UNIVERSIDAD DE LA REPUBLICA FACULTAD DE CIENCIAS Licenciatura en Geografía Materia: Climatología

11. CICLONES, ANTICICLONES Y TORMENTAS

1. CICLONES O BAJAS PRESIONES

La región en la atmósfera donde predomina el ascenso de aire se denomina sistema de baja presión, depresión o ciclón. En estas regiones a menudo se dan condiciones de nubosidad, vientos, periodos de lluvia, tiempo inestable y cambiante.

Un sistema de baja presión se desarrolla donde se produce un ascenso de aire caliente y relativamente húmedo desde la superficie de la Tierra. Estos son sistemas de isobaras cerradas (líneas de presión constante) que rodean una región de presiones relativamente bajas.

El aire que se encuentra cercano al centro del sistema de baja presión es inestable. A medida que el aire caliente y húmedo asciende, enfría las nubes, y así éstas se hacen más gruesas, por lo que se pueden comenzar a formar lluvia o nieve.

En los sistemas de bajas presiones el aire sube en espiral desde la superficie de la Tierra. Si la presión en su centro es muy baja, el viento puede llegar a ser de fuerza huracanada. Por esta razón el término ciclón se ha usado, aunque de manera poco precisa, para tormentas y alteraciones de estos sistemas de bajas presiones, para huracanes tropicales particularmente violentos y tifones.

1.1 Ciclones de latitudes tropicales y medias

Estos dos tipos de ciclones, difieren en su estructura, así como en su desarrollo:

1.1.1 Ciclones tropicales

Los ciclones tropicales de desarrollan sobre los océanos y sobre masas tropicales de aire húmedo, entre los 20-25 grados de latitud norte y sur. Son mucho más pequeños que los ciclones de latitudes medias, tienen diámetros de 100-1500 km. Debido a que la presión del aire del centro es mucho menor, y su diámetro mucho más pequeño, en los ciclones tropicales el descenso de la presión del aire para la unidad de distancia (gradiente de presiones) es normalmente mucho más alta que en los ciclones de latitudes medias. Por ello pueden producir vientos muy fuertes: en los huracanes y en los tifones son de más de 33 millas por segundo (unos 120 Km./h), con un récord de 104 m/s (375 Km./h) en el Huracán Allan, en 1980.

Los ciclones tropicales obtiene su energía del calor latente de la evaporación del agua de los océanos, por ello se van disipando gradualmente cuando se desplazan sobre tierra y pierden su fuente de energía.

1.1.2 Ciclones de latitudes medias

Los ciclones de latitudes medias se accionan debido a grandes diferencias de temperatura en la atmósfera: se desarrollan cuando se mezclan masas de aire con diferentes temperaturas. El aire no se mezcla bien y la masa de aire caliente se sitúa por encima de la otra, dando origen a un frente.

Los ciclones de latitudes medias son mucho mayores que los de latitudes tropicales, con diámetros de 1000-4000 Km.; la velocidad del viento es menor que en el caso de los ciclones tropicales: su velocidad máxima es de alrededor de 30 m/s (110 Km. /h).

Figura 1. Circulación en un anticiclón (H) y de una baja presión o ciclón (L)

2. ANTICICLONES O ALTAS PRESIONES.

Las regiones donde el aire desciende se denominan de altas presiones o anticiclones.

Comparados con los sistemas de bajas presiones, los anticiclones tienden a cubrir áreas más grandes, se mueven más lentamente y tienen una vida más larga.

Los anticiclones se producen por grandes masas de aire descendente. A medida que el aire se va hundiendo se va formando el centro de altas presiones; el aire que desciende se calienta y la humedad relativa disminuye, de manera que las gotitas de agua del aire rápidamente se evaporan.

Las masas de aire cálido que descienden, hacen que se estabilice la atmósfera, por lo que el aire caliente de la superficie de la Tierra al poco de elevarse se estancan. Esto impide la formación de nubes. Por esta razón, los anticiclones

normalmente conducen a un clima cálido y seco con cielos poco nubosos, particularmente en verano y cuando ocurre en invierno tenemos tiempo muy frío y con posibles heladas en superficie.

