As pingas e os cristais poden estar formados porauga ou outras substancias químicas. NaTerra, as nubes fórmanse como resultado da saturación doaire cando se arrefría ata o seupunto de resío, ou cando adquire suficientehumidade (normalmente en forma devapor de auga) dunha fonte adxacente para elevar o punto de resío ata atemperatura ambiente.
As nubes sitúanse nahomosfera da atmosfera da Terra, que inclúe atroposfera, aestratosfera e amesosfera. A ciencia que estuda as nubes é anefoloxía, unha rama da meteoroloxía centrada na formación, composición, densidade, temperatura, evolución, movemento, agrupación e clasificación das nubes. Existen dous métodos para denominar as nubes nas súas respectivas capas da homosfera, polonome en latín e polonome común.
Osxéneros da troposfera, a capa atmosférica máis próxima á superficie terrestre, teñen nomes latinos debido á adopción universal danomenclatura deLuke Howard que a propuxo formalmente en 1802. Converteuse na base dun sistema internacional moderno que divide as nubes en cincoformas físicas que, á súa vez, poden dividirse ou clasificarse enniveis dealtitude para obter dezxéneros básicos. Os principais tipos de nubes representativos de cada unha destas formas son osstratus, oscumulus, osstratocumulus, oscumulonimbus, e oscirrus. As nubes denivel baixo non teñen prefixos relacionados coa altitude. Con todo, os tipos estratiformes e estratocumuliformes denivel medio reciben o prefixoalto-, mentres que as variantes denivel alto destas dúas mesmas formas levan o prefixocirro-. En ambos os casos, suprímeseestrato- desta última forma para evitar a dobre prefixación. Os xéneros cunha extensión vertical suficiente para ocupar máis dun nivel non levan prefixos relacionados coa altitude. Clasifícanse formalmente como de nivel baixo ou medio en función da altitude á que se forman inicialmente, e tamén se caracterizan máis informalmente comomultinivel ouvertical. A maior parte dos dez xeneros derivados por este método declasificación poden subdividirse enespecies e á súa vez envariedades. As nubes estratiformes moi baixas que se estenden ata a superficie da Terra reciben os nomes comúns denéboa ebrétema, pero non teñen nomes en latín.
Na estratosfera e mesosfera, as nubes teñen nomes comúns para os seus principais tipos. Poden ter a aparencia de veos ou láminas estratiformes, mechas cirriformes ou bandas ou ondulacións estratocumuliformes. Vénse con pouca frecuencia, principalmente nas rexións polares da Terra. Observáronse nubes nas atmosferas doutrosplanetas elúas dosistema solar e máis aló. Con todo, debido ás súas diferentes características de temperatura, adoitan estar compostas, ademais de auga, por outras substancias comometano,amoníaco eácido sulfúrico.
As nubes troposféricas poden ter un efecto directo sobre ocambio climático na Terra. Poden reflectir os raios entrantes do sol, o que pode contribuír a un efecto de arrefriado onde e cando se producen estas nubes, ou atrapar a radiación de onda máis longa que se reflicte de novo desde a superficie da Terra, o que pode causar un efecto de quecemento. A altitude, a forma e o espesor das nubes son os principais factores que inflúen no quecemento ou arrefriado local da Terra e a atmosfera. As nubes que se forman por encima da troposfera son demasiado escasas e finas para influír no cambio climático. As nubes son a principal incerteza dasensibilidade climática.[3]
Nomenclaturas homosféricas e clasificación cruzada
A táboa que segue ten un alcance moi amplo, do mesmo xeito que o modelo de xéneros de nubes na que se basea en parte. Existen algunhas variacións nos estilos danomenclatura entre o esquema de clasificación utilizado para a troposfera (latín estrito excepto para os aerosois superficiais) e os niveis superiores da homosfera (termos comúns, algúns derivados informalmente do latín). Con todo, os esquemas presentados aquí comparten unha clasificación cruzada de formas físicas e niveis de altitude para derivar os 10 xéneros troposféricos,[4] a néboa e brétema que se forma a nivel de superficie, e varios tipos principais adicionais por encima da troposfera. O xénero cumulus inclúe catro especies que indican o tamaño vertical que pode afectar os niveis de altitude.
