Este artículo cubrirá:

Al final del artículo anterior sobre el viento, mostramos la circulación global del viento alrededor del globo. Para cada hemisferio, la circulación global del viento define tres áreas:

Las regiones ecuatoriales y polares son muy específicas en términos climáticos y quedan fuera del alcance de este estudio.

La latitud media está gobernada por la célula de Ferrel. Esta región se encuentra entre aire frío/seco y aire cálido/húmedo, lo que la convierte en el lugar donde se produce la mayor parte del transporte de calor y se generan los sistemas meteorológicos. Aquí también vive la mayor parte de la población mundial, y en este artículo nos centraremos en el clima de la latitud media.

En el hemisferio norte, la parte norte de la célula de Ferrel es muy dinámica, pues allí se produce gran parte del clima. Alrededor de los 60° Norte, existe una línea imaginaria llamada frente polar. A ambos lados de esta línea se presentan condiciones climáticas muy diferentes:

Estas dos masas de aire tan diferentes necesitan mezclarse. La mezcla de aire se produce, en sentido figurado, mediante grandes abanicos que empujan el aire cálido hacia el norte y el aire frío hacia el sur. El gran abanico que gira en sentido antihorario representa las depresiones en latitudes medias que experimentan los navegantes al navegar (por ejemplo, la travesía del Atlántico Norte desde EE. UU. a Europa, o los navegantes de la Vendée Globe en los océanos australes al rodear la Antártida).

Este artículo se centrará en explicar la mecánica de esas depresiones y cómo algunas de ellas se intensifican hasta convertirse en poderosas tormentas.

Pero antes de hacer eso, hagamos una breve presentación de qué es un frente meteorológico en la siguiente sección.

El esquema anterior muestra dos masas de aire diferentes a ambos lados del frente polar a 60° Norte. Se utilizan símbolos meteorológicos para identificar fácilmente qué masa de aire es cálida y qué masa de aire es fría, así como su movimiento.

El aire frío reemplaza al aire cálido. El triángulo azul señala la dirección del movimiento del frente.

El aire caliente reemplaza al aire frío. El semicírculo rojo señala la dirección del movimiento del frente.

Un frente ocluido se forma cuando un frente frío de movimiento más rápido alcanza a un frente cálido de movimiento más lento, lo que provoca que el aire cálido se eleve del suelo entre dos masas de aire más frías. Este proceso provoca una mezcla de capas de aire y suele dar lugar a patrones meteorológicos complejos, como la formación de nubes, lluvias constantes o incluso tormentas eléctricas. Tras el paso del frente ocluido, el tiempo suele estabilizarse y se aclara.

Un frente estacionario no se mueve, como su nombre indica. Los símbolos utilizados son una combinación de los frentes frío y cálido. En los dos frentes mencionados, el aire frío se encuentra al otro lado del triángulo y el aire cálido al lado de los semicírculos.

Como se vio en la primera parte, la depresión o gran depresión que experimentan los navegantes que navegan en latitudes medias es responsable de la mezcla de aire frío y cálido en el frente polar. Los navegantes experimentan depresión cuando la presión barométrica desciende, lo que suele ir acompañado de precipitaciones y fuertes vientos.

Esta sección explicará la física de la formación de estas depresiones. El lector puede ampliar la información y consultar el material en https://pressbooks-dev.oer.hawaii.edu/atmo/chapter/chapter-13-extratropical-cyclones/

Hay 5 etapas de la ciclogénesis.

Etapa 1: En el frente polar, alrededor de los 60° Norte, el aire frío del norte y el aire cálido del sur están separados por un frente estacionario. Esta es la fase inicial o de equilibrio.

fuente: https://slcc.pressbooks.pub/

Etapa 2: la formación de una onda frontal

Se produce una perturbación que perturbará este equilibrio y empujará el aire frío hacia el sur y el aire cálido hacia el norte.

Etapa 3: un ciclón de nuevo desarrollo

Etapa 4: Ciclón maduro, formación de un frente ocluido y punto triple

El frente frío se junta con el frente cálido.

Etapa 5: Fase de disipación

El modelo anterior describe lo que ocurre en la superficie. El aire converge en el centro de la baja presión y asciende, como el aire en una chimenea. Sin embargo, el aire ascendente necesita encontrar condiciones favorables en las capas superiores de la atmósfera para seguir ascendiendo y luego evacuarse. Esto puede compararse con un incendio en una chimenea. La chimenea debe facilitar la ascensión del aire; de ​​lo contrario, el fuego se extinguirá.

Luego pasaremos al siguiente capítulo, al nivel superior, para encontrar cuáles son las condiciones favorables para que una depresión se intensifique y se convierta en una poderosa tormenta.