Los anticiclones son mucho más extensos que los ciclones y pueden bloquear la trayectoria de las depresiones. Un anticiclón que persiste durante un largo periodo de tiempo se conoce como una "alta de bloqueo", y puede desencadenar largas temporadas calurosas, produciendo incluso sequías durante los meses del verano, e inviernos extremadamente fríos.

En invierno los anticiclones predominan sobre los continentes fríos, donde el aire es más denso. Si está seco, produce un enfriamiento adicional del suelo con fuertes heladas nocturnas. Si está húmedo, existirán nieblas más o menos duraderas. La masa de aire anticiclónica se enfría por irradiación por su parte más baja, lo que le confiere aún más estabilidad; y si además añadimos sus característicos movimientos de descenso desde las capas altas, obtendremos la formación de fuertes inversiones de temperatura, con importantes aumentos de la contaminación atmosférica en zonas urbanas.

Durante el verano, por el contrario, predominan sobre los océanos, que están más fríos que los continentes. Los cielos despejados que acompañan a las situaciones anticiclónicas, unidos a que en esa época del año el calentamiento diurno por radiación solar es mayor que el enfriamiento nocturno, provocan ascensos importantes de la temperatura.

3. TORMENTAS De acuerdo a la definición de la Organización Meteorológica Mundial existe una tormenta cuando tenemos un fenómeno eléctrico en la atmósfera o electro-meteoro. Un electro-meteoro se define como una manifestación visible o audible de la electricidad atmosférica. Las tormentas se producen en las nubes convectivas y habitualmente van acompañadas de precipitaciones que llegan al suelo en forma de chubascos de lluvia, nieve granulada o granizo. Se sabe que la superficie exterior de las gotitas de agua está constituida, en gran parte, por cargas eléctricas negativas y que inmediatamente debajo de esta capa, existe otra de cargas positivas. Las fuerzas de rozamiento que actúan durante las tormentas podrían arrancar la capa exterior de las gotitas y separar de esta forma las cargas. Esta separación podría también producirse por la congelación del agua por la fusión de los cristales de hielo. De las medidas realizadas por globos sondas o por otros medios, resulta que el reparto de las cargas en una nube tormentosa se caracteriza principalmente por: a) una zona cargada positivamente en la cima de la nube b) una concentración de partículas cargadas negativamente en la parte central de la nube. Debajo de la región cargada negativamente existe, a menudo, una segunda región de cargas positivas más reducida.

3.1 FORMACIÓN Y EVOLUCIÓN DE LAS CÉLULAS TORMENTOSAS A menudo es posible distinguir las torres que sobresalen de la parte en crecimiento de una nube convectiva. 0tras veces sé pueden observar masas o líneas de tormentas unidas entre sí y que se extienden sobre distancias horizontales que sobrepasan los, 50 km. Algunas veces es posible asociar una tormenta con una cierta unidad de circulación convectiva que se llama célula. El diámetro de una célula tormentosa es del orden de 1110 Km. y una célula aislada puede formarse a partir de varios, cúmulos en desarrollo. En otros casos, aparecen activar torres que sobrepasan una extensa capa nubosa. En general, las células adyacentes tienen tendencia a reunirse sin embargo, pueden habitualmente distinguirse por la configuración del eco de sus

precipitaciones en la pantalla del radar, Por otra parte, los aviones atraviesan a menudo regiones menos turbulentas situadas en la zona que separa las células tormentosas. Fundándose en la velocidad y en el sentido de las corrientes verticales se pueden distinguir tres periodos en la vida de una célula de tormenta: Durante el crecimiento (ver figura 1) existen en toda la nube fuertes corrientes ascendentes. Aunque las observaciones por avión en el interior de las nubes indican la presencia de lluvia o nieve, parece ser que estas precipitaciones quedan suspendidas por las corrientes ascendentes ya que en esta etapa no llegan al suelo. El periodo de madurez (ver figura 2) comienza cuando las gotas de agua o las partículas de hielo caen de la base de la nube. Sus dimensiones y su concentración son demasiado elevadas para que las corrientes ascendentes puedan sostenerlas. La fricción ejercida por la caída de los hidrometeoros ayuda a cambiar, en ciertas partes de la nube, el movimiento ascendente en movimiento descendente. Sin embargo, el movimiento ascendente persiste y frecuentemente alcanza su máxima intensidad en la parte superior de la nube, cuando comienza el periodo de madurez. En general el movimiento descendente es menos rápido y en la parte inferior de la nube es más pronunciado. Cuando el aire descendente alcanza la proximidad del suelo se ve forzado a extenderse horizontalmente, produciendo, a menudo, violentas ráfagas (frente de ráfaga). En esta corriente, la temperatura es mas baja que la del aire que la rodea.

