Cálculos de Nubes
Debido a que están prácticamente siempre presentes, las nubes son uno de los objetos más comunes afectados por los ataques o poderes de los personajes. Por lo tanto, la forma de calcular las hazañas que implican la creación, la destrucción o el movimiento de las nubes es de interés común.
Volumen de la Nube
El primer paso necesario para cualquier cálculo de nubes es determinar qué parte de una determinada nube se ha visto afectada (creada, destruida o desplazada). El Pixel Scaling es la forma más fiable de hacerlo y lo primero que se debería intentar hacer. Sin embargo, en el caso de las nubes a menudo no hay nada que se pueda escalar. De ahí que a menudo sean pertinentes otras prácticas.
Distancia de Visión
Si todas las nubes visibles en el cielo están afectadas y la vista hacia el horizonte no está obstruida por obstáculos, a través de, por ejemplo, edificios o árboles, se puede utilizar la distancia máxima de visión para calcular el radio en el que las nubes están afectadas. Hay dos cosas que limitan la distancia de visión. Una es la curvatura de la tierra, es decir, el horizonte, y la otra es la visibilidad, es decir, la cantidad de niebla, contaminación atmosférica y similares que limitan la distancia máxima de visión.
En la práctica, el límite está casi siempre determinado por la visibilidad, ya que las nubes, al estar en lo alto del cielo, suelen estar en la línea de visión más de cien kilómetros más allá del horizonte.
En días claros (sin lluvia, niebla o nieve) la visibilidad es de unos 20 km. En días muy claros puede ser de unos 50 km y en días excepcionalmente claros incluso de 280 km. En días ligeramente nebulosos también puede ser de sólo 10 km.
Por lo tanto, el valor estándar a utilizar es 20 km. Se pueden utilizar valores más altos o más bajos si hay una razón para ello.
Área de Base
El área base es el área situada en la parte inferior de la parte afectada de la nube o, en términos generales, el área de la tierra sobre la que flota la parte afectada.
Se puede escalar directamente o trabajar con la distancia de observación. En este último caso, el área base viene dada por pi*(distancia de observación)^2.
Espesor Característico de las Nubes
Los diferentes tipos de nubes tienen un grosor característico. El grosor es la distancia entre el borde inferior y el borde superior de las nubes. Si las nubes no se pueden escalar directamente, ésta suele ser la única forma de averiguar la altura a utilizar para el cálculo del volumen de nubes afectado.
| Tipo de Nube | Descripción | Espesor Característico | Apariencia |
|---|---|---|---|
| Cirrus | Generalmente se caracterizan por tener hebras finas y difusas. Suelen ser de color blanco o gris claro. Como los cirros llegan antes que el sistema frontal o el ciclón tropical, indican que las condiciones meteorológicas pueden deteriorarse pronto. Aunque indica la llegada de la lluvia, los cirros sólo producen vetas de caída (caída de cristales de hielo que se evaporan antes de aterrizar en el suelo). | De 100m a 8000m, con 1500m de media.[1] |  |
| Stratus | Nubes de bajo nivel caracterizadas por una estratificación horizontal con una base uniforme. Varían del gris oscuro al casi blanco. Las nubes estrato pueden producir una ligera llovizna o una pequeña cantidad de nieve. Estas nubes son esencialmente nieblas sobre el suelo que se forman por el levantamiento de la niebla matinal o por el aire frío que se desplaza a baja altura sobre una región. | Menos de 1000 metros[2][3] |  |
| Cumulus | Nubes que tienen bases planas y que a menudo se describen como "hinchadas", "parecidas al algodón" o "esponjosas" en apariencia. Los cúmulos suelen ser precursores de otros tipos de nubes, como los cumulonimbos. Normalmente, los cúmulos producen poca o ninguna precipitación. | 600m a 2000m[4][5] |  |
| Stratocumulus | Nubes caracterizadas por grandes masas oscuras y redondeadas, generalmente en grupos, líneas u ondas. Se parecen mucho a los cúmulos, pero agrupados y más grandes. | Menos de 1000 metros[6][7], del orden de 100m[8] |  |
| Nimbostratus | Una nube con una base nubosa difusa. Aunque suele ser oscura en su base, a menudo parece iluminada desde el interior para un observador de la superficie. Típicas nubes de lluvia. | 2000m a 4000m[9] |  |
| Cumulonimbus | Nubes verticales, densas y elevadas. Son las nubes que suelen acompañar a las lluvias intensas, las tormentas y los temporales. | Normalmente entre 8000m y 11800m.[10] A veces hasta 2000m en el aire polar.[11] |  |
Altura de las Nubes
La altura de las nubes es en este contexto la distancia entre el nivel del mar y el borde inferior de las nubes afectadas. La forma más fiable de obtener este valor es mediante el escalado de píxeles, pero a menudo esto no es posible. En tales casos, se puede hacer una estimación basada en el tipo de nube.
