TEMA 7. METEOROLOGÍA SINÓPTICA

Transcripción

1 TEMA 7. METEOROLOGÍA SINÓPTICA Introducción Masas de aire Superficies frontales. Frentes Tipologías de frentes. Depresiones Frontales: desarrollo de ciclones extratropicales MASAS DE AIRE Es una región de aire extensa con unas propiedades físicas (temperatura, humedad y gradiente vertical de temperaturas) más o menos homogéneas a lo largo de cientos de kilómetros. Para que se cree una masa de aire hace falta un tiempo de 3 a 7 días. Las regiones donde se crean son extensas y con propiedades homogéneas. Las masas de aire posadas en esas regiones adquieren propiedades específicas. Las áreas con altas presiones semipermanentes son más propicias para ser regiones fuente. Se clasifican en función de las propiedades de la superficie donde se han formado. Hay 5 tipos: 1. Marítimas: alta humedad (m) 2. Continental: baja humedad (c) 3. Tropical: cálida (T) 4. Polar: fría (P) 2 5. Ártica: muy fría (A)

2 CLASIFICACION DE LAS MASAS DE AIRE Masa de aire Región fuente Propiedades de origen Polar marítimo (Pm) Polar continental (Pc) Artico o Antártico (A) Tropical marítimo (Tm) Tropical Continental (Tc) Océanos en látitudes superiores a los 50º (aprox) Continentes en la próximdad del círculo ártico ; Antártida. Cuenca ártica y antártica (central) en invierno. Océanos subtropicales Desiertos en bajas latitudes durante el verano. Fresca, más bien húmeda ; inestable Fría seca ; estable Muy fría y seca ; muy estable Cálida ; humeda e inestable cerca del suelo, pero seca y estable arriba. Muy cálido y seco ; inestable. Masa de aire: área con las mismas propiedades (temperatura, humedad) en la dirección horizontal. 3 masas de aire Masas aire: adquieren las propiedades de las regiones donde se posan durante días. Después, se desplazan y llevan esas propiedades a regiones más o menos lejanas. 4

3 MASAS DE AIRE SOBRE LA PENINSULA IBERICA 5 MASAS DE AIRE SOBRE LA PENINSULA IBERICA Am Ac Pm rpm Pc Tm Tc

4 Frentes La frontera entre dos masas de aire se llama frente. Es una región con un importante gradiente horizontal de temperaturas y humedad. Típicamente tienen una anchura de 200 km. Son más fuertes en superficie y se debilitan en altura. Los frentes son típicos de las latitudes medias, están asociados a ciclones extratropicales o perturbaciones. El movimiento de estos frentes es responsable de la variabilidad diaria de las condiciones meteorológicas. Como Europa recibe muy diversas masas de aire, dichas condiciones son muy cambiantes. 7 Frentes Como detectar un frente: Gradientes en las temperaturas. Presencia de vaguadas en las isobaras. Cambios bruscos en la dirección del viento. Gradiente en la temperatura de rocío u otras características de humedad. Nubes y precipitación. Zona estrecha con un gran gradiente de temperaturas. Como de estrecho? que longitud? como de fuerte es el gradiente de temperaturas? 8

5 ADVECCIÓN Introducción Advección: movimiento horizontal del aire. Da lugar a que una variable (temp., razón de mezcla, etc..) se vea advectada (arrastrada) cuando el viento sopla a lo largo de un gradiente de dicha variable. Advección caliente: tiene lugar cuando el viento sopla a lo largo de un gradiente de temperaturas: de altas a bajas temperaturas. Advección fría: cuando el viento sopla a través de un gradiente de temperaturas, de temperaturas bajas a altas. 9 ADVECCIÓN CALIENTE N -5 C Aire frío E 0 C 5 C 10 C Aire cálido 10

6 ADVECCIÓN FRIA N -5 C Aire frío E 0 C 5 C 10 C Aire cálido 11 CAMBIOS EN LA DIRECCIÓN Y VELOCIDAD DEL VIENTO Convergente Ciclónico Ambos: convergente y ciclónico 12

7 CAMBIOS EN LA DIRECCIÓN Y VELOCIDAD DEL VIENTO Anticiclónico: no es un frente 13 Tipos frente Frío Cálido Estacionario Ocluido * 14

8 FRENTE CÁLIDO Masa aire más frío N E Masa aire cálido El frente cálido se mueve hacia el norte, empujando al aire frío. Frente frío Masa aire fría El aire frío empuja al sur al aire cálido. Mada aire cálida 15 Posición habitual frentes

9 Posición habitual frentes Pacific Polar Front Canadian Arctic Front Atlantic/Asiatic Arctic Front 80 Atlantic Polar Front Major Frontal Zones Mediterranean Front Northern Hemisphere Winter Tropical jet Mid-latitude Jet Stream Polar Front Frente cálido El aire cálido cabalga sobre el aire frío, más denso. La inclinación de la superficie del frente es muy pequeña: 0.5 to 1. 1 km en 300 km. Cuando el frente se aproxima, se observan nubes altas: cirros y cirro-estratos. Conforme se acerca más, la base de las nubes es cada vez más baja. Se observan Ns Str. La lluvia empieza bien adelante de la superficie frontal, extendiendose ampliamente. Una vez que pasa el frente, se observan rápidamente cielos despejados. Aire cálido nimbo-stratus alto-stratus Aire cálido cirro-stratus Aire frío Aire frío Movimiento del frente cirrus ~10 km ~300 km ~500 km

