En meteorología , una zona de baja presión , zona baja o baja es una región donde la presión atmosférica es menor que la de las localidades circundantes. Las áreas de baja presión se asocian comúnmente con inclemencias del tiempo (como nublado, ventoso, con posible lluvia o tormentas), [1] mientras que las áreas de alta presión se asocian con vientos más ligeros y cielos despejados. [2] Los vientos giran en el sentido contrario a las agujas del reloj alrededor de las mínimas en el hemisferio norte y en el sentido de las agujas del reloj en el hemisferio sur, debido a las fuerzas de Coriolis opuestas . Los sistemas de baja presión se forman debajo de áreas de divergencia del viento que ocurren en los niveles superiores de la atmósfera (en lo alto). El proceso de formación de una zona de baja presión se conoce como ciclogénesis . En meteorología , la divergencia atmosférica en altura ocurre en dos tipos de lugares:
Los vientos divergentes en altura, por delante de estos valles, provocan una elevación atmosférica dentro de la troposfera que se encuentra debajo a medida que el aire fluye hacia arriba alejándose de la superficie, lo que reduce las presiones en la superficie ya que este movimiento ascendente contrarresta parcialmente la fuerza de gravedad que empaqueta el aire cerca del suelo.
Los mínimos térmicos se forman debido al calentamiento localizado causado por una mayor incidencia solar sobre los desiertos y otras masas de tierra. Dado que áreas localizadas de aire cálido son menos densas que sus alrededores, este aire más cálido se eleva, lo que reduce la presión atmosférica cerca de esa porción de la superficie de la Tierra . Las bajas térmicas a gran escala sobre los continentes ayudan a impulsar las circulaciones de los monzones . También se pueden formar áreas de baja presión debido a la actividad tormentosa organizada sobre aguas cálidas. Cuando esto ocurre sobre los trópicos en conjunto con la Zona de Convergencia Intertropical , se conoce como depresión monzónica . Las vaguadas monzónicas alcanzan su extensión hacia el norte en agosto y su extensión hacia el sur en febrero. Cuando una baja convectiva adquiere una circulación muy caliente en los trópicos, se denomina ciclón tropical . Los ciclones tropicales pueden formarse durante cualquier mes del año a nivel mundial, pero pueden ocurrir en el hemisferio norte o sur durante diciembre.
La elevación atmosférica generalmente también producirá una capa de nubes a través del enfriamiento adiabático una vez que la temperatura del aire cae por debajo del punto de rocío a medida que aumenta, los cielos nublados típicos de las áreas de baja presión actúan para amortiguar las temperaturas extremas diurnas . Dado que las nubes reflejan la luz del sol , la radiación solar de onda corta entrante disminuye, lo que provoca temperaturas más bajas durante el día. Por la noche, el efecto de absorción de las nubes sobre la radiación de onda larga saliente , como la energía térmica de la superficie, permite temperaturas mínimas nocturnas más cálidas en todas las estaciones. Cuanto más fuerte es la zona de baja presión, más fuertes son los vientos que se experimentan en sus proximidades. A nivel mundial, los sistemas de baja presión se encuentran con mayor frecuencia sobre la meseta tibetana y al abrigo de las Montañas Rocosas . En Europa (particularmente en las Islas Británicas y los Países Bajos ), los sistemas meteorológicos recurrentes de baja presión se conocen normalmente como "niveles bajos".
