VI UNIDAD

METEOROLOGÍA Y PREDICCIÓN

Circulación general de la atmósfera

La atmósfera es un medio fluido en continuo movimiento, pero dadas las condiciones de contorno a las que está sometido, esta circulación interna no es continua ni periódica, pero tampoco es caprichosa, pues las leyes de la hidrodinámica general no pueden dejar de cumplirse. El problema es esencialmente de naturaleza dinámica, pero presenta rasgos permanentes y periódicos que en Climatología interesa resaltar. Especialmente como mecanismo que asegura el transporte de calor de latitudes tropicales a latitudes polares. Este mecanismo es la circulación general, incluyendo en ella las corrientes marinas. Una parte de calor es transportado por el aire mismo en forma de calor sensible; otra parte lo es forma de calor latente por el vapor de agua que las corrientes atmosféricas arrastran.

En resumen: la circulación general es el mecanismo mediante el cual son redistribuidos la energía, el momento cinético y el vapor de agua para asegurar que el régimen climatológico sea estacionario, pues si fallase el balance energético unas zonas se calentarían y otras se enfriarían sistemáticamente; si fallase el balance del momento cinético la rotación del planeta se vería afectada y si fallase el balance hídrico el vapor acuoso se acumularía en cantidad creciente en unos puntos y tendería a desaparecer en otros. Cualquier esquema de circulación no puede ser válido si no satisface estas tres exigencias.

El movimiento promedio en la tropósfera

Los mapas de presión promedio al nivel del mar muestran la existencia de un cinturón de bajas presiones hacia los 60° de latitud y otro cinturón de altas presiones situado a aproximadamente 30° de latitud. Estas configuraciones existen en los dos hemisferios y se les conoce, respectivamente por las expresiones zona de bajas presiones subpolares y zona de altas presiones subtropicales.Los alisios de los dos hemisferios se dirigen hacia el ecuador desde el cinturón de las altas presiones subtropicales hacia una zona de presión relativamente baja que se conoce como vaguada ecuatorial.

Modelo de circulación de la troposfera

Un estudio más profundo de la zona de bajas presiones subpolares muestra que contiene un cierto número de celdas y que estos centros de baja presión se sitúan en verano algo más cerca de los polos que en invierno en cada hemisferio.

Del mismo modo, la zona de altas presiones subtropicales en cada hemisferio contiene cierto número de celdas de altas presiones, algunas de las cuales ocupan frecuentemente posiciones privilegiadas. Son los anticiclones simipermanentes que también se desplazan hacia los polos cuando es verano.

Esquemas de circulación al nivel del mar: a) tierra uniforme y b) distribución de continentes y océanos.

Modelos de la circulación general

Para estudiar la circulación general es ventajoso referirse a un esquema que representa sus características principales. Es lo que se llama un modelo de la circulación general: el primer modelo fue propuesto por Hadley en 1735 que comprendía para cada hemisferio una sola celda de circulación; en 1928 un modelo de circulación de tres celdas fue propuesto por Bergeron y modificado por Rossby en 1947; en 1952 Palmén sugirió que los mapas de circulación promedia tendían a ocultar algunas de las características más importantes de la circulación general con mayor conocimiento de la troposfera superior y de la baja estratósfera, la circulación meridional de invierno según Palmén considera las corrientes de chorro del frente polar y subtropicales, así como corrientes de aire entre las tropopausas tropicales y polares.

Modelo de circulación de 3 celdas (Bergeron y Rossby)

Modelo de circulación meridional de Palmen

Más recientemente, la utilización de computadores electrónicos permite realizar un considerable volumen de cálculos necesarios para determinar el estado futuro de la atmósfera partiendo de condiciones iníciales conocidas (modelaje). Sin embargo es necesario hacer hipótesis simplificadas sobre los procesos que se producen en la atmósfera, obteniéndose cada vez mayor detalle y representatividad.

Meteorología Sinóptica

Debido a las exigencias de la predicción del tiempo se ha establecido redes de estaciones de observación, detección y teledetección que cubren la mayor parte de la superficie del globo terrestre (continentes y océanos).

Para obtener una imagen a escala sinóptica de la atmósfera es necesario disponer de observaciones frecuentes efectuadas simultáneamente en un gran número de estaciones meteorológicas. Estas estaciones pueden distar más de 100 kms en tierra y mucho más en los océanos. Lo cual quiere decir que se utiliza la técnica del muestreo. En la que se supone que el valor medido de cada elemento meteorológico es representativo del valor de este elemento en la zona que rodea la estación. El método sinóptico no expresa más que la estructura general de los fenómenos meteorológicos, pero la mayoría de los que nos interesan tienen dimensiones mucho más grandes que la distancia entre las estaciones.

Principales tipos de mapas sinópticos

El único medio sencillo para representar el tiempo reinante en una extensa zona es transcribir la información disponible en una mapa utilizando una forma simbólica fácilmente comprensible. Algunos elementos de la observación pueden expresarse cuantitativamente como la presión, temperatura, punto de rocío, etc. Los símbolos se utilizan para otros fenómenos, como son el tipo de nubes, formas de precipitación, viento, etc.

