Una depresión de núcleo frío , también conocida como depresión de nivel superior o ciclón de núcleo frío , es un ciclón en altura que tiene asociado un charco de aire frío que reside a gran altitud dentro de la troposfera de la Tierra , sin una estructura frontal . Es un sistema de baja presión que se fortalece con la altura de acuerdo con la relación del viento térmico . Si se forma una circulación superficial débil en respuesta a tal característica en latitudes subtropicales del océano Pacífico norte oriental o del océano Índico norte , se llama ciclón subtropical . La nubosidad y las precipitaciones se producen principalmente en estos sistemas durante el día.
El clima severo , como tornados , puede ocurrir cerca del centro de las bajas temperaturas del núcleo frío. Las mínimas frías pueden ayudar a generar ciclones con importantes impactos climáticos , como las mínimas polares y los vórtices de Kármán . Las mínimas frías pueden conducir directamente al desarrollo de ciclones tropicales, debido a la acumulación de aire frío asociado en altura o al actuar como canales de salida adicionales para ayudar a un mayor desarrollo.
Los ciclones fríos son más fuertes en altura que en la superficie de la Tierra, o más fuertes en áreas de la troposfera con presiones más bajas, según la relación del viento térmico y la ecuación hipsométrica . La ecuación hipsométrica dicta que las atmósferas más frías tienen menos espacio entre las superficies de presión, lo que corresponde al concepto de menor espesor atmosférico, y la relación del viento térmico indica que en esta situación, el viento aumenta con la altura. [1] [2] También significa que una piscina aislada de aire frío en lo alto está asociada con la característica. Debido a su centro frío, el centro muestra un área de espesor mínimo. Dado que la temperatura en cualquier radio dado es similar y paralela a la orientación del gradiente de presión y, por tanto, al viento , es de naturaleza barotrópica . [3] El movimiento de los ciclones de núcleo frío puede ser errático ya que están separados del cinturón principal de vientos del oeste , que de otro modo los dirigiría progresivamente hacia el este. [4]
La mayor parte de la nubosidad y las precipitaciones asociadas con las bajas temperaturas frías se producen durante las horas del día, cuando la luz del sol calienta la superficie de la Tierra, desestabilizando la atmósfera y provocando un movimiento vertical ascendente. [5] El desarrollo de condiciones climáticas severas, particularmente tornados, puede ocurrir cerca del centro de estos sistemas sobre tierra durante cualquier estación del año. [6] Durante el invierno, cuando las bajas del núcleo frío con temperaturas en los niveles medios de la troposfera alcanzan los -45 °C (-49 °F) se mueven sobre aguas abiertas, se forma una convección profunda que permite que el desarrollo de las bajas polares sea posible. [7]
Las mínimas de Kona , la mayoría de los ciclones extratropicales y los ciclones tropicales de la troposfera superior son mínimas de núcleo frío. En la mitad oriental del Océano Pacífico norte y del Océano Índico norte, la formación de una circulación débil debajo de una baja de la troposfera media a superior que se ha aislado del cinturón principal de vientos del oeste durante la estación fría ( invierno ) se denomina subtropical. ciclón. En el caso del norte del Océano Índico, la formación de este tipo de vórtices provoca la aparición de lluvias monzónicas durante la temporada de lluvias . [8]
Las bajas en la costa este se forman cerca y al este de donde una baja de núcleo frío interactúa con un gradiente de temperatura de la superficie del mar (TSM) a lo largo de la costa este de continentes , como Asia , América del Norte , África meridional y Australia, dentro de un área preexistente de altas temperaturas. presión . Los que se encuentran frente a la costa este de los Estados Unidos , que normalmente se forman en los meses comprendidos entre octubre y abril, se denominan noreste . [9] Inicialmente no asociados con frentes climáticos , se forman en conjunto con anticiclones de bloqueo en latitudes más altas, lo que conduce a un lento movimiento hacia el polo ascendente en el gradiente de TSM. Los mínimos de la costa este pueden persistir hasta por una semana. Algunas bajas de la costa este se desarrollan rápidamente y se convierten en bombas meteorológicas . Hay un ciclo de 4,5 años en la formación de las mínimas de la costa este cerca de Australia, en años de transición entre años ENOS cálidos (El Niño) y fríos (La Niña) . Estos sistemas pueden desarrollar fuertes vientos, fuertes lluvias, olas de más de 10 metros (33 pies) de altura y características oculares en las imágenes meteorológicas satelitales . [10] Los mínimos en los niveles superiores suelen ser la causa de fuertes lluvias y tormentas en el sureste de Australia, particularmente durante los años de La Niña . [11]
