Tormenta eléctrica

Una tormenta eléctrica es una tormenta caracterizada por la presencia de rayos y su efecto acústico en la atmósfera terrestre, conocido como trueno. Las tormentas eléctricas relativamente débiles a veces se denominan chubascos. Las tormentas eléctricas ocurren en un tipo de nube conocida como cumulonimbus. Suelen ir acompañados de fuertes vientos y suelen producir fuertes lluvias y, a veces, nieve, aguanieve o granizo.pero algunas tormentas eléctricas producen poca o ninguna precipitación. Las tormentas eléctricas pueden alinearse en una serie o convertirse en una banda de lluvia, conocida como línea de turbonada. Las tormentas eléctricas fuertes o severas incluyen algunos de los fenómenos meteorológicos más peligrosos, como granizo grande, vientos fuertes y tornados. Algunas de las tormentas eléctricas severas más persistentes, conocidas como supercélulas, giran al igual que los ciclones. Si bien la mayoría de las tormentas eléctricas se mueven con el flujo medio del viento a través de la capa de la troposfera que ocupan, la cizalladura vertical del viento a veces provoca una desviación en su curso en ángulo recto con respecto a la dirección de la cizalladura del viento.

Las tormentas eléctricas son el resultado del rápido movimiento ascendente del aire cálido y húmedo, a veces a lo largo de un frente. Sin embargo, se necesita algún tipo de forzamiento de nubes, ya sea un frente, un canal de onda corta u otro sistema, para que el aire acelere rápidamente hacia arriba. A medida que el aire cálido y húmedo se mueve hacia arriba, se enfría, se condensa,y forma una nube cumulonimbus que puede alcanzar alturas de más de 20 kilómetros (12 millas). A medida que el aire ascendente alcanza su temperatura de punto de rocío, el vapor de agua se condensa en gotas de agua o hielo, lo que reduce la presión localmente dentro de la celda de la tormenta. Cualquier precipitación cae a gran distancia a través de las nubes hacia la superficie de la Tierra. A medida que las gotas caen, chocan con otras gotas y se hacen más grandes. Las gotitas que caen crean una corriente descendente a medida que atraen aire frío, y este aire frío se esparce por la superficie de la Tierra, causando ocasionalmente fuertes vientos que comúnmente se asocian con tormentas eléctricas.

Las tormentas eléctricas pueden formarse y desarrollarse en cualquier ubicación geográfica, pero con mayor frecuencia en latitudes medias, donde el aire cálido y húmedo de las latitudes tropicales choca con el aire más frío de las latitudes polares. Las tormentas eléctricas son responsables del desarrollo y la formación de muchos fenómenos meteorológicos severos. Las tormentas eléctricas y los fenómenos que ocurren junto con ellas representan grandes peligros. El daño que resulta de las tormentas eléctricas es infligido principalmente por vientos descendentes, grandes granizos e inundaciones repentinas causadas por fuertes precipitaciones. Las células de tormenta más fuertes son capaces de producir tornados y trombas marinas.

Hay tres tipos de tormentas eléctricas: unicelulares, multicelulares y supercelulares. Las tormentas supercélulas son las más fuertes y severas. Los sistemas convectivos de mesoescala formados por cizalladura vertical favorable del viento dentro de los trópicos y subtrópicos pueden ser responsables del desarrollo de huracanes. Las tormentas eléctricas secas, sin precipitaciones, pueden provocar el estallido de incendios forestales por el calor generado por los rayos de nube a tierra que los acompañan. Se utilizan varios medios para estudiar las tormentas eléctricas: radar meteorológico, estaciones meteorológicas y fotografía de video. Las civilizaciones pasadas tenían varios mitos sobre las tormentas eléctricas y su desarrollo hasta el siglo XVIII. Más allá de la atmósfera terrestre, también se han observado tormentas eléctricas en los planetas de Júpiter, Saturno, Neptuno y, probablemente, Venus.

Ciclo vital

El aire cálido tiene una densidad más baja que el aire frío, por lo que el aire más cálido sube hacia arriba y el aire más frío se asienta en el fondo (este efecto se puede ver con un globo aerostático). Las nubes se forman a medida que el aire relativamente más cálido, transportando humedad, se eleva dentro del aire más frío. El aire húmedo asciende y, al hacerlo, se enfría y parte del vapor de agua de ese aire ascendente se condensa. Cuando la humedad se condensa, libera energía conocida como calor latente de condensación, lo que permite que el paquete ascendente de aire se enfríe menos que el aire más frío que lo rodea.continuando la ascensión de la nube. Si hay suficiente inestabilidad en la atmósfera, este proceso continuará el tiempo suficiente para que se formen nubes cumulonimbus y produzcan relámpagos y truenos. Los índices meteorológicos, como la energía potencial convectiva disponible (CAPE) y el índice de sustentación, pueden utilizarse para ayudar a determinar el posible desarrollo vertical ascendente de las nubes. Generalmente, las tormentas eléctricas requieren tres condiciones para formarse:

1. Humedad
2. Una masa de aire inestable
3. Una fuerza de elevación (calor)

Todas las tormentas eléctricas, independientemente del tipo, pasan por tres etapas: la etapa de desarrollo, la etapa madura y la etapa de disipación. La tormenta eléctrica promedio tiene un diámetro de 24 km (15 millas). Dependiendo de las condiciones presentes en la atmósfera, cada una de estas tres etapas toma un promedio de 30 minutos.

