Un sistema convectivo de mesoescala ( SCM ) es un complejo de tormentas que se organiza en una escala mayor que las tormentas individuales pero más pequeña que los ciclones extratropicales , y normalmente persiste durante varias horas o más. El patrón general de nubes y precipitaciones de un sistema convectivo de mesoescala puede tener forma redonda o lineal e incluir sistemas climáticos como ciclones tropicales , líneas de turbonada , eventos de nieve con efecto de lago , bajas polares y complejos convectivos de mesoescala (MCC), y generalmente se forma cerca de frentes meteorológicos . El tipo que se forma durante la estación cálida sobre la tierra se ha observado en América del Norte y del Sur, Europa y Asia, con un máximo de actividad observado al final de la tarde y en las horas de la noche.
Las formas de SQM que se desarrollan dentro de los trópicos utilizan la Zona de Convergencia Intertropical (ZCIT) o las vaguadas monzónicas como foco para su desarrollo, generalmente dentro de la estación cálida entre primavera y otoño. Una excepción es la de las bandas de nieve con efecto de lago , que se forman debido al aire frío que se mueve a través de masas de agua relativamente cálidas y se producen desde el otoño hasta la primavera. Las bajas polares son una segunda clase especial de MCS que se forman en latitudes altas durante la estación fría. Una vez que el MCS principal muere, puede ocurrir el desarrollo posterior de tormentas en conexión con su vórtice convectivo de mesoescala (MCV) remanente. Los sistemas convectivos de mesoescala son importantes para la climatología pluviométrica de los Estados Unidos sobre las Grandes Llanuras, ya que aportan a la región aproximadamente la mitad de las precipitaciones anuales de la estación cálida. [1]
Los sistemas convectivos de mesoescala son regiones de tormentas que pueden tener forma redonda o lineal, del orden de 100 kilómetros (62 millas) o más de ancho en una dirección, pero más pequeñas que los ciclones extratropicales, [2] e incluyen sistemas como ciclones tropicales, líneas de turbonada y complejos convectivos de mesoescala (MCC), entre otros. MCS es un término más generalizado que incluye sistemas que no satisfacen los criterios más estrictos de tamaño, forma o duración de un MCC. Tienden a formarse cerca de frentes climáticos y se mueven hacia áreas de difluencia de espesor de 1000 a 500 mb , que son áreas donde el gradiente de temperatura de nivel bajo a medio se amplía, lo que generalmente dirige los grupos de tormentas hacia el sector cálido de los ciclones extratropicales , o hacia el ecuador de los ciclones cálidos. frentes . También pueden formarse a lo largo de cualquier zona convergente dentro de los trópicos. Un estudio reciente encontró que tienden a formarse cuando la temperatura de la superficie varía más de 5 grados entre el día y la noche. [3] Su formación se ha observado en todo el mundo, desde el frente Meiyu en el Lejano Oriente hasta los trópicos profundos. [4]
Hay cuatro tipos principales de tormentas eléctricas: unicelulares, multicelulares, líneas de turbonada (también llamadas líneas multicelulares) y supercélulas . El tipo que se forma depende de la inestabilidad y de las condiciones relativas del viento en las diferentes capas de la atmósfera (" cizalladura del viento "). Las tormentas unicelulares se forman en ambientes de baja cizalladura vertical del viento y duran sólo 20 a 30 minutos. Las tormentas organizadas y los grupos/líneas de tormentas pueden tener ciclos de vida más largos ya que se forman en entornos con suficiente humedad y una cizalladura vertical significativa del viento (normalmente superior a 25 nudos (13 m/s) en los 6 kilómetros más bajos (3,7 millas) de la troposfera . [5] ), lo que ayuda al desarrollo de corrientes ascendentes más fuertes, así como a diversas formas de clima severo. La supercélula es la más fuerte de las tormentas y se asocia más comúnmente con grandes granizos, fuertes vientos y formación de tornados.
