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ENAIRE · Controlador de Tránsito Aéreo · Tema 3

Meteorología Aeronáutica

La atmósfera, el reglaje altimétrico, los sistemas de presión y los fenómenos peligrosos para el vuelo, explicados desde la posición de control.

Los 21 bloques de este tema

  1. El servicio meteorológico aeronáutico
  2. Composición y capas de la atmósfera
  3. Presión, temperatura y densidad
  4. El agua en la atmósfera
  5. Estabilidad e inestabilidad
  6. La atmósfera estándar y los reglajes altimétricos
  7. Niveles de vuelo y transición
  8. Radiación y transmisión del calor
  9. La circulación general y la fuerza de Coriolis
  10. Vientos generales y corriente en chorro
  11. Anticiclones, depresiones y DANA
  12. Masas de aire y frentes
  13. Nubes: clasificación y nubosidad
  14. Visibilidad y RVR
  15. Precipitación y viento
  16. Niebla, neblina y bruma
  17. Engelamiento
  18. Cizalladura del viento
  19. Turbulencia
  20. Tormentas
  21. Ciclones tropicales, ilusiones ópticas y calor
A1

El servicio meteorológico aeronáutico

📌 Correspondencia con el temario oficial — este bloque cubre los apartados 1, 1.1, 1.2, 1.3, 3.

Antes de la física, conviene saber quién produce la información que vas a manejar y con qué nombre llega.

El marco: Anexo 3 y la OMM

El servicio meteorológico a la navegación aérea internacional lo regula el Anexo 3 de OACI, sobre dos principios. Su finalidad es contribuir a la seguridad operacional, la regularidad y la eficiencia. Y cada Estado determina qué servicio presta sobre su territorio y, en su caso, sobre aguas internacionales, atendiendo a los acuerdos regionales de navegación aérea de las regiones OACI a las que pertenezca su espacio aéreo.

⚡ OACI no trabaja sola
En meteorología aeronáutica coopera estrechamente con la Organización Meteorológica Mundial (OMM), que es un organismo especializado de Naciones Unidas.

Los cinco ámbitos y sus oficinas

ÁmbitoOficina responsable
MundialWAFC — Centros Mundiales de Pronóstico de Área
RegionalVAAC — cenizas volcánicas
TCAC — ciclones tropicales
CMRE — materiales radiactivos
FIROficinas de Vigilancia Meteorológica (OVM)
AeródromoEstaciones Meteorológicas Aeronáuticas (EMAe)

Qué hace cada centro internacional

CentroFunciónCuántos
WAFCPrepara y expide pronósticos de tiempo significativo y en altitud, en forma digital y escala mundial, directamente a los Estados por los servicios de internet del servicio fijo aeronáutico. Elabora pronósticos reticulares de viento, temperatura y humedad, y de fenómenos significativos. Recibe además información de los CMRE, los VAAC y los TCAC para incorporarla.Dos: Londres y Washington. Si uno se interrumpe, el otro asume sus funciones.
VAACAsesora sobre hasta dónde llega la ceniza volcánica en horizontal y en vertical y hacia dónde se prevé que se mueva. Destinatarios: OVM, centros de control de área, centros de información de vuelo, WAFC y bancos internacionales OPMET.Nueve. Vigilancia 24 horas; si uno cae, otro asume. Cooperación con OMM y UIGG.
TCACInforma a OVM, WAFC y OPMET de posición, dirección y velocidad pronosticadas de los ciclones tropicales, más su presión central y el viento máximo en superficie.Siete, para todos los ciclones, huracanes y tifones del mundo.
CMREMapas de pronóstico de trayectoria y depósitos de materiales radiactivos liberados a la atmósfera. Son centros de la OMM.Ocho: Beijing, Exeter, Melbourne, Montreal, Obninsk, Tokio, Toulouse y Washington.
⚡ Dos, nueve, siete y ocho
2 WAFC · 9 VAAC · 7 TCAC · 8 CMRE. Las cuatro cifras se preguntan, y la de los CMRE es la que más se falla.
⚡ Los WAFC son receptores además de emisores
Incorporan a sus pronósticos lo que les llega de los CMRE (radiactividad), los VAAC (cenizas) y los TCAC (ciclones).