Etapa de desarrollo

La primera etapa de una tormenta eléctrica es la etapa de cúmulo o etapa de desarrollo. Durante esta etapa, las masas de humedad se elevan hacia la atmósfera. El desencadenante de esta elevación puede ser la iluminación solar, donde el calentamiento del suelo produce térmicas, o donde dos vientos convergen empujando el aire hacia arriba, o donde los vientos soplan sobre un terreno de elevación creciente. La humedad transportada hacia arriba se enfría en gotas líquidas de agua debido a las temperaturas más bajas a gran altura, que aparecen como cúmulos. A medida que el vapor de agua se condensa en líquido, se libera calor latente, que calienta el aire, lo que hace que se vuelva menos denso que el aire circundante y más seco. El aire tiende a subir en una corriente ascendentea través del proceso de convección (de ahí el término precipitación convectiva). Este proceso crea una zona de baja presión dentro y debajo de la tormenta en formación. En una tormenta eléctrica típica, aproximadamente 500 millones de kilogramos de vapor de agua se elevan hacia la atmósfera terrestre.

Etapa madura

En la etapa madura de una tormenta eléctrica, el aire caliente continúa ascendiendo hasta que alcanza un área de aire más cálido y no puede ascender más. A menudo, este 'gorro' es la tropopausa. En cambio, el aire se ve obligado a expandirse, dando a la tormenta una forma característica de yunque. La nube resultante se llama cumulonimbus yunque. Las gotas de agua se fusionan en gotas más grandes y pesadas y se congelan para convertirse en partículas de hielo. A medida que caen, se derriten para convertirse en lluvia. Si la corriente ascendente es lo suficientemente fuerte, las gotas se mantienen en el aire el tiempo suficiente para volverse tan grandes que no se derriten por completo sino que caen como granizo. Mientras las corrientes ascendentes todavía están presentes, la lluvia que cae arrastra el aire circundante con ella, creando corrientes descendentes.también. La presencia simultánea de una corriente ascendente y descendente marca la etapa madura de la tormenta y produce nubes cumulonimbus. Durante esta etapa se pueden presentar considerables turbulencias internas, que se manifiestan como fuertes vientos, relámpagos severos e incluso tornados.

Por lo general, si hay poca cizalladura del viento, la tormenta entrará rápidamente en la etapa de disipación y "lloverá sola", pero si hay un cambio suficiente en la velocidad o dirección del viento, la corriente descendente se separará de la corriente ascendente y la tormenta puede convertirse en una supercélula, donde la etapa madura puede mantenerse durante varias horas.

Etapa de disipación

En la etapa de disipación, la tormenta está dominada por la corriente descendente. Si las condiciones atmosféricas no respaldan el desarrollo de supercelulares, esta etapa ocurre con bastante rapidez, aproximadamente entre 20 y 30 minutos después de la vida de la tormenta. La corriente descendente empujará hacia abajo fuera de la tormenta eléctrica, golpeará el suelo y se extenderá. Este fenómeno se conoce como downburst. El aire frío llevado al suelo por la corriente descendente corta la entrada de la tormenta, la corriente ascendente desaparece y la tormenta se disipará. Las tormentas eléctricas en una atmósfera prácticamente sin cizalladura vertical del viento se debilitan tan pronto como envían un límite de flujo de salida en todas las direcciones, que luego corta rápidamente su entrada de aire relativamente cálido y húmedo y mata el crecimiento adicional de la tormenta.La corriente descendente que golpea el suelo crea un límite de salida. Esto puede causar ráfagas descendentes, una condición potencialmente peligrosa para que las aeronaves vuelen, ya que se produce un cambio sustancial en la velocidad y dirección del viento, lo que resulta en una disminución de la velocidad aerodinámica y la subsiguiente reducción en la sustentación de la aeronave. Cuanto más fuerte es el límite de flujo de salida, más fuerte se vuelve la cizalladura vertical del viento resultante.

Clasificación

Hay cuatro tipos principales de tormentas eléctricas: unicelular, multicelular, línea de turbonada (también llamada línea multicelular) y supercélula. El tipo que se forma depende de la inestabilidad y las condiciones relativas del viento en diferentes capas de la atmósfera ("cizalladura del viento"). Las tormentas eléctricas unicelulares se forman en entornos de baja cizalladura vertical del viento y duran solo 20 a 30 minutos.