Los valores de agua precipitables superiores a 31,8 milímetros (1,25 pulgadas) favorecen el desarrollo de complejos de tormentas organizados. [6] Aquellos con fuertes lluvias normalmente tienen valores de agua precipitable superiores a 36,9 milímetros (1,45 pulgadas). [7] normalmente superiores a 25 nudos (13 m/s), [5] Normalmente se requieren valores de CAPE aguas arriba superiores a 800 J/kg para el desarrollo de la convección organizada. [8]
Un complejo convectivo de mesoescala (MCC) es un tipo único de sistema convectivo de mesoescala que se define por las características observadas en imágenes de satélite infrarrojas . Su área de cimas de nubes frías supera los 100.000 kilómetros cuadrados (39.000 millas cuadradas) con una temperatura menor o igual a -32 °C (-26 °F); y un área de cima de nubes de 50.000 kilómetros cuadrados (19.000 millas cuadradas) con una temperatura menor o igual a -52 °C (-62 °F). Las definiciones de tamaño deben cumplirse durante seis horas o más. Su extensión máxima se define como cuando el escudo de nubes, o la formación general de nubes, [9] alcanza su área máxima. Su excentricidad (eje menor/eje mayor) es mayor o igual a 0,7 en su máxima extensión, por lo que son bastante redondos. Son de formación nocturna y de larga vida, ya que tienden a formarse durante la noche y comúnmente contienen fuertes lluvias, viento, granizo , relámpagos y posiblemente tornados . [10]
Una línea de turbonada es una línea alargada de tormentas severas que pueden formarse a lo largo o delante de un frente frío . [11] [12] A principios del siglo XX, el término se utilizaba como sinónimo de frente frío . [13] La línea de turbonada contiene fuertes precipitaciones , granizo , relámpagos frecuentes , fuertes vientos en línea recta y posiblemente tornados y trombas marinas . [14] Se pueden esperar condiciones climáticas severas , en forma de fuertes vientos en línea recta, en áreas donde la línea de turbonada en sí tiene la forma de un eco en arco , dentro de la parte de la línea que se curva más. [15] Los tornados se pueden encontrar a lo largo de ondas dentro de un patrón de onda de eco lineal , o LEWP, donde están presentes áreas de baja presión de mesoescala. [16] Algunos ecos de arco que se desarrollan durante la temporada de verano se conocen como derechos y se mueven bastante rápido a través de grandes extensiones de territorio. [17] En el borde posterior del escudo contra la lluvia asociado con líneas de turbonada maduras, se puede formar una estela baja , que es un área de baja presión de mesoescala que se forma detrás del sistema de alta presión de mesoescala normalmente presente bajo el dosel de lluvia, que a veces se asociado con una ráfaga de calor . [18] Otro término que puede utilizarse en asociación con líneas de turbonada y ecos de arco es el de sistemas convectivos cuasi lineales (QLCS) . [19]
Un ciclón tropical es un sistema de tormentas bastante simétrico caracterizado por un centro de baja presión y numerosas tormentas que producen fuertes vientos y lluvias torrenciales. Un ciclón tropical se alimenta del calor liberado cuando el aire húmedo se eleva, lo que produce la condensación del vapor de agua contenido en el aire húmedo. Está impulsado por un mecanismo de calor diferente al de otras tormentas de viento ciclónicas, como las del noreste , las tormentas de viento europeas y las bajas polares , lo que lleva a su clasificación como sistemas de tormentas de "núcleo cálido". [20]
El término "tropical" se refiere tanto al origen geográfico de estos sistemas, que se forman a menudo en regiones tropicales del globo, como a su formación en masas de aire tropicales marítimas . El término "ciclón" se refiere a la naturaleza ciclónica de estas tormentas, con rotación en sentido antihorario en el hemisferio norte y en sentido horario en el hemisferio sur . Dependiendo de su ubicación y fuerza, los ciclones tropicales reciben otros nombres, como huracán, tifón, tormenta tropical, tormenta ciclónica, depresión tropical o simplemente ciclón. En términos generales, un ciclón tropical se conoce como huracán (por el nombre de la antigua deidad centroamericana del viento, Huracán ) en los océanos Atlántico y Pacífico oriental, tifón en el noroeste del Océano Pacífico y ciclón en el sur. hemisferio y el Océano Índico. [21]
Los ciclones tropicales pueden producir vientos extremadamente poderosos y lluvias torrenciales, así como olas altas y marejadas ciclónicas dañinas . [22] Se desarrollan sobre grandes masas de agua cálida, [23] y pierden su fuerza si se mueven sobre tierra. [24] Esta es la razón por la que las regiones costeras pueden sufrir daños importantes por un ciclón tropical, mientras que las regiones del interior están relativamente a salvo de los fuertes vientos. Sin embargo, las lluvias intensas pueden producir inundaciones importantes tierra adentro y las marejadas ciclónicas pueden producir inundaciones costeras extensas hasta 40 kilómetros (25 millas) de la costa. Aunque sus efectos sobre las poblaciones humanas pueden ser devastadores, los ciclones tropicales también pueden aliviar las condiciones de sequía . [25] También transportan calor y energía fuera de los trópicos y los transportan hacia latitudes templadas , lo que los convierte en una parte importante del mecanismo de circulación atmosférica global . Como resultado, los ciclones tropicales ayudan a mantener el equilibrio en la troposfera de la Tierra .
