El movimiento vertical fuerza cambios periódicos en la velocidad y dirección del aire dentro de esta corriente de aire. Siempre ocurren en grupos en el lado de sotavento del terreno que los desencadena. A veces, las olas de montaña pueden ayudar a aumentar la cantidad de precipitación a favor del viento de las cadenas montañosas. [5] Generalmente alrededor de la primera depresión se genera un vórtice turbulento , con su eje de rotación paralelo a la cordillera ; esto se llama rotor . Las ondas de sotavento más fuertes se producen cuando la tasa de caída muestra una capa estable por encima de la obstrucción, con una capa inestable por encima y por debajo. [4]
Las olas de montaña pueden crear vientos fuertes (con ráfagas de más de 160 km/h) en las estribaciones de grandes cadenas montañosas. [6] [7] [8] [9] Estos fuertes vientos pueden contribuir al crecimiento y propagación inesperados de los incendios forestales (incluidos los incendios forestales de las Grandes Montañas Humeantes de 2016 , cuando las chispas de un incendio forestal en las Montañas Humeantes volaron hacia las áreas de Gatlinburg y Pigeon Forge). . [10]
Teoría básica
Las ondas de sotavento son una forma de ondas de gravedad internas que se producen cuando un flujo estratificado estable se fuerza a superar un obstáculo. Esta perturbación eleva las parcelas de aire por encima de su nivel de flotabilidad neutra . Por lo tanto, las fuerzas restauradoras de la flotabilidad actúan para excitar una oscilación vertical de las parcelas de aire perturbadas en la frecuencia Brunt-Väisäla , que para la atmósfera es:
Las oscilaciones inclinadas fuera del eje vertical en un ángulo de ocurrirán a una frecuencia más baja de . Estas oscilaciones de las parcelas de aire se producen de forma concertada, paralelas a los frentes de onda (líneas de fase constante ). Estos frentes de onda representan extremos en el campo de presión perturbado (es decir, líneas de presión más baja y más alta), mientras que las áreas entre frentes de onda representan extremos en el campo de flotabilidad perturbado (es decir, áreas que ganan o pierden flotabilidad más rápidamente).
La energía se transmite a lo largo de los frentes de onda (paralelos a las oscilaciones de las parcelas de aire), que es la dirección de la velocidad del grupo de ondas . Por el contrario, la propagación de fase (o velocidad de fase ) de las ondas apunta perpendicular a la transmisión de energía (o velocidad de grupo ). [11] [12]
Nubes
Tanto las ondas de sotavento como el rotor pueden estar indicadas por formaciones de nubes de ondas específicas si hay suficiente humedad en la atmósfera y suficiente desplazamiento vertical para enfriar el aire hasta el punto de rocío . También se pueden formar olas en aire seco sin marcadores de nubes. [4] Las nubes onduladas no se mueven a favor del viento como lo hacen habitualmente las nubes, sino que permanecen fijas en su posición con respecto a la obstrucción que las forma.
El rotor puede generar cúmulos o cúmulos fractus en su porción de surgencia, también conocida como "nube rodante". La nube del rotor parece una línea de cúmulos. Se forma en el lado de sotavento y paralelo a la línea de la cresta. Su base está cerca de la altura del pico de la montaña, aunque la cima puede extenderse muy por encima del pico y fusionarse con las nubes lenticulares de arriba. Las nubes de rotor tienen bordes irregulares de sotavento y son peligrosamente turbulentas. [4]
Las ondas de sotavento brindan a los planeadores la posibilidad de ganar altitud o volar largas distancias cuando se elevan . Se han logrado récords mundiales de vuelo en olas en cuanto a velocidad, distancia o altitud al abrigo de las cadenas montañosas de Sierra Nevada , los Alpes , los Andes patagónicos y los Alpes del Sur . [13] El Proyecto Perlan está trabajando para demostrar la viabilidad de ascender por encima de la tropopausa en un planeador sin motor utilizando ondas de sotavento, haciendo la transición a ondas estacionarias estratosféricas . Lo hicieron por primera vez el 30 de agosto de 2006 en Argentina , subiendo a una altitud de 15.460 metros (50.720 pies). [14] [15] El Proyecto Mountain Wave de la Organización Scientifique et Technique du Vol à Voile se centra en el análisis y clasificación de ondas de sotavento y rotores asociados. [16] [17] [18]
Las condiciones que favorecen fuertes olas a sotavento adecuadas para el vuelo son:
Un aumento gradual de la velocidad del viento con la altitud.
Dirección del viento dentro de los 30° de la perpendicular a la línea de la montaña
Fuertes vientos de baja altitud en una atmósfera estable.
Vientos en las cimas de las crestas de al menos 20 nudos
El aire ascendente de la ola, que permite a los planeadores ascender a grandes alturas, también puede provocar un vuelco a gran altitud en los aviones a reacción que intentan mantener un vuelo de crucero nivelado en olas de sotavento . El aire ascendente, descendente o turbulento, dentro o por encima de las olas de sotavento, puede provocar exceso de velocidad , pérdida de control o pérdida de control.