La vaguada tropical de la troposfera superior de verano en el hemisferio sur se encuentra sobre la región de los vientos alisios del Pacífico centro-oriental y puede causar ciclogénesis tropical en alta mar de Centroamérica . [12] En el Pacífico occidental, los mínimos tropicales de la troposfera superior son la causa principal de los pocos ciclones tropicales que se desarrollan al norte del paralelo 20 norte y al este del meridiano 160 este durante los eventos de La Niña . [13]
Los ciclones superiores y las vaguadas superiores que se arrastran pueden causar canales de salida adicionales y ayudar en el proceso de intensificación de los ciclones tropicales. Las perturbaciones tropicales en desarrollo pueden ayudar a crear o profundizar las vaguadas superiores o las mínimas superiores a su paso debido a la corriente en chorro de salida que emana de la perturbación/ciclón tropical en desarrollo. [14] [15] En el Pacífico norte occidental, existen fuertes relaciones recíprocas entre las áreas de ciclones tropicales en formación y las de las vaguadas monzónicas de la troposfera inferior y las vaguadas de la troposfera superior tropical . [16] El movimiento de los ciclones tropicales también puede verse influenciado por células TUTT dentro de los 1.700 kilómetros (1.100 millas) de su posición, lo que puede conducir a trayectorias no climatológicas, como el movimiento hacia el este dentro de los trópicos o el movimiento hacia el oeste en un área donde los vientos del oeste normalmente dominar. [17]
Normalmente, una temperatura del océano de 26,5 °C (79,7 °F) que se extiende a lo largo de una profundidad de al menos 50 metros (160 pies) es uno de los seis requisitos necesarios para mantener el mesociclón especial que es el ciclón tropical. [18] Las temperaturas del aire más frías a mayor altitud (por ejemplo, a un nivel de 500 hPa o 5,9 km) pueden provocar una ciclogénesis tropical a temperaturas del agua más bajas de lo normal, ya que se requiere una cierta tasa de caída para forzar a la atmósfera a ser lo suficientemente inestable . por convección. En una atmósfera húmeda, esta tasa de caída es de 6,5 °C/km (19 °F/mi), mientras que en una atmósfera con menos del 100 % de humedad relativa , la tasa de caída requerida es de 9,8 °C/km (29 °F/mi). ). [19] Un ejemplo reciente de un ciclón tropical que se mantuvo sobre aguas más frías fue Alex de la temporada de huracanes del Atlántico de 2016 , que se convirtió en huracán sobre aguas a solo 20 °C (68 °F). [20]
En el nivel de 500 hPa, la temperatura del aire promedia -7 °C (18 °F) dentro de los trópicos, pero el aire en los trópicos normalmente es seco a este nivel, lo que le da al aire espacio para tener un bulbo húmedo , o enfriarse a medida que se humedece. a una temperatura más favorable que luego pueda soportar la convección. Se requiere una temperatura de bulbo húmedo a 500 hPa en una atmósfera tropical de −13,2 °C (8,2 °F) para iniciar la convección si la temperatura del agua es de 26,5 °C (79,7 °F), y este requisito de temperatura aumenta o disminuye proporcionalmente en 1 °C en la temperatura de la superficie del mar por cada cambio de 1 °C a 500 hpa. Bajo un ciclón frío, las temperaturas de 500 hPa pueden caer hasta -30 °C (-22 °F), lo que puede iniciar la convección incluso en las atmósferas más secas. Esto también explica por qué la humedad en los niveles medios de la troposfera , aproximadamente en el nivel de 500 hPa, es normalmente un requisito para el desarrollo. Sin embargo, cuando se encuentra aire seco a la misma altura, las temperaturas a 500 hPa deben ser aún más frías, ya que las atmósferas secas requieren una mayor tasa de caída de inestabilidad que las atmósferas húmedas. [21] [22] En alturas cercanas a la tropopausa , la temperatura promedio de 30 años (medida en el período que abarca de 1961 a 1990) fue de -77 °C (-132 °F). [23]