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Núcleo frío bajo

Imagen de un vórtice ciclónico de la troposfera superior en el Pacífico Norte occidental, una zona de baja presión de núcleo frío.

Una baja presión de núcleo frío , también conocida como baja de nivel superior o ciclón de núcleo frío , es un ciclón en altura que tiene un depósito de aire frío asociado que reside a gran altitud dentro de la troposfera de la Tierra , sin una estructura frontal . Es un sistema de baja presión que se fortalece con la altura de acuerdo con la relación del viento térmico . Si se forma una circulación superficial débil en respuesta a una característica de este tipo en latitudes subtropicales del este del norte de los océanos Pacífico o del norte de los océanos Índico , se denomina ciclón subtropical . La cobertura de nubes y las precipitaciones se producen principalmente con estos sistemas durante el día.

El clima severo , como los tornados , puede ocurrir cerca del centro de las bajas presiones de núcleo frío. Las bajas presiones frías pueden ayudar a generar ciclones con impactos climáticos significativos , como las bajas presiones polares y los vórtices de Kármán . Las bajas presiones frías pueden conducir directamente al desarrollo de ciclones tropicales, debido a su bolsa de aire frío asociada en altura o al actuar como canales de salida adicionales para ayudar a un mayor desarrollo.

Un vórtice ciclónico de la troposfera superior en el oeste del Pacífico Norte, que muestra las cimas de las nubes de alto nivel siendo succionadas.

Características

Variación vertical del viento geostrófico en una atmósfera barotrópica (a) y en una atmósfera baroclínica (b). La parte azul de la superficie denota una región fría mientras que la parte naranja denota una región cálida.

Los ciclones fríos son más fuertes en altura que en la superficie de la Tierra, o más fuertes en áreas de la troposfera con presiones más bajas, según la relación del viento térmico y la ecuación hipsométrica . La ecuación hipsométrica dicta que las atmósferas más frías tienen menos espacio entre las superficies de presión, lo que corresponde al concepto de menor espesor atmosférico, y la relación del viento térmico indica que en esta situación, el viento aumenta con la altura. [1] [2] También significa que un grupo aislado de aire frío en altura está asociado con la característica. Debido a su centro frío, el centro muestra un área de espesor mínimo. Dado que la temperatura en cualquier radio dado es similar y paralela a la orientación del gradiente de presión y, por lo tanto, al viento , es de naturaleza barotrópica . [3] El movimiento de los ciclones de núcleo frío puede ser errático ya que están separados del cinturón principal de los vientos del oeste , que de lo contrario los dirigirían progresivamente hacia el este. [4]

La mayor parte de la nubosidad y las precipitaciones asociadas con las bajas temperaturas se producen durante las horas del día, cuando la luz del sol calienta la superficie de la Tierra, desestabilizando la atmósfera y provocando un movimiento vertical ascendente. [5] El desarrollo de fenómenos meteorológicos severos, en particular tornados, puede ocurrir cerca del centro de estos sistemas sobre la tierra durante cualquier estación del año. [6] Durante el invierno, cuando las bajas temperaturas 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 que permite el desarrollo de bajas polares . [7]

Importancia de los ciclones en los subtrópicos y latitudes medias

4 de noviembre de 1995 Kona Low

Las bajas de Kona , la mayoría de los ciclones extratropicales y los ciclones tropicales de la troposfera superior son bajas de núcleo frío. En la mitad oriental del océano Pacífico norte y el norte del océano Índico, la formación de una circulación débil debajo de una baja de la troposfera media a superior que se ha separado del cinturón principal de los vientos del oeste durante la estación fría ( invierno ) se denomina ciclón subtropical. En el caso del océano Índico norte, la formación de este tipo de vórtice conduce al inicio de las lluvias monzónicas durante la estación húmeda . [8]

Las bajas de la costa este se forman cerca y al este de donde una baja de núcleo frío interactúa con un gradiente de temperatura de la superficie del mar (TSM) a lo largo de la costa este de los continentes , como Asia , América del Norte , el sur de África y Australia dentro de un área preexistente de alta presión . Los que se encuentran en alta mar en la costa este de los Estados Unidos , que normalmente se forman en los meses entre octubre y abril, se denominan nor'easters . [9] Inicialmente no asociados con frentes meteorológicos , se forman en tándem con anticiclones de bloqueo en latitudes más altas, lo que conduce a un lento movimiento hacia los polos hacia arriba del gradiente de SST. Las bajas de la costa este pueden persistir hasta una semana. Algunas bajas de la costa este se desarrollan rápidamente y se convierten en bombas meteorológicas . Hay un ciclo de 4,5 años en la formación de bajas de la costa este cerca de Australia, en años de transición entre años cálidos (El Niño) y fríos (La Niña) ENSO . Estos sistemas pueden desarrollar vientos fuertes, lluvias intensas, olas de más de 10 metros (33 pies) de altura y características de ojo en las imágenes satelitales meteorológicas . [10] Las depresiones de los niveles superiores suelen ser la causa de fuertes lluvias y tormentas en el sureste de Australia, en particular durante los años de La Niña . [11]