| Tipo de Nube | Altura de las Nube | Altura Media |
|---|---|---|
| Cirrus | 4572m a 9144m[12] | 6858m |
| Stratus | 609.6m a 1828.8m[13][14] | 1219.2m |
| Cumulus | 304m a 1524m[15] | 914m |
| Stratocumulus | 304.8m a 1219m[16] | 761.9m |
| Nimbostratus | 609m a 3048m[17] | 1828.8m |
| Cumulonimbus | 609.6m a 16000m[18][19] | 8304.8m |
Volumen
Utilizando los valores anteriores se puede aproximar el volumen de las nubes. Una aproximación sencilla y aceptable viene dada por (área de la base)*(espesor de las nubes). Hay fórmulas mejores, pero más complicadas, que modelan las nubes como la intersección de una cáscara esférica y un sector esférico. Sin embargo, su uso no suele ser necesario con las distancias normales.
Masa de las Nubes
A la hora de determinar la masa de la nube, se pueden considerar dos cosas diferentes.
- La masa del agua en la nube.
- La masa de agua y aire que componen la nube.
La que se utilice dependerá de la forma en que se haya visto afectada la nube. Los cambios químicos, como la vaporización o la condensación del agua, utilizan la primera masa, mientras que los cambios de movimiento, como la creación de inestabilidades o el cambio de posición o forma de las nubes, utilizan la segunda masa.
La densidad de sólo el agua en la nube es el contenido de agua líquida. El contenido de agua líquida depende del tipo de nube. Se pueden utilizar los siguientes valores como orientación:
| Tipo de Nube | Contenido de Agua Líquida (g/m3) | |
|---|---|---|
| Cirrus | 0.03 | |
| Niebla | 0.05 | |
| Stratus | 0.25 a 0.3 | |
| Cumulus | 0.25 a 0.3 | |
| Stratocumulus | 0.45 | |
| Nimbostratus | casi 1[20] | |
| Cumulonimbus | 1 a 3 |
Para calcular la masa de agua en la nube basta con multiplicar el volumen de la nube por el contenido de agua líquida.
Determinar la masa del aire de la nube con el agua es más difícil, ya que la densidad del aire cambia en función de la altura. Se puede hacer una aproximación decente integrando la fórmula barométrica (en su forma de densidad) sobre el volumen de la nube.
Para hacerlo más fácil se puede utilizar esta calculadora. El "Área sobre la que flota la nube/aire" es el área base, el "Espesor de la nube/aire" es el espesor de la nube y la "Altura del fondo de la nube/aire sobre el nivel del mar" es la altura de la nube. El resultado es la masa en kg. Tenga en cuenta que esto sólo es correcto si el volumen de la nube puede calcularse como el área de la base por la altura de la nube.
Para formas de nube más complicadas, en las que la calculadora no es aplicable, se puede hacer una aproximación por lo bajo simplemente multiplicando el volumen de la nube por la densidad del aire en el borde superior de la nube.
Energía
Para obtener el resultado final hay que averiguar qué método se ha utilizado para afectar a las nubes. Hay tres métodos típicos:
- Condensación, para la creación, o vaporización, para la destrucción, de las nubes. Esto debe ser usado si las nubes son creadas o destruidas, condensando/vaporizando el agua que compone la nube. Si la creación de nubes incluye la creación de grandes cantidades de vientos naturales, es decir, tormentas, se debe utilizar CAPE en su lugar.
- Energía cinética para el movimiento de las nubes. Sólo debe utilizarse si las nubes se desplazan de un lugar a otro.
- Energía potencial convectiva disponible (CAPE) para la creación de tormentas. Debe utilizarse si las nubes se crean junto con mucho viento. Si el valor de CAPE es menor que el valor de condensación, utilice la condensación en su lugar.
Si no se puede decir, con una certeza razonable, cuál de los tres métodos se aplica a las nubes creadas, se pueden calcular los tres y utilizar el resultado más bajo.
Condensación/Vaporización
Para calcular la energía necesaria para crear/destruir las nubes mediante la condensación/vaporización basta con tomar la masa de las nubes (masa de agua, sin aire), en kilogramos, y multiplicarla por el calor latente de vaporización del agua, que es de 2264705 J/kg. Se puede llegar a un resultado aún mejor si se estima la temperatura y se utiliza la fórmula de aquí para obtener el calor latente de condensación para el agua en las nubes y se multiplica por la masa de las nubes (en gramos).