Las tormentas eléctricas organizadas y los grupos/líneas de tormentas eléctricas pueden tener ciclos de vida más prolongados, ya que se forman en entornos de cizalladura vertical del viento significativa, normalmente superior a 25 nudos (13 m/s) en los 6 kilómetros más bajos (3,7 millas) de la troposfera, lo que ayuda a la desarrollo de corrientes ascendentes más fuertes, así como diversas formas de clima severo. La supercélula es la más fuerte de las tormentas eléctricas, más comúnmente asociada con granizo grande, vientos fuertes y formación de tornados. Los valores de agua precipitable superiores a 31,8 milímetros (1,25 pulgadas) favorecen el desarrollo de complejos de tormentas organizadas. Aquellos con fuertes lluvias normalmente tienen valores de agua precipitable superiores a 36,9 milímetros (1,45 pulgadas).Por lo general, se requieren valores aguas arriba de CAPE superiores a 800 J/kg para el desarrollo de la convección organizada.

Unicelular

Este término se aplica técnicamente a una sola tormenta eléctrica con una corriente ascendente principal. También conocidas como tormentas eléctricas de masa de aire, estas son las típicas tormentas eléctricas de verano en muchos lugares templados. También ocurren en el aire fresco e inestable que a menudo sigue al paso de un frente frío desde el mar durante el invierno. Dentro de un grupo de tormentas eléctricas, el término "célula" se refiere a cada corriente ascendente principal por separado. Las células de tormenta eléctrica se forman ocasionalmente de forma aislada, ya que la ocurrencia de una tormenta eléctrica puede desarrollar un límite de flujo de salida que establece el desarrollo de una nueva tormenta eléctrica. Tales tormentas rara vez son severas y son el resultado de la inestabilidad atmosférica local; de ahí el término "tormenta de masa de aire". Cuando tales tormentas tienen un breve período de clima severo asociado con ellas, se conoce como tormenta severa de pulso. Las tormentas de pulso severo están mal organizadas y ocurren aleatoriamente en el tiempo y el espacio, lo que las hace difíciles de pronosticar. Las tormentas eléctricas unicelulares normalmente duran de 20 a 30 minutos.

Clústeres multicelulares

Este es el tipo más común de desarrollo de tormentas eléctricas. Las tormentas eléctricas maduras se encuentran cerca del centro del cúmulo, mientras que las tormentas eléctricas que se disipan existen en su lado a favor del viento. Las tormentas multicelulares se forman como grupos de tormentas, pero luego pueden evolucionar en una o más líneas de turbonada. Si bien cada celda del clúster puede durar solo 20 minutos, el clúster en sí puede persistir durante horas a la vez. A menudo surgen de corrientes ascendentes convectivas en o cerca de cadenas montañosas y límites climáticos lineales, como fuertes frentes fríos o valles de baja presión. Este tipo de tormentas son más fuertes que las tormentas unicelulares, pero mucho más débiles que las tormentas supercelulares. Los peligros del cúmulo multicelular incluyen granizo de tamaño moderado, inundaciones repentinas y tornados débiles.

Líneas multicelulares

Una línea de turbonada es una línea alargada de tormentas severas que se pueden formar a lo largo o delante de un frente frío. A principios del siglo XX, el término se utilizó como sinónimo de frente frío. La línea de turbonada contiene fuertes precipitaciones, granizo, relámpagos frecuentes, fuertes vientos en línea recta y posiblemente tornados y trombas marinas. Se puede esperar tiempo severo en forma de fuertes vientos en línea recta en áreas donde la línea de turbonada misma tiene la forma de un eco de arco, dentro de la porción de la línea que se inclina más. Los tornados se pueden encontrar a lo largo de las ondas dentro de un patrón de onda de eco de línea, o LEWP, donde están presentes áreas de baja presión de mesoescala. Algunos ecos de arco en el verano se llaman derechos y se mueven bastante rápido a través de grandes secciones de territorio.En el borde posterior del escudo de lluvia asociado con líneas de turbonada maduras, se puede formar una estela baja, que es un área de baja presión de mesoescala que se forma detrás del sistema de alta presión de mesoescala normalmente presente debajo del dosel de lluvia, que a veces se asocia con una ráfaga de calor.. Este tipo de tormenta también se conoce como "Viento del lago pedregoso" (chino tradicional: 石湖風 - shi2 hu2 feng1, chino simplificado: 石湖风) en el sur de China.

Supercélulas

Las tormentas de supercélulas son tormentas grandes, generalmente severas, casi estacionarias que se forman en un entorno donde la velocidad o dirección del viento varía con la altura ("cizalladura del viento"), y tienen corrientes descendentes y ascendentes separadas (es decir, donde su precipitación asociada es no cae a través de la corriente ascendente) con una fuerte corriente ascendente giratoria (un "mesociclón"). Estas tormentas normalmente tienen corrientes ascendentes tan poderosas que la parte superior de la nube de tormenta supercelular (o yunque) puede atravesar la troposfera y alcanzar los niveles más bajos de la estratosfera. Las tormentas de supercélulas pueden tener 24 kilómetros (15 millas) de ancho. La investigación ha demostrado que al menos el 90 por ciento de las supercélulas causan clima severo.Estas tormentas pueden producir tornados destructivos, granizo extremadamente grande (10 centímetros o 4 pulgadas de diámetro), vientos en línea recta de más de 130 km/h (81 mph) e inundaciones repentinas. De hecho, la investigación ha demostrado que la mayoría de los tornados ocurren a partir de este tipo de tormenta eléctrica. Las supercélulas son generalmente el tipo de tormenta más fuerte.