Muchos ciclones tropicales se desarrollan cuando las condiciones atmosféricas alrededor de una perturbación débil en la atmósfera son favorables. Otros se forman cuando otros tipos de ciclones adquieren características tropicales. Los sistemas tropicales son entonces movidos por vientos directores en la troposfera ; si las condiciones siguen siendo favorables, la perturbación tropical se intensifica e incluso puede desarrollarse un ojo . En el otro extremo del espectro, si las condiciones alrededor del sistema se deterioran o el ciclón tropical toca tierra, el sistema se debilita y eventualmente se disipa. Un ciclón tropical puede volverse extratropical a medida que avanza hacia latitudes más altas si su fuente de energía cambia del calor liberado por la condensación a diferencias de temperatura entre masas de aire; [20] Desde un punto de vista operativo, generalmente no se considera que un ciclón tropical se convierta en un ciclón subtropical durante su transición extratropical. [26]
La nieve con efecto lago se produce en invierno en forma de una o más bandas alargadas cuando los vientos fríos se mueven a través de largas extensiones de agua más cálida del lago, proporcionando energía y recogiendo vapor de agua que se congela y se deposita en las orillas de sotavento . [27] El mismo efecto sobre cuerpos de agua salada se llama nieve efecto océano , [28] nieve efecto mar , [29] o incluso nieve efecto bahía . [30] El efecto aumenta cuando la masa de aire en movimiento se eleva por el efecto orográfico de elevaciones más altas en las costas a favor del viento. Este levantamiento puede producir bandas estrechas, pero muy intensas, de precipitación, que se depositan a un ritmo de muchos centímetros de nieve por hora y, a menudo, provocan copiosas nevadas totales. Las zonas afectadas por la nieve efecto lago se denominan cinturones de nieve . Este efecto ocurre en muchos lugares del mundo, pero es más conocido en las áreas pobladas de los Grandes Lagos de América del Norte. [31]
Si la temperatura del aire no es lo suficientemente baja como para mantener congelada la precipitación, ésta cae en forma de lluvia con efecto lago. Para que se forme lluvia o nieve con efecto de lago, el aire que se mueve a través del lago debe ser significativamente más frío que el aire de la superficie (que probablemente esté cerca de la temperatura de la superficie del agua). Específicamente, la temperatura del aire a una altitud donde la presión del aire es de 850 milibares (o 1,5 kilómetros (0,93 millas) de altitud) debe ser 13 °C (24 °F) más baja que la temperatura del aire en la superficie. [31] El efecto lago que se produce cuando el aire a 850 milibares es 25 °C (45 °F) más frío que la temperatura del agua puede producir tormentas de nieve , chubascos de nieve acompañados de relámpagos y truenos (debido a la mayor cantidad de energía disponible del aumento inestabilidad). [32]
Una baja polar es un sistema de baja presión atmosférica (depresión) de pequeña escala, simétrico y de corta duración que se encuentra sobre las áreas oceánicas hacia el polo del frente polar principal en los hemisferios norte y sur. Los sistemas suelen tener una escala de longitud horizontal de menos de 1.000 kilómetros (620 millas) y no existen más de un par de días. Son parte de la clase más amplia de sistemas meteorológicos de mesoescala . Las bajas polares pueden ser difíciles de detectar utilizando informes meteorológicos convencionales y son un peligro para las operaciones en latitudes altas, como el transporte marítimo y las plataformas de gas y petróleo. Se ha hecho referencia a las bajas polares con muchos otros términos, como vórtice de mesoescala polar, huracán ártico, depresión ártica y depresión de aire frío. Hoy en día, el término suele reservarse para los sistemas más vigorosos que tienen vientos cerca de la superficie de al menos 17 metros por segundo (38 mph). [33]
