D2 Perfiles Verticales In Situ

Tópico

Los sondeos verticales in situ son el método de referencia para obtener la estructura termodinámica y dinámica de la troposfera y de la baja estratosfera, es decir, cómo cambian con la altura la temperatura, la humedad, la presión y el viento. El instrumento estándar de los sondeos verticales in situ es la radiosonda: un pequeño transmisor que un globo de helio carga hacia arriba a una velocidad cercana a los cinco metros por segundo, mientras la radiosonda va midiendo, a cada altura que atraviesa, la temperatura, la humedad relativa, la presión y el viento, este último siguiendo con precisión la posición del propio globo. La radiosonda sigue ascendiendo con el globo de helio hasta alturas de entre veinte y treinta y cinco kilómetros, donde el globo termina por reventar y la radiosonda deja de transmitir.

Estas radiosondas no se lanzan de manera aislada, sino como parte de una red internacional de radiosondeo que coordina el lanzamiento de unas mil doscientas sondas dos veces cada día, siempre a la misma hora en todo el mundo —a medianoche y a mediodía, según el mismo tiempo de referencia universal— para que las mediciones de la atmósfera que se toman en distintos países puedan compararse entre sí como si fueran simultáneas.

Cada una de las variables que mide la radiosonda tiene su propio margen de error: la temperatura se mide con una precisión de entre dos y cinco décimas de grado, la humedad relativa con una precisión de entre cinco y diez puntos porcentuales, la presión con una precisión de entre media unidad y una unidad de presión atmosférica, y el viento con una precisión de entre cinco décimas y un metro por segundo. Cuanto más fina es esa precisión, más confiable resulta la estructura vertical que la radiosonda termina revelando.

El perfil de temperatura que arma la radiosonda a lo largo de su ascenso permite calcular, a partir de cómo cambia esa temperatura con la altura, la capa de mezcla cercana a la superficie, la estabilidad de la atmósfera en cada nivel, los niveles a los que el aire se condensa, y la energía convectiva disponible junto con la inhibición convectiva que esa energía debe vencer para liberarse. El perfil de viento que arma la misma radiosonda permite calcular, por su parte, la cizalladura del viento entre distintos niveles, el viento termal que resulta de los cambios de temperatura horizontal, y el momento disponible para alimentar tormentas.

El mismo principio de la radiosonda —un instrumento pequeño que asciende o cae a través de la atmósfera midiendo sus propiedades— se adapta a instrumentos más especializados. Las ozono-sondas reemplazan los sensores estándar por un sensor que mide el perfil vertical de ozono mediante una reacción química que se activa eléctricamente al paso del aire. Los dropsondes, en cambio, invierten el sentido del sondeo: son radiosondas que un avión lanza en pleno vuelo y que descienden en paracaídas en vez de ascender con un globo, y esa capacidad de perfilar la atmósfera desde arriba hacia abajo, en cuestión de minutos, las vuelve especialmente útiles para perfilar ciclones tropicales, donde no sería práctico esperar a que un globo ascienda desde el nivel del mar.

Ningún sondeo, por preciso que sea, describe la atmósfera completa por sí solo, porque las radiosondas y sus variantes solo se lanzan desde puntos fijos y en horarios fijos. Por eso, la reconstrucción completa del estado atmosférico combina los datos de radiosonda con el estado que en ese mismo momento calcula un modelo de predicción numérica, mediante un método de asimilación de datos: el perfil que observó la radiosonda corrige al modelo de predicción numérica donde ambos difieren, y el modelo de predicción numérica, a su vez, rellena con su propia estructura todo el espacio entre los puntos donde sí hubo un sondeo, produciendo entre los dos un análisis óptimo del estado real de la atmósfera.

El resultado de todo este proceso —desde el ascenso de la radiosonda hasta el análisis óptimo que produce la asimilación de datos— es la estructura troposférica que los sondeos verticales in situ existen para revelar: capas con distinta estabilidad, inversiones térmicas donde la temperatura sube en vez de bajar con la altura, nubes, y zonas de humedad relativa que, juntas, describen cómo está organizada la atmósfera en ese momento y en ese lugar. Así, los sondeos verticales in situ siguen siendo el método de referencia con el que se obtiene, y frente al cual se valida, la estructura termodinámica y dinámica de la troposfera y la baja estratosfera con la que se abre esta descripción.

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