El viento es el movimiento natural del aire u otros gases con respecto a la superficie de un planeta . Los vientos se producen en diversas escalas, desde corrientes de tormenta que duran decenas de minutos, pasando por brisas locales generadas por el calentamiento de la superficie terrestre y que duran unas pocas horas, hasta vientos globales resultantes de la diferencia en la absorción de energía solar entre las zonas climáticas de la Tierra . Las dos causas principales de la circulación atmosférica a gran escala son el calentamiento diferencial entre el ecuador y los polos, y la rotación del planeta ( efecto Coriolis ). Dentro de los trópicos y subtrópicos, las bajas circulaciones térmicas sobre el terreno y las altas mesetas pueden impulsar las circulaciones monzónicas . En las zonas costeras, el ciclo de brisa marina /brisa terrestre puede definir los vientos locales; en áreas que tienen terreno variable, pueden prevalecer las brisas de montaña y valle.
Los vientos comúnmente se clasifican por su escala espacial , su velocidad y dirección, las fuerzas que los provocan, las regiones en las que ocurren y su efecto. Los vientos tienen varios aspectos: velocidad ( velocidad del viento ); la densidad del gas involucrado; contenido energético, o energía eólica . En meteorología , a menudo se hace referencia a los vientos según su fuerza y la dirección desde la que sopla. La convención de direcciones se refiere a de dónde viene el viento; por lo tanto, un viento "occidental" u "oeste" sopla de oeste a este, un viento "del norte" sopla hacia el sur, y así sucesivamente. Esto a veces resulta contrario a la intuición. Las ráfagas cortas de viento de alta velocidad se denominan ráfagas . Los vientos fuertes de duración intermedia (alrededor de un minuto) se denominan borrascas . Los vientos de larga duración tienen varios nombres asociados con su fuerza promedio, como brisa , vendaval , tormenta y huracán .
En el espacio exterior , el viento solar es el movimiento de gases o partículas cargadas desde el Sol a través del espacio, mientras que el viento planetario es la desgasificación de elementos químicos ligeros desde la atmósfera de un planeta hacia el espacio. Los vientos más fuertes observados en un planeta del Sistema Solar se producen en Neptuno y Saturno .
En la civilización humana, el concepto de viento ha sido explorado en la mitología , influyó en los acontecimientos de la historia, amplió el alcance del transporte y la guerra y proporcionó una fuente de energía para el trabajo mecánico, la electricidad y la recreación. El viento impulsa los viajes de los veleros a través de los océanos de la Tierra. Los globos aerostáticos utilizan el viento para realizar viajes cortos y los vuelos propulsados lo utilizan para aumentar la sustentación y reducir el consumo de combustible. Las zonas de cizalladura del viento provocadas por diversos fenómenos meteorológicos pueden provocar situaciones peligrosas para las aeronaves. Cuando los vientos se vuelven fuertes, los árboles y las estructuras construidas por el hombre pueden dañarse o destruirse.
Los vientos pueden dar forma a los accidentes geográficos a través de una variedad de procesos eólicos , como la formación de suelos fértiles, por ejemplo, loess , y por erosión . El polvo de los grandes desiertos puede ser desplazado a grandes distancias desde su región de origen gracias a los vientos predominantes ; A los vientos acelerados por la topografía accidentada y asociados con explosiones de polvo se les han asignado nombres regionales en varias partes del mundo debido a sus efectos significativos en esas regiones. El viento también afecta la propagación de los incendios forestales. Los vientos pueden dispersar semillas de varias plantas, permitiendo la supervivencia y dispersión de esas especies de plantas, así como de poblaciones de insectos y aves voladoras. Cuando se combina con temperaturas frías, el viento tiene un impacto negativo en el ganado. El viento afecta las reservas de alimentos de los animales, así como sus estrategias defensivas y de caza.
El viento es causado por diferencias en la presión atmosférica, que se deben principalmente a diferencias de temperatura. Cuando existe una diferencia en la presión atmosférica , el aire se mueve desde el área de mayor presión al de menor, lo que genera vientos de varias velocidades. En un planeta en rotación, el aire también será desviado por el efecto Coriolis , excepto exactamente en el ecuador. A nivel mundial, los dos principales factores impulsores de los patrones de viento a gran escala (la circulación atmosférica ) son el calentamiento diferencial entre el ecuador y los polos (diferencia en la absorción de energía solar que conduce a fuerzas de flotación ) y la rotación del planeta . Fuera de los trópicos y por encima de los efectos de fricción de la superficie, los vientos a gran escala tienden a acercarse al equilibrio geostrófico . Cerca de la superficie de la Tierra, la fricción hace que el viento sea más lento de lo que sería de otra manera. La fricción de la superficie también hace que los vientos soplen más hacia adentro, hacia áreas de baja presión. [1] [2]
Los vientos definidos por un equilibrio de fuerzas físicas se utilizan en la descomposición y análisis de los perfiles del viento. Son útiles para simplificar las ecuaciones atmosféricas de movimiento y para formular argumentos cualitativos sobre la distribución horizontal y vertical de los vientos horizontales. La componente geostrófica del viento es el resultado del equilibrio entre la fuerza de Coriolis y la fuerza del gradiente de presión. Fluye paralelo a las isobaras y se aproxima al flujo por encima de la capa límite atmosférica en las latitudes medias. [3] El viento térmico es la diferencia del viento geostrófico entre dos niveles de la atmósfera. Existe sólo en una atmósfera con gradientes de temperatura horizontales . [4] El componente del viento ageostrófico es la diferencia entre el viento real y el geostrófico, que es responsable de que el aire "llene" los ciclones con el tiempo. [5] El viento de gradiente es similar al viento geostrófico pero también incluye fuerza centrífuga (o aceleración centrípeta ). [6]
La dirección del viento generalmente se expresa en términos de la dirección desde la que se origina. Por ejemplo, un viento del norte sopla de norte a sur. [7] Las veletas giran para indicar la dirección del viento. [8] En los aeropuertos, las mangas de viento indican la dirección del viento y también se pueden utilizar para estimar la velocidad del viento según el ángulo de suspensión. [9] La velocidad del viento se mide mediante anemómetros , más comúnmente utilizando copas giratorias o hélices. Cuando se necesita una frecuencia de medición alta (como en aplicaciones de investigación), el viento se puede medir mediante la velocidad de propagación de las señales de ultrasonido o mediante el efecto de la ventilación sobre la resistencia de un cable calentado. [10] Otro tipo de anemómetro utiliza tubos de Pitot que aprovechan la diferencia de presión entre un tubo interior y un tubo exterior que está expuesto al viento para determinar la presión dinámica, que luego se utiliza para calcular la velocidad del viento. [11]
Las velocidades sostenidas del viento se informan globalmente a una altura de 10 metros (33 pies) y se promedian durante un período de 10 minutos. Estados Unidos informa vientos superiores a un promedio de 1 minuto para ciclones tropicales, [12] y un promedio de 2 minutos dentro de las observaciones meteorológicas. [13] India normalmente informa vientos de más de 3 minutos en promedio. [14] Conocer el promedio de muestreo del viento es importante, ya que el valor de un viento sostenido de un minuto es típicamente un 14% mayor que el de un viento sostenido de diez minutos. [15] Una ráfaga corta de viento de alta velocidad se denomina ráfaga de viento , una definición técnica de ráfaga de viento es: los máximos que exceden la velocidad del viento más baja medida durante un intervalo de tiempo de diez minutos en 10 nudos (5 m/s) durante períodos de segundos. Una borrasca es un aumento de la velocidad del viento por encima de un determinado umbral, que dura un minuto o más.
