El tormentoso camino para formar un tornado

Tornados, vórtices, embudos… entre el sábado 25 de abril y el lunes 4 de mayo muchas personas en diferentes partes del sur del país presenciaron fenómenos que podrían atribuirse a tornados. ¿Qué fue lo que sucedió? ¿Cómo se forman los tornados? ¿Cómo identificar si ocurrió uno de estos fenómenos? Todo esto y más en Meteochile Blog.

Esta publicación fue escrita junto al Meteorólogo Bradford Barrett, United States Naval Academy, quien investiga los tornados no sólo en Estados Unidos sino que también en Chile.

Los tornados son uno de los fenómenos meteorológicos más extremos que se registran en el mundo. Es muy conocido lo que sucede en Estados Unidos, en donde la temporada de tornados pueden llegar a generar hasta 1.000 de estos fenómenos cada año [Más información en nuestra publicación].

En Chile hemos tenido el registro de varios de estos eventos en el último tiempo, solo en el 2019 se produjeron alrededor de 12 tornados, principalmente entre el Maule y La Araucanía, los cuales provocaron cuantiosos daños materiales y un fallecido (ver publicación en búsqueda de las huellas del tornado).

La formación de un tornado es, por así decirlo, la culminación de un largo y complejo proceso dinámico que ocurre en la atmósfera. El tornado en sí mismo y el sistema que lo sostiene, está compuesto por varios componentes, algunos de ellos fáciles de apreciar y otros invisibles. Utilicemos los registros fotográficos y de video de las RRSS de los eventos ocurridos en Chile para identificar cada uno de estos componentes.

La tormenta, la vorticidad y el ascenso

En primer lugar, necesitamos tormentas. Y tormentas eléctricas importantes. Para eso es necesaria la formación de nubes de tormenta, las llamadas cumulonimbus. Estas nubes son fáciles de identificar: son muy extensas en la vertical y generalmente tienen una textura visual tipo algodón, además de estar asociada a rayos, granizo y chubascos fuertes.

La tarde del Lunes 27 de Abril se llenó de tormentas de distinta magnitud y tamaño entre Rancagua y Puerto Montt. Debido a la claridad de las imágenes y videos, usaremos principalmente la que se desarrolló entre San Nicolás y Chillán.

La figura muestra una fotografía con dos elementos centrales: la tormenta tiene una zona de descenso, en donde registramos lluvias muy intensas, y una zona de ascenso, área en donde la nube está creciendo rápidamente. Juntos, esas dos partes forman la “celda” de la tormenta.

El aire que asciende es cálido, mientras que el aire que desciende es frío (y muy frío a veces). Esta característica permite identificar en qué parte de la tormenta uno se encuentra. Si el aire es cálido y va hacia la tormenta o si el aire es frío y viene desde la tormenta puede ser un dato realmente importante.

Una vez existiendo la tormenta, necesitamos un segundo fenómeno meteorológico fantasmagórico (es invisible). Una especie de rotación, de forma de manguera, que se escabulle bajo la base de la nube. Esta rotación es, en general, “inofensiva” y no es posible apreciar a simple vista. Sin embargo, es fundamental para formar un tornado y proviene de la atmósfera que rodea la tormenta.

La siguiente figura muestra la posición de esta rotación en la tormenta registrada en las afueras de Chillán. Como es invisible, es imposible verla a simple vista y su identificación es teórica a través de un concepto que llamamos vorticidad ambiental.

Aquí viene la mezcla explosiva: la tormenta de arriba continúa produciendo fuerte ascenso. Ahora, si llega a coincidir que la zona de ascenso se encuentra con este tubo de aire en rotación cerca de la superficie, la tormenta lo va a inclinar y estirar, quedando en posición vertical, tal como se ve en la siguiente figura y desarrollando, dentro de la tormenta, un mesociclón.

El siguiente paso es la intensificación del ascenso dentro de la tormenta, lo que estira aún más el vórtice. ¿El efecto? Disminuye el área de rotación y  aumenta la intensidad de la misma, es decir, los vientos se hacen más intensos en ese vórtice.

Este proceso se llama conservación del momento angular, y aunque suene muy complejo, es fácil de entender, como ejemplo tomemos a la bailarina sobre hielo. Cuando una bailarina estira sus brazos hacia afuera, disminuye su velocidad de rotación, mientras que cuando junta los brazos con su cuerpo, la veremos girar mucho más rápido. Esto también sucede en la atmósfera y en nuestro vórtice, cuando es estirado en la vertical, gana velocidad de rotación.

La tormenta sobre Chillán mostró signos importantes de intensificación y una de las claves es la aparición de nubes “scud”. Es una nube que aparece debajo de la base de la nube principal. Se puede apreciar claramente en el caso de la tormenta de Chillán, pero no siempre es fácil identificarla. 

¿Y dónde está el tornado? Aún ni señales de él. En estos momentos tenemos la formación de un mesociclón, que rota desde la base de la nube. Es común la formación de una nube pared, aunque, al igual que con la “scud”, no siempre es fácil identificarla (más adelante te mostraremos cómo luce una).