Energía Cinética
Para calcular la energía a través de la energía cinética hay que conocer además la velocidad a la que se han movido las nubes. Como la velocidad es la distancia sobre el tiempo, hay que calcular de alguna manera estos dos valores. Si se hace esto, se puede calcular simplemente mediante la fórmula "energía cinética = 0.5 * masa de la nube * (velocidad de movimiento de la nube^2)". La masa de la nube es aquí la masa con el aire.
Hay que tener en cuenta que no todas las nubes de un movimiento nuboso se mueven necesariamente con la misma velocidad. En estos casos hay que calcular la energía cinética teniendo en cuenta las diferentes velocidades de las distintas partes. Un ejemplo de esto sería crear nubes y extenderlas omnidireccionalmente alrededor de un punto central. En ese caso, la velocidad con la que se mueven las nubes puede aumentar cuanto más lejos estén del centro. En el caso de una expansión omnidireccional de este tipo se podría utilizar la fórmula "energía cinética = 0.25 * masa de la nube * (Velocidad de movimiento de la nube^2)" para tener en cuenta las diferentes velocidades implicadas.
Para arrastrar las nubes omnidireccionalmente hacia un punto central, o dispersarlas desde un punto central, se puede utilizar la fórmula "energía cinética = 1/12 * masa de la nube * (Velocidad de movimiento de la nube^2)".
CAPE
Véase Hazañas de Tormentas.
Resultados comunes
Los siguientes valores suponen que las nubes en cuestión cubren un radio de 20km y son nubes cumulonimbus y, por tanto, de 8000m de espesor y tienen un contenido de agua líquida de al menos 1 g/m^3. Para los valores de energía cinética se supone que las tormentas son arrastradas desde 20km de modo que al final el cielo queda completamente cubierto en 1 minuto. Esto significa que estos valores no deben ser utilizados, si el plazo puede ser mayor, la distancia de visión está limitada a menos de 20km o las nubes en cuestión no son cumulonimbos. Se supone que la altura de las nubes es de 4000m.
| Energía | Potencia de Ataque | |
|---|---|---|
| Condensación | 2.277E+16 J Julios | Nivel Ciudad Pequeña |
| Energía Cinética | 5.02E+16 Julios | Nivel Ciudad |
Los resultados habituales del CAPE pueden encontrarse en la página de Hazañas de Tormentas.
Ver también
Referencias
- ↑ wikipedia:Cirrus cloud
- ↑ https://www.sciencedirect.com/topics/earth-and-planetary-sciences/stratus-clouds
- ↑ http://www.ias.sdsmt.edu/dept/clouds-intro.htm
- ↑ http://www.ias.sdsmt.edu/dept/clouds-intro.htm
- ↑ wikipedia:de:Cumulus
- ↑ https://www.sciencedirect.com/topics/earth-and-planetary-sciences/stratus-clouds
- ↑ http://www.ias.sdsmt.edu/dept/clouds-intro.htm
- ↑ https://journals.ametsoc.org/doi/pdf/10.1175/1520-0469%281950%29007%3C0054%3AVALWCI%3E2.0.CO%3B2
- ↑ wikipedia:Nimbostratus cloud
- ↑ wikipedia:Cumulonimbus cloud
- ↑ http://www.ias.sdsmt.edu/dept/clouds-intro.htm
- ↑ https://www.weather.gov/key/high_clouds#:~:text=Cirrus%20clouds%20form%20very%20high,like%20feathers%20or%20horse%20tails.
- ↑ http://www.cas.manchester.ac.uk/resactivities/cloudphysics/background/classification/
- ↑ https://www.climate-policy-watcher.org/global-climate-2/clouds-stratus.html
- ↑ http://www.cas.manchester.ac.uk/resactivities/cloudphysics/background/classification/#:~:text=below%206%2C500ft-,Cumulus,may%20occasionally%20produce%20light%20showers.
- ↑ http://www.cas.manchester.ac.uk/resactivities/cloudphysics/background/classification/#:~:text=Stratocumulus,obscure%20the%20sun%20or%20moon.
- ↑ https://www.metoffice.gov.uk/weather/learn-about/weather/types-of-weather/clouds/mid-level-clouds/nimbostratus
- ↑ https://www.epfl.ch/labs/lapi/wp-content/uploads/2020/03/Clouds.pdf
- ↑ https://en.wikipedia.org/wiki/Cumulonimbus_cloud
- ↑ http://pernerscontacts.upce.cz/24_2011/Krollova.pdf