Importancia para los ciclones tropicales

Picos de actividad a nivel mundial

La vaguada troposférica superior tropical de verano en el hemisferio sur se encuentra sobre la región de los vientos alisios del Pacífico central oriental y puede causar ciclogénesis tropical en alta mar en América Central . [12] En el Pacífico occidental, las bajas troposféricas superiores tropicales son la causa principal de los pocos ciclones tropicales que se desarrollan al norte del paralelo 20 norte y al este del meridiano 160 este durante los eventos de La Niña . [13]

Los ciclones y las depresiones superiores que se desplazan a su paso pueden generar canales de salida adicionales y contribuir al proceso de intensificación de los ciclones tropicales. Las perturbaciones tropicales en desarrollo pueden contribuir a la creación o profundización de depresiones o depresiones superiores a su paso debido a la corriente en chorro que emana de la perturbación o ciclón tropical en desarrollo. [14] [15] En el Pacífico Norte occidental, existen fuertes relaciones recíprocas entre las áreas de formación de ciclones tropicales y las de las depresiones monzónicas de la troposfera inferior y la depresion troposférica superior tropical . [16] El movimiento de los ciclones tropicales también puede verse influenciado por las células TUTT a 1.700 kilómetros (1.100 millas) de su posición, lo que puede dar lugar a trayectorias no climatológicas, como el movimiento hacia el este dentro de los trópicos o el movimiento hacia el oeste en un área donde los vientos del oeste normalmente dominan. [17]

Normalmente, una temperatura del océano de 26,5 °C (79,7 °F) que se extienda a una profundidad de al menos 50 metros (160 pies) es uno de los seis requisitos necesarios para mantener el mesociclón especial que es el ciclón tropical. [18] Las temperaturas del aire más frías a una altitud mayor (por ejemplo, al nivel de 500  hPa , o 5,9 km) pueden conducir a la ciclogénesis tropical a temperaturas del agua más bajas de lo normal, ya que se requiere una cierta tasa de caída para obligar a la atmósfera a ser lo suficientemente inestable para la convección. En una atmósfera húmeda, esta tasa de caída es de 6,5 °C/km (19 °F/mi), mientras que en una atmósfera con menos del 100% de humedad relativa , la tasa de caída requerida es de 9,8 °C/km (29 °F/mi). [19] Un ejemplo reciente de un ciclón tropical que se mantuvo sobre aguas más frías fue Alex , de la temporada de huracanes del Atlántico de 2016 , que se convirtió en huracán sobre aguas a solo 20 °C (68 °F). [20]

En el nivel de 500 hPa, la temperatura media del aire es de -7 °C (18 °F) en los trópicos, pero el aire en los trópicos normalmente es seco a este nivel, lo que le da espacio para que se enfríe a medida que se humedece, hasta una temperatura más favorable que luego puede soportar la convección. Se requiere una temperatura de bulbo húmedo a 500 hPa en una atmósfera tropical de -13,2 °C (8,2 °F) para iniciar la convección si la temperatura del agua es de 26,5 °C (79,7 °F), y este requisito de temperatura aumenta o disminuye proporcionalmente en 1 °C en la temperatura de la superficie del mar por cada cambio de 1 °C a 500 hpa. Bajo un ciclón frío, las temperaturas de 500 hPa pueden caer hasta -30 °C (-22 °F), lo que puede iniciar la convección incluso en las atmósferas más secas. Esto también explica por qué la humedad en los niveles medios de la troposfera , aproximadamente en el nivel de 500 hPa, es normalmente un requisito para el desarrollo. Sin embargo, cuando se encuentra aire seco a la misma altura, las temperaturas a 500 hPa deben ser incluso más frías, ya que las atmósferas secas requieren una tasa de disminución de la temperatura mayor para la inestabilidad que las atmósferas húmedas. [21] [22] En alturas cercanas a la tropopausa , la temperatura promedio de 30 años (medida en el período que abarca desde 1961 hasta 1990) fue de −77 °C (−132 °F). [23]

