Los tres niveles de circulación atmosférica

Publicado el 30 septiembre, 2020

Circulación atmosférica general

Si alguna vez ha hecho un viaje a los trópicos, es probable que haya ido a disfrutar del clima cálido. El clima cerca del ecuador es muy cálido porque esta área recibe la mayor cantidad de radiación solar, o energía del sol, durante todo el año. Asimismo, las regiones polares son más frías porque reciben una cantidad mucho menor y menos constante de radiación solar anual. Dado que la región tropical no se calienta progresivamente con más radiación solar y las regiones polares no se enfrían progresivamente, debe haber alguna fuerza para equilibrar toda esta energía para mantener estas áreas a una temperatura semi-consistente. Esta fuerza es la circulación atmosférica.

La radiación solar en el ecuador hace que el aire se eleve hacia la atmósfera. El aire se elevará hasta la tropopausa , que es el límite entre la troposfera, la capa más baja de la atmósfera, y la estratosfera, la siguiente capa de la atmósfera terrestre. El aire en continuo ascenso empujará el aire hacia el norte. Además, la fuerza de Coriolis desvía este viento hacia la derecha en el hemisferio norte y hacia la izquierda en el hemisferio sur. La fuerza de Coriolis es la fuerza que desvía el viento debido a la rotación de la Tierra.

A medida que el aire se eleva y se aleja del ecuador, se enfría y se vuelve más denso. El aire más denso vuelve a caer más cerca de la Tierra y es empujado hacia el ecuador. Eventualmente, este aire se calentará nuevamente debido a la radiación solar, completando la celda de circulación.

Tres celdas de circulación

El aire no circula en una sola celda desde el ecuador hasta los polos. En cambio, cada hemisferio se divide en tres células de circulación. La celda de Hadley es la celda de circulación más cercana al ecuador y tiene aire que asciende en el ecuador y se hunde cerca de los 30 grados. La celda de Ferrel es la celda de circulación en las latitudes medias donde el aire se eleva cerca de los 60 grados y se hunde cerca de los 30 grados. La célula polar es la célula de circulación en las regiones polares. Veamos un poco más a fondo cada una de estas celdas de circulación de aire.

La célula de Hadley crea algunos de los patrones climáticos más importantes de la Tierra. A medida que el aire sube y viaja de norte a este, eventualmente cae alrededor de 30 grados. Donde este aire desciende, crea un anillo de alta presión atmosférica. Las zonas de alta presión están asociadas con un clima seco y tranquilo. Por lo tanto, la mayoría de los desiertos del mundo se encuentran a 30 grados del ecuador. Una vez que el aire de la celda de Hadley vuelve a la Tierra, viaja cerca de la superficie de la Tierra en dirección noreste o de noreste a suroeste. Estos vientos del noreste generados por la celda de Hadley se denominan vientos alisios .

Es importante señalar en este punto que he estado discutiendo la circulación del aire en el hemisferio norte. En el hemisferio sur, los patrones de circulación son opuestos porque la fuerza de Coriolis empuja el aire en la dirección opuesta. La celda de Hadley en el hemisferio sur se eleva en el ecuador y se hunde a 30 grados sur. El viento en la parte superior de la celda es empujado por la fuerza de Coriolis hacia la izquierda. El aire a lo largo de la superficie de la tierra viaja de regreso al ecuador en dirección sureste o hacia el noroeste.

Los vientos alisios del noreste y sureste convergen cerca del ecuador en un área llamada zona de convergencia intertropical , o ITCZ . La ITCZ ​​siempre está cerca del ecuador pero migra durante todo el año. A veces se puede ver en imágenes de satélite como una cadena de nubes cerca del ecuador. La convergencia de los vientos alisios de los hemisferios norte y sur crea algunas de las tormentas eléctricas más consistentes y extendidas de la Tierra.

En los confines de la tierra, las células polares se mueven en la misma dirección que las células de Hadley. El aire se eleva cerca de 60 grados, creando una zona de baja presión y cae cerca de los polos, creando una zona de alta presión. Al igual que con las células de Hadley, el aire es desviado por la fuerza de Coriolis. Los vientos superficiales que soplan desde los polos norte y sur hacia el oeste se denominan vientos polares del este .

Estamos hablando de la célula de Ferrel en último lugar porque es impulsada por la circulación en las células de Hadley y Polar. Además, la celda de Ferrel opera en la dirección opuesta a las otras dos celdas. Aquí, el aire sube cerca de los 60 grados donde hace frío y se hunde a 30 grados donde es relativamente cálido. ¿Por qué este comportamiento es opuesto en las latitudes medias? En lugar de disipar la energía de la radiación solar, la celda Ferrel en realidad está equilibrando la energía térmica entre las celdas Hadley y Polar. El aire frío viaja hacia abajo para enfriar los subtrópicos y el aire más cálido luego viaja cerca de la superficie para calentar la región polar.

Curiosamente, estas células de circulación también son responsables de los patrones de viento globales más grandes, las corrientes en chorro. Las corrientes en chorro son vientos fuertes a gran altitud asociados con el afloramiento de la celda de Hadley cerca de 30 grados y el afloramiento de la celda de Ferrel a 60 grados. Estos vientos están fuertemente influenciados por el efecto Coriolis y la rotación de la Tierra, por lo que fluyen de oeste a este.

Es probable que haya escuchado hablar de las corrientes en chorro en el contexto de los vuelos en avión. Si vuela desde la costa oeste de los EE. UU. A Asia, notará que se tarda mucho más en volar a Asia que en volar de regreso a los EE. UU.Esto se debe a que cuando vuela desde Asia de regreso al este a los EE. UU. , puede atrapar la corriente en chorro, que puede reducir el tiempo de vuelo en un par de horas.

Resumen de la lección

Revisemos. El aire circula en la Tierra debido a las variaciones de energía de la radiación solar entrante. En el ecuador, el aire se calienta y sube. Este aire se aleja del ecuador y vuelve a la Tierra una vez que se enfría y se vuelve más denso. Hay tres células de circulación en cada hemisferio. La célula de circulación más cercana al ecuador se conoce como célula de Hadley . Los vientos de superficie en la celda de Hadley, donde el aire viaja hacia el ecuador, se conocen como vientos alisios .

La región tormentosa donde convergen los vientos alisios es la zona de convergencia intertropical , o ITCZ. Las células de circulación cerca de los polos son las células polares y ocurren donde el aire sube cerca de los 60 grados y se hunde cerca de los polos. La celda de circulación de latitud media es la celda de Ferrel . La celda de Ferrel tiene un movimiento opuesto a las otras dos celdas porque iguala las temperaturas desiguales entre el ecuador y los polos. El aire más frío sube cerca de los 60 grados y desciende cerca de los subtrópicos. El aire más cálido viaja a lo largo de la superficie hacia los polos.

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