Circulación General de la Atmósfera PDF

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CIRCULACIÓN GENERAL DE LA ATMÓSFERA El aire en la ATM se encuentra en continuo movimiento, turbulento. Circulación atmosférica: todo movimiento organizado del aire mediante el cual se redistribuye el calor sobre la superficie terrestre. La ATM es como una máquina térmica con 3 focos fundamentales, uno caliente sobre el Ecuador y dos fríos en los Polos. El mecanismo que provoca la circulación atmosférica no es tan simple ya que presenta otros muchos focos calientes y fríos que complican su modelización.  La circulación general de la ATM es discontinua y aperiódica. Existe una Circulación General de la ATM (CGA) por el desigual calentamiento entre el Ecuador y los Polos. El gradiente de T entre esas zonas da lugar a gradientes de presión que dirigen el aire desde las altas presiones polares a las bajas presiones ecuatoriales, atenuando el calentamiento diferencial. ESCALAS ESPACIO-TEMPORALES EN LAS QUE SE PRODUCEN MOVIMIENTOS ATMOSFÉRICOS  Escala planetaria: 10.000km o más. La ATM es una capa muy delgada en comparación con la extensión horizontal, los movimientos horizontales del aire dominan sobre los verticales. El movimiento se produce alrededor de todo el planeta y su duración es del orden de semanas. (Vientos del oeste en latitudes medias) (ITCZ).  Macroescala o escala sinóptica: 10.000-1000km. La extensión horizontal relevante frente a la vertical. Orden de días. (Borrascas) (Sistema frontal en el Atlántico Norte).  Mesoescala: 1000-10km. Los movimientos verticales del aire pueden ser relevantes ya que el espesor de la capa atmosférica es comparable con la extensión horizontal. Orden de horas. (Brisas marinas y terrestres) (Células convectivas “embebidas” ITCZ).  Microescala: 10-0km. Los movimientos verticales son relevantes, el espesor de la capa atmosférica es mayor que la extensión horizontal. Orden de minutos. (Un tornado).

LA CIRCULACIÓN GENERAL DE LA ATMÓSFERA (CGA) FORMACIÓN DE CELDAS A PARTIR DE UN FLUJO CONVECTIVO DADO UN GRADIENTE VERTICAL DE TEMPERATURA Un fluido contenido entre dos superficies entre las que existe un gradiente vertical de T, suficiente para iniciar la convección, las celdas convectivas forman una estructura organizada que optimiza el transporte de calor y minimiza su disipación.  La forma aproximadamente esférica de la Tierra y la rotación terrestre hacen que la insolación terrestre no sea uniforme. La rotación de la Tierra alrededor de su propio eje permite que la radiación solar se reparta por toda la superficie, lo que permite una distribución de T simétrica respecto al eje de rotación. Debido a la esfericidad de la Tierra, la radiación solar es máxima en la zona intertropical y mínima en los Polos. La T disminuye con la latitud desde el Ecuador hasta los Polos. El calentamiento diferencial entre la zona ecuatorial y los polos da lugar a un gradiente horizontal de T, provoca un continuo movimiento atmosférico por el establecimiento de flujos convectivo, transportando Q desde la superficie a la estratosfera y el Ecuador a los Polos.  La distribución global de T depende de la radiación que emite la superficie terrestre.

MODELO DE UNA CELDA GEORGE HADLEY Y LA MODELIZACIÓN DE LOS VIENTOS ALISIOS EN EL SIGLO XVIII ALIS: calificar vientos como mesurados que soplan con regularidad y sin violencia.  Soplan desde los Trópicos hacia el Ecuador. La rotación terrestre provoca que estos vientos se desvíen hacia el Occidente (ECoriolis). MODELO DE UNA CELDA: -Objetivo: explicar la existencia de vientos ctes a gran escala a partir de la circulación convectiva fruto del calentamiento diferencial terrestre. -Bajo este modelo cada hemisferio está cubierto por una gran celda convectiva. -En la zona ecuatorial el aire calentado en la superficie asciende y se enfría en un proceso adb. Por este ascenso en la parte baja una zona de baja presión genere vientos en superficie. -En los niveles altos el aire frio, empujando por la corriente ascendente, se dirige a los polos. En los Polos el aire está tan frio que desciende para iniciar su retorno al Ecuador. De esta forma se cierra la celda convectiva -Los vientos alisios soplan desde los Trópicos hacia el Ecuador. -La rotación terrestre provoca que estos vientos se desvíen hacia el Occidente (Coriolis), hacia la derecha en el hemisferio norte y hacia la izquierda en el HS. LIMITACIONES DEL MODELO DE UNA CELDA DE GEORGE HADLEY Considera únicamente factores térmicos. El modelo simplificado considera: Una Tierra Inmóvil Superficie uniforme y sin fricción No calentamiento diferencial entre océanos y continentes Según Gonzalez (2014) un modelo explicativo de la CGA debe tener en cuenta al menos: Fuerza de Coriolis Orografia terreno Corrientes marinas Interacción masas de aire cálidas y frías. Desigual calentamiento agua y tierra (≠T océanos y continentes) (Borrascas,…) ATM VENUS: el modelo de G. Hadley de una celda es aplicable a la ATM de Venus ya que su velocidad de rotación mucho menos que la de la Tierra.