Otras variedades de ondas atmosféricas.
Hay una variedad de tipos distintivos de ondas que se forman bajo diferentes condiciones atmosféricas.
La cizalladura del viento también puede crear olas. Esto ocurre cuando una inversión atmosférica separa dos capas con una marcada diferencia en la dirección del viento. Si el viento encuentra distorsiones en la capa de inversión causadas por térmicas que suben desde abajo, creará importantes ondas de corte a sotavento de las distorsiones que pueden usarse para elevarse. [20]
Las ondas inducidas por salto hidráulico son un tipo de onda que se forma cuando existe una capa inferior de aire que es densa, pero delgada en relación con el tamaño de la montaña. Después de fluir sobre la montaña, se forma un tipo de onda de choque en el valle del flujo y se forma una discontinuidad vertical aguda llamada salto hidráulico que puede ser varias veces más alta que la montaña. El salto hidráulico es similar a un rotor en el sentido de que es muy turbulento, pero no está tan localizado espacialmente como un rotor. El propio salto hidráulico actúa como una obstrucción para la capa estable de aire que se mueve sobre él, provocando así la onda. Los saltos hidráulicos se pueden distinguir por sus altísimas nubes y se han observado en la cordillera de Sierra Nevada [21] , así como en cadenas montañosas del sur de California.
Las ondas hidrostáticas son ondas que se propagan verticalmente y se forman sobre obstrucciones espacialmente grandes. En equilibrio hidrostático, la presión de un fluido sólo puede depender de la altitud, no del desplazamiento horizontal. Las ondas hidrostáticas reciben su nombre porque obedecen aproximadamente a las leyes de la hidrostática, es decir, las amplitudes de presión varían principalmente en dirección vertical en lugar de horizontal. Mientras que las ondas convencionales no hidrostáticas se caracterizan por ondulaciones horizontales de elevación y descenso, en gran medida independientes de la altitud, las ondas hidrostáticas se caracterizan por ondulaciones de elevación y descenso a diferentes altitudes sobre la misma posición del suelo.
La inestabilidad de Kelvin-Helmholtz puede ocurrir cuando hay un corte de velocidad dentro de un fluido continuo o cuando hay suficiente diferencia de velocidad a través de la interfaz entre dos fluidos.
Las ondas de Rossby (u ondas planetarias) son movimientos a gran escala en la atmósfera cuya fuerza restauradora es la variación del efecto Coriolis con la latitud.
↑ El 10 de marzo de 1933, el piloto de planeador alemán Hans Deutschmann (1911-1942) estaba volando sobre las Montañas de los Gigantes en Silesia cuando una corriente ascendente elevó su avión un kilómetro. El evento fue observado e interpretado correctamente por el ingeniero y piloto de planeador alemán Wolf Hirth (1900-1959), quien escribió sobre ello en: Wolf Hirth, Die hohe Schule des Segelfluges [La escuela avanzada de vuelo en planeador] (Berlín, Alemania: Klasing & Co., 1933). El fenómeno fue estudiado posteriormente por el piloto de planeadores y físico atmosférico alemán Joachim P. Küttner (1909 -2011) en: Küttner, J. (1938) "Moazagotl und Föhnwelle" (Nubes lenticulares y ondas foehn), Beiträge zur Physik der Atmosphäre , 25 , 79-114, y Kuettner, J. (1959) "El rotor fluye al abrigo de las montañas". GRD [Dirección de Investigación Geofísica] Notas de investigación No. 6, AFCRC [Centro de Investigación de Cambridge de la Fuerza Aérea]-TN-58-626, ASTIA [Agencia de Información Técnica de los Servicios Armados] Documento No. AD-208862.
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^ Observaciones de rotores inducidos por montañas e hipótesis relacionadas: una revisión de Joachim Kuettner y Rolf F. Hertenstein
Otras lecturas
Grimshaw, R., (2002). Caudales Estratificados Ambientales . Boston: Editores académicos de Kluwer.
Jacobson, M., (1999). Fundamentos del modelado atmosférico . Cambridge, Reino Unido: Cambridge University Press.
Napo, C., (2002). Introducción a las ondas de gravedad atmosférica . Boston: Prensa académica.
Pielke, R., (2002). Modelado meteorológico de mesoescala . Boston: Prensa académica.
Turner, B., (1979). Efectos de la flotabilidad en fluidos . Cambridge, Reino Unido: Cambridge University Press.
Whiteman, C., (2000). Meteorología de Montaña . Oxford, Reino Unido: Oxford University Press.
enlaces externos
Wikimedia Commons tiene medios relacionados con las ondas orográficas .
Sitio web oficial del Proyecto Mountain Wave
Recopilación cronológica de datos meteorológicos, fotografías satelitales e imágenes de nubes de olas de montaña en Bariloche, Argentina (en español)
Sobre los fuertes vientos y el calentamiento Foehn asociados con eventos de olas de montaña en las estribaciones occidentales de los Apalaches del Sur
Un examen de la extensión regional de los fuertes vientos debido a las olas de montaña a lo largo de las estribaciones occidentales de los Apalaches del Sur