En meteorología , una zona de baja presión , área baja o baja es una región donde la presión atmosférica es menor que la de los lugares circundantes. Las áreas de baja presión se asocian comúnmente con el clima inclemente (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 sentido antihorario alrededor de las bajas 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 bajo áreas de divergencia del viento que ocurren en los niveles superiores de la atmósfera (en lo alto). El proceso de formación de un área de baja presión se conoce como ciclogénesis . En meteorología , la divergencia atmosférica en lo alto ocurre en dos tipos de lugares:
Los vientos divergentes en lo alto, delante de estos canales, provocan una elevación atmosférica dentro de la troposfera debajo a medida que el aire fluye hacia arriba alejándose de la superficie, lo que reduce las presiones superficiales ya que este movimiento ascendente contrarresta parcialmente la fuerza de la gravedad que compacta el aire cerca del suelo.
Las bajas térmicas se forman debido al calentamiento localizado causado por una mayor incidencia solar sobre desiertos y otras masas terrestres. Dado que las 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 parte de la superficie de la Tierra . Las bajas térmicas a gran escala sobre los continentes ayudan a impulsar las circulaciones monzónicas . Las áreas de baja presión también pueden formarse debido a la actividad de tormentas eléctricas organizadas sobre aguas cálidas. Cuando esto ocurre sobre los trópicos en concierto con la Zona de Convergencia Intertropical , se conoce como vaguada monzónica . Las vaguadas monzónicas alcanzan su extensión norte en agosto y su extensión 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 también producirá generalmente 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 sube, los cielos nublados típicos de las áreas de baja presión actúan para amortiguar los extremos de temperatura diurnos . Dado que las nubes reflejan la luz solar , la radiación solar de onda corta entrante disminuye, lo que provoca temperaturas más bajas durante el día. Por la noche, el efecto absorbente de las nubes sobre la radiación de onda larga saliente , como la energía térmica de la superficie, permite mínimos nocturnos más cálidos en todas las estaciones. Cuanto más fuerte sea el área de baja presión, más fuertes serán los vientos experimentados en sus proximidades. A nivel mundial, los sistemas de baja presión se ubican 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 de baja presión recurrentes se conocen típicamente 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 ciclólisis, y tiene un equivalente anticiclónico (sistema de alta presión) que se ocupa de la formación de áreas de alta presión : la anticiclogénesis . [4] La ciclogénesis es un término general para varios procesos diferentes, todos los cuales resultan en el desarrollo de algún tipo de ciclón . Los meteorólogos usan el término "ciclón" donde los sistemas de presión circular 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. Los valles de mayor escala, también llamados ondas de Rossby, son de escala sinóptica. [11] Los valles de onda corta incrustados dentro del flujo alrededor de los valles de mayor escala son de menor escala, o de naturaleza mesoescalar. [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 tanto en el hemisferio norte como en el sur. [13] Todas comparten un aspecto importante, el del movimiento vertical ascendente dentro de la troposfera. Dichos movimientos ascendentes disminuyen la masa de las columnas atmosféricas locales de aire, lo que reduce la presión superficial. [14]
Los ciclones extratropicales se forman como ondas a lo largo de los frentes meteorológicos debido al paso de una corriente en chorro de onda corta en altura o en niveles superiores [ aclaración necesaria ] antes de ocluirse más adelante en su ciclo de vida como ciclones de núcleo frío. [15] [16] [17] [18] Las depresiones polares son sistemas atmosféricos de baja presión de pequeña escala y corta duración que se producen sobre las áreas oceánicas hacia los polos del frente polar principal tanto en los hemisferios norte como sur. Son parte de la clase más grande de sistemas meteorológicos de mesoescala. Las depresiones 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 cercanos a la superficie de al menos 17 metros por segundo (38 mph). [19]