Tormentas eléctricas severas

En los Estados Unidos, una tormenta eléctrica se clasifica como severa si los vientos alcanzan al menos 93 kilómetros por hora (58 mph), el granizo tiene un diámetro de 25 milímetros (1 pulgada) o más, o si se informan nubes de embudo o tornados. Aunque una nube de embudo o tornado indica una tormenta severa, se emite una advertencia de tornado en lugar de una advertencia de tormenta severa. Se emite una advertencia de tormenta eléctrica severa si una tormenta eléctrica se vuelve severa o pronto se volverá severa. En Canadá, una tasa de lluvia superior a 50 milímetros (2 pulgadas) en una hora, o 75 milímetros (3 pulgadas) en tres horas, también se usa para indicar tormentas eléctricas severas. Las tormentas eléctricas severas pueden ocurrir a partir de cualquier tipo de celda de tormenta. Sin embargo, las líneas multicelulares, supercelulares y de turbonada representan las formas más comunes de tormentas eléctricas que producen clima severo.

Sistemas convectivos de mesoescala

Un sistema convectivo de mesoescala (MCS) es un complejo de tormentas que se organiza en una escala mayor que las tormentas individuales pero más pequeña que los ciclones extratropicales, y normalmente persiste durante varias horas o más. El patrón general de nubes y precipitaciones de un sistema convectivo de mesoescala puede tener forma redonda o lineal e incluir sistemas meteorológicos como ciclones tropicales, líneas de turbonada, eventos de nieve con efecto de lago, bajas polares y complejos convectivos de mesoescala (MCC), y generalmente forman frentes meteorológicos cercanos. La mayoría de los sistemas convectivos de mesoescala se desarrollan durante la noche y continúan su vida útil hasta el día siguiente. Tienden a formarse cuando la temperatura de la superficie varía más de 5 °C (9 °F) entre el día y la noche.El tipo que se forma durante la estación cálida sobre la tierra se ha observado en América del Norte, Europa y Asia, con un máximo de actividad observado durante las últimas horas de la tarde y la noche.

Las formas de MCS que se desarrollan en los trópicos se encuentran en uso ya sea en la Zona de Convergencia Intertropical o en las vaguadas del monzón, generalmente dentro de la estación cálida entre la primavera y el otoño. Se forman sistemas más intensos sobre la tierra que sobre el agua. Una excepción son las bandas de nieve con efecto de lago, que se forman debido al aire frío que se mueve a través de cuerpos de agua relativamente cálidos y se produce desde el otoño hasta la primavera. Las bajas polares son una segunda clase especial de MCS. Se forman en latitudes altas durante la estación fría. Una vez que el MCS principal muere, puede ocurrir un desarrollo de tormenta posterior en relación con su vórtice convectivo de mesoescala remanente (MCV).Los sistemas convectivos de mesoescala son importantes para la climatología de las precipitaciones de los Estados Unidos sobre las Grandes Llanuras, ya que aportan a la región aproximadamente la mitad de las precipitaciones anuales de la estación cálida.

Movimiento

Las dos principales formas en que se mueven las tormentas eléctricas son a través de la advección del viento y la propagación a lo largo de los límites de salida hacia fuentes de mayor calor y humedad. Muchas tormentas eléctricas se mueven con la velocidad media del viento a través de la troposfera terrestre, los 8 kilómetros más bajos (5,0 millas) de la atmósfera terrestre. Las tormentas eléctricas más débiles son dirigidas por vientos más cercanos a la superficie de la Tierra que las tormentas eléctricas más fuertes, ya que las tormentas eléctricas más débiles no son tan altas. Las células y complejos de tormentas organizados y de larga duración se mueven en ángulo recto con respecto a la dirección del vector de cizalladura del viento vertical. Si el frente de ráfaga, o el borde de ataque del límite de salida, se adelanta a la tormenta, su movimiento se acelerará en tándem. Este es más un factor con tormentas eléctricas con fuertes precipitaciones (HP) que con tormentas eléctricas con bajas precipitaciones (LP). Cuando las tormentas eléctricas se fusionan, lo que es más probable cuando existen numerosas tormentas eléctricas cerca unas de otras, el movimiento de la tormenta eléctrica más fuerte normalmente dicta el movimiento futuro de la celda fusionada. Cuanto más fuerte sea el viento medio, es menos probable que otros procesos participen en el movimiento de la tormenta. En el radar meteorológico, las tormentas se rastrean mediante el uso de una función destacada y el seguimiento de un escaneo a otro.

