E2 Flujos Turbulentos Superficiales

Tópico

Los flujos turbulentos superficiales son los intercambios de calor sensible, de calor latente y de momento que ocurren entre la superficie terrestre y la atmósfera, impulsados por la turbulencia que existe dentro de la capa límite atmosférica. El calor sensible es el flujo de energía térmica que pasa directamente al aire, mientras que el calor latente es el flujo de energía asociado a la evaporación o a la condensación del agua; juntos, estos dos flujos determinan tanto la temperatura del aire como la precipitación, porque es precisamente la evapotranspiración la que suministra el vapor de agua que eventualmente termina precipitando, cerrando así el ciclo hidrológico.

La ecuación de Penman-Monteith es el marco físico estándar con el que se calcula tanto la evapotranspiración de referencia como la evapotranspiración real, y lo hace combinando la demanda que impone la atmósfera —su viento, su temperatura, su humedad— con la resistencia que la propia superficie opone al transporte de ese vapor de agua.

Dentro de esa misma ecuación, la resistencia aerodinámica depende del viento y de la rugosidad de la superficie, mientras que la resistencia de la canopia, también llamada resistencia estomática, controla el acceso del vapor de agua desde el interior de las hojas hacia la atmósfera; en un suelo libre de vegetación, esa resistencia estomática se reemplaza por una resistencia propia del suelo que aumenta a medida que el suelo se va secando.

La teoría de similitud de Monin-Obukhov describe, a su vez, cómo se comportan los perfiles de viento, de temperatura y de humedad dentro de la capa límite superficial, en función de la longitud de Obukhov, una magnitud que cuantifica la estabilidad térmica de toda la capa límite atmosférica: cuando esa longitud es negativa, indica condiciones inestables o convectivas, con la superficie más caliente que el aire que tiene encima, y cuando es positiva, indica condiciones estables, con la superficie más fría que el aire.

El comportamiento esperado de todos estos flujos turbulentos incluye perfiles logarítmicos de viento bajo condiciones neutras, perfiles que se modifican mediante funciones de estabilidad específicas cuando las condiciones pasan a ser estables o inestables. Así, desde el calor sensible y el calor latente con los que arranca este documento hasta esos perfiles de viento con los que termina, pasando por la ecuación de Penman-Monteith y por la longitud de Obukhov, los flujos turbulentos superficiales hacen que la turbulencia, invisible a simple vista, termine determinando tanto la temperatura del aire como el propio ciclo del agua que se cierra con cada nueva precipitación.

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