En meteorología , un ciclón ( / ˈs aɪ . k l oʊ n / ) es una gran masa de aire que gira alrededor de un fuerte centro de baja presión atmosférica , en sentido contrario a las agujas del reloj en el hemisferio norte y en el sentido de las agujas del reloj en el hemisferio sur , visto desde arriba (opuesto a un anticiclón ). [1] [2] Los ciclones se caracterizan por vientos en espiral hacia adentro que giran alrededor de una zona de baja presión . [3] [4] Los sistemas de baja presión más grandes son los vórtices polares y los ciclones extratropicales de mayor escala (la escala sinóptica ). Los ciclones de núcleo cálido, como los ciclones tropicales y los ciclones subtropicales, también se encuentran dentro de la escala sinóptica. [5] Mesociclones , tornados y remolinos de polvo se encuentran dentro de la mesoescala más pequeña . [6]
Los ciclones de niveles superiores pueden existir sin la presencia de una depresión superficial y pueden desprenderse de la base de la vaguada tropical de la troposfera superior durante los meses de verano en el hemisferio norte . También se han visto ciclones en planetas extraterrestres, como Marte , Júpiter y Neptuno . [7] [8] La ciclogénesis es el proceso de formación e intensificación de ciclones. [9] Los ciclones extratropicales comienzan como ondas en grandes regiones de mayores contrastes de temperatura en latitudes medias llamadas zonas baroclínicas . Estas zonas se contraen y forman frentes climáticos a medida que la circulación ciclónica se cierra y se intensifica. Más adelante en su ciclo de vida, los ciclones extratropicales se ocluyen cuando masas de aire frío socavan el aire más cálido y se convierten en sistemas de núcleo frío. La trayectoria de un ciclón a lo largo de su ciclo de vida de 2 a 6 días es guiada por el flujo director de la corriente en chorro subtropical .
Los frentes meteorológicos marcan el límite entre dos masas de aire de diferente temperatura , humedad y densidad , y están asociados con los fenómenos meteorológicos más destacados . Los frentes fríos fuertes suelen caracterizarse por bandas estrechas de tormentas eléctricas y clima severo , y en ocasiones pueden estar precedidos por líneas de turbonada o líneas secas . Dichos frentes se forman al oeste del centro de circulación y generalmente se mueven de oeste a este; Los frentes cálidos se forman al este del centro del ciclón y suelen estar precedidos por precipitación estratiforme y niebla . Los frentes cálidos se mueven hacia el polo antes que la trayectoria del ciclón. Los frentes ocluidos se forman al final del ciclo de vida del ciclón cerca del centro del ciclón y a menudo envuelven el centro de la tormenta.
La ciclogénesis tropical describe el proceso de desarrollo de los ciclones tropicales. Los ciclones tropicales se forman debido al calor latente impulsado por una importante actividad de tormentas eléctricas y tienen un núcleo cálido. [10] [11] Los ciclones pueden pasar de fases extratropicales, subtropicales y tropicales. [12] Los mesociclones se forman como ciclones de núcleo cálido sobre tierra y pueden provocar la formación de tornados . [13] 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 . [14] En los océanos Atlántico y Pacífico nororiental, un ciclón tropical generalmente se conoce como huracán (del nombre de la antigua deidad centroamericana del viento, Huracán ), en los océanos Índico y Pacífico sur se le llama ciclón. , y en el noroeste del Pacífico se le llama tifón . [15] El crecimiento de la inestabilidad en los vórtices no es universal. Por ejemplo, el tamaño, la intensidad, la convección húmeda, la evaporación de la superficie y el valor de la temperatura potencial en cada altura potencial pueden afectar la evolución no lineal de un vórtice. [16] [17]
Henry Piddington publicó 40 artículos sobre tormentas tropicales de Calcuta entre 1836 y 1855 en The Journal of the Asiatic Society . También acuñó el término ciclón , que significa la espiral de una serpiente. En 1842 publicó su tesis histórica, Las leyes de las tormentas . [18]
Hay una serie de características estructurales comunes a todos los ciclones. Un ciclón es una zona de baja presión . [19] El centro de un ciclón (a menudo conocido en un ciclón tropical maduro como ojo ), es el área de presión atmosférica más baja en la región. [19] Cerca del centro, la fuerza del gradiente de presión (de la presión en el centro del ciclón en comparación con la presión fuera del ciclón) y la fuerza del efecto Coriolis deben estar en un equilibrio aproximado, o el ciclón colapsaría sobre sí mismo. como resultado de la diferencia de presión. [20]
Debido al efecto Coriolis , el flujo de viento alrededor de un ciclón grande es en el sentido contrario a las agujas del reloj en el hemisferio norte y en el sentido de las agujas del reloj en el hemisferio sur. [21] En el hemisferio norte, los vientos más rápidos en relación con la superficie de la Tierra se producen, por lo tanto, en el lado este de un ciclón que se mueve hacia el norte y en el lado norte de uno que se mueve hacia el oeste; lo contrario ocurre en el hemisferio sur. [22] A diferencia de los sistemas de baja presión, el flujo de viento alrededor de los sistemas de alta presión es en el sentido de las agujas del reloj ( anticiclónico ) en el hemisferio norte y en el sentido contrario a las agujas del reloj en el hemisferio sur.