Os antigos estudos sobre as nubes non se facían de forma illada, senón que se observaban en combinación con outros elementosmeteorolóxicos e mesmo con outras ciencias naturais. Ao redor do ano340 a.C., o filósofo gregoAristóteles escribiuMeteorologica, unha obra que representaba a suma dos coñecementos da época sobre asciencias naturais, incluídos o tempo e o clima. Por primeira vez, as precipitacións e as nubes das que caían as precipitacións recibiron o nome de meteoros, que procede da palabra gregameteoros, que significa 'alto no ceo'. Desta palabra xurdiu o termo modernometeoroloxía, o estudo das nubes e o tempo.Meteorologica baseábase na intuición e a simple observación, pero non no que hoxe se considera o método científico. Con todo, foi a primeira obra coñecida que tentou tratar de forma sistemática un amplo abanico de temas meteorolóxicos, especialmente ociclo hidrolóxico.[9]
Clasificación das nubes troposféricas segundo a súa altitude de aparición: Os tipos de xéneros multinivel e verticais non limitados a un único nivel de altitude inclúen nimbostratus, cumulonimbus e algunhas das especies de cúmulos de maior tamaño.
.Tras séculos de teorías especulativas sobre a formación e o comportamento das nubes, os primeiros estudos verdadeiramente científicos foron realizados porLuke Howard en Inglaterra eJean-Baptiste Lamarck en Francia. Howard era un observador metódico con sólidos coñecementos de latín, que utilizou para clasificar formalmente os distintos tipos de nubes troposféricas en 1802. Cría que as observacións científicas das cambiantes formas das nubes no ceo poderían desvelar a clave da predición meteorolóxica.
Ese mesmo ano, Lamarck traballara de forma independente na clasificación das nubes e ideara un sistema de nomenclatura diferente que non causou impresión nin sequera no seu país de orixe,Francia, porque utilizaba nomes e frases en francés infrecuentemente descritivos e informais para os tipos de nubes. O seu sistema de nomenclatura incluía 12 categorías de nubes, con nomes como (traducido do francés) nubes brumosas, nubes moteadas e nubes en forma de vasoira. En cambio, Howard utilizou o latín universalmente aceptado, que se impuxo rapidamente tras a súa publicación en 1803.[10] O dramaturgo e poeta alemánJohann Wolfgang von Goethe compuxo catro poemas sobre as nubes e dedicoullos a Howard.
En 1891, a Conferencia Meteorolóxica Internacional adoptou formalmente o sistema de Howard.[10] Este sistema só cubría os tipos de nubes troposféricas. Con todo, o descubrimento de nubes por encima da troposfera a finais do século XIX conduciu finalmente á creación de esquemas de clasificación separados que volveron ao uso de nomes comúns descritivos e frases que lembraban en certo xeito os métodos de clasificación de Lamarck. Estas nubes moi altas, aínda que clasificadas por estes métodos diferentes, son con todo moi similares a algunhas formas de nubes identificadas na troposfera con nomes latinos.[7]
As nubes están constituídas por gotas minúsculas ou cristais de xeo que se forman en torno a núcleos microscópicos, que poden ser de po, na atmosfera. Despois de formadas, as nubes poden ser transportadas polo vento no sentido ascendente ou descendente. No primeiro caso a nube é forzada a se elevar e, debido ao arrefriamento, as gotas de auga poden terminar total ou parcialmente conxeladas. No segundo caso, como xa se indicou, a nube pódese disipar pola evaporación das gotas de auga.
Polo tanto, as nubes poden estar constituídas por gotas de auga e cristais de xeo ou, incluso, exclusivamente por cristais de xeo en suspensión no ar húmido. Así, a constitución da nube vai depender da súa temperatura e altitude.
Hai varios procesos de formación das nubes e das súas consecuentes formas e dimensións.