Un mapa de este tipo para una hora determinada y de una región dada es un mapa sinóptico y da una visión de conjunto de la situación meteorológica. Los predictores y los investigadores utilizan muchísimo este tipo de mapas. Los mapas sinópticos de superficie ( mapas a nivel constante) se confeccionan a partir de las observaciones efectuadas por los observadores mediante instrumentos situados al nivel de la superficie terrestre. Los mapas en altura (mapas de presión constante) se establecen con la ayuda de las medidas

efectuadas por instrumentos transportados a través de la atmósfera libre por medio de globos, cohetes, satélites, etc.

Una vez que los datos de las observaciones han sido asentados en los mapas sinópticos se analizan gráficamente, obteniendo así un análisis sinóptico. En cada tipo de mapa aparecen después del análisis configuraciones características, definidas por isolineas (líneas de igual valor) de distintos campos como presión, temperatura, dirección de viento, velocidad del viento, altura geopotencial, etc, etc.

Mapas sinópticos al nivel del mar

La presión atmosférica medida en las estaciones meteorológicas es reducida a nivel medio del mar como nivel de referencia, la líneas que unen todos los puntos con el mismo valor de presión se denominan isobaras que pueden ser trazadas a diferentes intervalos. Este mapa representa el campo de presión y en él se puede reconocer un cierto número de configuraciones isobáricas, asociadas a ciertas características del tiempo (mapa de superficie).

Anticlones y dorsales

Se designa con el término alta o anticiclón a una región de presiones relativamente altas. La presión es máxima en el centro, el cual está rodeado por una o varias isobaras cerradas. En el Hemisferio Norte, la circulación del viento alrededor del centro de las altas presiones tiene sentido del movimiento de las agujas de un reloj y hacia fuera como flujo divergente. En las zonas próximas al centro del anticiclón el tiempo es generalmente bueno y los vientos son allí débiles, fríos o frescos.

Una dorsal es una extensión alargada de alta presión a partir de un anticiclón (también suele llamársele cuña de alta presión). Se llama eje de la dorsal a la línea que une los puntos de las isobaras más alejadas del centro anticiclónico y con mayor valor de presión. A lo largo de este eje la presión es más alta que en los puntos situados a uno y otro lado del mismo. Suele representarse en los mapas por líneas quebradas.

Depresiones y vaguadas

Se llama baja o depresión a una zona en que la presión es relativamente baja. El centro es el punto en que la presión es mínima y está rodeado de una o varias isobaras cerradas. En el Hemisferio Norte, el viento circula alrededor de las depresiones en sentido inverso al movimiento de las agujas del reloj y hacia dentro como flujo convergente.

Una vaguada designa una configuración isobárica en la que, a partir de un centro depresionario, las isobaras están situadas más alejadas de este centro que en las demás direcciones. La línea que une los puntos de las isobaras más alejadas del centro es el eje de la vaguada. A lo largo de este eje la presión es más baja que en los puntos situados a uno y otro lado del mismo. Suele representare en los mapas por una línea a trazos.

Convergencia en las capas bajas asociada con un ascenso de aire suele producirse en las depresiones y a lo largo de las vaguadas. Si el aire está húmedo o inestable puede, por ello dar lugar a nubes, precipitaciones y tormentas.

Otras configuraciones isobáricas

Regiones que separan a la vez dos depresiones y dos anticiclones denominadas collados, depresiones secundarias en la proximidad de una depresión primaria preexistente o de una combinación con ésta. Configuraciones onduladas formadas por la yuxtaposición alterna de dorsales y vaguadas, estas ondulaciones pueden presentarse sobre largas distancias siguiendo, aproximadamente los paralelos y según el caso se les puede denominar como ondas del Oeste o del Este.

Sistemas frontales

La zona de transición entre dos masas de aire se llama superficie frontal o simplemente frente. Cuando el frente está bien definido, la región donde la zona frontal que esta inclinada encuentra la superficie terrestre, tiene una extensión que varia unos pocos kilómetros; por el contrario cuando se trata de un frente difuso esta misma extensión puede abarcar un centenar de kilómetros.

Uno de los factores más importantes que influye en la densidad del aire es la temperatura y las masas de aire separadas por un frente tienen en general temperaturas diferentes. Lo más frecuente es que también estén asociadas a un frente ciertas diferencias de humedad, de estabilidad, así como formaciones nubosas y precipitaciones.

Un frente frío se desplaza hacia el aire caliente (es decir que el aire frío remplaza al aire caliente).

Un frente caliente se desplaza hacia el aire frío (es decir que el aire caliente remplaza al aire frío).

Un frente ocluido se presenta cuando en el transcurso de la evolución de una depresión ondulatoria, el frente frío tiende a alcanzar al frente caliente. Hay entonces oclusión y el sector caliente es empujado cada vez más a mayor altura.

Un frente que no se desplaza, se llama frente estacionario, en la práctica este tipo de frente tiene ligeros movimientos y entonces se le denomina frente casi estacionario.