha comenzado a desfigurarse.
C. Escapar lo más rápidamente posible de cualquier cúmulo cuando la cumbre del mismo se rompe y la base se descompone. Allí pronto puede haber una catarata invisible de aire descendente.

Este artículo no ha hecho más que rozar la superficie. Hay mucho más de lo que tratar sobre este tema y espero hacerlo en la próxima entrega.