Figura 1. La fase de crecimiento

Figura 2. El periodo de madurez

Figura 3. La fase final

En la fase final (ver figura 3) la corriente ascendente desaparece completamente. La corriente descendente abarca la totalidad de la célula y, por lo tanto, no puede producirse condensación. Esta corriente se debilita cuando cesa la formación de gotas de agua y partículas de hielo. Mientras la lluvia y la corriente descendente persistan, la totalidad de la célula tormentosa es más fría que el aire que la rodea. Cuando cesa la lluvia, la temperatura en el interior de la célula recobra el mismo valor que tiene el aire que la rodea. La disipación de la nube es completa y no quedan más que algunas nubes estratificadas. En superficie ha desaparecido toda traza de tormenta y de ráfagas. 3.2. TIPOS DE TORMENTA Las tormentas pueden producirse en diversas situaciones sinópticas. Las condiciones, iniciales favorables para su formación son: a) Presencia de aire húmedo en un gran espesor de la atmósfera o una atmósfera

inestable para el aire saturado que se extienda hasta grandes altitudes. b) Un potente mecanismo que fuerce al aire a elevarse a grandes alturas.

3.2.1 Tormentas en masa de aire Las tormentas pueden formarse en el interior de una masa de aire. A estas se las conoce con el nombre de tormentas de masa de aire. El mecanismo que provoca el movimiento ascendente puede ser: la ascendencia orográfica, la convección o los movimientos ascendentes extendidos. 3.2.2 Tormentas frontales También pueden producirse tormentas como resultado de la interacción de dos masas de aire: son las tormentas frontales. En este caso, la ascendencia puede originarse por la llegada de aire frío que se desliza bajo una masa de aire cálido y húmedo, o por el paso de este aire cálido y húmedo por encima del aire frío. Algunas veces la ascendencia del aire húmedo inestable puede producirse por la combinación de varios procesos. La ascendencia por si misma tiende igualmente a reforzar el gradiente vertical de temperatura y, por lo tanto, favorece el desarro1lo de tormentas. La altura alcanzada por el tope de las nubes de tormenta en sus diversas etapas depende principalmente de la latitud geográfica. En regiones de media a alta latitud (de las zonas templadas de la Tierra hacia los polos) es raro que ese tope pase de los 8 Km. de altitud. Mientras tanto en regiones de media hacia baja latitud (de las zonas templadas hacia el Ecuador) pueden llegar a 20 Km. o más. En un cincuenta por ciento de los casos, la altura del tope supera los 15 Km., y la mayor incidencia de nubes de tormenta con topes por encima de 20 Km. parece ocurrir en el sudeste asiático, incluyendo el norte de Australia, Indonesia y Nueva Guinea. Las nubes de tormenta son más comunes en regiones tropicales y templadas durante el verano, aunque también ocurren en regiones próximas a los polos y en otras estaciones. Ocurren más sobre los continentes que sobre los océanos, pues el calentamiento solar altera menos la temperatura del aire sobre éstos. Sin embargo, pueden surgir en cualquier hora del día. El mayor número de casos se produce entre las 16 y 18 hs, en función del calentamiento solar. Sobre las montañas, el momento más propicio es entre las 13 y 14 hs. Las tormentas, además de las producidas por nubes aisladas, también pueden estar asociadas a conglomerados de nubes denominados sistemas convectivos de mesoescala, que pueden extenderse entre una y varias centenas de kilómetros. En esos casos, las tormentas tienden a ser más intensas, pues son formadas por grupos de nubes Cb. Los dos tipos de sistemas más conocidos en esa escala son las líneas de inestabilidad y los complejos convectivos. 3.2.3 Líneas de Inestabilidad Estas consisten en sistemas frontales con gran energía, ya que están formados en su mayoría por nubes de tipo Cúmulunimbus que se ubican en una línea, con