As nubes son formadas polo arrefriamento do ar ata a condensación da auga sobre unha partícula soluble en suspensión no ar (aerosol) debido á subida e expansión do ar. É o que sucede cando unha parcela de ar sobe a niveis onde a presión atmosférica é cada vez menor e o volume de ar se expande. Esta expansión require enerxía, que é absorbida da calor da parcela, e, por iso, a temperatura descende. Este fenómeno é coñecido por arrefriamento adiabático. A condensación e conxelación ocorren en torno de núcleos apropiados, procesos que resultan do arrefriamento adiabático, o cal, en cambio, resulta de ar ascendente.
Unha vez formada a nube poderá evolucionar, medrando cada vez máis, ou disiparse. A disipación da nube resulta da evaporación, das gotas de auga que a compoñen, motivada por un aumento de temperatura resultante da mestura do ar con outra masa de ar máis quente, polo quecemento adiabático ou, incluso, pola mestura cunha masa de ar seco. Tamén pode ser debida á precipitación en forma de choiva
Unha nube pode xurdir cando unha certa masa de ar é forzada a moverse para riba acompañando o relevo do terreo. Esas nubes, chamadas de “orixe orográfica”, tamén resultan da condensación do vapor de auga debido ao arrefriamento adiabático do ar.
As nubes terrestres atópanse na maior parte da homosfera, que inclúe a troposfera, a estratosfera e a mesosfera. Dentro destas capas daatmosfera, o ar pode saturarse ao arrefriarse ata o seupunto de resío ou ao engadirse humidade dunha fonte adxacente.[11] Neste último caso, a saturación prodúcese cando o punto de resío elévase ata a temperatura do ar ambiente.
Oarrefriado adiabático prodúcese cando un ou varios dos tres posibles axentes elevadores -convectivo, ciclónico/frontal ou orográfico- fan que un paquete de ar que contén vapor de auga invisible elévese e arrefríese ata o seu punto de resío, a temperatura á que o ar se satura. O principal mecanismo deste proceso é o arrefriado adiabático.[12] Cando o ar arrefríase ata o seu punto de resío e satúrase, o vapor de auga normalmente condénsase para formar nubes de pingas. Esta condensación prodúcese normalmente ennúcleos de condensación de nubes comosal ou partículas de po que son o suficientemente pequenas como para ser mantidas no ar polacirculación normal do ar.[13][14]
Animación da evolución das nubes de cumulus humilis a cumulonimbus capillatus incus
.Un dos axentes é o movemento ascendente convectivo do ar causado polo quecemento solar diúrno a nivel da superficie.[13] A inestabilidade da masa de ar en niveis baixos permite a formación de nubes cumuliformes na troposfera que poden producir chuvascos se o ar é suficientemente húmido.[15] En raras ocasións, a sustentación convectiva pode ser o suficientemente potente como para penetrar atropopausa e empuxar a cima da nube cara á estratosfera.[16]
A elevación frontal eciclónica prodúcese na troposfera cando o ar deestable é forzado cara a arriba enfrontes meteorolóxicas e ao redor de centros debaixas presións mediante un proceso denominadoconverxencia.[17] Osfrontes cálidas asociados a ciclóns extratropicales tenden a xerar principalmente nubes cirriformes e estratiformes nunha ampla zona, a menos que a masa de ar cálido que se aproxima sexa inestable, nese caso os cúmulos congestus ou cumulonimbos adoitan estar incrustados na capa principal de nubes precipitantes.[18] Osfrontes frías adoitan desprazarse máis rapidamente e xeran unha liña de nubes máis estreita, na súa maioría estratocumuliformes, cumuliformes ou cumulonimbiformes, dependendo da estabilidade da masa de ar cálido situada xusto diante da fronte.[19]
Ocrepúsculo vespertino ventoso, potenciado polo ángulo do Sol, pode imitar visualmente untornado resultante da sustentación orográfica
.Unha terceira fonte de sustentación é a circulación do vento que forza ao ar para superar unha barreira física, como unhamontaña (sustentación orográfica).[13] Se o ar é estable en xeral, non se forman máis que nubes decasquete lenticular. Con todo, se o ar vólvese suficientemente húmido e inestable, poden aparecer chuvascos orográficos outormentas eléctricas.[20]
As nubes formadas por calquera destes axentes elevadores obsérvanse inicialmente na troposfera, onde estes axentes son máis activos. Con todo, o vapor de auga que foi elevado á parte superior da troposfera pode ser transportado mesmo máis arriba polas ondas gravitatorias, onde unha maior condensación pode dar lugar á formación de nubes na estratosfera e na mesosfera.[21]