El período de tiempo en las llanuras donde las zonas de tormentas son más frecuentes oscila entre mayo y septiembre. Los sistemas convectivos de mesoescala se desarrollan en la región durante este período de tiempo, y la mayor parte de la actividad ocurre entre las 6 y las 9 p. m., hora local. Los sistemas convectivos de mesoescala aportan a las llanuras entre el 30 y el 70 por ciento de las precipitaciones anuales de la estación cálida. [34] Un subconjunto de estos sistemas conocidos como complejos convectivos de mesoescala generan hasta el 10% de la precipitación anual en las llanuras y el Medio Oeste. [35] Las líneas de turbonada representan el 30% de los grandes complejos de tormentas que se mueven por la región. [36]
Si bien la mayoría se forma en el continente, algunos SCM se forman durante la segunda quincena de agosto y septiembre en el Mediterráneo occidental. La activación del SQM en Europa está fuertemente ligada a las cadenas montañosas. En promedio, un MCS europeo se mueve de este a noreste, se forma cerca de las 3 p. m. hora solar local , dura 5,5 horas y se disipa cerca de las 9 p. m. LST. Alrededor del 20% de los SQM en Europa no se forman durante el calentamiento máximo. Su extensión máxima promedio es de alrededor de 9.000 kilómetros cuadrados (3.500 millas cuadradas). [37]
Los sistemas convectivos de mesoescala, que pueden evolucionar hacia ciclones tropicales, se forman a lo largo de áreas como ondas tropicales u ondas del este que progresan hacia el oeste a lo largo de vaguadas monzónicas y la zona de convergencia intertropical en regiones de abundante humedad de bajo nivel, vientos superficiales convergentes y vientos divergentes en altura. Esto ocurre típicamente al norte del ecuador desde África a través de los océanos Atlántico y Pacífico oriental, así como a través de los océanos Pacífico noroeste y suroeste, desde Australia hacia el este hasta Oceanía, el Océano Índico, Indonesia y desde el sureste de Brasil hasta el Océano Atlántico sur. También se observa ocasionalmente en el sureste del Océano Pacífico en años de ENSO de templado a frío , fuera de El Niño. [38] Se forman sistemas más intensos sobre la tierra que sobre el agua. [39]
En los casos de nieve por efecto lago y bajas polares, los sistemas convectivos se forman sobre masas de agua cálidas cuando el aire frío barre su superficie y provoca un aumento de la humedad y un movimiento vertical significativo. Este movimiento vertical conduce al desarrollo de chubascos y tormentas eléctricas en áreas de flujo ciclónico en la parte trasera de los ciclones extratropicales . [31] [33]
Un vórtice convectivo de mesoescala (MCV) es un centro de baja presión de nivel medio dentro de un MCS que atrae los vientos hacia un patrón circular o vórtice. Una vez que el SCM principal muere, este vórtice puede persistir y conducir a un futuro desarrollo convectivo. Con un núcleo de sólo 30 millas (48 km) a 60 millas (97 km) y hasta 8 kilómetros (5,0 millas) de profundidad, [40] un MCV ocasionalmente puede generar un área de baja presión en la superficie de mesoescala que aparece en los análisis meteorológicos de superficie de mesoescala. . Pero un MCV puede cobrar vida propia y persistir hasta varios días después de que su MCS principal se haya disipado. [41] El MCV huérfano a veces se convierte en la semilla de la próxima tormenta. Un MCV que se adentra en aguas tropicales, como el Golfo de México , puede servir como núcleo de una tormenta tropical o un huracán. [42] Un buen ejemplo de esto es el huracán Barry (2019) .
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