viernes, 17 de diciembre de 2010

La circulación atmosférica general

La circulación atmosférica es el movimiento del aire a gran escala. Junto con la circulación oceánica, es el medio por el que el calor se distribuye en la superficie del planeta. De no existir esta distribución de calor, ecuador sería una zona mucho más caliente que la que es en realidad, y los polos mucho más fríos.

La mayor incidencia del calor del sol en la zona ecuatorial del planeta, calienta el aire de esta zona, que se vuelve más ligero y se eleva. Al ascender, se dirige en altura hacia los polos. En 1686, Edmund Hadley propuso un modelo de circulación basado en dos células convectivas provocadas por el diferente calentamiento del planeta. Considerando que el aire del ecuador se calienta más que el de los polos, debido a que la radiación solar cae más perpendicularmente al suelo, se produciría un despegue del aire al ecuador que sería compensado por un descenso del aire en los polos, la zona más fría del planeta. De esta manera se configuraría, en el hemisferio norte y en superficie, un viento del norte, que iría de una zona anticiclónica (el polo) a una zona depresionaria (el ecuador), como se puede ver en la figura.

Este modelo sería válido si la Tierra no girara y fuera perfectamente esférica, sin rugosidades superficiales. La rotación de la Tierra rompe cada una de las estructuras celulares de Hadley en tres más pequeñas (que ocupan, aproximadamente, 30° cada una). ¿Por qué tres? Parece que este número está relacionado con el valor de la velocidad de rotación de la Tierra y con su radio.


Además, a medida que se desplaza hacia el polo, sufre la acción de la fuerza de Coriolis, y se desvía hacia la derecha de su trayectoria en el hemisferio norte, y hacia su izquierda en el hemisferio sur.

Cuando el aire se enfría en altura, aumenta de densidad y cae, y una vez en la superficie de la tierra vuelve hacia el ecuador absorbido por las bajas presiones que se generan en la zona ecuatorial al ascender el aire caliente. En este trayecto se vuelve a desviar debido a la fuerza de Coriolis, de manera que al llegar a la zona subtropical ya es un viento del noreste en el hemisferio norte, y del sureste en el hemisferio sur: son los denominados vientos alisios.

El circuito cerrado que acabamos de describir se conoce como célula de Hadley, que abarca desde el ecuador hasta los 30º en ambos hemisferios.

En los polos ocurre lo mismo, pero a causa del efecto térmico contrario. El aire frío y pesado se desplaza en superficie hacia el ecuador, pero es desviado por la fuerza de Coriolis hacia el noreste en el hemisferio norte y hacia el sureste en el hemisferio sur. Al descender de latitud el aire se calienta, se vuelve más ligero y asciende, volviendo en altitud hacia el polo, absorbido por la baja presión en altitud generada en el polo. Al llegar sobre el polo, ya ha perdido temperatura, su densidad aumenta, desciende y cierra el ciclo conocido como “célula polar”, que abarca desde ambos polos hasta los 60º.

En las latitudes templadas que quedan entre los 30 y los 60º de latitud se origina otra célula, llamada de Ferrel. El aire de la zona es más cálido que el polar y más frío que el subtropical, por lo que tiene tendencia a trasladarse en superficie hacia el polo para rellenar el hueco dejado por el aire ascendente en los 60º de latitud. En este recorrido es desviado por acción de la fuerza de Coriolis, adquiriendo una marcada componente oeste en ambos hemisferios: son los llamados vientos de poniente, cuyo predominio en la zona denominada templada genera el cinturón de los ponientes.

Debido a esta estructura de la circulación general del aire, las zonas de presión atmosférica relativa se reparten en ambos hemisferios de la forma siguiente:

- Sobre cada polo un anticiclón, generado por el frío de su superficie, con vientos de levante.

- Una zona de depresiones en torno a los 60º de latitud, que es una zona de borrascas, a la que se dirigen los vientos polares y los vientos de poniente, que proceden de los 30º de latitud.

- Una zona de altas presiones en torno a los 30º de latitud, llamada zona de anticiclones subtropicales, de donde parten los vientos de poniente que se dirigen hacia los 60º de latitud, y los vientos alisios que van hacia la zona ecuatorial.

- Una zona de baja presión en el ecuador, llamada zona de calmas ecuatoriales.

En realidad, este modelo de circulación de tres células es una idealización, ya que los vientos no son constantes y los cinturones de presión no son continuos. Hay tres razones principales para ello:

- La superficie de la Tierra no es plana ni uniforme. Hay un calentamiento no homogéneo debido a los contrastes tierra/agua.

- El movimiento del viento puede volverse inestable y generar "remolinos".

- El Sol no permanece inmóvil sobre el ecuador, sino que se mueve entre el 23,5ºN y 23,5ºS a lo largo del año.

Por ello hay en realidad sistemas semipermanentes de altas y bajas presiones. Son semipermanentes porque varían en su posición e intensidad a lo largo del año:

Invierno

- Altas presiones sobre Siberia y Canadá.
- Altas presiones del Pacífico y de las Azores (forman parte del sistema subtropical de altas presiones), bajas presiones de las Aleutianas y bajas presiones de Islandia

Verano

- Las altas presiones de las Azores emigran hacia el oeste y se intensifican para convertirse en ls altas presiones de las Bermudas.
- Las altas presiones del Pacífico también se desplazan hacia el oeste y se intensifican.
- Las altas presiones polares son reemplazadas por bajas presiones.
- Bajas presiones cálidas al sur de Asia.

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