Tormenta de refuerzo

Una tormenta eléctrica secundaria, comúnmente conocida como tormenta eléctrica de formación, es una tormenta eléctrica en la que se produce un nuevo desarrollo en el lado de barlovento (generalmente el lado oeste o suroeste en el hemisferio norte), de modo que la tormenta parece permanecer estacionaria o propagarse. en dirección hacia atrás. Aunque la tormenta a menudo aparece estacionaria en el radar, o incluso moviéndose contra el viento, esto es una ilusión. La tormenta es en realidad una tormenta de múltiples celdas con celdas nuevas y más vigorosas que se forman en el lado de barlovento, reemplazando las celdas más antiguas que continúan a la deriva a favor del viento.Cuando esto sucede, es posible que se produzcan inundaciones catastróficas. En Rapid City, Dakota del Sur, en 1972, una alineación inusual de vientos en varios niveles de la atmósfera se combinó para producir un conjunto de células en constante formación que dejó caer una enorme cantidad de lluvia sobre la misma área, lo que resultó en devastadoras inundaciones repentinas. Un evento similar ocurrió en Boscastle, Inglaterra, el 16 de agosto de 2004 y en Chennai el 1 de diciembre de 2015.

Riesgos

Cada año, muchas personas mueren o resultan gravemente heridas por tormentas eléctricas severas a pesar de la advertencia anticipada. Si bien las tormentas eléctricas severas son más comunes en la primavera y el verano, pueden ocurrir en casi cualquier época del año.

Rayo de nube a tierra

Los relámpagos de nube a tierra ocurren con frecuencia dentro del fenómeno de las tormentas eléctricas y tienen numerosos peligros para los paisajes y las poblaciones. Uno de los peligros más significativos que pueden presentar los rayos son los incendios forestales que pueden provocar. Bajo un régimen de tormentas eléctricas de baja precipitación (LP), donde hay poca precipitación, la lluvia no puede evitar que se inicien incendios cuando la vegetación está seca, ya que los rayos producen una cantidad concentrada de calor extremo. Ocasionalmente se producen daños directos causados ​​por la caída de rayos. En áreas con una alta frecuencia de rayos de nube a tierra, como Florida, los rayos causan varias muertes por año, más comúnmente entre las personas que trabajan al aire libre.

La lluvia ácida también es un riesgo frecuente producido por los rayos. El agua destilada tiene un pH neutro de 7. La lluvia "limpia" o no contaminada tiene un pH ligeramente ácido de aproximadamente 5,2, porque el dióxido de carbono y el agua en el aire reaccionan juntos para formar ácido carbónico, un ácido débil (pH 5,6 en agua destilada), pero la lluvia no contaminada también contiene otras sustancias químicas. Óxido nítrico presente durante fenómenos tormentosos,causada por la oxidación del nitrógeno atmosférico, puede resultar en la producción de lluvia ácida, si el óxido nítrico forma compuestos con las moléculas de agua en la precipitación, creando así lluvia ácida. La lluvia ácida puede dañar las infraestructuras que contienen calcita u otros compuestos químicos sólidos. En los ecosistemas, la lluvia ácida puede disolver los tejidos vegetales de las vegetaciones y aumentar el proceso de acidificación en los cuerpos de agua y en el suelo, lo que resulta en la muerte de organismos marinos y terrestres.

Granizo

Cualquier tormenta que produce granizo que llega al suelo se conoce como granizada. Las nubes de tormenta que son capaces de producir granizo a menudo se ven adquiriendo una coloración verde. El granizo es más común a lo largo de las cadenas montañosas porque las montañas fuerzan los vientos horizontales hacia arriba (lo que se conoce como levantamiento orográfico), lo que intensifica las corrientes ascendentes dentro de las tormentas eléctricas y aumenta la probabilidad de granizo. Una de las regiones más comunes para el granizo grande es a través del norte montañoso de la India, que reportó uno de los números de muertes relacionados con el granizo más altos registrados en 1888. China también experimenta tormentas de granizo significativas. En toda Europa, Croacia experimenta frecuentes ocurrencias de granizo.

En América del Norte, el granizo es más común en el área donde se encuentran Colorado, Nebraska y Wyoming, conocida como "Hail Alley". El granizo en esta región ocurre entre los meses de marzo y octubre durante las horas de la tarde y la noche, con la mayor parte de las ocurrencias de mayo a septiembre. Cheyenne, Wyoming, es la ciudad más propensa al granizo de América del Norte, con un promedio de nueve a diez tormentas de granizo por temporada. En Sudamérica, las zonas propensas al granizo son ciudades como Bogotá, Colombia.

