Datos y análisis

Las extrañas nubes de la atmósfera superior: las distintas capas atmosféricas y su relación con las nubes

Una explicación física pero didáctica de las nubes que podemos encontrar en las distintas capas atmosféricas.

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Alejadas en aspecto y distancia de las nubes troposféricas que habitualmente observamos, presentamos unas curiosas, llamativas y enigmáticas nubes que se forman en las capas altas de la atmósfera. Conviene explicar que la Alta Atmósfera o Atmósfera Superior, es toda aquella que se encuentra por encima de nuestra Troposfera (la capa más cercana al suelo).

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La troposfera

La Troposfera en la zona templada tiene un espesor entre 10 y 14 Km dependiendo de la estación del año, y su cercanía a los polos o al ecuador. Su límite superior está marcado por una capa de transición conocida como Tropopausa, cuya altitud en las regiones polares están en el rango de 6 a 8 Km de altitud, mientras que en las zonas próximas a la convergencia ecuatorial ronda, e incluso supera los 16 Km. En esta capa, los movimientos del aire son tanto horizontales como verticales. Las nubes habituales normalmente están en esta franja, disponiéndose y clasificándose según su altura, aspecto y composición; siendo las más altas las que contienen el prefijo “cirro-”, formadas por cristales de hielo. Por debajo de éstas se encuentran el resto, compuestas generalmente por gotas de agua líquida o sobreenfriada, siendo un error considerar que las nubes están formadas por vapor de agua. Un tipo especial, que abarca todas las alturas de la Troposfera, es el Cumulonimbo (la nube de tormenta).

La estratosfera

A partir de la Tropopausa se encuentra la Estratosfera, considerada ya Atmósfera Superior, de cuyo estudio se encarga una especialidad que toma el nombre de Aeronomía. La Estratosfera se extiende desde la Tropopausa (10-14 Km de altitud en la zona templada) hasta los 50 Km de altitud aproximadamente, donde encuentra otra capa de transición denominada Estratopausa.

Cumulonimbos
Cumulonimbo y Cumulus congestus como ejemplo de nubes troposféricas.
(Crédito: bando de imágenes Canva)

En la Estratosfera, los movimientos del aire son principalmente horizontales y las únicas nubes procedentes de la Troposfera que la alcanzan son algunos “domos o torreones” de los cumulonimbos muy desarrollados, las procedentes de explosiones volcánicas, o las desgraciadas y antropogénicas nubes de explosiones nucleares. En esta capa se desarrollan uno de los tipos de nubes a los que nos referiremos.

La mesosfera

Por encima de la Estratopausa nos encontramos con la Mesosfera, con altitudes comprendidas entre los 50 y 85 Km aproximadamente. La siguiente capa de transición, llamada Mesopausa, se encuentra a una altitud variable entre los 80 y 90 Km. En esta capa describiremos el otro tipo de nubes que da nombre a este epígrafe.

Por encima de la Mesopausa se encuentran otras capas, en las que no entraremos, tales son la Termosfera o Ionosfera (según se considere su temperatura o su composición), y la Exosfera.

“Todas las nubes que podemos observar se encuentran en las tres primeras capas: Troposfera -mayoritariamente-, Estratosfera y Mesosfera, y todas ellas se encuentran dentro de la atmósfera interior, conocida como Homosfera”; considerándose Espacio exterior o Heterosfera a partir de la Línea de Kármàn, clásicamente situada a los 100 Km, ya en la Termosfera.

Para situar las nubes que se van a describir, entiendo necesaria esta introducción del conjunto de la atmósfera donde se forman estas estructuras y así valorar mejor estas curiosas nubes, muy comunes en zonas polares y subpolares, siendo bastante más raras en zonas templadas, pero que como veremos pueden observarse hacia los 40° de latitud -latitud media de la Península Ibérica – o incluso latitudes más bajas en condiciones especiales.

¿Cuáles son estos tipos de nubes?

NUBES ESTRATOSFÉRICAS POLARES (NEP o PSC -por sus siglas inglesas-)

Se suelen presentar en los meses fríos de cada hemisferio, entre los 15 y 35 Km de altitud y durante el Crepúsculo Civil (con el Sol entre 1 y 6 grados bajo el horizonte), con lo que se diferencian de las nubes troposféricas altas (cirros) ya en sombra. Suelen asociarse a ondas de gravedad propagadas en vertical al atravesar un flujo de aire alguna cordillera de cierta entidad. Más frecuentes en el hemisferio austral que en el boreal, según ciertas condiciones pueden observarse en zonas subpolares y más raras veces en regiones templadas. Aunque son invernales, el momento más visible suele ser durante la primavera (por la luz solar y las bajas temperaturas debido a la inercia térmica). Podemos clasificarlas en dos grandes grupos, por su altitud, aspecto y composición:

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NEP Tipo I : Las más bajas, alrededor de 15 o 16 Km de altitud. Aspecto de estrato homogéneo amarillento deslustrado. Son destructoras de Ozono estratosférico, formadas por agua subfundida con ácido nítrico hidratado y/o ácido sulfúrico, que en combinación con los CFCs y por mediación de la radiación ultravioleta libera cloro, que fijándose al ozono disocia la molécula, dejando oxígeno libre (destruye ozono). Para su formación se necesitan temperaturas iguales o inferiores a 78°C negativos.