Para determinar los vientos en altura, las radiosondas determinan la velocidad del viento mediante GPS , radionavegación o seguimiento por radar de la sonda. [16] Alternativamente, el movimiento de la posición del globo meteorológico principal se puede rastrear visualmente desde el suelo utilizando teodolitos . [17] Las técnicas de detección remota del viento incluyen SODAR , lidares Doppler y radares, que pueden medir el desplazamiento Doppler de la radiación electromagnética dispersada o reflejada por aerosoles o moléculas en suspensión , y se pueden utilizar radiómetros y radares para medir la rugosidad de la superficie del océano desde espacio o aviones. La rugosidad del océano se puede utilizar para estimar la velocidad del viento cerca de la superficie del mar sobre los océanos. Las imágenes de satélite geoestacionarios se pueden utilizar para estimar los vientos en la cima de las nubes en función de qué tan lejos se mueven las nubes de una imagen a la siguiente. La ingeniería eólica describe el estudio de los efectos del viento en el entorno construido, incluidos edificios, puentes y otros objetos artificiales.
Los modelos pueden proporcionar información espacial y temporal sobre el flujo de aire. La información espacial se puede obtener mediante la interpolación de datos de varias estaciones de medición, lo que permite el cálculo de datos horizontales. Alternativamente, se pueden utilizar perfiles, como el perfil de viento logarítmico , para derivar información vertical.
La información temporal normalmente se calcula resolviendo las ecuaciones de Navier-Stokes dentro de modelos numéricos de predicción del tiempo , generando datos globales para modelos de circulación general o datos regionales específicos. El cálculo de los campos de viento está influenciado por factores como los diferenciales de radiación , la rotación de la Tierra y la fricción, entre otros. [18] Resolver las ecuaciones de Navier-Stokes es un proceso numérico que requiere mucho tiempo, pero las técnicas de aprendizaje automático pueden ayudar a acelerar el tiempo de cálculo. [19]
Los modelos numéricos de predicción meteorológica han avanzado significativamente en nuestra comprensión de la dinámica atmosférica y se han convertido en herramientas indispensables en la predicción meteorológica y la investigación climática . Al aprovechar datos espaciales y temporales, estos modelos permiten a los científicos analizar y predecir patrones de viento globales y regionales, contribuyendo a nuestra comprensión del complejo sistema atmosférico de la Tierra.
Históricamente, la escala de fuerza del viento de Beaufort (creada por Beaufort ) proporciona una descripción empírica de la velocidad del viento basada en las condiciones del mar observadas. Originalmente era una escala de 13 niveles (0-12), pero durante la década de 1940, la escala se amplió a 18 niveles (0-17). [20] Existen términos generales que diferencian vientos de diferentes velocidades promedio como brisa, vendaval, tormenta o huracán. Dentro de la escala de Beaufort, los vientos huracanados se encuentran entre 28 nudos (52 km/h) y 55 nudos (102 km/h) con adjetivos precedentes como moderado, fresco, fuerte y entero utilizados para diferenciar la fuerza del viento dentro del vendaval. categoría. [21] Una tormenta tiene vientos de 56 nudos (104 km/h) a 63 nudos (117 km/h). [22] La terminología para los ciclones tropicales difiere de una región a otra a nivel mundial. La mayoría de las cuencas oceánicas utilizan la velocidad promedio del viento para determinar la categoría del ciclón tropical. A continuación se muestra un resumen de las clasificaciones utilizadas por los Centros Meteorológicos Regionales Especializados en todo el mundo:
La Escala Fujita Mejorada (Escala EF) clasifica la fuerza de los tornados utilizando el daño para estimar la velocidad del viento. Tiene seis niveles, desde daño visible hasta destrucción completa. Se utiliza en Estados Unidos y algunos otros países con pequeñas modificaciones (entre los que se incluyen Canadá y Francia). [24]
El modelo de estación trazado en mapas meteorológicos de superficie utiliza una púa de viento para mostrar tanto la dirección como la velocidad del viento. La púa de viento muestra la velocidad mediante "banderas" al final.
