Las bajas térmicas , o bajas de calor , son áreas de baja presión no frontales que ocurren sobre los continentes en los subtrópicos durante la estación cálida, como resultado de un calentamiento intenso en comparación con sus entornos circundantes. [1] Las bajas térmicas ocurren cerca del desierto de Sonora , en la meseta mexicana , en el Gran Valle Central de California , en el Sahara , en el Kalahari , sobre el noroeste de Argentina , en América del Sur , sobre la región de Kimberley en el noroeste de Australia , sobre la península Ibérica y sobre la meseta tibetana .
En la superficie terrestre, el calentamiento rápido e intenso de la energía solar provoca el calentamiento de las capas más bajas de la atmósfera, mediante la reirradiación de energía en el espectro infrarrojo. El aire más caliente es menos denso que el aire más frío que lo rodea y se eleva, lo que conduce a la formación de una zona de baja presión. Las zonas elevadas pueden aumentar la intensidad de la baja presión térmica porque se calientan más rápidamente que la atmósfera que las rodea a la misma altitud. Sobre el agua, las bajas presiones se forman durante el invierno, cuando el aire que recubre la tierra es más frío que la masa de agua más cálida.
Las depresiones térmicas pueden alcanzar los 3.100 metros de altura y tienden a tener circulaciones débiles. Las depresiones térmicas en las partes occidental y meridional de América del Norte, el norte de África y el sudeste asiático son lo suficientemente fuertes como para generar condiciones de monzón de verano . Las depresiones térmicas en el interior de la costa dan lugar al desarrollo de brisas marinas que, combinadas con una topografía accidentada cerca de la costa, pueden provocar una mala calidad del aire. Debido a las altísimas temperaturas en el centro de las depresiones térmicas, hay relativamente pocas observaciones directas de depresiones térmicas.
En los desiertos, la falta de humedad en el suelo y en 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. Eso, combinado con el ascenso del aire caliente, da como resultado una zona de baja presión llamada baja térmica. [1] Sobre superficies elevadas, el calentamiento del suelo supera el calentamiento del aire circundante a la misma altitud sobre el nivel del mar , lo que crea una baja térmica asociada sobre el terreno y mejora cualquier baja térmica que hubiera existido de otro modo. [2] [3] Durante la estación fría ( invierno ), los cuerpos de agua cálidos como los Grandes Lagos pueden inducir una baja inestabilidad. [4] Las bajas térmicas que se desarrollan cerca del nivel del mar pueden aumentar de altura durante la estación cálida, o verano , hasta la elevación de la superficie de presión de 700 hPa, [5] que se encuentra cerca de los 3100 metros (10 200 pies) sobre el nivel del mar. [6] Las bajas térmicas normalmente son estacionarias y tienen una circulación ciclónica débil. [7] Como son más fuertes en la superficie y cálidos cerca de su centro, y más débiles en lo alto donde el aire es más estable, la baja térmica se considera un núcleo cálido. [8] [9] Las versiones más fuertes de estas características a nivel mundial están sobre Arabia, la parte norte del subcontinente indio , Arizona , la meseta mexicana , [10] el noroeste de Argentina , [11] el suroeste de España , [12] Australia, [13] y el norte de África . La formación de la baja térmica sobre el norte de África conduce a una corriente en chorro occidental de bajo nivel desde junio hasta octubre. [14]
Los monzones son causados por la mayor amplitud del ciclo estacional de la temperatura terrestre en comparación con la de los océanos cercanos. Ese calentamiento diferencial ocurre porque el calor en el océano se mezcla verticalmente a través de una "capa mixta" que puede tener cincuenta metros de profundidad, debido a la acción del viento y la turbulencia generada por la flotabilidad , mientras que la superficie terrestre conduce el calor lentamente, y la señal estacional penetra quizás un metro o más. Además, la capacidad calorífica específica del agua líquida es significativamente mayor que la de la mayoría de los materiales que componen la tierra. En conjunto, esos factores significan que la capacidad calorífica de la capa involucrada en el ciclo estacional es mucho mayor sobre los océanos que sobre la tierra, lo que significa que el aire sobre la tierra se calienta más rápido y alcanza una temperatura más alta que el aire sobre el océano. El aire caliente sobre la tierra tiende a ascender, creando un área de baja presión . Eso crea un viento constante que sopla hacia la tierra, trayendo consigo el aire húmedo del océano cerca de la superficie. [15] Una lluvia similar es causada por el aire húmedo del océano que es elevado por las montañas, [16] el calentamiento de la superficie, [17] la convergencia en la superficie, [18] la divergencia en lo alto, o por corrientes de salida producidas por tormentas en la superficie. [19] Independientemente de cómo ocurra el levantamiento, el aire se enfría debido a la expansión en una presión más baja, lo que a su vez produce condensación .
En invierno, la tierra se enfría rápidamente, pero el océano retiene su 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 de secado sobre la tierra, aumentada por el enfriamiento invernal. [15] Los monzones son similares a las brisas marinas y terrestres , un término que generalmente se refiere al ciclo de circulación local y diurno (diario) cerca de las costas en todas partes, pero son mucho mayores en escala, mucho más fuertes y estacionales. [20]
El mar se calienta por el sol a una mayor profundidad que la tierra debido a su mayor calor específico . [21] Por lo tanto, el mar tiene una mayor capacidad de absorción de calor que la tierra, por lo que la superficie del mar se calienta más lentamente que la superficie de la tierra. A medida que aumenta la temperatura de la superficie de la tierra , la tierra calienta el aire sobre ella. El aire cálido menos denso se eleva, lo que reduce la presión a nivel del mar en aproximadamente un 0,2%. El aire más frío sobre el mar, con mayor presión a nivel del mar, fluye hacia la tierra en el área de menor presión, creando una brisa más fría cerca de la costa. La fuerza de la brisa marina es directamente proporcional a la diferencia de temperatura entre la tierra y el mar. Si el campo de viento ambiental es mayor a 8 nudos (15 km/h) y se opone a la dirección de una posible brisa marina, no es probable que se desarrolle la brisa marina. [22]
A lo largo de la costa de California, el agua más fría crea una capa marina superficial que es mucho más fría que las áreas del interior durante el verano. Al mismo tiempo, el intenso calentamiento del interior genera una pronunciada depresión térmica alineada con el Valle Central, y típicamente vinculada a la depresión térmica más amplia a través de los desiertos de América del Norte. Como consecuencia, se crea un fuerte gradiente de presión que atrae aire marino frío hacia la tierra. A medida que las temperaturas caen en picado, la niebla y los estratos fluyen hacia y a través de los huecos de las cordilleras costeras, y especialmente a través del Golden Gate en San Francisco ( ver niebla de San Francisco ). La misma depresión térmica a veces es empujada hacia la costa, especialmente a fines del otoño, cuando se desarrolla una mayor presión hacia el este debido al enfriamiento aún más al este. Esa situación a menudo trae las temperaturas más cálidas del año a la costa normalmente fresca, porque la brisa marina se detiene o incluso es reemplazada por una brisa terrestre peligrosamente seca (ver también viento Diablo y viento de Santa Ana ).
En las zonas montañosas o con colinas cercanas a la costa, las brisas marinas forzadas térmicamente, combinadas con las circulaciones de viento que suben por las laderas de las montañas, pueden fomentar la producción de sustancias químicas que pueden conducir al desarrollo del smog . Se ha detectado contaminación en los niveles medios de la troposfera en forma de ozono , que se concentra sobre la circulación de la baja temperatura, así como en las áreas oceánicas adyacentes. [23]