La ciclogénesis es el desarrollo o fortalecimiento de la circulación ciclónica en la atmósfera. [9] Ciclogénesis es un término general para varios procesos diferentes que resultan en el desarrollo de algún tipo de ciclón. [24] Puede ocurrir en varias escalas, desde la microescala hasta la escala sinóptica.
Los ciclones extratropicales comienzan como ondas a lo largo de frentes climáticos antes de oclusión más adelante en su ciclo de vida como sistemas de núcleo frío. Sin embargo, algunos ciclones extratropicales intensos pueden convertirse en sistemas de núcleo cálido cuando se produce un aislamiento cálido .
Los ciclones tropicales se forman como resultado de una importante actividad convectiva y tienen un núcleo cálido. [11] Los mesociclones se forman como ciclones de núcleo cálido sobre tierra y pueden provocar la formación de tornados. [13] 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 . [14] La ciclolisis es lo opuesto a la ciclogénesis y es el equivalente del sistema de alta presión, que se ocupa de la formación de áreas de alta presión : anticiclogénesis . [25]
Una depresión superficial se puede formar de diversas formas. La topografía puede crear una superficie baja. Los sistemas convectivos de mesoescala pueden generar depresiones superficiales que inicialmente son de núcleo cálido. [26] La perturbación puede crecer hasta convertirse en una formación ondulada a lo largo del frente y la baja se sitúa en la cresta. Alrededor de la baja, el flujo se vuelve ciclónico. Este flujo rotacional mueve el aire polar hacia el ecuador en el lado oeste de la baja, mientras que el aire cálido se mueve hacia el polo en el lado este. Aparece un frente frío en el lado oeste, mientras que se forma un frente cálido en el lado este. Por lo general, el frente frío se mueve a un ritmo más rápido que el frente cálido y lo "alcanza" debido a la lenta erosión de la masa de aire de mayor densidad que se encuentra delante del ciclón. Además, la masa de aire de mayor densidad que se desplaza detrás del ciclón refuerza la masa de aire frío más densa y de mayor presión. El frente frío toma el frente cálido y reduce la longitud del frente cálido. [27] En este punto se forma un frente ocluido donde la masa de aire caliente es empujada hacia arriba hacia una depresión de aire caliente en lo alto, que también se conoce como trowal . [28]
La ciclogénesis tropical es el desarrollo y fortalecimiento de un ciclón tropical . [29] Los mecanismos por los cuales se produce la ciclogénesis tropical son claramente diferentes de aquellos que producen ciclones de latitudes medias . La ciclogénesis tropical, el desarrollo de un ciclón de núcleo cálido , comienza con una convección significativa en un entorno atmosférico favorable. Hay seis requisitos principales para la ciclogénesis tropical:
Un promedio de 86 ciclones tropicales de intensidad de tormenta tropical se forman anualmente en todo el mundo, [32] de los cuales 47 alcanzan fuerza de huracán/tifón y 20 se convierten en ciclones tropicales intensos (al menos intensidad de categoría 3 en la escala de huracanes Saffir-Simpson ). [33]
Los siguientes tipos de ciclones son identificables en los gráficos sinópticos.