La ciclogénesis es el desarrollo y fortalecimiento de circulaciones ciclónicas , o áreas de baja presión, dentro de la atmósfera. [3] La ciclogénesis es lo opuesto a la ciclolisis y tiene un equivalente anticiclónico (sistema de alta presión) que se ocupa de la formación de áreas de alta presión : la anticiclogénesis . [4] Ciclogénesis es un término general para varios procesos diferentes, todos los cuales resultan en el desarrollo de algún tipo de ciclón . Los meteorólogos utilizan el término "ciclón" cuando los sistemas de presión circulares fluyen en la dirección de la rotación de la Tierra, [5] [6] que normalmente coincide con áreas de baja presión. [7] [8] Los sistemas de baja presión más grandes son los ciclones polares de núcleo frío y los ciclones extratropicales que se encuentran en la escala sinóptica . Los ciclones de núcleo cálido, como los ciclones tropicales, los mesociclones y las bajas polares, se encuentran dentro de la mesoescala más pequeña . Los ciclones subtropicales son de tamaño intermedio. [9] [10] La ciclogénesis puede ocurrir en varias escalas, desde la microescala hasta la escala sinóptica. Las depresiones de mayor escala, también llamadas ondas de Rossby, son de escala sinóptica. [11] Las vaguadas de onda corta incrustadas dentro del flujo alrededor de vaguadas de mayor escala son de menor escala o de naturaleza mesoescala. [12] Tanto las ondas de Rossby como las ondas cortas incrustadas dentro del flujo alrededor de las ondas de Rossby migran hacia el ecuador de los ciclones polares ubicados en los hemisferios norte y sur. [13] Todos comparten un aspecto importante, el del movimiento vertical ascendente dentro de la troposfera. Estos movimientos ascendentes disminuyen la masa de las columnas de aire atmosféricas locales, lo que reduce la presión superficial. [14]
Los ciclones extratropicales se forman como ondas a lo largo de frentes climáticos debido al paso de una onda corta en altura o una racha de chorro en niveles superiores [ se necesita aclaración ] antes de ocluir más adelante en su ciclo de vida como ciclones de núcleo frío. [15] [16] [17] [18] Las bajas polares son sistemas atmosféricos de baja presión de corta duración y pequeña escala que ocurren sobre las áreas oceánicas hacia el polo del frente polar principal en los hemisferios norte y sur. 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 marinas . Son sistemas vigorosos que tienen vientos cerca de la superficie de al menos 17 metros por segundo (38 mph). [19]
Los ciclones tropicales se forman debido al calor latente impulsado por una importante actividad de tormentas eléctricas y son de núcleo cálido con circulaciones bien definidas. [20] Para su formación es necesario cumplir ciertos criterios. En la mayoría de las situaciones, se necesita una temperatura del agua de al menos 26,5 °C (79,7 °F) hasta una profundidad de al menos 50 m (160 pies); [21] aguas de esta temperatura hacen que la atmósfera suprayacente sea lo suficientemente inestable como para soportar convección y tormentas eléctricas. [22] Otro factor es el rápido enfriamiento con la altura, que permite la liberación del calor de condensación que impulsa un ciclón tropical. [21] Se necesita alta humedad, especialmente en la troposfera baja y media ; cuando hay mucha humedad en la atmósfera, las condiciones son más favorables para que se desarrollen perturbaciones. [21] Se necesitan cantidades bajas de cizalladura del viento , ya que una cizalladura alta perturba la circulación de la tormenta. [21] Por último, un ciclón tropical en formación necesita un sistema preexistente de perturbaciones meteorológicas, aunque sin una circulación no se producirá ningún desarrollo ciclónico. [21] Los mesociclones se forman como ciclones de núcleo cálido sobre tierra y pueden provocar la formación de tornados. [23] Las trombas marinas también pueden formarse a partir de mesociclones, pero con mayor frecuencia se desarrollan en entornos de alta inestabilidad y baja cizalladura vertical del viento . [24]
En los desiertos , la falta de humedad del suelo y de las plantas que normalmente proporcionarían 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. Esto, combinado con el ascenso del aire caliente, da como resultado un área de baja presión llamada baja térmica . [25] Las circulaciones monzónicas son causadas por bajas térmicas que se forman en grandes áreas de tierra y su fuerza está impulsada por cómo la tierra se calienta más rápidamente que el océano cercano circundante. Esto genera un viento constante que sopla hacia la tierra, arrastrando consigo el aire húmedo cercano a la superficie sobre los océanos. [26] Lluvias similares son causadas por el aire húmedo del océano que es elevado hacia arriba por las montañas , [27] el calentamiento de la superficie, [28] la convergencia en la superficie, [29] la divergencia en lo alto o por los flujos de salida producidos por tormentas en la superficie. [30] 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 mantiene el calor durante 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. [26] Los monzones se parecen a las brisas marinas y terrestres , términos que generalmente se refieren al ciclo de circulación diurno (diario) localizado cerca de las costas en todas partes, pero son de escala mucho mayor, también más fuertes y estacionales. [31]
