Dinámica Atmosférica
La dinámica atmosférica aplica las leyes del movimiento de fluidos a una delgada capa giratoria de aire, explicando por qué los vientos se curvan, por qué los sistemas de presión migran y cómo la circulación del planeta organiza el tiempo y el clima.
Definition
La dinámica atmosférica es la rama de la meteorología que utiliza las ecuaciones de la mecánica de fluidos y la termodinámica, aplicadas en un planeta giratorio, para describir y predecir el movimiento de la atmósfera.
Scope
Esta área abarca las ecuaciones que rigen el movimiento atmosférico en un marco giratorio, los flujos equilibrados que dominan las grandes escalas, el espectro de las ondas atmosféricas, las inestabilidades que generan los sistemas meteorológicos y la estructura y el mantenimiento de la circulación general global.
Sub-topics
Core questions
- ¿Qué ecuaciones rigen el movimiento del aire en una Tierra giratoria?
- ¿Por qué los vientos a gran escala soplan casi paralelos a los contornos de presión?
- ¿Qué ondas e inestabilidades organizan la atmósfera en sistemas meteorológicos?
- ¿Cómo se mantiene el patrón global de vientos y presión?
Key theories
- Flujo geostrófico y equilibrado
- Para movimientos a gran escala y de evolución lenta, la fuerza de Coriolis casi equilibra la fuerza del gradiente de presión, por lo que los vientos soplan a lo largo de las isobaras; las desviaciones de este equilibrio impulsan el movimiento vertical y la evolución de los sistemas meteorológicos.
- Inestabilidad baroclínica
- Los gradientes de temperatura horizontales almacenan energía potencial disponible que es liberada por ondas en crecimiento, proporcionando el origen dinámico de los ciclones de latitudes medias y los remolinos que dominan el tiempo en las extratrópicos.
Mechanisms
Partiendo de las leyes de Newton y la conservación de la masa y la energía escritas en un marco giratorio, las ecuaciones primitivas describen cómo los gradientes de presión, el efecto Coriolis, la gravedad y la fricción ponen el aire en movimiento. En grandes escalas, el flujo se mantiene cerca del equilibrio geostrófico e hidrostático, mientras que pequeños desequilibrios, expresados a través de la vorticidad potencial y la teoría cuasi-geostrófica, impulsan el crecimiento de las ondas y las circulaciones verticales que producen el tiempo.
Clinical relevance
Las ecuaciones dinámicas de esta área son la base de todo modelo numérico del tiempo y el clima; la comprensión del flujo equilibrado, las ondas y las inestabilidades es lo que permite a los pronosticadores y científicos del clima anticipar el desarrollo y el movimiento de las tormentas y la respuesta de la circulación a un planeta en calentamiento.
History
Basándose en la mecánica de fluidos del siglo XIX y el análisis de Coriolis del flujo giratorio, Vilhelm Bjerknes formuló la predicción del tiempo como un problema de valor inicial a principios del siglo XX; Rossby identificó las ondas a gran escala que llevan su nombre, y la teoría de Charney de mediados de siglo sobre la inestabilidad baroclínica y la dinámica cuasi-geostrófica convirtió la dinámica atmosférica en la base cuantitativa de la previsión moderna.
Key figures
- Vilhelm Bjerknes
- Carl-Gustaf Rossby
- Jule Charney
- Edward Lorenz
Related topics
Seminal works
- holton2013
- vallis2017
Frequently asked questions
- ¿Por qué el viento sopla a lo largo, en lugar de a través, de los contornos de presión?
- En grandes escalas, la fuerza del gradiente de presión que empuja el aire de alta a baja presión está casi equilibrada por la fuerza de Coriolis de la rotación de la Tierra, por lo que el aire termina fluyendo paralelo a las isobaras en lo que se denomina equilibrio geostrófico.
- ¿Cuál es la diferencia entre meteorología dinámica y meteorología sinóptica?
- La meteorología dinámica desarrolla la teoría física y matemática subyacente del movimiento atmosférico, mientras que la meteorología sinóptica aplica esos principios para analizar y pronosticar sistemas meteorológicos reales a partir de observaciones.