Las dependencias en España

DependenciaQué haceCuántas y dónde
OVM
Oficinas de Vigilancia Meteorológica
Vigilancia continua de lo que afecte al vuelo en sus FIR. Preparan y difunden información sobre fenómenos en ruta previstos, y transmiten lo recibido sobre actividad precursora, erupciones y nubes de ceniza, y sobre liberación accidental de material radiactivo.Dos, de AEMET: Valencia para los FIR Madrid y Barcelona, Las Palmas para el FIR Canarias.
EMAe
Estaciones Meteorológicas Aeronáuticas
Observaciones ordinarias y especiales del aeródromo y vigilancia del tiempo presente.AEMET las mantiene en los 40 aeropuertos que integran la red de Aena, más 8 bases aéreas con tráfico civil. Producen METAR y SPECI.
OMAe
Oficinas Meteorológicas de Aeródromo
Vigilancia y predicción de aeródromo. Suministran además exposiciones verbales, consultas y documentación de vuelo a las tripulaciones, y trasladan la información de cenizas a las dependencias ATS, AIS y a la OVM asociada.Cinco: Las Palmas, Madrid, Santander, Sevilla y Valencia. Producen TAF, TREND y avisos.
⚡ EMAe observa; OMAe predice
La estación hace METAR/SPECI; la oficina hace TAF/TREND. Y son 5 OMAe frente a 40 aeropuertos + 8 bases con estación.
⚡ GRIB y SIGWX
Son los dos formatos en que los WAFC entregan sus productos: GRIB digital y SIGWX gráfico.

Los productos

ProductoQué esPeriodicidad o validez
METARInforme de observación ordinariaHorario (minuto 20 o 50) o semihorario
SPECIInforme especialCuando hay cambios significativos
TAFPronóstico de aeródromo24 h estándar · 30 h en aeródromos de mayor tráfico · TAFL de larga duración
TRENDTendencia adjunta al informe
SIGMETAviso de fenómenos significativos, emitido por WAFC o MWOSegún fenómeno

Cómo se obtienen los datos

Observar el tiempo es determinar o estimar los valores de las variables físicas que describen el estado de la atmósfera, para poder analizar, predecir, avisar y vigilar el clima.

VariableCómo se obtiene
Presión, temperatura y similaresSensores electrónicos en equipos automáticos de medida.
Visibilidad, nubosidadNecesitan la estimación experta de un observador de meteorología.
⚡ No todo se automatiza
Visibilidad y nubosidad siguen requiriendo observador humano. Es la distinción que se pregunta.

Cómo se observa en altitud

Los datos del aeródromo no bastan: hacen falta también valores en otros puntos de la atmósfera para conocer el estado en ruta y para que los predictores elaboren pronósticos de aeródromo y de área.

MedioQué aporta
Sondeos aerológicosMiden sobre la vertical del lugar los valores de presión, temperatura y humedad. Se lanzan globos sonda a las 00 y 12 UTC.
Radar de superficie y de a bordoJunto con la red de descargas eléctricas, permite situar cumulonimbos y tormentas y relacionar las imágenes de pantalla con los fenómenos adversos.
Satélites meteorológicosDatos de altitud, medidas de temperatura y humedad y contenido de ozono. Son fundamentales para localizar los sistemas nubosos y conocer su naturaleza, extensión, desarrollo y movimiento.
AeronavesObservaciones desde el propio vuelo.
⚡ El Sistema Mundial de Observación
Todo el volumen de datos que se necesita a escala mundial para vigilar la atmósfera y alimentar los modelos numéricos se obtiene a través del Sistema Mundial de Observación de la OMM.
Desde la posición
Este tema es el que más veces al día te va a tocar sin que lo llames meteorología: un desvío por tormenta, un cambio de pista por viento, una espera por niebla, un piloto pidiendo nivel por turbulencia. Todo eso sale de aquí.
B1

Composición y capas de la atmósfera

📌 Correspondencia con el temario oficial — este bloque cubre los apartados 2.1, 2.8.

De qué está hecha

ComponenteProporción
Nitrógeno (N₂)≈ 78%
Oxígeno (O₂)≈ 21%
Otros gases (Argón, CO₂…)Pequeñas proporciones
Vapor de aguaVariable: entre 0,2% y 3%

Contiene además partículas sólidas en suspensión — polvo, humo, aerosoles, hielo — y partículas líquidas (gotas de agua).

Las cinco capas

La atmósfera se divide verticalmente en cinco capas. No son uniformes alrededor del globo: dependen de la latitud.

