(Sección 2.4.3)
En un entorno estable, los fuertes vientos que soplan perpendiculares a una barrera (como una montaña) se ven obligados a ascender por el lado de barlovento y a descender por las laderas de sotavento. La corriente de aire perturbada comienza a oscilar en una serie de ondas a medida que se desplaza río abajo, generando ondas de montaña.
Si las ondas permanecen esencialmente estacionarias mientras el aire se desplaza a través de ellas, se denominan ondas estacionarias o estacionarias no turbulentas (y también ondas de sotavento atrapadas). Cuando el aire es suficientemente húmedo, pueden aparecer nubes orográficas en el aire ascendente en las crestas de las olas (Figura 5). Suelen formarse por encima o a sotavento de las cadenas montañosas, y permanecen estacionarias, normalmente durante algunas horas (rara vez durante más de un día).
Para un observador en tierra, estas nubes se mueven muy lentamente, si es que lo hacen, aunque el viento a nivel de las nubes puede ser fuerte. En algunos casos, la velocidad del viento se revela mediante marcas en la nube, por ejemplo, mediante elementos separados que se mueven de un extremo a otro de la nube. Estas nubes con forma lenticular producidas por las ondas de montaña son un indicio de fuertes vientos en niveles medios estables de la atmósfera. No producen precipitaciones.
Figura 5. Ondas de montaña
A veces, estas ondas se propagan a grandes distancias en «trenes de ondas de sotavento», por lo que sus efectos pueden sentirse también a gran distancia. Pueden verse orientadas en largas bandas paralelas a la cordillera, a intervalos regulares de varios kilómetros (Figura 6).
En las imágenes de satélite, forman un patrón de líneas de corriente.
Figura 6. Imagen de satélite de trenes de ondas de sotavento (A = alineación de la cordillera; B= dirección del viento)
Las nubes de ondas también pueden aparecer en diferentes niveles simultáneamente. A menudo, una o un montón de varias nubes lenticulares de forma orográfica aparecen por encima de la colina o montaña, a veces ligeramente a barlovento o a sotavento. La influencia orográfica en el flujo de aire puede ser significativa a niveles que superan muchas veces los niveles de los picos o crestas, llegando incluso a la estratosfera (Figura 7).
Figura 7. Ondas de sotavento atrapadas
En amplias crestas montañosas, cuando existe una alta estabilidad atmosférica a través de una profundidad de la atmósfera y una marcada cizalladura del viento por encima de la cima de la montaña, podrían producirse ondas de propagación vertical donde la energía se propaga hacia arriba. Estas se denominan ondas de sotavento no atrapadas y la nube cirriforme que se forma debido a la influencia orográfica (Figura 8) es indicativa de turbulencia cerca de la cima de la troposfera. A veces, las cimas de las ondas pueden extenderse más allá del nivel alto hasta la estratosfera.
Figura 8. Onda que se propaga verticalmente
Cuando hay un hueco claro (foehn gap) entre la colina y la nube, es probable que la turbulencia sea grave. Donde no hay una brecha clara entre la colina y la nube, entonces cualquier turbulencia es probable que sea débil.
Aunque la evidencia de las nubes se convierte en una firma del movimiento del aire y la turbulencia, esto a veces ocurre sin indicadores visuales. La turbulencia de aire claro ocurre a menudo cerca de la tropopausa debido a las ondas que se propagan verticalmente en condiciones secas.
En ciertos momentos, la amplitud de las ondas de montaña puede alcanzar valores elevados, y la energía de las ondas se propaga hacia abajo inmediatamente a barlovento de la cresta, produciendo eventos meteorológicos significativos como olas rompientes, turbulencia de fuerte a extrema, rotores y tormentas de viento perjudiciales en el lado de sotavento de una barrera montañosa.
Debajo de la nube de ondas de sotavento, en las capas inferiores, puede formarse un gran remolino con ejes horizontales (Figura 9). Si el aire ascendente de este gran remolino estacionario se enfría lo suficiente, puede aparecer en la parte superior una barra de nubes llamada «nube de rotor» (roll cloud). Las nubes de rotor o rollo son indicativas de un área de turbulencia severa en la superficie de la Tierra o cerca de ella, con vientos superficiales de dirección y/o velocidad muy variable, lo que supone un peligro para la aviación.
Figura 9. Nube de rotores