¿Qué es el gradiente adiabático seco?
El gradiente adiabático seco (en inglés, DALR) describe cómo cambia la temperatura de una parcela de aire no saturado a medida que asciende o desciende en la atmósfera sin intercambiar calor con su entorno. Como el aire que sube se expande y se enfría, el aire seco pierde unos 9,8 °C por cada 1000 metros que asciende, y gana esa misma cantidad cuando desciende. Este valor es una constante física universal que se deduce de la gravedad y del calor específico del aire, por lo que la calculadora es válida en cualquier punto de la Tierra.
Cómo usar la calculadora
Introduce la temperatura en superficie (o de partida) en °C, la altitud inicial en metros y la altitud objetivo para la que quieres conocer la temperatura. La calculadora obtiene la diferencia de altitud, la multiplica por el gradiente y devuelve la temperatura a la altura deseada. Usa una altitud objetivo mayor para simular una parcela en ascenso (enfriamiento) o una menor para simular el descenso (calentamiento, como ocurre con los vientos föhn o chinook).
La fórmula explicada
La ecuación que rige el cálculo es $$T = T_0 - 9{,}8 \times \frac{\Delta z}{1000}$$ donde \(T_0\) es la temperatura de partida, \(\Delta z\) es la diferencia de altitud en metros y 9,8 es el gradiente seco en °C por kilómetro. El propio valor del gradiente procede de \(\Gamma_d = g / c_p\), con \(g \approx 9{,}81\ \text{m/s}^2\) y \(c_p \approx 1005\ {\text{J/(kg}\cdot\text{K)}}\), lo que da aproximadamente 9,8 °C por km.
Ejemplo resuelto
Supongamos que la temperatura en superficie es de 20 °C a nivel del mar (0 m) y queremos conocer la temperatura de una parcela seca que se eleva hasta 1500 m. La diferencia de altitud es de 1500 m, así que $$\Delta T = -9{,}8 \times \frac{1500}{1000} = -14{,}7\ \text{°C}$$ La temperatura final es \(20 - 14{,}7 = \textbf{5{,}3}\ \textbf{°C}\).
Definiciones y Glosario
- Proceso adiabático
- Un cambio termodinámico en el que no se intercambia calor con el entorno. Los cambios de temperatura ocurren únicamente a través de la expansión (enfriamiento) o compresión (calentamiento) de la parcela.
- Parcela de aire
- Un pequeño volumen imaginario de aire tratado como una unidad discreta que mantiene su identidad, utilizado para rastrear la temperatura, presión y humedad mientras se mueve verticalmente.
- Velocidad de enfriamiento adiabático seco (\(\Gamma_d\))
- La velocidad a la que una parcela de aire no saturada (sin condensación) se enfría cuando sube, ≈ 9,8 °C por 1000 m. Se aplica igualmente al calentamiento durante el descenso.
- Velocidad de enfriamiento adiabático saturado / húmedo (\(\Gamma_m\))
- La velocidad de enfriamiento más lenta de una parcela que sube una vez que está saturada y el vapor de agua se condensa, ≈ 5 °C/km en promedio, porque la liberación de calor latente contrarresta el enfriamiento adiabático.
- Velocidad de enfriamiento ambiental (\(\Gamma_e\))
- El cambio real medido de la temperatura con la altura en la atmósfera circundante en un momento y lugar determinados, promediando ≈ 6,5 °C/km en la atmósfera estándar. Compararla con las velocidades adiabáticas determina la estabilidad atmosférica.
- Viento Föhn / Chinook
- Un viento cálido y seco que desciende la ladera. El aire sube y se enfría (a menudo perdiendo humedad como precipitación), luego desciende por el lado sotavento, calentándose a la velocidad adiabática seca, llegando más cálido y seco que a la misma altitud en el lado de barlovento.
- \(T_0\)
- La temperatura inicial del aire (en la superficie o de referencia), en °C, en la altitud inicial.
- \(\Delta z\)
- El cambio de altitud, \(z_1 - z_0\), en metros. Positivo para ascenso (enfriamiento), negativo para descenso (calentamiento).
- \(\Gamma_d\)
- Símbolo para la velocidad de enfriamiento adiabático seco, 9,8 °C/km, utilizado como el multiplicador en la fórmula de temperatura.
Preguntas frecuentes
¿Por qué 9,8 y no el valor ambiental de 6,5 °C/km? La cifra de 9,8 °C/km corresponde al gradiente adiabático seco de una parcela en movimiento. El gradiente ambiental medio (~6,5 °C/km) describe la atmósfera real e incluye los efectos de la humedad y de la mezcla del aire.
¿Y el aire saturado (con nubes)? En cuanto se produce la condensación, el calor latente ralentiza el enfriamiento hasta el gradiente adiabático húmedo (~5 °C/km). Esta herramienta solo contempla el caso seco.
¿Puedo simular aire descendente? Sí: basta con fijar la altitud objetivo por debajo de la altitud inicial y el aire se calentará 9,8 °C por cada 1000 m de descenso.