Los vientos se representan soplando desde la dirección hacia la que mira la púa. Por lo tanto, un viento del noreste se representará con una línea que se extiende desde el círculo de nubes hacia el noreste, con banderas que indican la velocidad del viento en el extremo noreste de esta línea. [26] Una vez trazados en un mapa, se puede realizar un análisis de isotacas (líneas de velocidades iguales del viento). Las isotacas son particularmente útiles para diagnosticar la ubicación de la corriente en chorro en los gráficos de presión constante de niveles superiores y generalmente se ubican en el nivel de 300 hPa o por encima. [27]
Los vientos del este, en promedio, dominan el patrón de flujo a través de los polos, los vientos del oeste soplan a través de las latitudes medias de la Tierra, hacia los polos de la cordillera subtropical , mientras que los vientos del este nuevamente dominan los trópicos .
Directamente debajo de la cresta subtropical se encuentran las zonas de estancamiento, o latitudes de caballos, donde los vientos son más suaves. Muchos de los desiertos de la Tierra se encuentran cerca de la latitud media de la cordillera subtropical, donde el descenso reduce la humedad relativa de la masa de aire. [28] Los vientos más fuertes se producen en las latitudes medias, donde el aire polar frío se encuentra con el aire cálido de los trópicos.
Los vientos alisios (también llamados alisios) son el patrón predominante de vientos superficiales del este que se encuentran en los trópicos hacia el ecuador de la Tierra . [29] Los vientos alisios soplan predominantemente del noreste en el hemisferio norte y del sureste en el hemisferio sur. [30] Los vientos alisios actúan como dirección de los ciclones tropicales que se forman sobre los océanos del mundo. [31] Los vientos alisios también dirigen el polvo africano hacia el oeste a través del Océano Atlántico hacia el Caribe, así como a partes del sureste de América del Norte. [32]
Un monzón es un viento predominante estacional que dura varios meses en las regiones tropicales. El término se utilizó por primera vez en inglés en India, Bangladesh , Pakistán y países vecinos para referirse a los grandes vientos estacionales que soplan desde el Océano Índico y el Mar Arábigo en el suroeste y traen fuertes lluvias a la zona. [33] Su progresión hacia los polos se ve acelerada por el desarrollo de una depresión térmica sobre los continentes asiático, africano y norteamericano de mayo a julio, y sobre Australia en diciembre. [34] [35] [36]
Los vientos del oeste o vientos del oeste predominantes son los vientos predominantes en las latitudes medias entre 35 y 65 grados de latitud . Estos vientos predominantes soplan de oeste a este [37] [38] y dirigen los ciclones extratropicales de esta manera general. Los vientos son predominantemente del suroeste en el hemisferio norte y del noroeste en el hemisferio sur. [30] Son más fuertes en el invierno cuando la presión es menor sobre los polos, y más débiles durante el verano y cuando las presiones son más altas sobre los polos. [39]
Junto con los vientos alisios , los vientos del oeste permitieron una ruta comercial de ida y vuelta para los barcos de vela que cruzaban los océanos Atlántico y Pacífico, ya que los vientos del oeste conducen al desarrollo de fuertes corrientes oceánicas en los lados occidentales de los océanos en ambos hemisferios a través del proceso de intensificación . [40] Estas corrientes oceánicas occidentales transportan agua cálida y subtropical hacia las regiones polares . Los vientos del oeste pueden ser particularmente fuertes, especialmente en el hemisferio sur, donde hay menos tierra en las latitudes medias, lo que hace que el patrón de flujo se amplifique, lo que ralentiza los vientos. Los vientos más fuertes del oeste en las latitudes medias se encuentran dentro de una banda conocida como los Roaring Forties , entre 40 y 50 grados de latitud al sur del ecuador. [41] Los vientos del oeste desempeñan un papel importante al transportar las cálidas aguas ecuatoriales y los vientos a las costas occidentales de los continentes, [42] [43] especialmente en el hemisferio sur debido a su vasta extensión oceánica.
Los vientos polares del este, también conocidos como células polares de Hadley, son vientos predominantes secos y fríos que soplan desde las áreas de alta presión de los máximos polares en los polos norte y sur hacia las áreas de baja presión dentro de los vientos del oeste en latitudes altas. A diferencia de los vientos del oeste, estos vientos predominantes soplan de este a oeste y, a menudo, son débiles e irregulares. [44] Debido al bajo ángulo del sol, el aire frío se acumula y disminuye en el polo creando áreas superficiales de alta presión, lo que obliga a una salida de aire hacia el ecuador; [45] ese flujo de salida se desvía hacia el oeste por el efecto Coriolis.