Xunto co arrefriado adiabático que require un axente elevador, existen tres mecanismos non adiabáticos principais para baixar a temperatura do aire ata o seu punto de resío. O arrefriado por condución, por radiación e por evaporación non requiren ningún mecanismo de elevación e poden provocar condensación na superficie, o que dá lugar á formación denéboa.[22][23][24]
Pódense engadir varias fontes principais de vapor de auga ao aire como forma de conseguir a saturación sen ningún proceso de arrefriado:evaporación das augas superficiais ou do chan húmido,[25][11][26] precipitación ouvirga,[27] etranspiración das plantas.[28]
A clasificación natroposfera baséase nunha xerarquía de categorías con formas físicas e niveis de altitude na parte superior.[5][6] Estes clasifícanse nun total de dez tipos de xénero, a maioría dos cales poden dividirse en especies e subdividirse á súa vez en variedades, que se sitúan na parte inferior da xerarquía.[29]
As nubes da troposfera adoptan cinco formas físicas baseadas na estrutura e o proceso de formación. Estas formas utilízanse habitualmente para a análise por satélite.[30] Indícanse a continuación en orde ascendente aproximado de inestabilidade ou actividadeconvectiva.[31]
As nubes non convectivas (nubes estratiformes) aparecen en condicións de masa de aire estable e, en xeral, teñen estruturas planas en forma de lámina que poden formarse a calquera altitude na troposfera.[32] O grupo das estratiformes divídese por rango de altitude nos xéneroscirrostratus (de nivel alto),altostratus (de nivel medio),stratus (de nivel baixo) enimbostratos (de varios niveis).[6] Anéboa considérase normalmente unha capa de nubes superficiais.[20] A néboa pode formarse a nivel de superficie en aire claro ou pode ser o resultado dunha nube stratus moi baixa que descende até o nivel do solo ou do mar. Pola contra, as nubes estratiformes baixas fórmanse cando anéboa de vento elévase por encima do nivel da superficie en condicións de brisa.
ASnubes cirriformes da troposfera son do xénero cirrus e teñen o aspecto de filamentos desprendidos ou semifusionados. Fórmanse a grandes altitudes troposféricas nun aire maioritariamente estable con escasa ou nula actividade convectiva, aínda que as manchas máis densas poden mostrar ocasionalmente acumulacións causadas por unhaconvección limitada de alto nivel onde o aire é parcialmente inestable.[33] Por encima da troposfera pódense atopar nubes parecidas aos cirros, cirrostratus e cirrocúmulos, pero clasificanse por separado utilizando nomes comúns.
Asnubes estratocumuliformes teñen características tanto cumuliformes como estratiformes en forma de rolos, ondulacións ou elementos.[4] Xeralmente fórmanse como resultado dunha convección limitada nunha masa de aire estable coroada por unha capa de investimento.[34] Se a capa de investimento está ausente ou máis alta na troposfera, o aumento da inestabilidade da masa de aire pode facer que as capas de nubes desenvolvan cimas en forma de torretas formadas por acumulacións cumuliformes incrustadas.[35] O grupo estratocumuliforme divídese encirrocumulus (nivel alto, sen prefixo estrato),altocumulus (nivel medio, sen prefixo estrato) estratocumulus (nivel baixo).[4]
As nubescumuliformes aparecen xeralmente en montóns ou guechos illados.[36][37] Son o produto dunha elevación convectiva localizada, pero xeralmente libre, onde non hai capas de investimento na troposfera que limiten o crecemento vertical. En xeral, as nubes cumuliformes pequenas tenden a indicar unha inestabilidade comparativamente débil. As cumuliformes máis grandes indican unha maior inestabilidade atmosférica e actividade convectiva..[38] Dependendo do seu tamaño vertical, as nubes do xénerocumulus poden ser de baixo nivel ou multinivel cunha extensión vertical de moderada a elevada.[6]
As nubescumulonimbus son as nubes de convección libre máis grandes, de gran extensión vertical. Prodúcense en aire moi inestable[13] e a miúdo teñen contornos difusos nas partes superiores das nubes que ás veces inclúen cimas debigornia.[4] Estas nubes son o produto dunha convección moi forte que pode penetrar na estratosfera inferior.