Véase también

Referencias

  1. ^ Glosario de meteorología (junio de 2000). «Baja temperatura fría». Sociedad Meteorológica Estadounidense . Archivado desde el original el 14 de mayo de 2011. Consultado el 2 de mayo de 2010 .
  2. ^ John M. Wallace; Peter V. Hobbs (1977). Ciencia atmosférica: un estudio introductorio . Academic Press, Inc., págs. 59, 384-385. ISBN 0-12-732950-1.
  3. ^ Glosario de meteorología (junio de 2000). «Barotrópico». Sociedad Meteorológica Estadounidense . Archivado desde el original el 14 de mayo de 2011. Consultado el 2 de mayo de 2010 .
  4. ^ R. Simpson (febrero de 1952). "Evolución de la tormenta Kona, un ciclón subtropical" (PDF) . Journal of Meteorology . 9 (1): 24. Bibcode :1952JAtS....9...24S. doi :10.1175/1520-0469(1952)009<0024:eotksa>2.0.co;2 . Consultado el 28 de mayo de 2010 .[ enlace muerto permanente ]
  5. ^ JetStream (5 de enero de 2010). «Glosario: C». Servicio Meteorológico Nacional . Consultado el 28 de mayo de 2010 .
  6. ^ Jonathan M. Davies (diciembre de 2006). "Tornadoes with Cold Core 500-mb Lows" (Tornados con núcleo frío de 500 mb de mínima). Weather and Forecasting (El tiempo y las previsiones meteorológicas ). 21 (6): 1051–1062. Bibcode :2006WtFor..21.1051D. doi : 10.1175/WAF967.1 .
  7. ^ Erik A. Rasmussen; John Turner (2003). Depresiones polares: sistemas meteorológicos de mesoescala en las regiones polares. Cambridge University Press. p. 224. ISBN 978-0-521-62430-5.
  8. ^ S. Hastenrath (1991). Climate Dynamics of the Tropics [Dinámica climática de los trópicos]. Springer, págs. 244. ISBN 978-0-7923-1346-5 . Consultado el 29 de febrero de 2009. 
  9. ^ Storm-E (2007). "Nor'easters". Centro de Tecnologías Educativas. Archivado desde el original el 26 de junio de 2007. Consultado el 22 de enero de 2008 .
  10. ^ Edward Arndt Bryant (1997). Proceso y cambio climático. Cambridge University Press. Págs. 43-45. ISBN 978-0-521-48440-4.
  11. Paul Graham (12 de febrero de 2008). «La zona fría superior provoca tormentas en el sureste». Weatherzone .
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  14. ^ Clark Evans (5 de enero de 2006). «Favorable trough interactions on tropical cyclones» (Interacciones de vaguada favorables en ciclones tropicales). Flhurricane.com. Archivado desde el original el 17 de octubre de 2006. Consultado el 20 de octubre de 2006 .
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  16. ^ Centro Conjunto de Alerta de Tifones (2010). "2.5 Vórtices ciclónicos en la troposfera superior". Marina de los Estados Unidos . Consultado el 24 de abril de 2009 .
  17. ^ Jason E. Patla; Duane Stevens; Gary M. Barnes (octubre de 2009). "Un modelo conceptual para la influencia de las células TUTT en el movimiento de ciclones tropicales en el noroeste del océano Pacífico". Tiempo y pronóstico . 24 (5): 1215–1235. Bibcode :2009WtFor..24.1215P. doi : 10.1175/2009WAF2222181.1 .
  18. ^ Chris Landsea (2011). "Asunto: A15) ¿Cómo se forman los ciclones tropicales?". División de Investigación de Huracanes . Consultado el 27 de enero de 2011 .
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  20. ^ Richard Pasch (14 de enero de 2016). Hurricane Alex Discussion Number 4 (Report). Miami, Florida: Centro Nacional de Huracanes . Consultado el 14 de enero de 2016 .
  21. ^ John M. Wallace; Peter V. Hobbs (1977). Ciencia atmosférica: un estudio introductorio . Academic Press, Inc., págs. 76-77.
  22. ^ Chris Landsea (2000). "Variabilidad climática de los ciclones tropicales: pasado, presente y futuro". Tormentas . Laboratorio Oceanográfico y Meteorológico del Atlántico . págs. 220–41 . Consultado el 19 de octubre de 2006 .
  23. ^ Dian J. Gaffen-Seidel; Rebecca J. Ross; James K. Angell (noviembre de 2000). «Características climatológicas de la tropopausa tropical reveladas por radiosondas». Laboratorio de Recursos del Aire de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica . Archivado desde el original el 8 de mayo de 2006. Consultado el 19 de octubre de 2006 .