La humedad del aire: humedad absoluta, relativa y punto de rocío

Qué es la humedad

La humedad es la cantidad de vapor de agua, es decir, de agua en estado gaseoso, presente en el aire. El vapor es invisible y representa una fracción pequeña de la atmósfera, entre casi un 0 % en los desiertos fríos y alrededor de un 4 % en el aire tropical más húmedo. A pesar de ello, es el gas que más influye en el tiempo atmosférico, porque es el origen de las nubes y de la precipitación y porque, al cambiar de estado, absorbe o libera grandes cantidades de energía.

La humedad se puede expresar de varias formas. Algunas indican cuánta agua hay en el aire y otras qué proporción supone respecto al máximo que podría haber.

Cuánto vapor hay en el aire

La humedad absoluta es la masa de vapor de agua contenida en un volumen de aire, y se expresa en gramos por metro cúbico (g/m³). Es intuitiva, pero tiene un inconveniente. Si el aire asciende y se expande, su volumen aumenta y la humedad absoluta disminuye aunque no haya perdido vapor.

Por eso en meteorología se usa a menudo la humedad específica, la masa de vapor por kilogramo de aire, en g/kg, que no cambia al expandirse o comprimirse el aire.

La tercera forma es la presión de vapor (e). El aire es una mezcla de gases y la presión atmosférica es la suma de las presiones parciales de cada uno, como establece la ley de Dalton. La presión de vapor es la parte de esa presión total que corresponde al vapor de agua, y se expresa en hectopascales (hPa).

Cuánto vapor podría haber

Si se pone agua líquida en contacto con el aire, parte de sus moléculas escapan al estado gaseoso y parte del vapor vuelve al líquido. Cuando ambos flujos se igualan, el aire está saturado. La presión de vapor en ese equilibrio es la presión de vapor de saturación (eₛ).

Se suele decir que el aire caliente “puede contener” más agua, pero en rigor el aire no actúa como una esponja. La presión de vapor de saturación depende prácticamente solo de la temperatura y no de la presión del resto de gases. A más temperatura, las moléculas de agua tienen más energía cinética, escapan con más facilidad del líquido y hace falta más vapor para alcanzar el equilibrio.

Esa relación la describe la ecuación de Clausius-Clapeyron, según la cual la presión de vapor de saturación crece de forma exponencial con la temperatura, alrededor de un 7 % por cada grado. Para los cálculos prácticos se usa una aproximación, la fórmula de Magnus.

eₛ(T) ≈ 6,112 · exp(17,62 · T / (243,12 + T)) · T en °C, eₛ en hPa

Presión de vapor de saturación y humedad absoluta máxima

Por debajo de 0 °C, la presión de vapor de saturación sobre el hielo es algo menor que sobre el agua líquida. La tabla da los valores sobre agua líquida.

La humedad relativa

La humedad relativa (HR) compara la presión de vapor real con la de saturación a la temperatura del aire.

HR = e / eₛ(T) · 100

Una humedad relativa del 50 % significa que el aire contiene la mitad del vapor necesario para saturarse a esa temperatura. Como el denominador depende de la temperatura, la humedad relativa cambia aunque la cantidad de vapor sea la misma.

Un ejemplo lo muestra con claridad. Supongamos un aire con una presión de vapor de 12 hPa que no gana ni pierde agua a lo largo del día. Al amanecer, a 10 °C, su humedad relativa es del 98 %. A media mañana, a 20 °C, baja al 51 %. A primera hora de la tarde, a 30 °C, se queda en el 28 %. El vapor es exactamente el mismo, pero el aire está cada vez más lejos de la saturación. Por eso la humedad relativa suele ser máxima al amanecer y mínima a primera hora de la tarde.

El punto de rocío

El punto de rocío es la temperatura a la que habría que enfriar el aire, sin cambiar su contenido de vapor ni su presión, para que se saturara. En el ejemplo anterior, con 12 hPa de presión de vapor, el punto de rocío es de unos 9,7 °C.

Cuando una superficie o el propio aire se enfrían hasta el punto de rocío, el vapor se condensa. Sobre la hierba o los coches se forma rocío. Si el enfriamiento afecta a una capa de aire junto al suelo, se forma niebla. Si el punto de rocío está por debajo de 0 °C, el vapor se deposita directamente como hielo y se habla de punto de escarcha.

A diferencia de la humedad relativa, el punto de rocío no cambia cuando el aire se calienta o se enfría sin ganar ni perder vapor, de modo que es una medida directa de cuánta agua contiene. La diferencia entre la temperatura del aire y el punto de rocío indica lo cerca que está de saturarse. Si es pequeña, el aire está muy húmedo y la niebla o las nubes bajas son probables. Si es grande, el aire está seco.

Presión, altitud y formación de nubes

La presión atmosférica no modifica de forma apreciable la presión de vapor de saturación, pero sí influye en la humedad a través del movimiento vertical del aire.

Cuando el aire asciende, encuentra una presión menor, se expande y se enfría por enfriamiento adiabático. Su temperatura se acerca al punto de rocío, la humedad relativa aumenta y, si llega al 100 %, se forman nubes. Por eso las borrascas, zonas de bajas presiones donde el aire converge y asciende, se asocian a nubosidad y precipitación.

En los anticiclones ocurre lo contrario. El aire desciende, se comprime y se calienta, se aleja del punto de rocío y la humedad relativa disminuye, lo que se traduce en cielos despejados.

En altura el aire contiene menos vapor sobre todo porque es más frío. A unos 5 km de altitud, la temperatura media es unos 30 °C inferior a la de la superficie y la presión de vapor de saturación es varias veces menor.

Por qué importa la humedad

La humedad condiciona la formación de nubes, niebla y precipitación, y con ello todo el ciclo del agua. También influye en la sensación térmica, porque con el aire húmedo el sudor se evapora peor y el cuerpo pierde menos calor, y en la agricultura, porque regula la evapotranspiración de los cultivos y la aparición de enfermedades por hongos. Además, como el vapor de agua es el principal gas de efecto invernadero natural y su cantidad aumenta con la temperatura, la humedad es una pieza central para entender el cambio climático.