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En otoño, el hemisferio norte comienza a enfriarse después de los cálidos meses de verano. Los días se acortan, las temperaturas bajan y el aire se vuelve más frío. Sin embargo, el océano y las grandes masas de agua todavía conservan el calor acumulado durante el verano. Este contraste térmico entre el aire enfriado de la tierra y el aire aún cálido sobre los océanos o mares es uno de los factores clave en la formación de tormentas otoñales.
Las tormentas se forman cuando una masa de aire cálido y húmedo se encuentra con una masa de aire frío. Este fenómeno se llama un "frente". Cuando el aire cálido asciende, se encuentra con el aire frío que desciende, provocando perturbaciones atmosféricas. El aire cálido que sube se enfría a medida que asciende en la atmósfera, lo que provoca la condensación del vapor de agua en nubes y precipitaciones. Cuanto mayor es la diferencia de temperatura entre las masas de aire, más violentas pueden ser las tormentas.
En otoño, estos contrastes de temperatura entre el aire cálido y el aire frío son más pronunciados, ya que la transición entre el cálido verano y el frío invierno está ocurriendo. Esto favorece la formación de tormentas más intensas, a menudo acompañadas de fuertes vientos, intensas precipitaciones e incluso tormentas eléctricas.
Además, la humedad suele estar más presente en el otoño, especialmente en las regiones cercanas a los océanos o mares. El aire cálido y húmedo que sube de estas masas de agua puede alimentar los sistemas de baja presión y agravar las tormentas. Algunas de las mayores tormentas otoñales, como los ciclones post-tropicales o las tormentas mediterráneas, obtienen su energía de esta diferencia de temperatura entre el mar y el aire circundante.
Así, las tormentas de otoño son generalmente el resultado del encuentro entre masas de aire frío y masas de aire cálido, creando condiciones meteorológicas inestables. El contraste térmico pronunciado y la humedad en esta temporada son los principales ingredientes que hacen que las tormentas sean más frecuentes y a veces violentas en este periodo del año.