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Variación vertical del viento
Circulación Atmosférica General
• El movimiento de la atmósfera está definido por la
resultante de todas las fuerzas que actúan sobre las
parcelas de aire en un momento dado. Algunas fuerzas
serán más importantes que otras, dependiendo de la
escala temporal y espacial del fenómeno que se quiera
estudiar. Si los vientos resultantes son promediados en
periodos de tiempos del orden de varias semanas o
meses, las perturbaciones que varían rápidamente
(brisas, vientos de montaña, tormentas convectivas
ciclones extratropicales y huracanes), serán filtrados y
sobresaldrán sólo aquellas características que varían
lentamente a lo largo de un año y que tienen escala
espacial de varios miles de km, con periodos de
duración de varias semanas o meses, y que dan lugar a
lo que se conoce como Circulación General de la
Atmósfera.
• En ella se pueden identificar los fenómenos
meteorológicos de escala planetaria tales como:
• Las celdas de circulación atmosférica;
• La zona intertropical de convergencia;
• Las corrientes de chorro;
• Las circulaciones monzónicas;
• Los centros de acción (o giros anticiclónicos y
ciclónicos semipermanentes);
• Los vientos Alisios;
• Los Contralisios;
• Los vientos del oeste;
• Etc……
• Estos fenómenos planetarios asociados a la
circulación general de la atmósfera, se pueden
considerar como el límite entre la Meteorología y la
Climatología. Ciertamente, los fenómenos de menor
escala están inmersos en la circulación planetaria,
alimentándose de ella y modulándola
considerablemente; sin embargo, es posible
entender muchos procesos atmosféricos de la
circulación general si se usan métodos estadísticos
para filtrar todas aquellas perturbaciones de escalas
pequeñas menores de los 1000 km y menos de
varios días o semanas.
Causas
• Nuestro planeta y su atmósfera se calientan por el calor
que reciben del Sol. El sistema irradia la misma cantidad de
calor recibida, nuevamente hacia el espacio, de manera
que en conjunto, se mantiene el equilibrio y la temperatura
global no cambia. Pero este equilibrio de calor es válido
para el planeta en conjunto y no para una determinada
zona. La región ecuatorial recibe más calor del que
desprende o pierde, mientras que las áreas polares irradian
al espacio más calor del que reciben; sin embargo, ni los
polos se vuelven más fríos ni las zonas ecuatoriales
aumentan su calor, lo cual se debe a que el calor viaja a las
regiones polares manteniéndose las temperaturas
relativamente uniformes.
• Este intercambio de calor se lleva a cabo por medio de
los movimientos atmosféricos a escala planetaria y
que se denominan la circulación general. De no existir
esta circulación, en un mundo sin vientos, como
señala el meteorólogo Wexler (1955), los trópicos se
volverían intolerablemente calientes y el resto del
planeta se tornaría muy helado, las ciudades se
ahogarían en sus propias emanaciones tóxicas. Por
otra parte, si cesara de pronto la fuente de energía
que mueve a la atmósfera, los vientos desaparecerían
en unos 12 días según estima el mencionado
científico, ya que la pérdida de energía por fricción
entre el viento y la superficie de la tierra es grande. El
flujo de calor hacia los polvos va en aumento del
ecuador hasta alcanzar un máximo en la altitud de 35°;
de esta latitud comienza a decrecer, ya que una cierta
cantidad del calor importado se queda en cada faja de
paralelos.
• Fuera de los trópicos, los sistemas de vientos
de las grandes tormentas se encargan de
realizar el intercambio de calor. Estas
tormentas viajan de oeste a este y forman una
cadena continua de centros de baja presión o
ciclones que, por viajar fuera de los trópicos,
se llaman extratropicales y cuyos vientos giran
en el sentido contrario a las manecillas del
reloj, alternadamente, seguidos de centros
migratorios de alta presión (o anticiclones)
donde la circulación de los vientos es en el
sentido de las manecillas del reloj.
• Si la Tierra permaneciera inmóvil, y su
superficie fuera uniforme, el aire en superficie
iría de los polos al Ecuador y en la altura del
Ecuador a los Polos. Es decir que tendríamos
viento Sur siempre en el Hemisferio sur y
Viento Norte siempre en el Hemisferio Norte.
Pero esto no es así porque la Tierra no es
uniforme y además gira.
• Como primera aproximación, se puede definir como
el movimiento promedio en todo el planeta. Se
puede tomar en el tiempo a lo largo de un año o
estación y en el espacio, a lo largo de un meridiano,
en la vertical, de tal manera que resalten una serie
de características planetarias para ambos
hemisferios en forma de tres celdas: Hadley, Ferrel y
Polar en la latitudes tropicales, medias y polares,
respectivamente.
