Efecto Foehn - Procesos de calentamiedo del aire

           Cambio de temperatura de las masas de aire y sus efectos en la
                                          humedad relativa

Tenemos una masa de aire cargada de vapor de agua que al ingresar al continente se enfrenta a un cordón montañoso, si ésta masa de aire tiene suficiente energía se verá obligada a ascender. A medida que sube, si lo hace con suficiente rapidez no intercambiara calor con el medio lo que producirá un cambio en sus características termodinámicas dadas por un proceso adiabático.

A medida que aumenta en altura, la masa de aire, se ve obligada a expandirse por la diferencia de presión con su entorno. Esto produce a su ves una variación de la temperatura de la masa de aire que se rige por el gradiente adiabático seco (GAS) que da cuenta del cambio de la temperatura a medida que varía la altura en estas condiciones.

La primera ley la termodinámica nos dice que la energía térmica absorbida (dQ) por un sistema y su entorno esta dado por la diferencia de energía interna (dU) y el trabajo realizado por el mismo sistema en el proceso (dW).

                                                dQ=dU +dW


Si dicho proceso ocurre de manera adiabática, el intercambio de calor es nulo, por lo que cualquier cambio en las variables termodinámicas debe ser tal que se mantenga la igualdad:

                                                      dU=-dW

En particular esta expresión puede ser escrita en términos de variables meteorológicas que nos permitirán estimar la variación de la temperatura de la masa de aire que experimenta este proceso.

                                                        cp dT=−gdz

                                                        dT  = -g
                                                        dz      c p

Esto nos da la tasa de variación de temperatura para una masa de aire que asciende de manera adiabática. Valuando tal expresión se obtiene:

                               dT  = -g   = -9,8 m/s2    = -0,01 K /m=−10 °C /Km
                               dz      c p         1005 J/KgK

Con esto la masa de aire se enfría 10°C en cada kilómetro de ascenso (tramo 1). Al ir disminuyendo la temperatura, la capacidad del aire de contener vapor de agua en él disminuye hasta que se alcanza el punto de rocío y con ellos la condensación del vapor.


En este instante deja de ser válida la tasa de enfriamiento que vimos y se deben tomar en cuenta ahora el proceso de condensación.

En el proceso de condensación del agua se libera calor al ambiente en forma de calor latente. Este calor contrarresta el enfriamiento dado por el GAS, disminuyendo la tasa de enfriamiento ahora a -5°C en cada kilómetro de ascenso (tramo 2). Este nuevo gradiente se denomina gradiente adiabático húmedo (GAH).

Todo este proceso causa la precipitación de gran parte del agua que contenía la masa de aire, con lo cual la humedad absoluta del aire va disminuyendo cada ves más a medida que asciende. Al llegar a la cima de la barrera que lo obligó a ascender, comienza el descenso de la masa de aire y con esto se revierte el proceso de enfriamiento continuo que se experimento antes. Ahora la masa de aire se encontrará con zonas de mayor presión que producirán un calentamiento adiabático a razón de 10°C en cada kilómetro de descenso (tramo 3), en este caso la masa de aire no experimentará nada que cambie o varíe esta tasa como en el caso del ascenso, con lo cual el calentamiento será sostenido y la humedad relativa muy baja. Esto afecta notoriamente las zonas geográficas produciendo grandes variaciones en las características climáticas.