Humedad del Aire: Un Análisis Completo

Vapor de Agua Atmosférico

El agua se encuentra presente en la atmósfera en sus tres estados:

• Sólido: Cristales de hielo en las nubes altas.
• Líquido: Gotitas de agua que forman las nubes medias y bajas.
• Gaseoso: Vapor de agua invisible al ojo humano.

Nos centraremos en la proporción de vapor de agua en la atmósfera. Un volumen de aire tiene una capacidad limitada de absorción de vapor de agua. Alcanzada la saturación, el exceso de vapor se condensa. Este límite aumenta con la temperatura (PV = RT). El vapor de agua atmosférico proviene de la evaporación de cuerpos de agua y la evapotranspiración de la vegetación y seres vivos.

El Ciclo del Agua

Junto a la evaporación y evapotranspiración, el ciclo del agua incluye la condensación (formación de nubes y nieblas) y la precipitación. Estos procesos se suceden continuamente, manteniendo un equilibrio entre evaporación y precipitación (aproximadamente 350 x 10⁹m³ anuales).

Evaporación

La evaporación es el paso del agua líquida a vapor. Su velocidad depende de cinco factores:

• Temperatura de la superficie terrestre
• Temperatura del aire en capas bajas
• Humedad del aire
• Velocidad del viento
• Presión atmosférica

Factores que Aumentan la Evaporación:

• Altas temperaturas
• Aire seco
• Viento fuerte (renovación del aire en contacto con la superficie líquida)
• Baja presión atmosférica
• Mayor oleaje (mayor superficie de evaporación)

Factores que Disminuyen la Evaporación:

• Bajas temperaturas
• Aire húmedo
• Vientos débiles
• Alta presión atmosférica
• Presencia de sales disueltas en agua (agua salada se evapora más lentamente que el agua dulce)

Formas de Cuantificar la Humedad Atmosférica

Tensión de Vapor (e)

El vapor de agua ejerce una presión parcial, la tensión de vapor (e). La tensión de saturación (es o E) es el valor máximo de tensión de vapor antes de la condensación. Depende de la temperatura (T) según la ecuación de Clausius-Clapeyron. Utilizaremos la fórmula de Magnus: donde T (°C) y es (hPa = mb).

• Debajo de la curva de saturación: Agua en estado gaseoso.
• Sobre la curva de saturación: Agua en estado gaseoso, aire incapaz de admitir más vapor.
• Por encima de la curva de saturación: Condensación.

Humedad Absoluta (ρv o a)

La humedad absoluta es la densidad del vapor de agua (g/m³). Disminuye con la altura. Es función de la tensión de vapor y la temperatura: ρv = e / RV T = 216 e / T donde e está en hPa (=100Nm^-2) y T en K. RV = R/Mv = 8,31(J/Kmol)/18,016(g/mol). En saturación: ρv = ρv s (es, T).

Relación (o Proporción) de Mezcla (r o m)

La relación de mezcla es la masa de vapor de agua por cada kilogramo de aire seco (g/kg): r = ρv / ρd = 0,622 e / (p – e). Donde: ρv = densidad del vapor de agua, ρd = densidad del aire seco, e = tensión de vapor (hPa), p = presión atmosférica (hPa), p – e = presión del aire seco (hPa). En saturación: r = rs(es, p).

Humedad Específica (q)

La humedad específica es la masa de vapor de agua por cada kilogramo de aire húmedo (g/kg): q = ρv / (ρd + ρv) = 0,622 e / (p – 0.378 e). Donde: ρv = densidad del vapor de agua, ρd = densidad del aire seco, e = tensión de vapor (hPa), p = presión atmosférica (hPa). En saturación: q = qs(es, p). La humedad específica y la proporción de mezcla son independientes de la temperatura y tienen valores numéricos similares.

Humedad Relativa (HR o h)

La humedad relativa es el cociente entre la relación de mezcla y su valor de saturación (%): HR = 100 r/rs = 100 e/es = 100 q/qs = 100 ρv/ρvs. 0% indica aire seco y 100% aire saturado.

Temperatura del Punto de Rocío

La temperatura del punto de rocío es la temperatura a la que una masa de aire se satura (HR = 100%). Indica la temperatura a la que comenzará la condensación. Cuanto mayor sea la diferencia entre la temperatura ambiente y la temperatura del punto de rocío, más seco será el aire.