largo variable (entre 200 y 700 Km.) y que avanzan de SW al NE a gran velocidad. El primer indicio de la proximidad de una línea de inestabilidad, se notará con el descenso brusco de la presión atmosférica (entre 1 y 2 hPa por hora) estando el cielo despejado o con algunos Cirrus. Estas líneas nacen delante de un frente frío o estacionario y en horas de la madrugada o de la mañana y en los meses de primavera y verano. Lo hacen en la provincia de Buenos Aires y La Pampa y se desplazan hacia el NE recorriendo una distancia de 500 a 700 Km., hasta que en horas del atardecer se detiene y se disuelve. Es decir tiene un ciclo diurno. Se observa por el S o el SW la presencia de un grupo de nubes potentes que se hallan alineadas, con un color oscuro, a veces negro y que en ocasiones parecen rollos que avanzan a gran velocidad, acompañados de actividad eléctrica y muchos relámpagos. Al acercarse, el cielo se cubre de los Cumulusnimbus y se producen fuertes ráfagas que ocasionan un oleaje enérgico y peligroso para pequeños barcos y luego se producen fuertes chaparrones y tormentas eléctricas. La fuerte precipitación puede durar una hora y luego mejora el tiempo rápidamente mientras la presión sube en forma acelerada. El viento que cambió al S con el pasaje de la línea comienza a rotar al W y luego se regenera el viento N que sé tenía antes del pasaje de las tormentas. La temperatura sube y vuelve a sus valores anteriores, lo mismo que la humedad. Es decir que la masa de aire no cambió, ya que esta línea no es un sistema frontal frío, donde se observa un fuerte descenso de 1a temperatura. Al día siguiente es probable que se forme otra línea que avance aún mas al N del país pudiendo afectar a todas las provincias del Litoral. Cuando el frente frío pasa por el Río de la Plata, con nuevos fenómenos, desciende la temperatura y el punto de rocío haciendo imposible la aparición de nuevas líneas de inestabilidad, llamadas también líneas de tormenta o líneas de turbonada. Las líneas de inestabilidad ocurren generalmente asociadas a sistemas frontales, como los "frentes fríos", cuando se encuentran masas de aire con diferente temperatura y humedad. En ese encuentro, las masas de aire frío "empujan" hacia arriba a las de aire caliente, y producen líneas de tormenta que alcanzan, a veces, centenas de kilómetros de extensión. Las nubes Cb así generadas viven en promedio tanto como las que surgen aisladamente, pero pueden desplazarse por decenas de kilómetros durante su existencia. Las tormentas que provocan llegan a durar varias horas, ya que, con el desplazamiento del sistema, nuevas nubes son formadas a medida que las primeras se disipan. Las líneas de inestabilidad son comunes en el sur y sudoeste del país, asociadas a "frentes fríos" provenientes de la Argentina. 3.2.4 Complejos convectivos de mesoescala Los complejos convectivos son agrupamientos de nubes de tormenta en forma circular, con diámetros de 300 a 400 km y contienen centenas o hasta miles de

nubes. Surgen generalmente por la noche; duran en promedio de 10 a l2 hs; pueden, en ciertos casos, regenerarse durante días y parecen pasar por etapas semejantes a las de una nube Cb. En el Brasil, los complejos convectivos son observados con más frecuencia en la región sur, sin embargo pueden ocurrir en el sudeste y en el centro Oeste. En América del Sur las regiones mas afectadas por este tipo de fenómeno son el norte de la Argentina y en el Paraguay.

Figura 4. Desarrollo de un complejo convectivo de mesoescala sobre EE.UU. 3.3. Distribución anual de tormentas sobre la superficie terrestre Las observaciones en superficie y especialmente las mediciones satelitales han permitido establecer la ocurrencia y el número de tormentas sobre cada punto de la superficie terrestre. Como decíamos anteriormente las zonas ecuatoriales y de latitudes medias en verano son las que son mas afectadas por tormentas, por ejemplo las zonas afectadas por monzones y donde se ubican las selvas tropicales lluviosas. No hay que olvidar las zonas de latitudes medias afectadas por tormentas frontales, complejos convectivos de mesoescala y líneas de inestabilidad que tienen asimismo una gran frecuencia de tormentas (caso del sudeste de Sudamérica).

