capa límite planetaria alpina

El sistema de vientos de montaña y llanura es el fenómeno a mayor escala que atraviesa la cordillera.

Durante el día, la radiación solar incidente calienta la cima de la montaña más rápido que la llanura, creando una zona de baja presión media en la cumbre. Los vientos soplan entonces hacia la montaña por todos lados, ascienden por la ladera y convergen en la cima. Se produce un flujo de retorno en altura que regresa a la llanura. Lo contrario ocurre durante la noche, cuando la cima se enfría más rápido que la llanura, lo que crea una zona de alta presión media que genera vientos que descienden desde la cima de la montaña hacia la llanura. Esta es la situación ideal, ya que pueden surgir muchas complicaciones debido a corrientes cruzadas, canalizaciones forzadas o impulsadas por la presión, o incluso frentes fríos que se aproximan a la barrera montañosa.

Los vientos de valle se desarrollan mejor en días despejados de verano y son impulsados ​​por gradientes de presión horizontales. Durante el día, el valle es más cálido que el terreno llano (debido a que contiene un menor volumen de aire que recibe la misma cantidad de radiación), lo que crea una zona de baja presión sobre el valle, arrastrando el aire de las llanuras hacia arriba. El proceso opuesto ocurre por la noche, cuando el valle se enfría más rápidamente y el aire fluye de regreso hacia las llanuras.

Los vientos de ladera se producen por el gradiente de temperatura entre el valle y la capa de aire en altura. Durante el día, el aire sobre el valle en las laderas es más cálido que en la parte inferior (debido a una exposición más directa a la radiación incidente), lo que provoca flujos ascendentes que convergen en las cimas de las crestas (y puede dar lugar a la formación de nubes dependiendo de la humedad de la masa de aire). Por la noche, el aire sobre el valle se enfría más rápido que la superficie, lo que provoca un movimiento descendente. Esto significa que se produce una inversión térmica durante la noche. La temperatura aumenta desde la parte inferior del valle hasta la cima de la cresta y luego comienza a disminuir solo cuando la masa de aire está libre de la influencia de la topografía. Nuevamente, esta circulación ideal a menudo puede variar debido a la compleja topografía. El aislamiento de las laderas se ve afectado por la sombra , la orientación y el factor de visibilidad del cielo, que es la porción del cielo visible no oscurecida por el relieve. Por ejemplo, las laderas orientadas al este reciben radiación antes por la mañana que las orientadas al oeste, lo que afecta cómo crece la capa límite planetaria (CLP) en el tiempo y el espacio. Un muy buen ejemplo de vientos descendentes son los vientos de Santa Ana , que son vientos secos y cálidos que provienen de la Gran Cuenca y el desierto de Mojave y llegan hasta la costa del sur de California.

En general, los vientos que van de la llanura a la montaña, valle arriba y ladera arriba, que ocurren durante el día, aumentan localmente la altura de la PBL. ^{[ 6 ]} La PBL comienza a ascender en las laderas orientadas al este y cerca de las crestas (calentadas primero por el sol y sin obstaculizar por bolsas de aire frío acumuladas valle abajo durante la noche) y se vuelve más homogénea espacialmente durante la tarde. Temporalmente hablando, la convección termina alrededor del anochecer. Las nubes comienzan entonces a disiparse y la circulación montaña-llanura comienza a invertirse en un movimiento descendente. ^{[ 7 ]} La transición se construye desde la superficie y se hace cada vez más profunda con el tiempo. La transición matutina es ligeramente diferente y es el resultado de la combinación tanto del crecimiento de la PBL como del descenso de la inversión de temperatura nocturna. Por la noche, hay una capa residual limitada ya que la advección por el sistema de vientos sinópticos de montaña domina.

El aumento diurno de la capa límite planetaria (CLP) debido a los vientos ascendentes se denomina ventilación de montaña . Este fenómeno puede provocar, en ocasiones, un intercambio vertical del aire de la CLP hacia la troposfera libre . ^{[ 8 ]} De forma similar a lo que ocurre durante el día, en verano la cima de la montaña es más cálida que sus alrededores, creando una zona de baja presión. Los vientos soplan entonces desde las llanuras hacia la cima de la montaña, lo que constituye un mecanismo de elevación eficaz para transportar los contaminantes de la CLP a la atmósfera libre.

Debido al viento, la nieve fresca no permanece en la superficie, sino que es arrastrada hacia los primeros metros de la capa superficial. Esta nieve arrastrada por el viento generalmente se sublima debido al aislamiento y tiene un efecto meteorológico significativo. La sublimación de la nieve arrastrada por el viento conduce a una modificación del balance energético y  se ha observado una disminución general de la temperatura de 0,5 °C combinada con un aumento del vapor de agua. ^{[ 9 ]} Esto forma una capa de aire frío y húmedo estable sobre la superficie de la nieve, incluso si la temperatura del aire circundante está por encima del punto de congelación. Esta capa fría induce vientos descendentes, que amortiguan el crecimiento de la capa límite planetaria (CLP). Estos vientos superficiales también arrastran el manto de nieve, lo que conduce a un aumento de la rugosidad de la superficie y, por lo tanto, a un aumento de la cizalladura del viento ( convección forzada ).

La vegetación baja, como la hierba o los arbustos, suele estar cubierta de nieve durante el invierno o en altitudes muy elevadas, por lo que la modificación de la rugosidad de la superficie es de magnitud limitada. Sin embargo, los bosques densos y altos tienen un efecto significativo en la rugosidad de la superficie y también en el balance energético. La turbulencia generada por la cubierta vegetal aumenta la convección forzada en la capa superficial. La parte superior de la cubierta tiende a calentarse más rápido que el aire en el fondo del valle, creando condiciones de viento ascendente simplemente por la presencia de vegetación.

En resumen, la presencia de nieve crea vientos descendentes que dificultan el crecimiento de la capa límite planetaria (CLP), mientras que la presencia de bosque crea vientos ascendentes que facilitan el crecimiento de la CLP.