Las bajas térmicas , o bajas de calor , son áreas de baja presión no frontales que ocurren sobre los continentes en los subtrópicos durante la estación cálida, como resultado de un intenso calentamiento en comparación con sus ambientes circundantes. [1] Las mínimas térmicas se producen cerca del desierto de Sonora , en la meseta mexicana , en el Gran Valle Central de California , en el Sahara , en el Kalahari , en el noroeste de Argentina , en América del Sur , en la región de Kimberley en el noroeste de Australia , sobre la península Ibérica , y sobre la meseta tibetana .
En tierra, el intenso y rápido calentamiento solar de la superficie terrestre provoca el calentamiento de las capas más bajas de la atmósfera, a través de energía reirradiada en el espectro infrarrojo. El aire más caliente es menos denso que el aire más frío circundante y asciende, lo que lleva a la formación de un área de baja presión. Las áreas elevadas pueden aumentar la intensidad de la baja térmica porque se calientan más rápidamente que la atmósfera que las rodea a la misma altitud. Sobre el agua, las bajas de inestabilidad se forman durante el invierno, cuando el aire que cubre la tierra es más frío que el cuerpo de agua más cálido.
Las mínimas térmicas pueden extenderse hasta los 3.100 metros (10.200 pies) de altura y tienden a tener circulaciones débiles. Las bajas térmicas en las partes occidental y meridional de América del Norte, el norte de África y el sudeste asiático son lo suficientemente fuertes como para provocar condiciones de monzón de verano . Las bajas térmicas en el interior de la costa provocan el desarrollo de brisas marinas que, combinadas con una topografía accidentada cerca de la costa, pueden provocar una mala calidad del aire. Debido a las temperaturas muy altas en el centro de las mínimas térmicas, hay relativamente pocas observaciones directas de las mínimas térmicas.
En los desiertos, la falta de humedad del suelo y de las plantas, que normalmente proporcionaría enfriamiento por evaporación , puede provocar un calentamiento solar rápido e intenso de las capas inferiores de aire. El aire caliente es menos denso que el aire más frío circundante. Eso, combinado con el ascenso del aire caliente, da como resultado un área de baja presión llamada baja térmica. [1] Sobre superficies elevadas, el calentamiento del suelo excede el calentamiento del aire circundante a la misma altitud sobre el nivel del mar , lo que crea una baja de calor asociada sobre el terreno y mejora cualquier baja térmica que de otro modo habría existido. [2] [3] Durante la estación fría ( invierno ), las masas de agua cálidas como los Grandes Lagos pueden inducir una inestabilidad baja. [4] Las mínimas térmicas que se desarrollan cerca del nivel del mar pueden aumentar en altura durante la estación cálida, o verano , hasta la elevación de la superficie de presión de 700 hPa, [5] que se encuentra cerca de 3.100 metros (10.200 pies) sobre el nivel del mar. [6] Las temperaturas mínimas normalmente son estacionarias y tienen una circulación ciclónica débil. [7] Como son más fuertes en la superficie y cálidos cerca de su centro, y más débiles en lo alto, donde el aire es más estable, la baja térmica se considera núcleo cálido. [8] [9] Las versiones más fuertes de estas características a nivel mundial se encuentran en Arabia, la parte norte del subcontinente indio , Arizona , la meseta mexicana , [10] el noroeste de Argentina , [11] el suroeste de España , [12] Australia, [13] y el norte de África . La formación de la baja temperatura sobre el norte de África conduce a una corriente en chorro de bajo nivel hacia el oeste de junio a octubre. [14]
Los monzones son causados por la mayor amplitud del ciclo estacional de la temperatura terrestre en comparación con el de los océanos cercanos. Ese calentamiento diferencial se produce porque el calor del océano se mezcla verticalmente a través de una "capa mixta" que puede tener cincuenta metros de profundidad, debido a la acción del viento y a las turbulencias generadas por la flotabilidad , mientras que la superficie terrestre conduce el calor lentamente, penetrando la señal estacional. tal vez un metro más o menos. Además, la capacidad calorífica específica del agua líquida es significativamente mayor que la de la mayoría de los materiales que componen la tierra. Juntos, esos factores significan que la capacidad calorífica de la capa involucrada en el ciclo estacional es mucho mayor sobre los océanos que sobre la tierra, lo que significa que el aire sobre la tierra se calienta más rápido y alcanza una temperatura más alta que el aire sobre el océano. El aire caliente sobre la tierra tiende a elevarse, creando una zona de baja presión . Eso crea un viento constante que sopla hacia la tierra, trayendo consigo el aire húmedo del océano cercano a la superficie. [15] Lluvias similares son causadas por el aire húmedo del océano que es elevado hacia arriba por las montañas, [16] el calentamiento de la superficie, [17] la convergencia en la superficie, [18] la divergencia en lo alto o por los flujos de salida producidos por tormentas en la superficie. [19] Independientemente de cómo se produzca el levantamiento, el aire se enfría debido a la expansión a menor presión, lo que a su vez produce condensación .