El granizo puede causar daños graves, especialmente en automóviles, aeronaves, tragaluces, estructuras con techos de vidrio, ganado y, más comúnmente, en los cultivos de los agricultores. El granizo es uno de los peligros de tormentas eléctricas más importantes para las aeronaves. Cuando las piedras de granizo superan los 13 milímetros (0,5 pulgadas) de diámetro, los aviones pueden dañarse gravemente en segundos. Los granizos que se acumulan en el suelo también pueden ser peligrosos para los aviones que aterrizan. El trigo, el maíz, la soja y el tabaco son los cultivos más sensibles a los daños por granizo. El granizo es uno de los peligros más costosos de Canadá. Las granizadas han sido la causa de eventos costosos y mortales a lo largo de la historia. Uno de los primeros incidentes registrados ocurrió alrededor del siglo IX en Roopkund, Uttarakhand, India.El granizo más grande en términos de circunferencia máxima y longitud jamás registrado en los Estados Unidos cayó en 2003 en Aurora, Nebraska, Estados Unidos.

Tornados y trombas marinas

Un tornado es una columna de aire violenta y giratoria en contacto con la superficie de la tierra y una nube cumulonimbus (también conocida como nube de tormenta) o, en casos raros, la base de una nube cúmulo. Los tornados vienen en muchos tamaños, pero generalmente tienen la forma de un embudo de condensación visible, cuyo extremo estrecho toca la tierra y, a menudo, está rodeado por una nube de escombros y polvo. La mayoría de los tornados tienen velocidades de viento entre 40 y 110 mph (64 y 177 km/h), miden aproximadamente 75 metros (246 pies) de ancho y viajan varios kilómetros (unas pocas millas) antes de disiparse. Algunos alcanzan vientos de más de 300 mph (480 km/h), se extienden más de 1600 metros (1 milla) de ancho y permanecen en el suelo más de 100 kilómetros (docenas de millas).

La escala Fujita y la escala Fujita mejorada clasifican los tornados según el daño causado. Un tornado EF0, la categoría más débil, daña los árboles pero no causa daños significativos a las estructuras. Un tornado EF5, la categoría más fuerte, arranca edificios de sus cimientos y puede deformar grandes rascacielos. La escala similar de TORRO va desde T0 para tornados extremadamente débiles hasta T11 para los tornados más poderosos conocidos. Los datos de radar Doppler, la fotogrametría y los patrones de remolinos del suelo (marcas cicloidales) también pueden analizarse para determinar la intensidad y otorgar una calificación.

Las trombas marinas tienen características similares a los tornados, caracterizados por una corriente de viento en espiral en forma de embudo que se forma sobre cuerpos de agua, conectándose con grandes nubes cumulonimbus. Las trombas marinas generalmente se clasifican como formas de tornados, o más específicamente, tornados no supercelulares que se desarrollan sobre grandes masas de agua. Estas columnas de aire en espiral se desarrollan con frecuencia en áreas tropicales cercanas al ecuador, pero son menos comunes en áreas de latitudes altas.

Inundación repentina

Las inundaciones repentinas son el proceso en el que un paisaje, sobre todo un entorno urbano, está sujeto a inundaciones rápidas. Estas inundaciones rápidas ocurren más rápidamente y están más localizadas que las inundaciones fluviales estacionales o las inundaciones superficiales y con frecuencia (aunque no siempre) están asociadas con lluvias intensas.Las inundaciones repentinas pueden ocurrir con frecuencia en tormentas eléctricas de movimiento lento y generalmente son causadas por la fuerte precipitación líquida que las acompaña. Las inundaciones repentinas son más comunes en entornos urbanos densamente poblados, donde hay pocas plantas y cuerpos de agua para absorber y contener el exceso de agua. Las inundaciones repentinas pueden ser peligrosas para infraestructuras pequeñas, como puentes y edificios de construcción débil. Las plantas y los cultivos en las zonas agrícolas pueden ser destruidos y devastados por la fuerza de las aguas embravecidas. Los automóviles estacionados dentro de las áreas afectadas también pueden ser desplazados. La erosión del suelo también puede ocurrir, exponiendo riesgos de fenómenos de deslizamientos.

Estallido

Los vientos descendentes pueden producir numerosos peligros para los paisajes que experimentan tormentas eléctricas. Los vientos descendentes son generalmente muy poderosos y, a menudo, se confunden con las velocidades del viento producidas por los tornados, debido a la cantidad concentrada de fuerza ejercida por su característica de línea recta horizontal. Los vientos descendentes pueden ser peligrosos para infraestructuras y edificios inestables, incompletos o de construcción débil. Los cultivos agrícolas y otras plantas en entornos cercanos pueden ser arrancados y dañados. Las aeronaves que están despegando o aterrizando pueden estrellarse.Los automóviles pueden ser desplazados por la fuerza ejercida por los vientos descendentes. Los vientos descendentes generalmente se forman en áreas donde los sistemas de aire de alta presión de corrientes descendentes comienzan a hundirse y desplazan las masas de aire debajo de él, debido a su mayor densidad. Cuando estas corrientes descendentes alcanzan la superficie, se extienden y se convierten en los destructivos vientos rectos horizontales.