Figura 5. Frecuencia en número de días con tormenta sobre la superficie terrestre

4. LOS TORNADOS La palabra "tornado" proviene del latín tonare, que significa "girar". Un tornado es un fenómeno meteorológico violento e impredecible, caracterizado por vientos que giran desde una formación nubosa densa en forma de embudo. Esta formación es visible por la presencia de polvo que es succionado de la tierra y por la condensación en su centro de gotas de agua. Los tornados son las perturbaciones atmosféricas más violentas, y, sin embargo, son demasiado pequeñas para poderlas descubrir en los mapas sinópticos normales. El ancho de un tornado puede variar desde unos treinta centímetros hasta casi un par de kilómetros. No se conoce con exactitud la velocidad a la que el viento se mueve en su interior, pero se estima que puede alcanzar los 500 km/h. No es extraño, entonces, que a tal velocidad pueda arrastrar árboles, automóviles, casas. etc. Afortunadamente, sólo el 2% de los tornados sobrepasan los 300 Km./h. La mayoría de los tornados mide alrededor de los 50 metros de ancho, viajan a 50 Km./h y duran sólo unos pocos minutos y su recorrido, generalmente, no es más de algunos kilómetros. Sin embargo, sucede ocasiona1mente que algunos tornados parecen permanecer activos en distancias del orden de 100 Km o más.

Figura 6. Vista de un tornado tocando tierra.

4.1 FORMACIÓN DE UN TORNADO Los tornados se originan en las paredes de una tormenta, debido a que se confrontan dos fuerzas opuestas: la fuerza centrífuga del viento que gira circularmente (debido a la influencia del movimiento de rotación de la tierra y a la tendencia física que tienen líquidos y gases a formar estas especies de remolinos al estar sometidos a "turbulencias") y la fuerza de succión que ésta origina aspirando el aire caliente y haciéndolo subir hasta zonas más frías donde, al enfriarse, genera mayor succión y perpetúan el fenómeno. Estas masas de aire rotantes se denominan, en lenguaje técnico, mesociclones. Una explicación más técnica del fenómeno, recientemente obtenida después de medir varios tornados, está dada por el hecho constante de que, al menos en los tornados de EE.UU., coincidían siempre tres tipos de vientos. Un viento a ras del suelo, que provenía del sudeste, otro viento a unos 800 m de altura, proveniente del sur, y un tercer viento sobre los 1.600 m que provenía del suroeste. Al enfrentarse estas fuerzas comenzaba la rotación del aire. Al enfriarse el aire en las zonas más altas se originan nubes con cargas electrostáticas que producen gran cantidad de truenos y relámpagos, sin estar forzosamente en relación con la magnitud del tornado. Esta frialdad del agua puede también producir enormes granizos en la vecindad del tornado, lo que debe ser un signo de alerta. No siempre es visible el típico "embudo" giratorio, formado por polvo, agua y nubes, pudiendo existir una formación más atípica que es igualmente destructora. Esta rotación (llamada ciclónica, que significa giratoria), ocurre en sentido contrario a las agujas del reloj (vista desde arriba) en el hemisferio norte - EE.UU., India, Bangladesh) y a favor de ellos en el hemisferio sur. Un tornado resulta siempre de una excesiva inestabilidad de la atmósfera con un gradiente vertical de temperatura muy elevado. También están estrechamente asociados con intensa actividad tormentosa. Un tornado se presenta al principio como una nube en forma de columna que se desarrolla a partir de la base de un cumulonimbus.