MODELO DE TRES CELDAS El modelo de circulación que considera el movimiento de rotación terrestre presenta un esquema con 3 celdas: -La celda de Hadley -La celda de Ferrel. -La celda Polar. Estas tres celdas son responsables de algunas de las características más importantes de los vientos en la Troposfera. EL MODELO DE LAS TRES CELDAS DE WILLIAM FERREL (Siglo XIX) La fuerza de Coriolis, provoca que cuando el viento en altura que parte del Ecuador alcanza los 30º de latitud, se ha desviado tanto que en vez de dirigirse al Polo sopla en sentido Oeste-Este FC=2ρvΩsenϕ

Según Zúñiga López (2010) explica vientos alisios pero no en todo el hemisferio sino nicamente en la zona subtropical, que es donde realmente existen. LA CELDA DE HADLEY  Se encuentra entre el Ecuador y los 30º de latitud.  El aire se eleva en la zona ecuatorial formándose a bajas presiones en superficie.  En capas altas de la troposf. el aire desviado por coriolis da lugar a una corriente oeste.  A los 30º de latitud se produce una acumulación del aire en altura que desciende generando el anticiclón subtropical.  Una parte del flujo en superficie se dirige de nuevo hacia la zona ecuatorial dando lugar a los vientos alisios que convergen en la ITCZ. LA CELDA DE FERREL  Se encuentra entre los 30-60º de latitud.  A los 30º de latitud el aire desviado por coriolis genera vientos del oeste en superficie.  A las 60º de latitud la convergencia en superficie produce ascendencias  En altura la circulación del flujo de aire cierra la celda. LA CELDA POLAR  Se encuentra entre los 60º de latitud y los Polos.  En altura, el flujo se dirige hacia el Polo donde desciende para formar los anticiclones polares 

A los 60º de latitud la convergencia en superficie produce ascendencias dando lugar a las depresiones polares o de latitudes.

LA ZONA DE CONVERGENCIA INTERTROPICAL ZCIT     

Donde los vientos alisios de ambos hemisferios convergen en la zona de bajas presiones ecuatoriales. Cambia de latitud con las estaciones siguiendo el curso anual del Sol En julio se desplaza hacia el norte y en enero hacia el sur. La ondulación que puede observarse en la ZCIT es debida al desigual calentamiento entre la superficie continental y oceánica. La ZCIT se caracteriza por abundante nubosidad de tipo CB y otros fenómenos meteorológicos adversos para la aviación comercial.

LA CORRIENTE EN CHORRO. JET STREAM Fue descubierta en 1942 por los pilotos de bombarderos japoneses en sus vuelos sobre Hawái. En los últimos años de la Segunda Guerra Mundial los ingenieros japoneses construyen globos que transportaban explosivos y que eran capaces de alcanzar territorio norteamericano gracias a que aprovechaban la corriente en chorro. Los pilotos americanos en el Pacífico comenzaron a conocer la corriente en chorro en 1944, la denominaron Cold Stream. La denominación actual de Jet Stream se debe a Carl-Gustaf Arvis Rossby.