En las regiones costeras, la brisa marina y la brisa terrestre pueden ser factores importantes en los vientos predominantes de un lugar. El sol calienta el mar más lentamente debido al mayor calor específico del agua en comparación con la tierra. A medida que aumenta la temperatura de la superficie de la tierra, la tierra calienta el aire que está encima por conducción. El aire caliente es menos denso que el ambiente que lo rodea y por eso asciende. [46] El aire más frío sobre el mar, ahora con una presión más alta al nivel del mar , fluye tierra adentro hacia la presión más baja, creando una brisa más fría cerca de la costa. Un viento de fondo a lo largo de la costa fortalece o debilita la brisa marina, dependiendo de su orientación con respecto a la fuerza de Coriolis. [47]
Por la noche, la tierra se enfría más rápidamente que el océano debido a diferencias en sus valores caloríficos específicos. Este cambio de temperatura hace que la brisa marina diurna se disipe. Cuando la temperatura en tierra se enfría por debajo de la temperatura en alta mar, la presión sobre el agua será menor que la de la tierra, lo que creará una brisa terrestre, siempre y cuando el viento en tierra no sea lo suficientemente fuerte como para oponerse a ella. [48]
Sobre superficies elevadas, el calentamiento del suelo excede el calentamiento del aire circundante a la misma altitud sobre el nivel del mar , creando un mínimo térmico asociado sobre el terreno y mejorando cualquier mínimo térmico que de otro modo habría existido, [49] [50] y cambiando la circulación del viento en la región. En áreas donde hay una topografía accidentada que interrumpe significativamente el flujo del viento ambiental, la circulación del viento entre montañas y valles es el contribuyente más importante a los vientos predominantes. Las colinas y los valles distorsionan sustancialmente el flujo de aire al aumentar la fricción entre la atmósfera y la masa terrestre al actuar como un bloqueo físico del flujo, desviando el viento paralelo al rango justo aguas arriba de la topografía, lo que se conoce como chorro de barrera . Este chorro de barrera puede aumentar el viento en niveles bajos en un 45%. [51] La dirección del viento también cambia debido al contorno del terreno. [52]
Si hay un paso en la cordillera, los vientos lo atravesarán con una velocidad considerable debido al principio de Bernoulli que describe una relación inversa entre velocidad y presión. El flujo de aire puede permanecer turbulento y errático a cierta distancia a favor del viento hacia el campo más llano. Estas condiciones son peligrosas para los aviones que ascienden y descienden . [52] A los vientos fríos que se aceleran a través de las brechas montañosas se les han dado nombres regionales. En Centroamérica, los ejemplos incluyen el viento Papagayo , el viento de Panamá y el viento Tehuano . En Europa, vientos similares se conocen como Bora , Tramontane y Mistral . Cuando estos vientos soplan sobre aguas abiertas, aumentan la mezcla de las capas superiores del océano, lo que eleva aguas frías y ricas en nutrientes a la superficie, lo que conduce a un aumento de la vida marina. [53]
En zonas montañosas, la distorsión local del flujo de aire se vuelve grave. El terreno irregular se combina para producir patrones de flujo impredecibles y turbulencias, como rotores , que pueden estar coronados por nubes lenticulares . Se desarrollan fuertes corrientes ascendentes , descendentes y remolinos a medida que el aire fluye sobre colinas y valles. La precipitación orográfica ocurre en el lado de barlovento de las montañas y es causada por el movimiento ascendente de un flujo de aire húmedo a gran escala a través de la cresta de la montaña, también conocido como flujo ascendente, lo que resulta en enfriamiento y condensación adiabáticos . En las partes montañosas del mundo sujetas a vientos relativamente consistentes (por ejemplo, los vientos alisios), generalmente prevalece un clima más húmedo en el lado de barlovento de una montaña que en el lado de sotavento o a favor del viento. La humedad se elimina mediante elevación orográfica, dejando aire más seco en el lado de sotavento descendente y generalmente cálido, donde se observa una sombra de lluvia . [54]
Los vientos que fluyen sobre las montañas hacia elevaciones más bajas se conocen como vientos descendentes. Estos vientos son cálidos y secos. En Europa, a favor del viento de los Alpes , se les conoce como foehn . En Polonia, un ejemplo es el halny wiatr. En Argentina, el nombre local para los vientos descendentes es zonda . En Java, el nombre local para estos vientos es koembang. En Nueva Zelanda, se les conoce como el arco del Noroeste y están acompañados por la formación de nubes que les da nombre y que ha inspirado obras de arte a lo largo de los años. [55] En las Grandes Llanuras de los Estados Unidos, estos vientos se conocen como chinook . Los vientos descendentes también ocurren en las estribaciones de las montañas Apalaches de los Estados Unidos, [56] y pueden ser tan fuertes como otros vientos descendentes [57] e inusuales en comparación con otros vientos foehn en el sentido de que la humedad relativa generalmente cambia poco debido a la aumento de humedad en la masa de aire de origen. [58] En California, los vientos descendentes se canalizan a través de pasos de montaña, lo que intensifica su efecto, y los ejemplos incluyen los vientos de Santa Ana y del atardecer . La velocidad del viento durante el efecto del viento descendente puede exceder los 160 kilómetros por hora (99 mph). [59]
La cizalladura del viento, a veces denominada gradiente de viento , es una diferencia en la velocidad y dirección del viento en una distancia relativamente corta en la atmósfera terrestre. [60] La cizalladura del viento se puede dividir en componentes verticales y horizontales, con una cizalladura del viento horizontal que se observa a través de los frentes climáticos y cerca de la costa, [61] y una cizalladura vertical típicamente cerca de la superficie, [62] aunque también en niveles más altos de la atmósfera. cerca de chorros de nivel superior y zonas frontales en altura. [63]