Nubes estratosfericas Polares
NEP Tipo 1. (Crédito: Atlas Internacional de Nubes. OMM.)

NEP Tipo II, “Madreperlas o Nacaradas”: Más altas, se sitúan hacia los 30 o 35 Km de altitud. Mucho más vistosas, con formas almendradas u onduladas, colores brillantes e iridiscentes que sobre un fondo blanco se tornan naranjas o rosadas. No se deben confundir con los Altocúmulos lenticulares por su forma, ni con las irisaciones o iridiscencias que a veces se forman sobre nubes tipo cirro por sus brillos, pues ambas quedan en sombra cuando las Madreperlas brillan (cirros y altocúmulos son nubes troposféricas más bajas). Las formas onduladas o ahusadas sugieren una posible génesis asociada a ondas de montañas propagadas en vertical. Al contrario que las Tipo I, las Nacaradas resultan inofensivas al estar compuestas por cristales de hielo de agua casi pura. Para su formación se necesitan temperaturas iguales o inferiores a 83 u 85 grados bajo cero (inferiores al punto de sublimación del hielo).

(Nota: La Sublimación en física clásica se refiere al paso directo del estado sólido al gaseoso sin pasar por el líquido, mientras que en meteorología se usa tanto para el paso de sólido a gas, como de gas a sólido -sublimación inversa-).

Nubes estratosféricas polares
NEP Tipo 2 (Nacarada o Madreperla) sobre la base antártica de McMurdo. (Crédito: Wikimedia)

NUBES MESOSFÉRICAS POLARES O NOCTILUCENTES ( NMP O PMC -POR SUS SIGLAS EN INGLÉS -)

Son las nubes más altas conocidas hasta ahora, encontrándose en la zona superior de la Mesosfera hacia los 75 a 85 Km de altitud, próximas a la Mesopausa. Blanquecinas, azuladas, plateadas, brillantes, con formas filamentosas, onduladas, enrejadas, en remolinos o en bandas. Se visualizan en verano con un punto álgido en el mes de junio. Frecuentes hasta los 75 grados N -punto máximo para su visualización por la luz solar existente en esas fechas -, pueden verse incluso por debajo de los 40°N (como lo atestigua la foto adjunta tomada en Sierra Nevada – Granada -), siendo más raras en estas latitudes, como es lógico. Nótese que hablo de latitud Norte, pues en el hemisferio austral resultan mucho más raras.

NEP Tipo 2
NEP Tipo 2, Madreperla o Nacarada. (Crédito: Atlas Internacional de Nubes. OMM.)
Irisaciones o iridiscencias, nubes
Irisaciones o iridiscencias producidas por los
cristales de hielo de un cirro, que no deben
confundirse con las Madreperlas. (Crédito:
Atlas Internacional de Nubes. OMM.)
Nube Noctilucente
Nube Noctilucente desde Granada. Junio 2021. Crédito: Instituto Astrofísico de
Andalucía. Observatorio de Sierra Nevada (Granada).
NMP o noctilucente.
NMP o noctilucente. (Crédito: Atlas Internacional de Nubes. OMM.)

Para observarlas debemos encontrarnos tras la puesta de sol, dentro del Crepúsculo Náutico y Astronómico, con el Sol entre 6 y 16 grados bajo el horizonte. Para entonces el cielo se encuentra ennegrecido y los cirros troposféricos han quedado en sombra, por lo que su identificación resulta fácil. La temperatura para su formación puede estar alrededor de los -120°C, momento en que la Mesosfera superior está más fría -en verano, paradójicamente -.

No se apreciaron antes de la erupción del volcán Krakatoa en 1883, cuya explosión proyectó cenizas hasta los 80 Km de altitud, por lo que en principio se pensó que su composición la formaban cenizas casi exclusivamente, error que después se comprobó, pues aunque no claras en su génesis, en las Noctilucentes intervienen además de polvo procedente de erupciones volcánicas o meteoritos -como micronúcleos de condensación -, microcristales de hielo, cuya agua puede proceder de vapor sublimado de motores cohetes, metano alterado y algún otro compuesto desconocido.

Este artículo fue publicado originalmente en la revista Papeles Universitarios de la Universidad de Granada.

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Dr. Juan Carlos Gómez Espáriz

Por Dr. Juan Carlos Gómez Espáriz. Miembro de la Real Sociedad Geográfica (SGE) y de la Sociedad Geográfica Española (SGE). Médico y Odontólogo.

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