En invierno, la tierra se enfría rápidamente, pero el océano retiene su calor por más tiempo debido a su mayor calor específico. El aire caliente sobre el océano se eleva, creando un área de baja presión y una brisa de la tierra al océano, mientras que se forma una gran área de alta presión seca sobre la tierra, aumentada por el enfriamiento invernal. [15] Los monzones son similares a las brisas marinas y terrestres , un término que generalmente se refiere al ciclo de circulación diurno (diario) localizado cerca de las costas en todas partes, pero son mucho mayores en escala, mucho más fuertes y estacionales. [20]
El sol calienta el mar a mayor profundidad que la tierra debido a su mayor calor específico . [21] Por lo tanto, el mar tiene una mayor capacidad de absorber calor que la tierra, por lo que la superficie del mar se calienta más lentamente que la superficie terrestre. A medida que aumenta la temperatura de la superficie de la tierra , la tierra calienta el aire que se encuentra sobre ella. El aire cálido, menos denso, asciende, lo que reduce la presión a nivel del mar en aproximadamente un 0,2%. El aire más frío sobre el mar, con mayor presión a nivel del mar, fluye hacia la tierra hacia el área de menor presión, creando una brisa más fría cerca de la costa. La fuerza de la brisa marina es directamente proporcional a la diferencia de temperatura entre la tierra y el mar. Si el campo de viento ambiental es superior a 8 nudos (15 km/h) y se opone a la dirección de una posible brisa marina, no es probable que se desarrolle la brisa marina. [22]
A lo largo de la costa de California, el agua más fría crea una capa marina superficial que es mucho más fría que las zonas del interior durante el verano. Al mismo tiempo, el intenso calentamiento del interior genera una depresión térmica pronunciada alineada con el Valle Central y típicamente vinculada a la depresión térmica más amplia en los desiertos de América del Norte. Como consecuencia, se crea un fuerte gradiente de presión que atrae aire marino frío hacia la tierra. A medida que las temperaturas caen en picado, la niebla y los estratos entran y atraviesan los espacios de las Cordilleras Costeras, y especialmente a través del Golden Gate en San Francisco ( ver Niebla de San Francisco ). La misma depresión térmica a veces es empujada hacia la costa, especialmente a finales del otoño, cuando se desarrolla una presión más alta hacia el este debido al enfriamiento aún más al este. Esta situación a menudo trae las temperaturas más cálidas del año a la costa normalmente fresca, porque la brisa marina cesa o incluso es reemplazada por una brisa terrestre peligrosamente seca (ver también viento Diablo y viento de Santa Ana ).
En las zonas montañosas cercanas a la costa, las brisas marinas de origen térmico, combinadas con las circulaciones del viento por las laderas de las montañas, pueden fomentar la producción de sustancias químicas que pueden provocar el desarrollo de smog . La contaminación ha llegado hasta los niveles medios de la troposfera en forma de ozono , que se concentra en la circulación de las bajas térmicas y en las zonas oceánicas adyacentes. [23]