Los ciclones tropicales se forman debido al calor latente impulsado por una actividad tormentosa significativa, y son de núcleo cálido con circulaciones bien definidas. [20] Se deben cumplir ciertos criterios para su formación. En la mayoría de las situaciones, se necesitan temperaturas del agua de al menos 26,5 °C (79,7 °F) hasta una profundidad de al menos 50 m (160 pies); [21] las aguas de esta temperatura hacen que la atmósfera suprayacente sea lo suficientemente inestable como para sostener la convección y las tormentas eléctricas. [22] Otro factor es el enfriamiento rápido 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 a media ; cuando hay una gran cantidad de humedad en la atmósfera, las condiciones son más favorables para que se desarrollen perturbaciones. [21] Se necesitan bajas cantidades de cizalladura del viento , ya que la alta cizalladura es disruptiva para la circulación de la tormenta. [21] Por último, un ciclón tropical en formación necesita un sistema preexistente de clima alterado, aunque sin una circulación no se producirá ningún desarrollo ciclónico. [21] Los mesociclones se forman como ciclones de núcleo cálido sobre la tierra y pueden dar lugar a la formación de tornados. [23] Las manganes marinas también pueden formarse a partir de mesociclones, pero con mayor frecuencia se desarrollan a partir de entornos de alta inestabilidad y baja cizalladura vertical del viento . [24]
En los desiertos , la falta de humedad en el suelo y las plantas que normalmente proporcionarían enfriamiento por evaporación puede provocar un calentamiento solar rápido e intenso de las capas inferiores del 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 sobre grandes áreas de tierra y su fuerza es impulsada por cómo la tierra se calienta más rápidamente que el océano cercano circundante. Esto genera un viento constante que sopla hacia la tierra, trayendo consigo el aire húmedo cercano a la superficie sobre los océanos. [26] Una lluvia similar es causada 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 las salidas producidas por tormentas en la superficie. [30] Independientemente de cómo se produzca el levantamiento, el aire se enfría debido a la expansión en menor presión, lo que a su vez produce condensación . En invierno, la tierra se enfría rápidamente, pero el océano retiene 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 mucho mayores en escala, 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 del Ártico 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 en existencia durante cualquier período de 6 horas. [34] Un estudio separado en el hemisferio norte sugiere que aproximadamente 234 ciclones extratropicales significativos se forman cada invierno. [35] En Europa, particularmente en el Reino Unido y en los Países Bajos, los sistemas meteorológicos de baja presión extratropicales recurrentes se conocen típicamente como depresiones. [36] [37] [38] Estos tienden a traer clima húmedo durante todo el año. Las bajas térmicas también ocurren durante el verano en áreas continentales a lo largo de los subtrópicos, como el desierto de Sonora , la meseta mexicana , el Sahara , América del Sur y el sudeste asiático. [25] Las bajas se ubican más comúnmente sobre la meseta tibetana y al abrigo de las Montañas Rocosas. [33]
Las áreas alargadas de baja presión se forman en la vaguada monzónica o 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 fines del verano, cuando la dorsal superficial invernal en el hemisferio opuesto es la más fuerte. Puede llegar hasta el paralelo 40 en Asia Oriental durante agosto y el paralelo 20 en Australia durante febrero. Su progresión hacia los polos se acelera con el inicio del monzón de verano, que se caracteriza por el desarrollo de una menor presión del aire sobre la parte más cálida de los diversos 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 meridional 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 mi) o hacia los polos del quinto paralelo norte y quinto paralelo sur , lo que permite que el efecto Coriolis desvíe los vientos que soplan hacia el centro de baja presión y cree una circulación. [21] En todo el mundo, la actividad de ciclones tropicales alcanza su pico a fines del verano, cuando la diferencia entre las temperaturas en altura 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 lo convierte en la cuenca de ciclones tropicales más activa de la Tierra . [46]
El viento se acelera inicialmente 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 que son cálidas o húmedas, que están 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 (cuando el viento se mueve hacia adentro y se desvía hacia la derecha desde el centro de alta presión) y circulación en el sentido de las agujas del reloj en el hemisferio sur (cuando 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 basándose únicamente en la ubicación geográfica. [50] 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 noreste del Océano Pacífico , un tifón ocurre en el noroeste del Océano Pacífico y un ciclón tropical ocurre en el sur del Pacífico o el Océano Índico . [50] [52] La fricción con la tierra hace que el viento fluya más lentamente hacia los sistemas de baja presión y hace que fluya más hacia el interior, o de manera más ageostrófica , hacia sus centros. [48] Los tornados suelen ser demasiado pequeños y de duración demasiado corta para verse influenciados por la fuerza de Coriolis, pero pueden verse influenciados de esa manera cuando surgen de un sistema de baja presión. [53] [54]