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