TroposferaEstratosferaMesosferaTermosfera / IonosferaExosfera
ExtensiónDe la superficie a 8 km en latitudes altas, 12 km en medias y 18 km en bajasDe la tropopausa a 50-55 kmDe la estratopausa a 80 kmDe la mesopausa a 500 kmEncima de la termosfera; espesor muy elevado
TemperaturaDesciende hasta −56,5 ºCAsciende, por la abundancia de ozonoDesciende hasta unos −95 ºCAumenta por la radiación solar hasta 1.100 ºC
Presión y densidadAmbas disminuyen con la altitudLa presión sigue cayendo exponencialmente; es solo el 0,1% de la del nivel del marDisminuyenDisminuye. Las moléculas quedan muy separadas y los átomos libres
Vapor de agua y nubesCasi todo el vapor y la mayor parte de la masa. Movimientos verticales muy marcados: aquí ocurre casi todo el tiempo meteorológicoPoco vapor. Solo nubes nacaradas a 20-30 km y topes de cumulonimbo que perforan la tropopausaApenas nubes, salvo las noctilucentes en latitudes altas con el Sol entre 5º y 13ºNinguna nube
Límite superiorTropopausa: superficie de discontinuidad, temperatura constante en torno a −56 ºCEstratopausa, hacia los 50 km; a partir de ahí la temperatura vuelve a bajarMesopausa: el nivel más frío de toda la atmósferaTermopausa
⚡ La tropopausa no es continua
Tiene «roturas» entre las tropopausas de distintas latitudes, y es justo ahí donde se originan las corrientes en chorro.
⚡ La homosfera son las tres primeras capas
Hasta la mesopausa la composición de gases es homogénea. Esa zona —troposfera, estratosfera y mesosfera— se llama homosfera.
⚡ Y la ionización tiene dos consecuencias
En la termosfera los iones permanecen libres largos períodos: de ahí la aurora boreal, y de ahí que esa capa refleje las ondas de radio, permitiendo comunicaciones entre puntos lejanos del globo.
⚡ Las tres tropopausas
Polar 8 km · latitudes medias 12 km · tropical 18 km. Se preguntan las tres cifras.
B2

Presión, temperatura y densidad

📌 Correspondencia con el temario oficial — este bloque cubre los apartados 2.3, 2.4, 2.5, 2.6.

La presión

La atmósfera pesa, y ese peso ejerce una presión sobre los objetos que hay en ella, por igual en todas las direcciones. La presión sobre una superficie equivale al peso de la columna de aire que la cubre hasta el límite exterior de la atmósfera.

P = F/S = mg/S
Donde F es la fuerza, S la superficie, m la masa y g la gravedad.

Si se sustituye la masa por densidad × volumen, y el volumen por superficie × altura (m = ρ·S·h), la superficie se cancela:

P = ρ·g·h
La presión depende entonces solo de la densidad, la gravedad y la altura de la columna.
⚡ Por qué baja la presión al subir
Al ganar altitud queda menos columna de aire encima, y por tanto menos peso. La fórmula lo dice directamente: menos h, menos P.
⚡ 1 mb por cada 30 ft — pero solo al principio
En los primeros metros la caída es aproximadamente lineal: 1 mb cada 9 metros (30 ft). Después el descenso se vuelve exponencial. Esa no linealidad se pregunta.

Es el peso de la columna de aire por unidad de superficie. Disminuye con la altitud.

⚡ 1 hPa por cada 9 metros (30 ft)
En los primeros metros la presión disminuye de forma aproximadamente lineal a ese ritmo. Después, el descenso adquiere una forma exponencial.
⚡ Una atmósfera = 1013,25 hPa = 760 mm Hg
En el experimento de Torricelli, el mercurio del tubo descendió hasta quedar a 76 cm de altura, equilibrando la presión atmosférica y demostrando su existencia.

La presión depende también de la temperatura de la columna de aire, y los accidentes orográficos pueden provocar acumulaciones o déficits de masa que la alteran localmente.

La temperatura

Mide la energía cinética promediada de las moléculas en movimiento.

⚡ El gradiente térmico, y cuidado con los signos
Gradiente positivo → la temperatura desciende con la altura. Es lo normal.
Gradiente negativo → la temperatura aumenta con la altura: es una inversión térmica.
Es contraintuitivo y por eso se pregunta.

En la troposfera el gradiente es de 2 ºC por cada 1.000 ft — equivalente a 6,5 ºC por cada 1.000 metros.

La variación diaria

MomentoTemperatura
Dos horas después del mediodíaMáximo
Poco después del amanecerMínimo
⚡ El agua tiene el mayor calor específico de la naturaleza
Por eso los mares se calientan y enfrían más lentamente que las zonas terrestres, y por eso la amplitud térmica es mayor en tierra que en el mar y las zonas costeras.
La nubosidad suaviza máximos y mínimos, reduciendo la amplitud térmica.

El punto de fusión del hielo es 0 ºC, equivalente a 273,16 K.

La densidad

La densidad es la masa por unidad de volumen:

ρ = m/V  ·  y como V = S·h, el volumen depende de la sección y la altura.