La cizalladura del viento en sí es un fenómeno meteorológico a microescala que ocurre en una distancia muy pequeña, pero puede asociarse con características climáticas de mesoescala o escala sinóptica , como líneas de turbonada y frentes fríos . Se observa comúnmente cerca de microrráfagas y ráfagas descendentes causadas por tormentas eléctricas , [64] frentes climáticos, áreas de vientos localmente más altos de bajo nivel conocidas como chorros de bajo nivel, cerca de montañas, [65] inversiones de radiación que ocurren debido a cielos despejados y vientos en calma, edificios, [66] turbinas eólicas , [67] y veleros . [68] La cizalladura del viento tiene un efecto significativo en el control de las aeronaves durante el despegue y el aterrizaje, [69] y fue una causa importante de accidentes aéreos que implicaron grandes pérdidas de vidas en los Estados Unidos. [64]
El movimiento del sonido a través de la atmósfera se ve afectado por la cizalladura del viento, que puede doblar el frente de onda, provocando que los sonidos se escuchen donde normalmente no se escucharían, o viceversa. [70] La fuerte cizalladura vertical del viento dentro de la troposfera también inhibe el desarrollo de ciclones tropicales , [71] pero ayuda a organizar las tormentas individuales para que vivan ciclos de vida más largos que luego pueden producir condiciones climáticas severas . [72] El concepto de viento térmico explica cómo las diferencias en la velocidad del viento con la altura dependen de las diferencias de temperatura horizontales y explica la existencia de la corriente en chorro . [73]
Como fuerza natural, el viento a menudo se personificaba como uno o más dioses del viento o como una expresión de lo sobrenatural en muchas culturas. Vayu es el dios védico e hindú del viento. [74] [75] Los dioses del viento griegos incluyen Bóreas , Notus , Eurus y Zephyrus . [75] Eolo , en diversas interpretaciones, el gobernante o guardián de los cuatro vientos, también ha sido descrito como Astraeus , el dios del crepúsculo que engendró los cuatro vientos con Eos , diosa del amanecer. Los antiguos griegos también observaron el cambio estacional de los vientos, como lo demuestra la Torre de los Vientos en Atenas . [75] Venti son los dioses romanos de los vientos. [76] Fūjin es el dios del viento japonés y es uno de los dioses sintoístas más antiguos . Según la leyenda, estuvo presente en la creación del mundo y fue el primero en dejar salir los vientos de su bolso para limpiar el mundo de la niebla. [77] En la mitología nórdica , Njörðr es el dios del viento. [75] También hay cuatro dvärgar ( enanos nórdicos ), llamados Norðri, Suðri, Austri y Vestri , y probablemente los cuatro ciervos de Yggdrasil , personifican los cuatro vientos y son paralelos a los cuatro dioses del viento griegos. [78] Stribog es el nombre del dios eslavo de los vientos, el cielo y el aire. Se dice que es el antepasado (abuelo) de los vientos de las ocho direcciones. [75]
Kamikaze es una palabra japonesa, generalmente traducida como viento divino, y se cree que es un regalo de los dioses. Se sabe que el término se utilizó por primera vez como el nombre de un par o serie de tifones que se dice que salvaron a Japón de dos flotas mongolas bajo el mando de Kublai Khan que atacaron Japón en 1274 y nuevamente en 1281. [79] El viento protestante es un nombre de la tormenta que disuadió a la Armada Española de una invasión de Inglaterra en 1588, donde el viento jugó un papel fundamental, [80] o los vientos favorables que permitieron a Guillermo de Orange invadir Inglaterra en 1688. [81] Durante la guerra egipcia de Napoleón Durante la campaña , los soldados franceses tuvieron dificultades con el viento khamsin : cuando la tormenta apareció "como una mancha de sangre en el cielo lejano", los otomanos fueron a ponerse a cubierto, mientras que los franceses "no reaccionaron hasta que fue demasiado tarde". luego se ahogó y se desmayó entre las paredes de polvo cegadoras y asfixiantes". [82] Durante la Campaña del Norte de África de la Segunda Guerra Mundial, "las tropas aliadas y alemanas se vieron obligadas varias veces a detenerse en medio de la batalla debido a las tormentas de arena causadas por khamsin... Los granos de arena arremolinados por el viento cegaron a los soldados y crearon perturbaciones eléctricas que inutilizaron las brújulas." [83]
Hay muchas formas diferentes de veleros, pero todos tienen ciertas cosas básicas en común. A excepción de los barcos de rotor que utilizan el efecto Magnus , todo velero tiene un casco , aparejo y al menos un mástil para sostener las velas que utilizan el viento para impulsar el barco. [84] Los viajes oceánicos en velero pueden durar muchos meses, [85] y un peligro común es quedar encalmado por falta de viento, [86] o ser desviado de su rumbo por fuertes tormentas o vientos que no permiten avanzar en el camino deseado. dirección. [87] Una tormenta fuerte podría provocar un naufragio y la pérdida de todos los marineros. [88] Los veleros sólo pueden transportar una determinada cantidad de suministros en sus bodegas , por lo que tienen que planificar cuidadosamente los viajes largos para incluir provisiones adecuadas , incluida agua dulce. [89]
Para las aeronaves aerodinámicas que operan en relación con el aire, los vientos afectan la velocidad terrestre, [90] y en el caso de vehículos más livianos que el aire, el viento puede desempeñar un papel significativo o solitario en su movimiento y trayectoria terrestre . [91] La velocidad del viento en la superficie es generalmente el factor principal que rige la dirección de las operaciones de vuelo en un aeropuerto, y las pistas de los aeródromos están alineadas para tener en cuenta las direcciones comunes del viento del área local. Si bien en determinadas circunstancias puede ser necesario despegar con viento de cola , generalmente es deseable que haya viento de cara . Un viento de cola aumenta la distancia de despegue requerida y disminuye la pendiente de ascenso. [92]
Los antiguos cingaleses de Anuradhapura y de otras ciudades de Sri Lanka utilizaban los vientos monzónicos para alimentar hornos ya en el año 300 a.C. Los hornos se construyeron en el camino de los vientos monzónicos para elevar la temperatura en el interior hasta 1200 °C (2190 °F). [93] En el siglo I d.C. se utilizaba un molino de viento rudimentario para alimentar un órgano . [94] Posteriormente se construyeron molinos de viento en Sistán , Afganistán , a partir del siglo VII d.C. Se trataba de molinos de viento de eje vertical, [95] con velas cubiertas con esteras de caña o tela. Estos molinos de viento se utilizaban para moler maíz y extraer agua, y se utilizaban en las industrias de molienda y caña de azúcar. [96] Posteriormente, los molinos de viento de eje horizontal se utilizaron ampliamente en el noroeste de Europa para moler harina a partir de la década de 1180, y todavía existen muchos molinos de viento holandeses.