Hay tres tipos principales de ciclones de superficie: ciclones extratropicales , ciclones subtropicales y ciclones tropicales.
Un ciclón extratropical es un sistema meteorológico de baja presión a escala sinóptica que no tiene características tropicales , [34] ya que está conectado con frentes y gradientes horizontales (en lugar de verticales) en temperatura y punto de rocío , también conocidos como "zonas baroclínicas". [35]
" Extratropical " se aplica a los ciclones fuera de los trópicos, en las latitudes medias. Estos sistemas también pueden describirse como "ciclones de latitudes medias" debido a su área de formación, o "ciclones postropicales" cuando un ciclón tropical se ha movido ( transición extratropical ) más allá de los trópicos. [35] [36] Los meteorólogos y el público en general los describen a menudo como "depresiones" o "mínimos". Estos son los fenómenos cotidianos que, junto con los anticiclones , influyen en el clima en gran parte de la Tierra.
Aunque los ciclones extratropicales casi siempre se clasifican como baroclínicos , ya que se forman a lo largo de zonas de temperatura y gradiente de punto de rocío dentro de los vientos del oeste , a veces pueden volverse barotrópicos al final de su ciclo de vida cuando la distribución de temperatura alrededor del ciclón se vuelve bastante uniforme con el radio. [37] Un ciclón extratropical puede transformarse en una tormenta subtropical, y de allí en un ciclón tropical, si permanece sobre aguas cálidas suficientes para calentar su núcleo y, como resultado, desarrolla convección central. [38] Un tipo particularmente intenso de ciclón extratropical que golpea durante el invierno se conoce coloquialmente como nor'easter .
Una baja polar es un sistema de baja presión atmosférica (depresión) de pequeña escala y de corta duración que se encuentra sobre las áreas oceánicas hacia el polo del frente polar principal en los hemisferios norte y sur. Las bajas polares se identificaron por primera vez en imágenes de satélite meteorológicos disponibles en la década de 1960, que revelaron muchos vórtices de nubes a pequeña escala en latitudes altas. Las bajas polares más activas se encuentran sobre ciertas áreas marítimas libres de hielo en o cerca del Ártico durante el invierno, como el Mar de Noruega, el Mar de Barents, el Mar de Labrador y el Golfo de Alaska. Las bajas polares se disipan rápidamente cuando tocan tierra. Los sistemas antárticos tienden a ser más débiles que sus homólogos del norte, ya que las diferencias de temperatura entre el aire y el mar alrededor del continente son generalmente menores [ cita requerida ] . Sin embargo, se pueden encontrar vigorosas bajas polares sobre el Océano Austral. 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, lo que permite que el desarrollo de las bajas polares sea posible. [39] 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 polar de mesoescala, huracán ártico, baja 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 m/s. [40]
Un ciclón subtropical es un sistema meteorológico que tiene algunas características de un ciclón tropical y algunas características de un ciclón extratropical . Pueden formarse entre el ecuador y el paralelo 50. [41] Ya en la década de 1950, los meteorólogos no tenían claro si debían caracterizarse como ciclones tropicales o ciclones extratropicales, y usaban términos como cuasitropical y semitropical para describir los híbridos de ciclones. [42] En 1972, el Centro Nacional de Huracanes reconoció oficialmente esta categoría de ciclón. [43] Los ciclones subtropicales comenzaron a recibir nombres fuera de la lista oficial de ciclones tropicales en la cuenca del Atlántico en 2002. [41] Tienen patrones de viento amplios con vientos máximos sostenidos ubicados más lejos del centro que los ciclones tropicales típicos, y existen en áreas de débil a moderado gradiente de temperatura. [41]
Dado que se forman a partir de ciclones extratropicales, que tienen temperaturas más frías en altura que las que normalmente se encuentran en los trópicos, la temperatura de la superficie del mar requerida es de alrededor de 23 grados Celsius (73 °F) para su formación, que es tres grados Celsius (5 °F) menos que para ciclones tropicales. [44] Esto significa que es más probable que los ciclones subtropicales se formen fuera de los límites tradicionales de la temporada de huracanes. Aunque las tormentas subtropicales rara vez tienen vientos huracanados, pueden volverse de naturaleza tropical a medida que sus núcleos se calientan. [45]
Un ciclón tropical es un sistema de tormentas caracterizado por un centro de baja presión y numerosas tormentas eléctricas que producen fuertes vientos y lluvias torrenciales. [46] Un ciclón tropical se alimenta del calor liberado cuando el aire húmedo se eleva, lo que resulta en la condensación del vapor de agua contenido en el aire húmedo. [46] Son alimentadas 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". [46] [11]