Pero la densidad del aire no es independiente: está ligada a la presión y a la temperatura por la ecuación de estado de los gases perfectos.

P = ρ·R·T
Donde R es la constante de los gases ideales — R = 2.870 hPa·cm³/kg·K — y T la temperatura.
⚡ Lo que se deduce de ahí
A presión constante, el aire es menos denso cuanto más caliente está.
Y por tanto una columna de aire caliente es menos densa, de modo que su altura será mayor: el aire tiende a expandirse al calentarse.
B3

El agua en la atmósfera

📌 Correspondencia con el temario oficial — este bloque cubre los apartados 2.2, 2.7.

Humedad y saturación

ConceptoDefinición
Humedad ambientalCantidad de vapor de agua contenida en la atmósfera.
Humedad relativaRelación entre el vapor existente y el máximo posible a la misma temperatura. Al 100% el aire está saturado.
SaturaciónEl volumen de aire contiene la máxima cantidad de vapor que puede almacenar a esa temperatura.
⚡ A mayor temperatura, más vapor cabe
Un volumen de aire caliente puede almacenar más vapor de agua que uno frío. De ahí que enfriar el aire lo acerque a la saturación.

El punto de rocío

⚡ La definición
La temperatura a la que hay que enfriar un volumen de aire para saturarlo, manteniendo la presión constante — es decir, para que su humedad relativa alcance el 100%.

Su utilidad operativa: cuando la temperatura del aire se aproxima al punto de rocío, puede formarse niebla. Conocerlo permite predecirla.

El enfriamiento adiabático

En una expansión adiabática el aire se enfría sin intercambio apreciable de calor con el aire que lo rodea. El ascenso forzado por una ladera produce esa expansión y ese enfriamiento.

B4

Estabilidad e inestabilidad

📌 Correspondencia con el temario oficial — este bloque cubre el apartado 2.9.
⚡ Las definiciones, en términos de la burbuja
Estabilidad — la burbuja de aire está más fría que su entorno y tiende a no ascender. Es la capacidad de resistirse al desplazamiento vertical.
Inestabilidad — la burbuja está más caliente y menos densa que su entorno y tiende a ascender.
Atmósfera estableAtmósfera inestable
Movimientos verticalesDifícilesIntensos
NubesCielo despejado o nubes estratiformesNubes de desarrollo vertical
VisibilidadPosibles nieblas en capas bajasBuena, excepto dentro de nubes y en chubascos
⚡ Cuanto más inestable, más intensos los movimientos verticales
Y a la inversa: la atmósfera es más estable cuanto más difícil resulta que se produzcan.

La inversión térmica

Una capa donde la temperatura aumenta con la altitud. Para la aviación puede atrapar contaminantes, favorecer la niebla y limitar el desarrollo vertical.

C1

La atmósfera estándar y los reglajes altimétricos

📌 Correspondencia con el temario oficial — este bloque cubre los apartados 2.10, 2.10.1, 2.10.2, 2.10.3.

La ISA

Atmósfera ideal, no real, definida por la OACI, en la que la distribución de presión, densidad y temperatura sigue una ley determinada.

ParámetroValor al nivel del mar
Temperatura15 ºC (288,15 K)
Presión1013,25 hPa (760 mm Hg)
Densidad1,2250 kg/m³
⚡ En la ISA, cada presión tiene una altitud y una temperatura fijas
Es una referencia utilizada solo para aplicaciones aeronáuticas. Las fluctuaciones reales de presión y temperatura, y su variación con la latitud, hacen que la atmósfera real difiera de la ISA.

Altitud, altura y elevación

TérminoDistancia vertical entre…
AltitudUn punto en el aire y el nivel medio del mar (MSL)
AlturaUn punto en el aire y una superficie de referencia, generalmente el suelo
ElevaciónUn punto del terreno y el nivel medio del mar
⚡ La regla
Altitud y elevación se miden desde el mar. La diferencia es que la altitud es de un punto en el aire y la elevación de un punto del terreno. La altura se mide desde el suelo.

Los tres calados

CaladoQué esCon el avión en tierra, el altímetro indica…
QNHPresión del aeródromo reducida al nivel del mar en condiciones ISALa elevación del aeródromo
QFEPresión del aeródromo medida por el barómetro de la oficina meteorológicaCero
QNEPresión estándar: 1013,25 hPaLa distancia a la superficie de presión 1013,25 hPa
⚡ La relación entre QNH y QFE
Aeropuerto por encima del nivel del mar → QNH mayor que QFE.
Aeropuerto al nivel del marcoinciden.
Aeropuerto por debajo → QNH menor que QFE.

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