Para los lectores del hemisferio sur, las imágenes de arriba pueden resultar confusas, ya que los sistemas de baja presión giran en sentido horario en esa región. Para evitarles molestias, hemos invertido y combinado las imágenes a continuación.

En el nivel superior, utilizamos la altura geopotencial en lugar de la isobara. Estos mapas se ven ligeramente diferentes; las depresiones y las crestas representan las zonas bajas y altas.

Una vaguada se relaciona con una baja presión. Quienes leen mapas meteorológicos conocen el sistema general de bajas presiones, que muestra un círculo cerrado de isobaras. La vaguada es una zona alargada de baja presión atmosférica, sin un contorno isobárico cerrado. Puede imaginarse como un valle.

La imagen de arriba representa 2 cosas:

Imagen: Las líneas de presión se pueden imaginar como la altura en un mapa de senderos. Si caminas por la línea de valle hacia el norte, descenderás por un valle rodeado de terreno a ambos lados.

Una cresta se relaciona con la alta presión. La cresta es una zona alargada de mayor presión atmosférica, sin un contorno de presión isobárico cerrado. Puede imaginarse como una colina.

La imagen de arriba representa 2 cosas:

Imagen: Si caminas por la cresta hacia el sur, subirás una montaña con acantilados a ambos lados.

La vaguada y la dorsal no se forman por sí solas. Se forman una junto a la otra y, de alguna manera, se combinan para formar un patrón de ondas.

El patrón de ondas muestra claramente la mezcla de aire, como los grandes ventiladores que mencionamos en la parte 1.

Las dorsales se asocian con aire cálido, alta presión en altura y una atmósfera más estable. Esto suele resultar en condiciones climáticas secas y agradables bajo la dorsal.

La vaguada se asocia con un clima frío y deteriorado, y la cresta con un clima cálido y templado, como se ilustra a continuación.

Las vaguadas y las dorsales se forman tanto en la superficie como en altitud. Las que se encuentran en las capas superiores de la atmósfera son las que determinan los patrones climáticos globales, que a su vez influyen en lo que ocurre a nivel del suelo.

Los meteorólogos son como detectives (ver el programa "El Novato" 😀) y utilizan la atmósfera media (500 mbar, o unos 5 kilómetros de altura) como punto de referencia para encontrar pistas sobre dónde se desarrollará una tormenta en la superficie. Las tormentas se forman si el aire asciende; ver la clase 3 sobre nubes. Por lo tanto, el meteorólogo consulta el mapa geopotencial de 500 mbar para buscar zonas donde el aire asciende. Cabe preguntarse cómo un mapa meteorológico puede indicar dónde asciende el aire.

El aire ascendente ocurre donde el aire converge, lo que a su vez ocurre cuando el aire gira en sentido antihorario en el hemisferio norte. Este giro se denomina vorticidad positiva. Así que, básicamente, los meteorólogos solo necesitan buscar áreas de vorticidad positiva para saber dónde se desarrollarán las tormentas.

Más información en Weather.gov - Conceptos básicos de vorticidad

La vorticidad se produce debido a tres factores enumerados a continuación:

La teoría anterior es compleja, pero se puede resumir en una imagen simple. La zona de máxima vorticidad positiva general se encuentra frente a la vaguada (área azul abajo). Esta es la zona de peligro y requiere especial atención. La parte posterior de la vaguada presenta vorticidad, pero en menor medida, de menor importancia (área naranja abajo).

A continuación se muestra un ejemplo de un geopotencial real de 500 mbar.

Hemos añadido a continuación en el mismo mapa, las zonas delante de la vaguada donde se generarán tormentas/depresiones.

Las tormentas se forman donde el aire asciende, como se observa en la sección anterior. El aire asciende hasta cierto punto (la cima de la troposfera, a 10 kilómetros de altura, que actúa como una pared que el aire no puede atravesar). Es necesario evacuar el aire para que el ascenso vertical continúe y la depresión se fortalezca. Por lo tanto, el pronosticador/detective observará la atmósfera superior (300 mbar/9 kilómetros de altura) para encontrar indicios de aire divergente, condiciones ideales para que las tormentas se fortalezcan.

Las corrientes en chorro se encuentran donde el viento es muy fuerte por encima de los 200 nudos. Las regiones de entrada derecha y salida izquierda de las corrientes en chorro son áreas donde los vientos en altura divergen, permitiendo que el aire inferior ascienda. Estas dos áreas están marcadas en rojo a continuación.

Puede encontrar más información en: https://skepticalscience.com/print.php?n=1967

Si combinamos todo lo que vimos anteriormente, aquí es donde una depresión se intensificará hasta convertirse en una poderosa tormenta: