El ojo es una región de clima mayormente tranquilo en el centro de un ciclón tropical . El ojo de una tormenta es un área aproximadamente circular, normalmente de 30 a 65 kilómetros (19 a 40 millas) de diámetro. Está rodeado por la pared del ojo , un anillo de imponentes tormentas donde se producen las condiciones climáticas más severas y los vientos más fuertes del ciclón. La presión barométrica más baja del ciclón se produce en el ojo y puede ser hasta un 15 por ciento más baja que la presión fuera de la tormenta. [1]
En los ciclones tropicales fuertes, el ojo se caracteriza por vientos ligeros y cielos despejados, rodeado por todos lados por una pared del ojo imponente y simétrica. En los ciclones tropicales más débiles, el ojo está menos definido y puede quedar cubierto por el denso nublado central , un área de nubes altas y espesas que aparecen brillantemente en las imágenes de satélite . Las tormentas más débiles o desorganizadas también pueden presentar una pared del ojo que no rodea completamente el ojo o tener un ojo que presenta fuertes lluvias. Sin embargo, en todas las tormentas, el ojo es donde la lectura del barómetro es más baja. [1] [2]
Un ciclón tropical típico tiene un ojo de aproximadamente 30 a 65 km (20 a 40 millas) de ancho en el centro geométrico de la tormenta. El ojo puede estar despejado o tener nubes bajas irregulares (un ojo despejado ), puede estar lleno de nubes de niveles bajos y medios (un ojo lleno ), o puede estar oscurecido por el denso nublado central. Sin embargo, hay muy poco viento y lluvia, especialmente cerca del centro. Esto contrasta marcadamente con las condiciones en la pared del ojo, que contiene los vientos más fuertes de la tormenta. [3] Debido a la mecánica de un ciclón tropical , el ojo y el aire directamente encima de él son más cálidos que su entorno. [4]
Aunque normalmente son bastante simétricos, los ojos pueden ser oblongos e irregulares, especialmente en tormentas que se debilitan. Un ojo grande y desigual es un ojo no circular que parece fragmentado y es un indicador de un ciclón tropical débil o debilitado. Un ojo abierto es un ojo que puede ser circular, pero la pared del ojo no rodea completamente el ojo, lo que también indica un ciclón que se debilita y está privado de humedad o uno débil pero que se fortalece. Ambas observaciones se utilizan para estimar la intensidad de los ciclones tropicales mediante el análisis de Dvorak . [5] Las paredes del ojo son típicamente circulares; sin embargo, ocasionalmente aparecen formas claramente poligonales que van desde triángulos hasta hexágonos. [6]
Si bien las tormentas maduras típicas tienen ojos que miden unas pocas docenas de millas de ancho, las tormentas que se intensifican rápidamente pueden desarrollar un ojo extremadamente pequeño, claro y circular, a veces denominado ojo estenopeico . Las tormentas con ojos estenopeicos son propensas a grandes fluctuaciones de intensidad y provocan dificultades y frustraciones a los pronosticadores. [7]
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Los ojos pequeños/minúsculos, aquellos de menos de diez millas náuticas (19 km, 12 millas) de ancho, a menudo desencadenan ciclos de reemplazo de la pared del ojo, donde comienza a formarse una nueva pared del ojo fuera de la pared del ojo original. Esto puede tener lugar entre quince y cientos de kilómetros (diez a unos pocos cientos de millas) fuera del ojo interior. Luego, la tormenta desarrolla dos paredes oculares concéntricas , o un "ojo dentro del ojo". En la mayoría de los casos, la pared exterior del ojo comienza a contraerse poco después de su formación, lo que ahoga el ojo interior y deja un ojo mucho más grande pero más estable. Si bien el ciclo de reemplazo tiende a debilitar las tormentas a medida que ocurren, la nueva pared del ojo puede contraerse con bastante rapidez después de que la antigua pared del ojo se disipa, permitiendo que la tormenta se vuelva a fortalecer. Esto puede desencadenar otro ciclo de reforzamiento de reemplazo de la pared del ojo. [8]
Los ojos pueden variar en tamaño desde 370 km (230 millas) ( tifón Carmen ) [9] hasta apenas 3,7 km (2,3 millas) ( huracán Wilma ) de ancho. [10] Si bien es poco común que las tormentas con ojos grandes se vuelvan muy intensas, esto ocurre, especialmente en huracanes anulares . El huracán Isabel fue el undécimo huracán más poderoso del Atlántico norte de la historia y mantuvo un ojo de ancho (65 a 80 km (40 a 50 millas)) durante un período de varios días. [11]
Los ciclones tropicales normalmente se forman a partir de áreas grandes y desorganizadas de clima alterado en las regiones tropicales. A medida que se forman y acumulan más tormentas, la tormenta desarrolla bandas de lluvia que comienzan a girar alrededor de un centro común. A medida que la tormenta gana fuerza, se forma un anillo de convección más fuerte a cierta distancia del centro de rotación de la tormenta en desarrollo. Dado que las tormentas más fuertes y las lluvias más intensas marcan áreas de corrientes ascendentes más fuertes , la presión barométrica en la superficie comienza a disminuir y el aire comienza a acumularse en los niveles superiores del ciclón. [12] Esto da como resultado la formación de un anticiclón de nivel superior , o un área de alta presión atmosférica sobre el denso nublado central. En consecuencia, la mayor parte de este aire acumulado fluye hacia afuera en forma anticiclónica por encima del ciclón tropical. Fuera del ojo en formación, el anticiclón en los niveles superiores de la atmósfera mejora el flujo hacia el centro del ciclón, empujando el aire hacia la pared del ojo y provocando un circuito de retroalimentación positiva . [12]
Sin embargo, una pequeña porción del aire acumulado, en lugar de fluir hacia afuera, fluye hacia adentro, hacia el centro de la tormenta. Esto hace que la presión del aire aumente aún más, hasta el punto en que el peso del aire contrarresta la fuerza de las corrientes ascendentes en el centro de la tormenta. El aire comienza a descender en el centro de la tormenta, creando un área prácticamente libre de lluvia: un ojo recién formado. [12]
Muchos aspectos de este proceso siguen siendo un misterio. Los científicos no saben por qué se forma un anillo de convección alrededor del centro de circulación en lugar de encima de él, o por qué el anticiclón de nivel superior expulsa sólo una parte del exceso de aire sobre la tormenta. Existen muchas teorías sobre el proceso exacto mediante el cual se forma el ojo: lo único que se sabe con certeza es que el ojo es necesario para que los ciclones tropicales alcancen altas velocidades de viento. [12]
La formación de un ojo es casi siempre un indicador del aumento de la organización y la fuerza de un ciclón tropical. Debido a esto, los meteorólogos observan de cerca el desarrollo de las tormentas en busca de signos de formación de ojos. [ cita necesaria ]
Para las tormentas con el ojo despejado, la detección del ojo es tan simple como mirar imágenes de un satélite meteorológico . Sin embargo, para tormentas con el ojo lleno o completamente cubierto por el denso nublado central, se deben utilizar otros métodos de detección. Las observaciones desde barcos y cazadores de huracanes pueden identificar visualmente un ojo, buscando una disminución en la velocidad del viento o falta de lluvia en el centro de la tormenta. En Estados Unidos, Corea del Sur y algunos otros países, una red de estaciones de radar meteorológico Doppler NEXRAD puede detectar ojos cerca de la costa. Los satélites meteorológicos también llevan equipos para medir el vapor de agua atmosférico y las temperaturas de las nubes, que pueden usarse para detectar un ojo en formación. Además, los científicos han descubierto recientemente que la cantidad de ozono en el ojo es mucho mayor que la cantidad en la pared del ojo, debido al aire que se hunde desde la estratosfera rica en ozono. Instrumentos sensibles al ozono realizan mediciones, que se utilizan para observar columnas de aire ascendentes y descendentes, y proporcionan indicaciones de la formación de un ojo, incluso antes de que las imágenes de satélite puedan determinar su formación. [13]
Un estudio satelital encontró ojos detectados en promedio durante 30 horas por tormenta. [14]
Los ciclos de reemplazo de la pared del ojo , también llamados ciclos concéntricos de la pared del ojo , ocurren naturalmente en ciclones tropicales intensos, generalmente con vientos superiores a 185 km/h (115 mph), o huracanes importantes (Categoría 3 o superior en la escala de huracanes Saffir-Simpson ). Cuando los ciclones tropicales alcanzan esta intensidad y la pared del ojo se contrae o ya es lo suficientemente pequeña (ver arriba), algunas de las bandas de lluvia externas pueden fortalecerse y organizarse en un anillo de tormentas (una pared externa del ojo) que lentamente se mueve hacia adentro y roba a la pared interna del ojo. su humedad necesaria y su momento angular . Dado que los vientos más fuertes se encuentran en la pared del ojo de un ciclón, el ciclón tropical suele debilitarse durante esta fase, ya que la pared interior queda "ahogada" por la pared exterior. Con el tiempo, la pared exterior del ojo reemplaza completamente a la interior y la tormenta puede volver a intensificarse. [8]
El descubrimiento de este proceso fue parcialmente responsable del fin del experimento de modificación de huracanes del gobierno de EE. UU., Proyecto Stormfury . Este proyecto se propuso sembrar nubes fuera de la pared del ojo, provocando la formación de una nueva pared del ojo y debilitando la tormenta. Cuando se descubrió que se trataba de un proceso natural debido a la dinámica de los huracanes, el proyecto fue rápidamente abandonado. [8]
Las investigaciones muestran que el 53 por ciento de los huracanes intensos experimentan al menos uno de estos ciclos durante su existencia. [15] El huracán Allen en 1980 pasó por repetidos ciclos de reemplazo de la pared del ojo, fluctuando varias veces entre la categoría 5 y la categoría 4 en la escala Saffir-Simpson, mientras que el huracán Juliette (2001) es un caso documentado de paredes del ojo triples. [15]
Un foso en un ciclón tropical es un anillo transparente fuera de la pared del ojo, o entre paredes concéntricas del ojo, caracterizado por hundimiento (aire que se hunde lentamente) y poca o ninguna precipitación. El flujo de aire en el foso está dominado por los efectos acumulativos del estiramiento y el corte . El foso entre las paredes del ojo es un área de la tormenta donde la velocidad de rotación del aire cambia mucho en proporción a la distancia desde el centro de la tormenta; estas áreas también se conocen como zonas de filamentación rápida . Estas áreas se pueden encontrar potencialmente cerca de cualquier vórtice de fuerza suficiente, pero son más pronunciadas en ciclones tropicales fuertes. [dieciséis]
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Los mesovórtices de la pared del ojo son características rotacionales de pequeña escala que se encuentran en las paredes del ojo de ciclones tropicales intensos. Son similares, en principio, a los pequeños "vórtices de succión" que se observan a menudo en los tornados de múltiples vórtices . [17] En estos vórtices, la velocidad del viento puede ser mayor que en cualquier otro lugar de la pared del ojo. [18] Los mesovórtices de la pared del ojo son más comunes durante los períodos de intensificación de los ciclones tropicales. [17]
Los mesovórtices de la pared del ojo a menudo exhiben un comportamiento inusual en los ciclones tropicales. Generalmente giran alrededor del centro de baja presión, pero a veces permanecen estacionarios. Incluso se ha documentado que los mesovórtices de la pared del ojo cruzan el ojo de una tormenta. Estos fenómenos han sido documentados observacionalmente, [19] experimentalmente, [17] y teóricamente. [20]
Los mesovórtices de la pared del ojo son un factor importante en la formación de tornados después de que un ciclón tropical toca tierra. Los mesovórtices pueden generar rotación en células convectivas individuales o corrientes ascendentes (un mesociclón ), lo que conduce a actividad tornádica. Al tocar tierra se genera fricción entre la circulación del ciclón tropical y la tierra. Esto puede permitir que los mesovórtices desciendan a la superficie y provoquen tornados. [21] Estas circulaciones de tornados en la capa límite pueden ser frecuentes en las paredes internas del ojo de ciclones tropicales intensos, pero con una duración corta y un tamaño pequeño no se observan con frecuencia. [22]
El efecto estadio es un fenómeno que se observa en ciclones tropicales fuertes. Es un evento bastante común, donde las nubes de la pared del ojo se curvan hacia afuera desde la superficie con la altura. Esto le da al ojo la apariencia de un estadio deportivo desde el aire. Un ojo siempre es más grande en la parte superior de la tormenta y más pequeño en la parte inferior porque el aire que se eleva en la pared del ojo sigue isolíneas de igual momento angular , que también se inclinan hacia afuera con la altura. [23] [24] [25]
Una estructura parecida a un ojo se encuentra a menudo en los ciclones tropicales que se intensifican. Similar al ojo que se ve en los huracanes o tifones, es un área circular en el centro de circulación de la tormenta en la que no hay convección. Estas características parecidas a ojos se encuentran normalmente en tormentas tropicales y huracanes de categoría 1 en la escala Saffir-Simpson que se intensifican. Por ejemplo, se encontró una característica parecida a un ojo en el huracán Beta cuando la tormenta tenía velocidades máximas de viento de sólo 80 km/h (50 mph), muy por debajo de la fuerza del huracán. [26] Las características normalmente no son visibles en longitudes de onda visibles o infrarrojas desde el espacio, aunque se ven fácilmente en imágenes satelitales de microondas . [27] Su desarrollo en los niveles medios de la atmósfera es similar a la formación de un ojo completo, pero las características podrían desplazarse horizontalmente debido a la cizalladura vertical del viento. [28] [29]
Aunque el ojo es, con diferencia, la parte más tranquila de la tormenta (al menos en tierra), sin viento en el centro y normalmente con cielos despejados, en el océano es posiblemente la zona más peligrosa. En la pared del ojo, todas las ondas impulsadas por el viento viajan en la misma dirección. Sin embargo, en el centro del ojo, las ondas convergen desde todas las direcciones, creando crestas erráticas que pueden acumularse unas sobre otras para convertirse en ondas rebeldes . Se desconoce la altura máxima de las olas del huracán, pero las mediciones durante el huracán Iván, cuando era un huracán de categoría 4, estimaron que las olas cerca de la pared del ojo excedían los 40 m (130 pies) desde el pico hasta el valle. [30]
Un error común, especialmente en áreas donde los huracanes son poco comunes, es que los residentes salgan de sus casas para inspeccionar los daños mientras el ojo en calma pasa, sólo para ser tomados por sorpresa por los vientos violentos en la pared opuesta del ojo. [31]
Aunque sólo los ciclones tropicales tienen estructuras denominadas oficialmente "ojos", existen otros sistemas climáticos que pueden exhibir características similares a los ojos. [1] [32]
Las mínimas polares son sistemas meteorológicos de mesoescala , normalmente de menos de 1.000 km (600 millas) de ancho, que se encuentran cerca de los polos . Al igual que los ciclones tropicales, se forman sobre aguas relativamente cálidas y pueden presentar convección profunda y vientos huracanados o mayores. Sin embargo, a diferencia de las tormentas de naturaleza tropical, prosperan en temperaturas mucho más frías y en latitudes mucho más altas. También son más pequeños y duran menos tiempo, y pocos duran más de un día aproximadamente. A pesar de estas diferencias, pueden tener una estructura muy similar a la de los ciclones tropicales, con un ojo claro rodeado por una pared del ojo y bandas de lluvia y nieve. [33]
Los ciclones extratropicales son áreas de baja presión que existen en el límite de diferentes masas de aire . Casi todas las tormentas que se encuentran en latitudes medias son de naturaleza extratropical, incluidas las clásicas tormentas de viento del noreste de América del Norte y las tormentas de viento europeas . Las más severas pueden tener un "ojo" claro en el sitio de presión barométrica más baja, aunque generalmente están rodeadas por nubes más bajas, no convectivas, y se encuentran cerca del extremo posterior de la tormenta. [34]
Los ciclones subtropicales son sistemas de baja presión con algunas características extratropicales y otras tropicales. Como tales, pueden tener un ojo sin ser de naturaleza verdaderamente tropical. Los ciclones subtropicales pueden ser muy peligrosos, generar fuertes vientos y marejadas y, a menudo, evolucionar hasta convertirse en ciclones totalmente tropicales. Por esta razón, el Centro Nacional de Huracanes comenzó a incluir tormentas subtropicales en su esquema de nombres en 2002. [35]
Los tornados son tormentas destructivas de pequeña escala que producen los vientos más rápidos del planeta. Hay dos tipos principales: tornados de un solo vórtice, que consisten en una sola columna de aire que gira, y tornados de múltiples vórtices, que consisten en pequeños "vórtices de succión", que se asemejan a los propios minitornados, todos girando alrededor de un centro común. Se teoriza que ambos tipos de tornados tienen ojos tranquilos. Estas teorías están respaldadas por observaciones de velocidad Doppler realizadas por radares meteorológicos y relatos de testigos presenciales. [36] [37]
La NASA informó en noviembre de 2006 que la nave espacial Cassini observó una tormenta "parecida a un huracán" fijada en el polo sur de Saturno con una pared del ojo claramente definida. La observación fue particularmente notable porque las nubes de la pared del ojo no se habían visto previamente en ningún planeta que no fuera la Tierra (incluido el hecho de que la nave espacial Galileo no observara una pared del ojo en la Gran Mancha Roja de Júpiter ). [38] En 2007, la misión Venus Express de la Agencia Espacial Europea observó vórtices muy grandes en ambos polos de Venus que tenían una estructura de ojo dipolo. [39]