La energía eólica es ahora una de las principales fuentes de energía renovable y su uso está creciendo rápidamente, impulsado por la innovación y la caída de los precios. [97] La mayor parte de la capacidad instalada en energía eólica es terrestre , pero la energía eólica marina ofrece un gran potencial ya que las velocidades del viento suelen ser más altas y más constantes lejos de la costa. [98] La energía eólica, la energía cinética del aire, es proporcional a la tercera potencia de la velocidad del viento. La ley de Betz describe el límite superior teórico de la fracción de esta energía que las turbinas eólicas pueden extraer, que es aproximadamente el 59%. [99]
El viento ocupa un lugar destacado en varios deportes populares, incluido el ala delta recreativo , los paseos en globo aerostático , el vuelo de cometas, el snowkite , el kitesurf , el kitesurf , el parapente , la vela y el windsurf . En el vuelo sin motor, los gradientes de viento justo encima de la superficie afectan las fases de vuelo de despegue y aterrizaje de un planeador . La gradiente del viento puede tener un efecto notable en los lanzamientos desde tierra , también conocidos como lanzamientos con cabrestante o lanzamientos con cable. Si el gradiente del viento es significativo o repentino, o ambas cosas, y el piloto mantiene la misma actitud de cabeceo, la velocidad indicada aumentará, posiblemente excediendo la velocidad máxima de remolque del lanzamiento desde tierra. El piloto debe ajustar la velocidad del aire para hacer frente al efecto de la pendiente. [100] Al aterrizar, la cizalladura del viento también es un peligro, especialmente cuando los vientos son fuertes. A medida que el planeador desciende a través del gradiente de viento en la aproximación final al aterrizaje, la velocidad del aire disminuye mientras que la tasa de caída aumenta y no hay tiempo suficiente para acelerar antes del contacto con el suelo. El piloto debe anticipar la pendiente del viento y utilizar una mayor velocidad de aproximación para compensarla. [101]
En climas áridos, la principal fuente de erosión es el viento. [102] La circulación general del viento mueve pequeñas partículas, como el polvo, a través de amplios océanos a miles de kilómetros a favor del viento desde su punto de origen, [103] lo que se conoce como deflación. Los vientos del oeste en las latitudes medias del planeta impulsan el movimiento de las corrientes oceánicas de oeste a este a través de los océanos del mundo. El viento tiene un papel muy importante al ayudar a las plantas y otros organismos inmóviles en la dispersión de semillas, esporas, polen, etc. Aunque el viento no es la forma principal de dispersión de semillas en las plantas, proporciona dispersión para un gran porcentaje de la biomasa de las plantas terrestres. .
La erosión puede ser el resultado del movimiento de materiales por el viento. Hay dos efectos principales. En primer lugar, el viento hace que pequeñas partículas se levanten y, por tanto, se desplacen a otra región. Esto se llama deflación. En segundo lugar, estas partículas en suspensión pueden impactar sobre objetos sólidos provocando erosión por abrasión (sucesión ecológica). La erosión eólica generalmente ocurre en áreas con poca o ninguna vegetación, a menudo en áreas donde no hay precipitaciones suficientes para sustentar la vegetación. Un ejemplo es la formación de dunas de arena , en una playa o en un desierto. [104] El loess es un sedimento (eólico) homogéneo, típicamente no estratificado, poroso, friable , ligeramente coherente, a menudo calcáreo, de grano fino, limoso , de color amarillo pálido o beige, arrastrado por el viento . [105] Generalmente ocurre como un depósito generalizado que cubre áreas de cientos de kilómetros cuadrados y decenas de metros de espesor. El loess suele encontrarse en paredes empinadas o verticales. [106] El loess tiende a desarrollarse en suelos muy ricos. En condiciones climáticas apropiadas, las zonas con loess se encuentran entre las más productivas desde el punto de vista agrícola del mundo. [107] Los depósitos de loess son geológicamente inestables por naturaleza y se erosionarán muy fácilmente. Por lo tanto, los agricultores suelen plantar cortavientos (como árboles y arbustos grandes) para reducir la erosión eólica del loess. [102]
A mediados del verano (julio en el hemisferio norte), los vientos alisios que se mueven hacia el oeste al sur de la cordillera subtropical que se mueve hacia el norte se expanden hacia el noroeste desde el Caribe hacia el sureste de América del Norte. Cuando el polvo del Sahara que se mueve alrededor de la periferia sur de la cresta dentro del cinturón de vientos alisios se mueve sobre la tierra, se suprimen las precipitaciones y el cielo cambia de un aspecto azul a uno blanco, lo que conduce a un aumento de las puestas de sol rojas. Su presencia afecta negativamente la calidad del aire al aumentar el recuento de partículas en el aire. [108] Más del 50% del polvo africano que llega a Estados Unidos afecta a Florida. [109] Desde 1970, los brotes de polvo han empeorado debido a los períodos de sequía en África. Existe una gran variabilidad en el transporte de polvo al Caribe y Florida de un año a otro. [110] Los eventos de polvo se han relacionado con una disminución en la salud de los arrecifes de coral en todo el Caribe y Florida, principalmente desde la década de 1970. [111] Penachos de polvo similares se originan en el desierto de Gobi , que, combinados con contaminantes, se extienden grandes distancias a favor del viento o hacia el este, hacia América del Norte. [103]
Hay nombres locales para los vientos asociados con las tormentas de arena y polvo. La Calima arrastra polvo con vientos del sureste hacia las Islas Canarias . [112] El Harmattan transporta polvo durante el invierno hacia el Golfo de Guinea . [113] El Siroco trae polvo del norte de África al sur de Europa debido al movimiento de ciclones extratropicales a través del Mediterráneo. [114] Los sistemas de tormentas de primavera que se mueven a través del Mar Mediterráneo oriental hacen que el polvo se transporte a través de Egipto y la península Arábiga , que se conocen localmente como Khamsin . [115] El Shamal es causado por frentes fríos que levantan polvo a la atmósfera durante días seguidos en los estados del Golfo Pérsico . [116]