Los grandes ciclones polares ayudan a determinar la dirección de los sistemas que se mueven a través de las latitudes medias, al sur del Ártico y al norte de la Antártida . La oscilación ártica proporciona un índice utilizado para medir la magnitud de este efecto en el hemisferio norte. [32] Los ciclones extratropicales tienden a formarse al este de las posiciones de las vaguadas climatológicas en lo alto cerca de la costa este de los continentes o del lado oeste de los océanos. [33] Un estudio de ciclones extratropicales en el hemisferio sur muestra que entre los paralelos 30 y 70 hay un promedio de 37 ciclones durante cualquier período de 6 horas. [34] Un estudio separado en el hemisferio norte sugiere que cada invierno se forman aproximadamente 234 ciclones extratropicales importantes. [35] En Europa, particularmente en el Reino Unido y los Países Bajos, los sistemas climáticos extratropicales recurrentes de baja presión se conocen típicamente como depresiones. [36] [37] [38] Estos tienden a traer un clima húmedo durante todo el año. Las bajas térmicas también ocurren durante el verano en áreas continentales de los subtrópicos, como el desierto de Sonora , la meseta mexicana , el Sahara , América del Sur y el sudeste asiático. [25] Las mínimas se localizan más comúnmente sobre la meseta tibetana y al abrigo de las Montañas Rocosas. [33]
Se forman áreas alargadas de baja presión en la vaguada del monzón o en la zona de convergencia intertropical como parte de la circulación de células de Hadley . [39] La vaguada monzónica en el Pacífico occidental alcanza su cenit en latitud a finales del verano, cuando la cresta de la superficie invernal en el hemisferio opuesto es más fuerte. Puede llegar hasta el paralelo 40 en el este de Asia durante agosto y el paralelo 20 en Australia durante febrero. Su progresión hacia los polos se ve acelerada por la aparición del monzón de verano, que se caracteriza por el desarrollo de una presión atmosférica más baja sobre la parte más cálida de los distintos continentes. [40] [41] Las bajas térmicas a gran escala sobre los continentes ayudan a crear gradientes de presión que impulsan las circulaciones monzónicas . [42] En el hemisferio sur, la vaguada monzónica asociada con el monzón australiano alcanza su latitud más al sur en febrero, [43] orientada a lo largo de un eje oeste-noroeste/este-sureste. Muchas de las selvas tropicales del mundo están asociadas con estos sistemas climatológicos de baja presión. [44]
Los ciclones tropicales generalmente necesitan formarse a más de 555 km (345 millas) o hacia el polo del quinto paralelo norte y el quinto paralelo sur , lo que permite que el efecto Coriolis desvíe los vientos que soplan hacia el centro de baja presión y crea una circulación. [21] En todo el mundo, la actividad de los ciclones tropicales alcanza su punto máximo a finales del verano, cuando la diferencia entre las temperaturas en el aire y las temperaturas de la superficie del mar es mayor. Sin embargo, cada cuenca en particular tiene sus propios patrones estacionales. A escala mundial, mayo es el mes menos activo mientras que septiembre es el mes más activo. Noviembre es el único mes en el que es posible la actividad en todas las cuencas de ciclones tropicales. [45] Casi un tercio de los ciclones tropicales del mundo se forman dentro del Océano Pacífico occidental, lo que la convierte en la cuenca de ciclones tropicales más activa de la Tierra . [46]
Inicialmente, el viento se acelera desde áreas de alta presión a áreas de baja presión. [47] Esto se debe a las diferencias de densidad (o temperatura y humedad) entre dos masas de aire . Dado que los sistemas de alta presión más fuertes contienen aire más frío o más seco, la masa de aire es más densa y fluye hacia áreas cálidas o húmedas, que se encuentran en las proximidades de áreas de baja presión antes de sus frentes fríos asociados . Cuanto más fuerte sea la diferencia de presión, o gradiente de presión , entre un sistema de alta presión y un sistema de baja presión, más fuerte será el viento. [48] Por lo tanto, las áreas más fuertes de baja presión están asociadas con vientos más fuertes.
La fuerza de Coriolis causada por la rotación de la Tierra es lo que da a los vientos alrededor de áreas de baja presión (como en huracanes , ciclones y tifones ) su circulación en sentido antihorario (antihorario) en el hemisferio norte (a medida que el viento se mueve hacia adentro y se mueve hacia adentro). desviado hacia la derecha desde el centro de alta presión) y circulación en el sentido de las agujas del reloj en el hemisferio sur (a medida que el viento se mueve hacia adentro y se desvía hacia la izquierda desde el centro de alta presión). [49] Un ciclón tropical se diferencia de un huracán o tifón únicamente en su ubicación geográfica. [50] Tenga en cuenta que un ciclón tropical es fundamentalmente diferente de un ciclón de latitud media. [51] Un huracán es una tormenta que ocurre en el Océano Atlántico y el Océano Pacífico nororiental , un tifón ocurre en el Océano Pacífico noroccidental y un ciclón tropical ocurre en el Pacífico sur o el Océano Índico . [50] [52] La fricción con la tierra ralentiza el viento que fluye hacia los sistemas de baja presión y hace que el viento fluya más hacia adentro, o fluya más ageostróficamente , hacia sus centros. [48] Los tornados son a menudo demasiado pequeños y de duración demasiado corta para ser influenciados por la fuerza de Coriolis, pero pueden verse influenciados por ello cuando surgen de un sistema de baja presión. [53] [54]