Cúmulo Mammatus formada durante o Furacán Catarina en 2004, Santa Catarina.
Cirrus (CI): aspecto delicado, sedoso ou fibroso, cor branca brillante. Lembran colas de cabalo. Fican a 8 mil metros de altitude, nunha temperatura a 0 °C, por iso están constituídas cristais microscópicos dexeo.
Cirrocumulus (CC): delgadas, compostas de elementos moi pequenos en forma de gránulos e rugas. Indican base de corrente de xato e turbulencia.
Cirrostratus (CS): veo transparente, fino e esbranquizado, sen ocultar o sol ou a lúa, presentan o fenómeno de halo (fotometeoro). Fican logo debaixo dos Cirrus e tamén están formados por cristais de xeo.
Altostratus (AS): capas cincentas ou azuladas, moitas veces asociadas a altocumulus; compostas de gotículas superenfriadas e cristais de xeo; non forman halo, cobren o sol; precipitación leve e continua.
Altocumulus (AC): banco, lenzo ou capa de nubes brancas ou cincentas, tendo xeralmente sombras propias. Constitúen o chamado "ceo ovellado".
Stratus (ST): moi baixas, en capas uniformes e suaves, cor cinza; coladas á superficie é o neboeiro; presenta topo uniforme (ar estable) e produce chuvisca (orballo). Cando se presentan fraccionadas son chamadas fractostratus (FS).
Stratocumulus (SC): lenzo continuo ou descontinuo, de cor cinza ou esbranquizada, tendo sempre partes escuras.
Nimbostratus (NS): aspecto amorfo, base difusa e baixa, moi espesa, escura ou cincenta; produce precipitacións intermitentes e máis ou menos intensa.
Cumulonimbus.
Cumulus (Cu): contornos ben definidos, aseméllanse a unha coliflor; máxima frecuencia sobre a terra de día e sobre a auga de noite. Poden ser orográficas ou térmicas (convectivas); presentan precipitación en forma de pancadas; correntes convectivas. Cando se presentan fraccionadas son chamadasfractocumulus (FC). As moi desenvolvidas son chamadascumulus congestus. Son sinal de bo tempo.
Cumulonimbus (CB): nube de treboada; base entre 700 e 1.500 m, con cumios chegando a 24 e 35 km de altura, sendo a media entre 9 e 12 km; están formadas por pingas de auga, cristais de xeo, gotas superenfriadas, flocos de neve e saraiba. Caracterizadas pola "bigornia": o cumio presenta expansión horizontal debido aos ventos superiores, lembrando a forma dunha bigornia ou zafra de ferreiro, e é formado por cristais de xeo, sendo nubes do tipoCirrostratus (CS).
↑Freud, E.; Rosenfeld, D. (2012). "Linear relation between convective cloud drop number concentration and depth for rain initiation".Journal of Geophysical Research117 (D2). pp. n/a.Bibcode:2012JGRD..117.2207F.doi:10.1029/2011JD016457.
↑Laufersweiler, M. J.; Shirer, H. N. (1995). "A theoretical model of multi-regime convection in a stratocumulus-topped boundary layer".Boundary-Layer Meteorology73 (4). pp. 373–409.Bibcode:1995BoLMe..73..373L.doi:10.1007/BF00712679.