El término "tropical" se refiere tanto al origen geográfico de estos sistemas, que se forman casi exclusivamente en regiones tropicales del globo, [47] como a su dependencia de las masas de aire tropicales marítimas para su formación. El término "ciclón" se refiere a la naturaleza ciclónica de las tormentas, con rotación en sentido antihorario en el hemisferio norte y en sentido horario en el hemisferio sur . [47] Dependiendo de su ubicación y fuerza, los ciclones tropicales reciben otros nombres, como huracán , tifón , tormenta tropical , tormenta ciclónica , depresión tropical o simplemente como ciclón. [47]
Si bien los ciclones tropicales pueden producir vientos extremadamente poderosos y lluvias torrenciales, también pueden producir olas altas y marejadas ciclónicas dañinas . [48] Sus vientos aumentan el tamaño de las olas y, al hacerlo, atraen más calor y humedad a su sistema, aumentando así su fuerza. Se desarrollan sobre grandes masas de agua cálida [49] y, por lo tanto, pierden su fuerza si se mueven sobre tierra. [50] 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 fuertes vientos. [47] Sin embargo, las fuertes lluvias pueden producir importantes inundaciones tierra adentro. [47] Las marejadas ciclónicas son aumentos en el nivel del mar causados por la presión reducida del núcleo que en efecto "succiona" el agua hacia arriba y por los vientos que en efecto "amontonan" el agua. Las marejadas ciclónicas pueden producir grandes inundaciones costeras hasta 40 kilómetros (25 millas) de la costa. [47] Aunque sus efectos sobre las poblaciones humanas pueden ser devastadores, los ciclones tropicales también pueden aliviar las condiciones de sequía . [51] También transportan calor y energía fuera de los trópicos y los transportan hacia latitudes templadas , [47] 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 . [47]
Muchos ciclones tropicales se desarrollan cuando las condiciones atmosféricas en torno a una perturbación débil en la atmósfera son favorables. [47] 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 y puede incluso 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. [11] Por lo general, no se considera que un ciclón tropical se convierta en subtropical durante su transición extratropical. [52]
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Un ciclón polar , subpolar o ártico (también conocido como vórtice polar ) [53] es una vasta área de baja presión que se fortalece en el invierno y se debilita en el verano. [54] Un ciclón polar es un sistema meteorológico de baja presión , que generalmente abarca de 1000 kilómetros (620 millas) a 2000 kilómetros (1200 millas), [55] en el que el aire circula en sentido antihorario en el hemisferio norte y en sentido horario en el hemisferio norte. dirección en el hemisferio sur. La aceleración de Coriolis que actúa sobre las masas de aire que se mueven hacia los polos a gran altura provoca una circulación en sentido contrario a las agujas del reloj a gran altura. El movimiento del aire hacia los polos se origina en la circulación del aire de la célula polar . La baja polar no está impulsada por la convección como lo son los ciclones tropicales, ni por las interacciones de masas de aire frío y cálido como lo son los ciclones extratropicales, sino que es un artefacto del movimiento global del aire de la célula polar. La base de la baja polar se encuentra entre la troposfera media y superior. En el hemisferio norte, el ciclón polar tiene en promedio dos centros. Un centro se encuentra cerca de la isla de Baffin y el otro en el noreste de Siberia. [53] En el hemisferio sur, tiende a ubicarse cerca del borde de la plataforma de hielo de Ross , cerca de los 160 de longitud oeste. [56] Cuando el vórtice polar es fuerte, su efecto se puede sentir en la superficie como un viento del oeste (hacia el este). Cuando el ciclón polar es débil, se producen importantes brotes de frío. [57]
En circunstancias específicas, las mínimas frías en los niveles superiores pueden desprenderse de la base de la vaguada tropical de la troposfera superior (TUTT), que se encuentra en medio del océano en el hemisferio norte durante los meses de verano. Estos vórtices ciclónicos de la troposfera superior, también conocidos como células TUTT o bajas TUTT, generalmente se mueven lentamente de este-noreste a oeste-suroeste, y sus bases generalmente no se extienden por debajo de los 20.000 pies (6.100 m) de altitud. Por lo general, debajo de ellos se encuentra una débil vaguada superficial invertida dentro del viento alisio , y también pueden estar asociadas con amplias áreas de nubes de alto nivel. El desarrollo descendente da como resultado un aumento de cúmulos y la aparición de un vórtice en la superficie. En casos raros, se convierten en ciclones tropicales de núcleo cálido . Los ciclones superiores y las vaguadas superiores que siguen a los ciclones tropicales pueden provocar canales de salida adicionales y ayudar a su intensificación. Las perturbaciones tropicales en desarrollo pueden ayudar a crear o profundizar las vaguadas superiores o las mínimas superiores a su paso debido al chorro de salida que emana de la perturbación/ciclón tropical en desarrollo. [58] [59]
Los siguientes tipos de ciclones no son identificables en los mapas sinópticos.
