Quizás la más impresionante de las formaciones de nubes, las nubes cumulonimbus (del latín "pila" y "nube de lluvia") se forman debido a una vigorosa convección (ascenso y vuelco) de aire cálido, húmedo e inestable.

Es por ello que estas nubes suelen estar asociadas a la época de verano, cuando se forman estas nubes, con efectos a menudo de fuertes lluvias, granizo e incluso fuertes rachas de viento. En su interior podemos encontrar, sobretodo, gotas de agua, y en parte superior cristales de hielo.

¿Cómo se forman las nubes cumulonimbus?

Estación Espacial Internacional. Frontera entre Senegal y Malí

Al igual que el resto de nubes, el aire de la superficie de la tierra es calentado en contacto con el suelo que a su vez es calentado por el Sol, y este asciende. Si se dan unas condiciones suficientes de humedad atmosférica, las gotas de agua se condensarán a medida que la masa de aire encuentre aire más frío en altitudes más altas.

La propia masa de aire también se expande y enfría a medida que asciende debido a la disminución de la presión atmosférica, un proceso conocido como enfriamiento adiabático. El enfriamiento adiabático se produce en la atmósfera terrestre con la elevación orográfica y las ondas de sotavento, y esto puede formar pileus o nubes lenticulares. Debido en parte al enfriamiento adiabático en zonas montañosas, en algunas partes del desierto del Sáhara se producen nevadas con poca frecuencia.

A medida que el agua en la masa de aire ascendente se condensa y cambia de estado gaseoso a líquido, libera energía a su entorno, calentando aún más el aire circundante y provocando más convección y aumento de la masa de nubes a mayores altitudes. Esto conduce a las características “torres” verticales asociadas con las nubes cumulonimbos.

Las nubes cumulonimbus son una señal de que se pueden esperar condiciones climáticas adversas y, por lo tanto, es importante para meteorólogos y aficionados a la meteorología que desean mantenerse informados. Obviamente, es importante tomar precauciones cuando se ven este tipo de nubes, ya que pueden estar acompañadas de tormentas eléctricas, granizo y vientos fuertes que pueden ser, a menudo, peligrosos.

Algunas características clave de las nubes cumulonimbus

  1. Altura: Las nubes cumulonimbus pueden extenderse desde altitudes bajas hasta altitudes muy elevadas en la atmósfera. Su parte superior puede alcanzar altitudes de 10 kilómetros o más, llegando incluso a la tropopausa, la parte superior de la troposfera.

  2. Forma: Tienen una apariencia vertical y abultada, con una parte superior a menudo aplanada y difusa. Su forma se asemeja a una torre o una coliflor en crecimiento.

  3. Color: Por lo general, estas nubes son de color blanco brillante o gris, pero pueden adquirir tonalidades oscuras y amenazadoras durante una tormenta debido a la acumulación de agua y hielo en su interior.

  4. Precipitación: Las nubes cumulonimbus son conocidas por producir una variedad de condiciones climáticas adversas, incluyendo fuertes lluvias, granizo, rayos y vientos intensos. También pueden dar lugar a tornados en situaciones extremas.

  5. Formación: Estas nubes se forman cuando el aire cálido y húmedo asciende rápidamente debido a la inestabilidad atmosférica. A medida que el aire asciende, se enfría y el vapor de agua se condensa en gotas de agua y cristales de hielo, lo que crea la nube cumulonimbus.

Si hay suficiente humedad presente para condensar y calentar la masa de nubes a través de varios ciclos convectivos, una torre puede elevarse a altitudes de aproximadamente 10 kilómetros en latitudes altas y hasta 20 kilómetros en los trópicos antes de encontrar una región de la atmósfera conocida como tropopausa.

La tropopausa es el límite entre la troposfera y la estratosfera, en el que el gradiente vertical de temperatura experimenta un cambio brusco. Se define como el nivel más bajo en donde el gradiente medio es de 2°C km-1 o menos, siempre que el gradiente medio entre ese nivel y todos los niveles superiores situados a menos de 2 km no exceda de 2°C km-1. Puede hallarse ocasionalmente una segunda tropopausa si el gradiente vertical por encima de la primera es de más de 3°C km-1.

Vocabulario Meteorológico Internacional, OMM - N° 182

En capas superiores a la tropopausa, el aire ya no se enfría a medida que aumenta la altitud. Esto quiere decir que en la tropopausa se detiene el movimiento ascendente de la masa de nubes. En este punto es cuando las cimas de las nubes se aplanan y se extienden en forma de yunque.

Riesgos para la aviación

Dada la variedad de peligros asociados con las nubes cumulonimbus, tanto los pilotos como las aerolíneas toman precauciones significativas para evitar volar a través de estas tormentas siempre que sea posible.