• Una franja de poco viento y presión relativamente baja, las calmas Ecuatoriales.
Como allí el aire asciende y al hacerlo se enfría, el vapor de agua que contiene se
condensa formando nubes de tormenta, llamadas Cúmulonimbos y se observan
intensos chaparrones y tormentas. Esta zona, llamada Zona de Convergencia
Intertropical (ZCIT) tiene un desplazamiento hacia el hemisferio en el que es
verano.
• A ambos lados soplan los vientos alisios, del noreste en el hemisferio Norte y del
sudeste en el hemisferio Sur. Abarcan una zona de aproximadamente 30º.
• A medida que nos alejamos del Ecuador, cerca de los 30º de latitud sur y norte,
encontramos las calmas de Ross, zonas ocupadas por los grandes anticiclones
subtropicales semipermanentes. Aquí el aire es calentado y secado por la
compresión de los movimientos descendentes. Esto determina la ausencia total de
precipitaciones por lo que en esta zona encontramos los grandes desiertos del
mundo.
• Entre los 30 y 60º de latitud norte y sur soplan los vientos del oeste. Esta zona se
caracteriza por la variabilidad del tiempo. Aquí el aire caliente tiende a ponerse
debajo del aire frío aumentando cada vez más el contraste meridional de
temperatura y la inestabilidad del flujo atmosférico. Este contraste térmico lleva a
enfrentar masas de aire muy distintas formándose los frentes y sus fenómenos
asociados (lluvias, tormentas, ráfagas de viento y hasta tornados).
• De 60º hacia los Polos predominan nuevamente los vientos del este. En los 60º la
presión es mínima, por esa razón por allí transitan los grandes ciclones subpolares
(que originan temporales intensos y fuertes nevadas). Hacia los Polos vuelve a subir
la presión y el tiempo se hace más apacible aunque, naturalmente muy frío.
• El encuentro de las corrientes húmedas de los alisios de
ambos hemisferios en la llamada "zona intertropical de
convergencia" produce corrientes ascendentes que, al
condensar su humedad, dan por resultado las precipitaciones
más abundantes del planeta. Se observa también un segundo
cinturón de precipitación elevada en las latitudes donde
viajan con más frecuencia los ciclones extratropicales (cerca
de los 45°). Entre estos dos cinturones lluviosos se encuentra
la región ocupada por las celdas semipermanentes de alta
presión en los subtrópicos. Aquí el aire en vez de ascender
pierde altura y se calienta adiabáticamente por lo que la
nubosidad y la precipitación son muy escasas. Las regiones
áridas y semiáridas del Noroeste de México se encuentran
bajo la influencia de la celda anticiclónica subtropical del
Pacífico lo que, junto con la inversión superficial de
temperatura producida por la corriente fría de California es
causa de la sequedad que ahí se observa.
• La hipótesis más simple, propuesta por el físico ingles George
Hadley en 1735 toma en cuenta primero el factor calentamiento.
Así, el aire cerca del ecuador se eleva y fluye hacia los polos; luego
se enfría y desciende para regresar a un nivel inferior hacia el
ecuador. La circulación según este modelo forma una celda vertical
en cada hemisferio. En la siguiente etapa de esta hipótesis se
agrega el efecto de la rotación de la Tierra; el aire que fluye hacia
los polos se mueve también hacia el este junto con la Tierra. En el
ecuador lo hace al mismo ritmo; pero a medida que se mueve hacia
los polos lo hace más aprisa, debido al principio de la conservación
de la cantidad de movimiento angular, ya que se encuentra cada vez
más cerca del eje de rotación. Así, las corrientes que van hacia los
polos en la altura, se desvían hacia el este formando los vientos del
Oeste a una velocidad mayor que la rotación de la Tierra.
• Por otra parte, el aire que retorna al ecuador
pierde velocidad de rotación a medida que se
desplaza, alejándose del eje de giro,
desarrollándose los alisios cuya velocidad de
rotación es menor aun que la de la superficie
de la Tierra a esas latitudes. Esta distribución
unicelular siempre se descompone, debido a
la fricción, en las tres celdas propuestas por
Hadley.
• Más recientemente, el meteorólogo finlandés,
Palmén, ha modificado el modelo anterior.
Este investigador eliminó la celda polar
razonando que en las regiones polares la
circulación es casi horizontal en forma de
grandes vórtices poco profundos. El modelo
propuesto por Palmén