Un mesociclón es un vórtice de aire, de 2,0 kilómetros (1,2 millas) a 10 kilómetros (6,2 millas) de diámetro (la mesoescala de la meteorología ), dentro de una tormenta convectiva . [60] El aire se eleva y gira alrededor de un eje vertical, generalmente en la misma dirección que los sistemas de baja presión [61] tanto en el hemisferio norte como en el sur. Generalmente son ciclónicos, es decir, asociados con una región localizada de baja presión dentro de una supercélula . [61] [62] Estas tormentas pueden presentar fuertes vientos en la superficie y granizo intenso . [61] Los mesociclones a menudo ocurren junto con corrientes ascendentes en las supercélulas , donde se pueden formar tornados . [61] Alrededor de 1.700 mesociclones se forman anualmente en los Estados Unidos, pero sólo la mitad produce tornados. [13]
Un tornado es una columna de aire que gira violentamente y que está en contacto tanto con la superficie de la Tierra como con una nube cumulonimbus o, [63] en casos raros, con la base de una nube cúmulo. También denominados tornados, término coloquial en América, o ciclones, aunque la palabra ciclón se utiliza en meteorología, en un sentido más amplio, para denominar a cualquier circulación cerrada de baja presión.
Un torbellino de polvo es un torbellino fuerte, bien formado y relativamente duradero, [64] que va desde pequeño (medio metro de ancho y unos pocos metros de alto) hasta grande (más de 10 metros de ancho y más de 1000 metros de alto). . [64] El movimiento vertical principal es hacia arriba. [64] Los remolinos de polvo suelen ser inofensivos, pero en raras ocasiones pueden crecer lo suficiente como para representar una amenaza tanto para las personas como para la propiedad. [64]
Una tromba marina es un vórtice columnar que se forma sobre el agua y que, en su forma más común, es un tornado no supercelular sobre el agua que está conectado a una nube cumuliforme . Si bien suele ser más débil que la mayoría de sus homólogos terrestres, también se producen versiones más fuertes generadas por mesociclones .
Un suave vórtice sobre aguas tranquilas o tierra húmeda que se hace visible por el aumento del vapor de agua.
Un remolino de fuego, también conocido coloquialmente como diablo de fuego, tornado de fuego, firenado o tornado de fuego, es un torbellino inducido por un fuego y, a menudo, está formado por llamas o cenizas.
Los ciclones no son exclusivos de la Tierra. Las tormentas ciclónicas son comunes en los planetas jovianos , como la Pequeña Mancha Oscura de Neptuno . [65] Tiene aproximadamente un tercio del diámetro de la Gran Mancha Oscura y recibió el sobrenombre de "Ojo del Mago" porque parece un ojo. Esta apariencia es causada por una nube blanca en medio del Ojo del Mago. [8] Marte también ha exhibido tormentas ciclónicas. [7] Las tormentas jovianas como la Gran Mancha Roja suelen denominarse erróneamente huracanes gigantes o tormentas ciclónicas. Sin embargo, esto es inexacto, ya que la Gran Mancha Roja es, en realidad, el fenómeno inverso, un anticiclón . [66]
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