El vórtice, la nube embudo y el tornado

No toda las nubes de tormentas alcanzarán una intensidad suficiente para llegar a formar un tornado. En EEUU, donde la cantidad de eventos permite hacer muchos cálculos, apenas el 10% de las tormentas se convierten en “superceldas” (tormentas de gran tamaño y que perduran por varias horas), y luego, sólo un 5-10% de esas superceldas llega a formar tornados. 

Sin embargo, un poco más común para las tormentas es formar nubes embudos… ¿qué rayos es eso? En el caso de tormenta en las afueras de Chillán y San Nicolás, los procesos anteriormente descritos se continúan desarrollando. La vorticidad ambiental es estirada y estirada, a tal punto de generar un vórtice de vientos muy concentrado. Este vórtice sigue siendo invisible, sin embargo, una vez que alcanza una intensidad suficiente, comienza a caer la presión atmosférica, lo que a su vez, empieza a condensar el vapor en agua produciendo una nube que tiene toda la “pinta” de un tornado. De hecho, en los videos difundidos en RRSS, se aprecia que la nube embudo tiene una importante rotación ciclónica, además de que está constantemente ascendiendo.

Sucede que para llamar “tornado” a una nube embudo, se requiere que el vórtice de vientos toque o afecte la superficie. Podría ocurrir que la nube embudo nunca llegue al suelo, pero sí el vórtice. En ese caso, el vórtice generaría alteración en el suelo; como levantamiento de polvo y otros objetos, así como también, daños a infraestructura si su intensidad es mayor. Según la información que tenemos hasta ahora, no hubo efectos y daños en superficie en el caso de Chillán, por lo que estrictamente hablando, no fue un tornado pero sí una nube embudo.

La clave está en la superficie

Hasta ahora hemos hablado de varios fenómenos, pero los principales son tres: (1) el vórtice de vientos – invisible a simple vista, (2) la nube embudo – visible a simple vista; y (3) el tornado – que es cuando el vórtice se presenta en superficie.

Sin embargo, no siempre el vórtice es visible, porque el vórtice es el aire girando. Para que sea visible es necesario que arrastre algo, como polvo, humo o que haya condensación y en el vórtice se forme ‘una nube’. Entonces, si es invisible, ¿cómo sabemos si llegó a la superficie?

La clave está en los daños. No hay mejor evidencia que la alteración de la superficie, generalmente asociado a voladura de techos, levantamiento de tierra, polvo y otros objetos. 

Esto fue muy evidente en el caso de Fresia (27/04/2020) y en el sector Chamiza, Puerto Montt (03/05/2020). En ambos lugares, se apreció una nube embudo que no se extendió completamente hasta el suelo. Sin embargo, el vórtice de vientos sí lo hizo y los efectos fueron notorios. Por ejemplo, en Fresia, el tornado derribó un estanque de agua y generó caída de árboles. En Chamiza, hubo voladura de techumbres y caída de árboles, tal como se ve en las siguientes fotografías.

Es importante aclarar que determinar la existencia de un tornado es complejo. Muchas tormentas traen consigo vientos intensos, a veces parte de las corrientes descendentes de la tormenta. Estos pueden generar daños similares a los de tornados débiles. Sin embargo, hay características únicas que poseen los tornados, como por ejemplo, que la destrucción o afectación en superficie se presenta una forma más o menos lineal. Si además coincide la presencia de un embudo visible y daños debajo de él, es altamente probable que efectivamente se haya producido un tornado en esa zona.

Un caso más evidente fue el evento de Los Ángeles el 30 de Mayo de 2019, donde el tornado tuvo todos los ingredientes para ser visible… ¡muy visible! En este caso identificar la presencia del tornado no era muy complejo. Fue tan “de libro” este tornado, que la tormenta que sostenía el sistema generó lo que se conoce como nube pared, una estructura similar a una pared por lo marcado de sus límites y desde la cual suelen desprenderse tornados (como en este caso). La nube pared suele ser un buen indicador de condiciones previas a la formación de un tornado, junto a los “scud” ascendentes y la presencia de embudos.

Al finalizar este artículo, queremos dejar muy en claro que la investigación de tornados en Chile recién comienza. Es importante conocer todas las características atmosféricas que producen estos fenómenos en nuestro país, proceso que estamos desarrollando varios grupos de investigadores. También, es importante mencionar que las tormentas con tornados son fenómenos muy poco recurrentes, incluso en países como Estados Unidos. El proceso que forma un tornado es muy complejo y se puede detener en cualquier instante, como sucedió en Chillán. Por lo mismo, un número extremadamente pequeño de tormentas eléctricas pueden desarrollar estos fenómenos. Sin embargo, si llegas a estar ante la presencia de un evento de estas características, debes seguir todas las recomendaciones de seguridad que indica ONEMI frente a tornados.

 

Escrito por: José Vicencio. Asesor científico: Bradford Barrett. Edición: Diego Campos. Figuras: José Vicencio.

 

Importante:

• Agradecemos la ayuda y colaboración del Meteorólogo Bradford Barrett en este artículo de divulgación. Barrett es un doctor en Meteorología y anualmente realiza viajes educativos para cazar tornados en la planicie estadounidense. Puedes ver su perfil aquí, además de varios videos de la caza de tornados y sus investigaciones.
• Las imágenes y capturas de video provienen de varias cuentas de usuario de twitter y facebook. Compartimos estas imágenes con el respectivo crédito a esos usuarios.