Tormenta de asma

El asma por tormenta eléctrica es el desencadenamiento de un ataque de asma por las condiciones ambientales causadas directamente por una tormenta eléctrica local. Durante una tormenta eléctrica, los granos de polen pueden absorber la humedad y luego estallar en fragmentos mucho más pequeños que el viento dispersa fácilmente. Mientras que los granos de polen más grandes generalmente son filtrados por los vellos de la nariz, los fragmentos de polen más pequeños pueden pasar y entrar en los pulmones, lo que desencadena el ataque de asma.

Precauciones de seguridad

La mayoría de las tormentas eléctricas van y vienen sin incidentes; sin embargo, cualquier tormenta eléctrica puede volverse severa, y todas las tormentas eléctricas, por definición, presentan el peligro de rayos. La preparación y seguridad ante tormentas eléctricas se refiere a tomar medidas antes, durante y después de una tormenta eléctrica para minimizar las lesiones y los daños.

Preparación

La preparación se refiere a las precauciones que deben tomarse antes de una tormenta eléctrica. Cierta preparación toma la forma de disposición general (ya que una tormenta eléctrica puede ocurrir en cualquier momento del día o del año). Preparar un plan de emergencia familiar, por ejemplo, puede ahorrar un tiempo valioso si surge una tormenta de forma rápida e inesperada. Preparar el hogar quitando ramas y árboles muertos o podridos, que pueden ser derribados por vientos fuertes, también puede reducir significativamente el riesgo de daños a la propiedad y lesiones personales.

El Servicio Meteorológico Nacional (NWS) de los Estados Unidos recomienda varias precauciones que las personas deben tomar si es probable que ocurran tormentas eléctricas:

• Conozca los nombres de los condados, ciudades y pueblos locales, ya que así es como se describen las advertencias.
• Supervise las previsiones y las condiciones meteorológicas y sepa si es probable que haya tormentas eléctricas en la zona.
• Esté alerta a las señales naturales de una tormenta que se aproxima.
• Cancele o reprograme los eventos al aire libre (para evitar que lo sorprendan al aire libre cuando llegue una tormenta).
• Actúe temprano para que tenga tiempo de llegar a un lugar seguro.
• Ingrese a un edificio sólido o a un vehículo de metal con techo rígido antes de que llegue el clima amenazante.
• Si escucha un trueno, diríjase a un lugar seguro de inmediato.
• Evite áreas abiertas como cimas de colinas, campos y playas, y no esté ni esté cerca de los objetos más altos en un área cuando se produzcan tormentas eléctricas.
• No se refugie bajo árboles altos o aislados durante las tormentas eléctricas.
• Si está en el bosque, mantenga la mayor distancia posible entre usted y cualquier árbol durante las tormentas eléctricas.
• Si está en un grupo, dispárese para aumentar las posibilidades de que los sobrevivientes puedan acudir en ayuda de las víctimas de un rayo.

La seguridad

Si bien la seguridad y la preparación a menudo se superponen, la "seguridad ante tormentas eléctricas" generalmente se refiere a lo que las personas deben hacer durante y después de una tormenta. La Cruz Roja Americana recomienda que las personas sigan estas precauciones si una tormenta es inminente o está en curso:

• Tome medidas inmediatamente después de escuchar un trueno. Cualquiera que esté lo suficientemente cerca de la tormenta para escuchar un trueno puede ser alcanzado por un rayo.
• Evite los aparatos eléctricos, incluidos los teléfonos con cable. Los teléfonos inalámbricos e inalámbricos son seguros para usar durante una tormenta eléctrica.
• Cierre y manténgase alejado de ventanas y puertas, ya que el vidrio puede convertirse en un peligro grave con viento fuerte.
• No se bañe ni se duche, ya que las cañerías conducen la electricidad.
• Si conduce, salga de la carretera de manera segura, encienda las luces de emergencia y estaciónese. Permanezca en el vehículo y evite tocar metales.

El NWS dejó de recomendar el "relámpago en cuclillas" en 2008, ya que no brinda un nivel significativo de protección y no reducirá significativamente el riesgo de muerte o lesiones por un rayo cercano.

Tormenta eléctrica cerca de Cuero, Texas

Ocurrencias frecuentes

Las tormentas eléctricas ocurren en todo el mundo, incluso en las regiones polares, con mayor frecuencia en las áreas de selva tropical, donde pueden ocurrir casi a diario. En un momento dado se producen aproximadamente 2.000 tormentas eléctricas en la Tierra. Kampala y Tororo en Uganda han sido mencionados como los lugares más atronadores de la Tierra, un reclamo que también se hace para Singapur y Bogor en la isla indonesia de Java. Otras ciudades conocidas por la actividad frecuente de tormentas incluyen Darwin, Caracas, Manila y Mumbai. Las tormentas eléctricas están asociadas con las diversas temporadas de monzones en todo el mundo y pueblan las bandas de lluvia de los ciclones tropicales. En las regiones templadas, son más frecuentes en primavera y verano, aunque pueden ocurrir junto o antes de los frentes fríos en cualquier época del año. También pueden ocurrir dentro de una masa de aire más fría luego del paso de un frente frío sobre un cuerpo de agua relativamente más cálido. Las tormentas eléctricas son raras en las regiones polares debido a las bajas temperaturas de la superficie.

