Equilibrio Geostrófico y del Viento Térmico

En escalas mayores que una tormenta, la atmósfera alcanza un equilibrio cercano entre fuerzas, de modo que conocer el campo de presión y cómo varía la temperatura con la altura permite a un pronosticador reconstruir el viento mismo.

Definition

El equilibrio geostrófico es la igualdad aproximada de la fuerza horizontal del gradiente de presión y la fuerza de Coriolis; el viento térmico es el cambio resultante del viento geostrófico con la altura, que es proporcional al gradiente de temperatura horizontal.

Scope

Este tema cubre el equilibrio geostrófico entre las fuerzas del gradiente de presión y de Coriolis, el equilibrio hidrostático en la vertical, la relación del viento térmico que vincula la cizalladura vertical del viento geostrófico con los gradientes de temperatura horizontales, y los equilibrios de gradiente y ciclostrófico relacionados para el flujo curvo.

Core questions

• ¿Cómo establece el equilibrio de las fuerzas del gradiente de presión y de Coriolis el viento a gran escala?
• ¿Por qué el contraste de temperatura horizontal implica cizalladura vertical del viento?
• ¿Cuándo se rompe el flujo equilibrado y qué sucede después?
• ¿Cómo modifican la curvatura y los efectos centrífugos el equilibrio geostrófico?

Key theories

Aproximación geostrófica

Para movimientos de gran escala y de cambio lento, la aceleración es pequeña en comparación con las fuerzas dominantes, por lo que el viento se aproxima bien por el valor geostrófico que sopla paralelo a las isobaras.

Relación del viento térmico

La combinación del equilibrio geostrófico e hidrostático muestra que la cizalladura vertical del viento geostrófico está determinada por el gradiente de temperatura horizontal, lo que explica por qué las fuertes corrientes en chorro de nivel superior se sitúan por encima de los contrastes de temperatura pronunciados.

Mechanisms

Donde el aire se acumula como alta presión, la fuerza del gradiente de presión lo empuja hacia una presión más baja, pero la rotación de la Tierra desvía el aire en movimiento hasta que la fuerza de Coriolis equilibra el empuje y el viento fluye a lo largo de las isobaras. Debido a que las superficies de presión se inclinan más pronunciadamente donde el aire de abajo es frío y denso, este viento geostrófico debe cambiar con la altura en proporción al gradiente de temperatura horizontal, el viento térmico, razón por la cual la corriente en chorro se encuentra por encima de los contrastes de temperatura más fuertes.

Clinical relevance

El equilibrio geostrófico y del viento térmico permite a los pronosticadores inferir los vientos en altura a partir de análisis de temperatura y presión, localizar las corrientes en chorro y diagnosticar dónde la atmósfera se está desviando del equilibrio, las regiones donde se concentran el movimiento ascendente y el desarrollo del tiempo.

History

La ley empírica de Buys Ballot del siglo XIX de que el viento sopla con baja presión a la izquierda en el hemisferio norte prefiguró el equilibrio geostrófico; la formalización de las relaciones geostróficas y del viento térmico a principios del siglo XX, y su papel central en el análisis de escala de Charney, las convirtieron en piedras angulares de la meteorología dinámica.

Key figures

• Christophe Buys Ballot
• Carl-Gustaf Rossby
• Jule Charney

Seminal works

• holton2013
• martin2006

Frequently asked questions

¿Si conozco el patrón de presión, puedo estimar el viento?

Sí. En grandes escalas, la relación geostrófica da la velocidad del viento a partir de cuán apretadas están las isobaras y su dirección paralela a ellas, con baja presión a la izquierda en el hemisferio norte.

¿Por qué la corriente en chorro se encuentra donde está?

La relación del viento térmico vincula el aumento del viento con la altura a los contrastes de temperatura horizontales, por lo que los vientos más rápidos de nivel superior, la corriente en chorro, se forman por encima del límite pronunciado entre las masas de aire cálido y frío.