La dispersión de semillas por el viento, o anemocoria , es uno de los medios de dispersión más primitivos. La dispersión por el viento puede adoptar una de dos formas principales: las semillas pueden flotar con la brisa o, alternativamente, pueden revolotear hasta el suelo. [117] Los ejemplos clásicos de estos mecanismos de dispersión incluyen los dientes de león ( Taraxacum spp., Asteraceae ), que tienen un vilano plumoso adherido a sus semillas y pueden dispersarse a largas distancias, y los arces ( Acer (género) spp., Sapindaceae ), que Tienen semillas aladas y revolotean hasta el suelo. Una limitación importante a la dispersión por el viento es la necesidad de una producción abundante de semillas para maximizar la probabilidad de que caigan en un sitio adecuado para la germinación . También existen fuertes limitaciones evolutivas sobre este mecanismo de dispersión. Por ejemplo, las especies de Asteraceae en las islas tendían a tener capacidades de dispersión reducidas (es decir, mayor masa de semillas y vilanos más pequeños) en relación con las mismas especies en el continente. [118] La dependencia de la dispersión del viento es común entre muchas especies de malezas o ruderales . Los mecanismos inusuales de dispersión por el viento incluyen las plantas rodadoras . Un proceso relacionado con la anemocoria es la anemofilia , que es el proceso por el cual el polen se distribuye por el viento. Grandes familias de plantas se polinizan de esta manera, lo que se favorece cuando los individuos de las especies de plantas dominantes están muy juntos. [119]
El viento también limita el crecimiento de los árboles. En las costas y montañas aisladas, la línea de árboles suele ser mucho más baja que en las altitudes correspondientes del interior y en sistemas montañosos más grandes y complejos, porque los fuertes vientos reducen el crecimiento de los árboles. Los fuertes vientos arrastran los suelos delgados a través de la erosión, [120] y dañan ramas y ramitas. Cuando los fuertes vientos derriban o arrancan árboles, el proceso se conoce como derribamiento por el viento . Esto es más probable en las laderas de las montañas a barlovento , y los casos graves generalmente ocurren en rodales de árboles de 75 años o más. [121] Las variedades de plantas cercanas a la costa, como la picea de Sitka y la uva de mar , [122] son podadas por el viento y la niebla salina cerca de la costa. [123]
El viento también puede dañar las plantas debido a la abrasión de la arena. Los fuertes vientos recogerán arena suelta y capa superficial del suelo y la lanzarán por el aire a velocidades que oscilarán entre 25 millas por hora (40 km/h) y 40 millas por hora (64 km/h). Esta arena arrastrada por el viento causa grandes daños a las plántulas de plantas porque rompe las células de las plantas, haciéndolas vulnerables a la evaporación y la sequía. Utilizando un chorro de arena mecánico en un laboratorio, los científicos afiliados al Servicio de Investigación Agrícola estudiaron los efectos de la abrasión de la arena arrastrada por el viento en las plántulas de algodón. El estudio demostró que las plántulas respondieron al daño creado por la abrasión de la arena arrastrada por el viento transfiriendo energía del crecimiento del tallo y las raíces al crecimiento y reparación de los tallos dañados. [124] Después de un período de cuatro semanas, el crecimiento de la plántula volvió a ser uniforme en toda la planta, como lo era antes de que ocurriera la abrasión de la arena arrastrada por el viento. [125]
Además de los gametos (semillas) de las plantas, el viento también ayuda a los enemigos de las plantas: las esporas y otros propágulos de patógenos vegetales son aún más ligeros y pueden viajar largas distancias. [126] Se sabe que algunas enfermedades de las plantas viajaron a través de mares marginales [127] e incluso océanos enteros. [128] Los seres humanos no pueden prevenir o incluso ralentizar la dispersión de patógenos vegetales por el viento, por lo que requieren predicción y mejora. [129]
El ganado vacuno y ovino es propenso a sufrir sensación térmica causada por una combinación de viento y temperaturas frías, cuando los vientos superan los 40 kilómetros por hora (25 mph), lo que hace que sus abrigos de pelo y lana sean ineficaces. [130] Aunque los pingüinos usan tanto una capa de grasa como plumas para ayudar a protegerse contra el frío tanto en el agua como en el aire, sus aletas y patas son menos inmunes al frío. En los climas más fríos, como la Antártida , los pingüinos emperador se apiñan para sobrevivir al viento y al frío, alternando continuamente los miembros en el exterior del grupo reunido, lo que reduce la pérdida de calor en un 50%. [131] Los insectos voladores , un subconjunto de artrópodos , son arrastrados por los vientos predominantes, [132] mientras que las aves siguen su propio curso aprovechando las condiciones del viento para volar o planear. [133] Como tal, los patrones de líneas finas dentro de las imágenes de radar meteorológico , asociados con vientos convergentes, están dominados por el retorno de insectos. [134] La migración de aves, que tiende a ocurrir durante la noche dentro de los 7.000 pies (2.100 m) más bajos de la atmósfera terrestre , contamina los perfiles de viento recopilados por el radar meteorológico, particularmente el WSR-88D , al aumentar los retornos del viento ambiental en 15 nudos (28 km/h) a 30 nudos (56 km/h). [135]
Las pikas usan una pared de guijarros para almacenar plantas y pastos secos para el invierno con el fin de proteger la comida para que no se la lleve el viento. [136] Las cucarachas utilizan vientos ligeros que preceden a los ataques de depredadores potenciales , como los sapos , para sobrevivir a sus encuentros. Sus cercos son muy sensibles al viento y les ayudan a sobrevivir a la mitad de sus ataques. [137] Los alces tienen un agudo sentido del olfato que puede detectar posibles depredadores contra el viento a una distancia de 0,5 millas (800 m). [138] Los aumentos del viento por encima de los 15 kilómetros por hora (9,3 mph) indican a las gaviotas glaucas que aumenten su búsqueda de alimento y sus ataques aéreos a los araos de pico grueso . [139]