Algunas de las tormentas eléctricas más poderosas sobre los Estados Unidos ocurren en los estados del medio oeste y del sur. Estas tormentas pueden producir granizo grande y tornados poderosos. Las tormentas eléctricas son relativamente poco comunes a lo largo de gran parte de la costa oeste de los Estados Unidos, pero ocurren con mayor frecuencia en las áreas del interior, particularmente en los valles de Sacramento y San Joaquín de California. En primavera y verano, ocurren casi a diario en ciertas áreas de las Montañas Rocosas como parte del régimen monzónico de América del Norte. En el noreste, las tormentas adquieren características y patrones similares a los del medio oeste, pero con menos frecuencia y severidad. Durante el verano, las tormentas eléctricas de masa de aire ocurren casi a diario en las partes central y sur de Florida.

Energía

Si se conoce la cantidad de agua que se condensa y luego se precipita de una nube, se puede calcular la energía total de una tormenta. En una tormenta eléctrica típica, se elevan aproximadamente 5 × 10 kg de vapor de agua y la cantidad de energía liberada cuando se condensa es de 10 julios. Esto es del mismo orden de magnitud de la energía liberada dentro de un ciclón tropical, y más energía que la liberada durante la explosión de la bomba atómica en Hiroshima, Japón, en 1945.

Los resultados del monitor de ráfagas de rayos gamma de Fermi muestran que se pueden generar rayos gamma y partículas de antimateria (positrones) en poderosas tormentas eléctricas. Se sugiere que los positrones de antimateria se forman en destellos de rayos gamma terrestres (TGF). Los TGF son ráfagas breves que ocurren dentro de las tormentas eléctricas y están asociadas con los rayos. Las corrientes de positrones y electrones chocan más alto en la atmósfera para generar más rayos gamma. Alrededor de 500 TGF pueden ocurrir todos los días en todo el mundo, pero la mayoría pasan desapercibidos.

Estudios

En tiempos más contemporáneos, las tormentas eléctricas han asumido el papel de una curiosidad científica. Cada primavera, los cazadores de tormentas se dirigen a las Grandes Llanuras de los Estados Unidos y las praderas canadienses para explorar los aspectos científicos de las tormentas y los tornados mediante el uso de grabaciones en video. Los pulsos de radio producidos por los rayos cósmicos se están utilizando para estudiar cómo se desarrollan las cargas eléctricas dentro de las tormentas eléctricas. Los proyectos meteorológicos más organizados, como VORTEX2, utilizan una variedad de sensores, como el Doppler sobre ruedas, vehículos con estaciones meteorológicas automatizadas montadas, globos meteorológicos y aeronaves no tripuladas para investigar las tormentas eléctricas que se espera que produzcan condiciones meteorológicas adversas.Los rayos se detectan de forma remota utilizando sensores que detectan rayos de nube a tierra con un 95 por ciento de precisión en la detección y dentro de los 250 metros (820 pies) de su punto de origen.

Mitología y religión

Las tormentas eléctricas influyeron fuertemente en muchas civilizaciones tempranas. Los griegos creían que eran batallas libradas por Zeus, quien lanzaba rayos forjados por Hefesto. Algunas tribus de indios americanos asociaron las tormentas eléctricas con el Thunderbird, que creían que era un sirviente del Gran Espíritu. Los nórdicos consideraban que se producían tormentas eléctricas cuando Thor fue a luchar contra Jötnar, siendo los truenos y relámpagos el efecto de sus golpes con el martillo Mjölnir. El hinduismo reconoce a Indra como el dios de la lluvia y las tormentas. La doctrina cristiana acepta que las tormentas feroces son obra de Dios. Estas ideas todavía estaban dentro de la corriente principal hasta el siglo XVIII.

Martín Lutero estaba caminando cuando comenzó una tormenta eléctrica, lo que lo obligó a orar a Dios para que lo salvara y le prometió convertirse en monje.

Fuera de la tierra

Se han detectado tormentas eléctricas, evidenciadas por destellos de relámpagos, en Júpiter y están asociadas con nubes donde el agua puede existir como líquido y hielo, lo que sugiere un mecanismo similar al de la Tierra. (El agua es una molécula polar que puede transportar una carga, por lo que es capaz de crear la separación de carga necesaria para producir un rayo). Estas descargas eléctricas pueden ser hasta mil veces más poderosas que un rayo en la Tierra. Las nubes de agua pueden formar tormentas impulsadas por el calor que sube desde el interior. Las nubes de Venus también pueden ser capaces de producir rayos; algunas observaciones sugieren que la tasa de rayos es al menos la mitad de la de la Tierra.