Para evitar riesgos, utilizan información meteorológica actualizada y sistemas de radar a bordo para detectar y evitar áreas de actividad de cumulonimbus y buscar rutas alternativas o desviarse para mantener la seguridad de los vuelos. Entre los efectos a evitar están:

  1. Turbulencia: Las nubes cumulonimbus son famosas por sus fuertes corrientes ascendentes y descendentes de aire. Estas corrientes pueden crear turbulencia severa en las cercanías de la nube, lo que puede ser peligroso para las aeronaves. La turbulencia puede causar sacudidas bruscas y repentinas, lo que representa un riesgo para la seguridad de los pasajeros y la tripulación a bordo.

  2. Rayos: Las tormentas de nubes cumulonimbus a menudo generan rayos intensos. Los rayos representan una amenaza importante para las aeronaves, ya que pueden causar daños a la aeronave si son impactadas y también pueden interferir con la navegación y los sistemas eléctricos a bordo.

  3. Granizo: Las nubes cumulonimbus pueden producir granizo, que son bolas de hielo grandes y sólidas. El granizo puede dañar los motores, las alas y otras partes críticas de una aeronave si la atraviesa o se encuentra en su camino de vuelo.

  4. Fuertes corrientes ascendentes y descendentes: Las corrientes ascendentes y descendentes en una tormenta de cumulonimbus pueden ser extremadamente fuertes y rápidas. Esto puede afectar la altitud y la estabilidad de una aeronave, lo que puede ser peligroso si no se aborda adecuadamente.

  5. Pérdida de visibilidad: Las fuertes lluvias y la formación de nubes densas en una tormenta de cumulonimbus pueden reducir drásticamente la visibilidad para los pilotos. Esto hace que sea más difícil volar de manera segura y puede requerir que las aeronaves confíen en los instrumentos para la navegación.

  6. Cambios meteorológicos repentinos: Las nubes cumulonimbus pueden formarse rápidamente y causar cambios climáticos repentinos en una región. Esto puede sorprender a los pilotos y dificultar la planificación de vuelo.

  7. Icing: Las tormentas de cumulonimbus pueden generar condiciones propicias para la formación de hielo en las aeronaves. El hielo en las alas o superficies de control puede afectar negativamente la capacidad de una aeronave para mantenerse en el aire y controlar su altitud y dirección.

Riesgos para la agricultura

Las nubes cumulonimbus también pueden representar peligros significativos para la agricultura. Aunque las tormentas de cumulonimbus pueden aportar precipitaciones beneficiosas para el crecimiento de los cultivos al proporcionar agua a los suelos, también conllevan amenazas para la agricultura.

Algunos de los peligros que las nubes cumulonimbus pueden representar para la agricultura:

  • Granizo: Las tormentas de cumulonimbus pueden producir granizo, que consiste en bolas de hielo sólido que caen desde la atmósfera. El granizo puede ser extremadamente perjudicial para los cultivos, ya que puede dañar las hojas, tallos y frutos de las plantas. En casos graves, una tormenta de granizo puede destruir cultivos enteros, lo que resulta en pérdidas económicas significativas para los agricultores.
  • Lluvias intensas: Las nubes cumulonimbus pueden generar lluvias muy intensas en un corto período de tiempo. Esto puede provocar inundaciones repentinas en áreas agrícolas, lo que daña los cultivos al inundar los campos y erosionar el suelo. Las inundaciones también pueden lavar los nutrientes del suelo y los pesticidas utilizados en los cultivos, lo que afecta la calidad de la tierra y puede requerir esfuerzos adicionales para la restauración y la gestión de la tierra.
  • Vientos fuertes: Las corrientes de aire descendente que se producen en las tormentas de cumulonimbus pueden generar vientos fuertes y racheados. Estos vientos pueden derribar o dañar las plantas y cultivos, especialmente aquellos con estructuras más altas como los cultivos de maíz o árboles frutales.
  • Turbulencia en la atmósfera: Las tormentas de cumulonimbus pueden crear turbulencia atmosférica que afecta a las aeronaves utilizadas en la agricultura, como aviones agrícolas y drones. Esto puede dificultar la aplicación de pesticidas o fertilizantes y aumentar el riesgo de accidentes.
  • Cambios climáticos repentinos: Las tormentas de cumulonimbus pueden desencadenar cambios climáticos repentinos, como descensos bruscos de temperatura y ráfagas de viento. Estos cambios pueden ser perjudiciales para los cultivos sensibles a las heladas o al estrés térmico.
  • Daños a la infraestructura agrícola: Las tormentas de cumulonimbus también pueden dañar las estructuras utilizadas en la agricultura, como invernaderos, almacenes y sistemas de riego. Los vientos fuertes y el granizo, en particular, pueden causar daños a estas infraestructuras esenciales.

Para mitigar los riesgos asociados con las nubes cumulonimbus, los agricultores suelen seguir las previsiones meteorológicas y tomar medidas de protección, como cubrir los cultivos con redes o lonas protectoras en caso de amenaza de granizo, implementar sistemas de drenaje adecuados para reducir el riesgo de inundaciones y proteger las infraestructuras agrícolas de posibles daños causados por tormentas. Además, el seguro agrícola puede proporcionar una forma de mitigar las pérdidas económicas en caso de daños a los cultivos debido a condiciones meteorológicas adversas.