La organización meteorológica mundial OMM la define como:  Corriente fuente y estrecha concentrada a lo largo de un eje casi horizontal en la alta troposfera/estratosfera, fuerte cizalladura horizontal y vertical del viento, uno o más máximos en la velocidad.  Discurre a lo largo de miles de km, anchura de cientos de km, espesor de varios km.  La cizalladura vertical es del orden de 4-7kt/1000 pies y la lateral de unos 10kt/60NM.  La intensidad del viento a lo largo del eje de la corriente es como mínimo de 60kt.  La corriente en chorro se representa por una flecha gruesa que coincide con el eje donde está el viento máximo.  El aspecto de la corriente en chorro recuerda al de las corrientes marinas. Se puede afirmar que:  La corriente tiene sentido Oeste.Este.  Tiene un aspecto ondulado definido.  Rodea todo el hemisferio, no de forma continua ya que hay zonas donde desaparece.  La intensidad de la corriente no es uniforme.  Puede bifurcarse en varios ramales.  Lleva asociada Turbulencia en Aire Claro (TAC) o CAT en ingles. CLASIFICACION DE LAS CORRIENTES EN CHORRO En la ATM se desarrollan corrientes en chorro en diferentes latitudes y alturas. -Chorro polar. -Chorro subtropical. -Chorro ecuatorial -Chorro ártico -Chorro ártico estratosférico: no todas se forman en la Tropopausa. Es una corriente que discurre cerca del tope de la estratosfera, a 50km de altitud, sobre latitudes polares. En cada hemisferio la tropopausa se encuentra dividida en tres zonas.  El nivel medio de la tropopausa sobre el Polo de unos 7000-8000 metros.  Latitudes medias de 12000 metros.  Zona intertropical de 16000-18000 m. Esta distribución es debida a que la densidad del aire disminuye con la T y la humedad. El paso de un tramo a otro en el techo de la Tropopausa ocurre de forma abrupta, en escalones con elevados gradientes de presión y T que dan lugar a vientos muy intensos en forma de chorros.

ONDAS DE ROSSBY U ONDAS PLANETARIAS (sueco Carl-Gustaf Arvid Rossby) Se forman normalmente en latitudes medias y altas. Rodean todo el globo, formándose en ambos hemisferios. Se mueven del oeste a este con una velocidad menor que la del flujo general del aire y ocasionalmente pueden retroceder. Las ondas de Rossby deben su existencia a la variación de la fuerza de Coriolis con la latitud. Su estructura varía con la elevación.

Los vientos, en principio rectilíneos, se curvan en su desplazamiento generando una onda positiva (ciclónica) si el desplazamiento es al sur y negativa (Anticiclónica) si es al norte. LA FORMACION DE LA CORRIENTE EN CHORRO Ledesma (2003): no se conoce con exactitud el origen de la corriente en chorro Quereda Sala (2008): Abundancia de datos conduce a aceptar una serie de factores básicos. Teoría de la confluencia de Mamias y Clapp: explica la formación de corrientes en chorro. El chorro se forma en una región de confluencia donde con ya existía un cierto gradiente de T. El resultado de la confluencia es un aumento del gradiente de T. la separación de las isotermas disminuye y se crea un fuerte viento. Es en la Tropopausa donde se generan estos vientos ya que más arriba el gradiente de T está invertido. ESQUEMA DE LA CORRIENTE EN CHORRO (Palmen y Newton) Corte vertical de una corriente en chorro típica, perpendicular al plano del papel y dirigida hacia la figura. -El centro del chorro coincide con una rotura de la Tropopausa. -Al norte queda la tropopausa polar y al sur la subtropical. -La primera se encuentra a un nivel inferior a la segunda. -El chorro tiene un aspecto achatado pero no se observa. -Destaca la zona de turbulencia en aire claro (CAT) FENOMENOS METEOROLÓGICOS ASOCIADOS CON LA CORRIENTE EN CHORRO TEMPERATURA La distribución de T es importante en el reconocimiento del chorro. El aire frio está a la izquierda del chorro y el aire cálido a la derecha solo debajo de este por encima las condiciones se invierten. VIENTO El viento aumenta con la altura hasta llegar al eje del chorro. En el plano horizontal la disminución está a ambos lados del eje. NUBOSIDAD La nubosidad del chorro no constituye un elemento diferencial relevante. Ledesma (2003), según información de aviones y satélites meteorológicos la probabilidad de que se formen nubes en las proximidades del chorro es del 50%

FENOMENOS ELECTRICOS Ledesma (2003): La actividad eléctrica aumenta a lo largo del chorro. No hay ninguna explicación convincente aunque se cree que el proceso de aumento de potencial y la separación de cargas es similar al de los fenómenos eléctricos en las tormentas....