Se sabe que los vientos fuertes causan daños, dependiendo de la magnitud de su velocidad y diferencial de presión. Las presiones del viento son positivas en el lado de barlovento de una estructura y negativas en el lado de sotavento. Las ráfagas de viento poco frecuentes pueden hacer que los puentes colgantes mal diseñados se balanceen. Cuando las ráfagas de viento tienen una frecuencia similar al balanceo del puente, el puente puede destruirse más fácilmente, como lo que ocurrió con el puente Tacoma Narrows en 1940. [140] Velocidades del viento tan bajas como 23 nudos (43 km/h ) puede provocar cortes de energía debido a que las ramas de los árboles interrumpen el flujo de energía a través de las líneas eléctricas. [141] Si bien no se garantiza que ninguna especie de árbol resista vientos huracanados, aquellos con raíces poco profundas son más propensos a arrancarse de raíz, y los árboles quebradizos como el eucalipto , el hibisco marino y el aguacate son más propensos a sufrir daños. [142] Los vientos huracanados causan daños sustanciales a las casas móviles y comienzan a dañar estructuralmente las casas con cimientos. Se sabe que vientos de esta fuerza debidos a vientos descendentes fuera del terreno rompen ventanas y quitan pintura de los automóviles. [59] Una vez que los vientos superan los 135 nudos (250 km/h), las casas se derrumban por completo y se producen daños importantes en los edificios más grandes. La destrucción total de las estructuras artificiales se produce cuando los vientos alcanzan los 175 nudos (324 km/h). La escala Saffir-Simpson y la escala Fujita mejorada se diseñaron para ayudar a estimar la velocidad del viento a partir de los daños causados por los fuertes vientos relacionados con ciclones tropicales y tornados , y viceversa. [143] [144]
La isla Barrow de Australia tiene el récord de ráfaga de viento más fuerte, alcanzando 408 km/h (253 mph) durante el ciclón tropical Olivia el 10 de abril de 1996, superando el récord anterior de 372 km/h (231 mph) establecido en Mount Washington (New Hampshire ). ) en la tarde del 12 de abril de 1934. [145]
La intensidad de los incendios forestales aumenta durante las horas del día. Por ejemplo, las tasas de quema de troncos humeantes son hasta cinco veces mayores durante el día debido a la menor humedad, el aumento de las temperaturas y el aumento de la velocidad del viento. [146] La luz del sol calienta el suelo durante el día y hace que las corrientes de aire viajen cuesta arriba y cuesta abajo durante la noche a medida que la tierra se enfría. Los incendios forestales son avivados por estos vientos y, a menudo, siguen las corrientes de aire sobre colinas y valles. [147] Las operaciones contra incendios forestales en los Estados Unidos giran en torno a un día de incendios de 24 horas que comienza a las 10:00 am debido al predecible aumento en la intensidad resultante del calor diurno. [148]
El viento solar es bastante diferente del viento terrestre en que su origen es el Sol y está compuesto de partículas cargadas que han escapado de la atmósfera del Sol. Al igual que el viento solar, el viento planetario está compuesto de gases ligeros que escapan de las atmósferas planetarias. Durante largos períodos de tiempo, el viento planetario puede cambiar radicalmente la composición de las atmósferas planetarias.
El viento más rápido jamás registrado provino del disco de acreción del agujero negro IGR J17091-3624 . Su velocidad es de 20.000.000 millas por hora (32.000.000 km/h), que es el 3% de la velocidad de la luz . [149]
El viento hidrodinámico dentro de la parte superior de la atmósfera de un planeta permite que elementos químicos ligeros como el hidrógeno se muevan hasta la exobase , el límite inferior de la exosfera , donde los gases pueden luego alcanzar una velocidad de escape , ingresando al espacio exterior sin impactar otras partículas de gas. . Este tipo de pérdida de gas de un planeta al espacio se conoce como viento planetario. [150] Tal proceso a lo largo del tiempo geológico hace que los planetas ricos en agua, como la Tierra, evolucionen hasta convertirse en planetas como Venus . [151] Además, los planetas con atmósferas inferiores más calientes podrían acelerar la tasa de pérdida de hidrógeno. [152]
En lugar de aire, el viento solar es una corriente de partículas cargadas (un plasma ) expulsadas desde la atmósfera superior del Sol a una velocidad de 400 kilómetros por segundo (890.000 mph). [153] Se compone principalmente de electrones y protones con energías de aproximadamente 1 keV . La corriente de partículas varía en temperatura y velocidad con el paso del tiempo. Estas partículas pueden escapar de la gravedad del Sol , en parte debido a la alta temperatura de la corona , [154] pero también debido a la alta energía cinética que las partículas obtienen a través de un proceso que no se comprende bien. El viento solar crea la Heliosfera , una enorme burbuja en el medio interestelar que rodea el Sistema Solar. [155] Los planetas requieren grandes campos magnéticos para reducir la ionización de su atmósfera superior por el viento solar. [152] Otros fenómenos causados por el viento solar incluyen tormentas geomagnéticas que pueden destruir las redes eléctricas de la Tierra, [156] las auroras como las auroras boreales , [157] y las colas de plasma de los cometas que siempre apuntan en dirección opuesta al Sol. [158]
Fuertes vientos de 300 kilómetros por hora (190 mph) en las cimas de las nubes de Venus rodean el planeta cada cuatro o cinco días terrestres. [159] Cuando los polos de Marte se exponen a la luz solar después del invierno, el CO 2 congelado se sublima , creando vientos significativos que barren los polos a una velocidad de hasta 400 kilómetros por hora (250 mph), que posteriormente transportan grandes cantidades de polvo y vapor de agua sobre su paisaje . [160] Otros vientos marcianos han provocado eventos de limpieza y remolinos de polvo . [161] [162] En Júpiter , las velocidades del viento de 100 metros por segundo (220 mph) son comunes en las corrientes en chorro zonales. [163] Los vientos de Saturno se encuentran entre los más rápidos del Sistema Solar. Los datos de Cassini-Huygens indicaron vientos máximos del este de 375 metros por segundo (840 mph). [164] En Urano , la velocidad del viento en el hemisferio norte alcanza hasta 240 metros por segundo (540 mph) cerca de los 50 grados de latitud norte. [165] [166] [167] En las cimas de las nubes de Neptuno , los vientos predominantes varían en velocidad desde 400 metros por segundo (890 mph) a lo largo del ecuador hasta 250 metros por segundo (560 mph) en los polos. [168] A 70° S de latitud en Neptuno, una corriente en chorro de alta velocidad viaja a una velocidad de 300 metros por segundo (670 mph). [169] El viento más rápido en cualquier planeta conocido se encuentra en HD 80606 b , ubicado a 190 años luz de distancia, donde sopla a más de 11.000 mph o 5 km/s. [170]
{{cite journal}}: Mantenimiento CS1: varios nombres: lista de autores ( enlace ){{cite web}}: Mantenimiento CS1: varios nombres: lista de autores ( enlace )Rugientes vientos del oeste de los años sesenta.
estructura del velero.
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