Cuando el extremo de la columna “embudo” alcanza el suelo produce considerables daños, destruyendo edificios y aspirando residuos y polvo. Los automóviles y los animales pueden ser levantados y arrojados a varios cientos de metros. La destrucción de los edificios se debe no solamente a los vientos fuertes, sino también a un efecto explosivo. La caída de presión puede exceder de 50 hPa en menos de un minuto y la gran diferencia de presión entre el interior del edificio cerrado y el exterior hace el efecto de una explosión, haciendo saltar con violencia hacia el exterior los muros y los techos. 5. CICLONES TROPICALES, HURACANES Y TIFONES Es el nombre genérico que se le da al viento huracanado que se traslada girando a gran velocidad, donde la presión disminuye en su interior y adquiere una circulación rotacional organizada en el sentido contrario a las manecillas del reloj en el hemisferio norte, y en el sentido opuesto en el hemisferio sur. 5.1 HURACANES El término "huracán" tiene su origen en el nombre que los indios mayas y caribes daban al dios de las tormentas, pero este mismo fenómeno meteorológico es conocido en la India con el nombre de "ciclón", en las Filipinas se le denomina "baguio", en el oeste del Pacífico norte se le llama "tifón", y en Australia "Willy-Willy". Estos términos identifican un mismo fenómeno meteorológico. En forma sencilla, un huracán es un viento muy fuerte que se origina en el mar, remolino que se desplaza sobre la superficie terrestre girando en forma de espiral o acarreando humedad en enormes cantidades, y que al tocar áreas pobladas, generalmente causa daños importantes o incluso desastres. 5.2 ORIGEN Y EVOLUCION DE UN CICLON TROPICAL Los ciclones tropicales constituyen una clase especial de grandes sistemas de vientos en rotación y poseen características únicas de circulación, completamente distintas de los sistemas ciclónicos típicos de latitudes medias y de los tornados de escala menor, de las trombas marinas y de los remolinos de polvo. Los ciclones se forman y se intensifican cuando están situados sobre océanos tropicales o subtropicales en ambos hemisferios, en donde la fuerza de rotación de la tierra (Coriolis) es suficientemente fuerte para que se inicie el movimiento de rotación alrededor del centro de baja presión y cuyas temperaturas de agua al nivel de la superficie son de 27° C o más cálidas. Las regiones generadoras no son estables. Los ciclones tropicales van a ubicarse en diferentes lugares en diferentes meses del año, por lo general en la época más calurosa. Los huracanes ocurren en todas las áreas oceánicas tropicales excepto el Atlántico Sur y el Pacífico Sur. Recuerden que el huracán necesita mucho océano para cobrar fuerza y para nutrirse, y se mueve con la rotación de la tierra hacia el oeste. Eso implica que se va a formar en donde puedan correr sin ser interrumpido y

debilitado por tierra firme. Hay ondas tropicales formándose todo el tiempo, pero no todas tienen las condiciones y el espacio para cobrar fuerza.

Figura 7. Foto satelital de un huracán con su respectivo “ojo”

ELEMENTOS NECESARIOS PARA QUE SE FORME UN HURACÁN TEMPERATURA SUPERFICIAL DEL MAR Superior a 27°C: a esa temperatura, el agua del océano se está evaporando al nivel acelerado requerido para que se forme el sistema. Es ese proceso de evaporación y la condensación eventual del vapor de agua en forma de nubes el que libera la energía que le da la fuerza al sistema para generar vientos fuertes y lluvia. Y como en las zonas tropicales la temperatura es normalmente alta, constantemente originan el segundo elemento necesario: HUMEDAD: Como el huracán necesita la energía de evaporación como combustible, tiene que haber mucha humedad, la cual ocurre con mayor facilidad sobre el mar, de modo que su avance e incremento en energía ocurre allí más fácilmente, debilitándose en cambio al llegar a tierra firme. VIENTO: La presencia de viento cálido cerca de la superficie del mar permite que haya mucha evaporación y que comience a ascender sin grandes contratiempos, originándose una presión negativa que arrastra al aire en forma de espiral hacia adentro y arriba, permitiendo que continúe el proceso de evaporación. En los altos niveles de la atmósfera los vientos deben estar débiles para que la estructura se mantenga intacta y no se interrumpa este ciclo. GIRO o "spin": La rotación de la tierra eventualmente le da movimiento en forma circular a este sistema, el que comienza a girar y desplazarse como un gigantesco trompo. Este giro se realiza en sentido contrario al de las manecillas del reloj en el hemisferio norte, y en sentido favorable en el hemisferio sur.