10 FRENTE CÁLIDO

11 Frente frío El aire frío empuja hacia adelante al aire cálido, que es forzado a subir. La pendiente es mayor que en frente cálido: ~1 km en 50 km. Se produce una conveción profunda, produciéndose un banda estrecha de lluvia intensa sobre la superficie frontal. Se observan cirros antes de la llegada del frente y cúmulos con el frente. Tras el frente, la base de nubes sube, y hay grandes claros. ~10 km Aire frío Cumulonimbus ~70 km ~200 km Aire frío Aire cálido Movimiento del frente Aire cálido Cerca del suelo la supercie frontal tien una gran pediente. 21 FRENTE FRÍO

12 INCLINACIÓN DE LOS FRENTES

13 Frente frío Frente cálido Frente estacionario No hay grandes diferencias entre las propiedades de las masas de aire en ambos lados. Las masas de aire se mueven pero, la frontera entre ambas no se mueve. Aire frío Aire cálido Los frentes son raramente estacionarios. Regla: si se mueve menos de 2 grados de latitud (~200 km) en un día se considera estacionario. 26

14 Frente ocluido En general los frentes fríos se mueven más rápido que los cálidos, y pueden alcanzar a otro frente cálido que existe delante. El resultado es un frente ocluido. Hay dos tipos de frentes ocluidos: cálidos y fríos, dependiendo de si el aire tras el frente frío es más cálido o más frío que el aire de delante del frente cálido. Las oclusiones son una etapa normal del desarrollo y decaimiento de los ciclones extratropicales. Usualmente tiene un gran depresión, aire tras el frente frío encuentra aire cálido en capas superiores del frente cálido. Se puede considerar una extensión del frente cálido. Movimiento del frente 27 Oclusión Fría Parecido a frente frío. El aire tras el frente frío esta mucho más frío que el que esta delante del frente cálido. Oclusión cálida Parecido a frente cálido. El aire delante del frente cálido esta más frío que el aire delante del frente frío. 28

15 frío Frente ocluido Cálido 29 MEZCLAS DE MASAS DE AIRE Mezcla horizontal de masas de aire (M 1, q 1, r 1, T 1 ) y (M 2, q 2, r 2, T 2 ). Mezcla isobárica, suponiendo no condensación. q m = M 1 q 1 + M 2 q 2 ) / M 1 + M 2 ) Usando q = (e / (p e)) e m / (p e m ) = ( M 1 e 1 / (p e 1 )) + M 2 e 2 / (p e 2 ))) / M 1 + M 2 ) Obtenemos: e m (M 1 e 1 + M 2 e 2 ) / M 1 + M 2 ) Suponiendo proceso isobárico sin intercambio de calor con el ambiente: T m (M 1 T 1 + M 2 T 2 ) / M 1 + M 2 ) Conclusión: Tanto T como e se mezclan linealmente.

16 MEZCLAS DE MASAS DE AIRE Mezcla horizontal de masas de aire e T 1, e * 1 p T m, e m * * r = 100% T m, e m T 2, e* 2 Si la mezcla resulta sobresaturada hay condensación, en este proceso isobárico pasamos de (T m,e m ) a (T m,e m ), para ello se condensa (r m -r m ) que ceden el calor latente de condesación L v (r m -r m ) para aumentar la temperatura de T m hasta T m. T 31 MEZCLAS DE MASAS DE AIRE Mezcla vertical de masas de aire. Nivel de condensación por mezcla. (T 1, p 1 ) y ( T 2, p 2 ). Se puede considerar un proceso de mezcla a una presión común p que alcanzan mediante una evolución adiabática. T p1 T 1 (p / p 1 ) Rd / c pd T p2 T 2 (p / p 2 ) Rd / c pd T m p (M 1 T p1 + M 2 T p2 ) / M 1 + M 2 ) que multiplicada por (1000/ p) Rd / c pd permite escribir: m = M M 2 2 ) / M 1 + M 2 ) Adiabática saturada r=r m b 2 m estrato después de la mezcla NCM r=r m b estrato antes de la mezcla m 32 1

17 MEZCLAS DE MASAS DE AIRE Mezcla horizontal de masas de aire (M 1, q 1, r 1, T 1 ) y (M 2, q 2, r 2, T 2 ). Mezcla isobárica, suponiendo no condensación. q m = M 1 q 1 + M 2 q 2 ) / M 1 + M 2 ) Usando q = (e / (p e)) e m / (p e m ) = ( M 1 e 1 / (p e 1 )) + M 2 e 2 / (p e 2 ))) / M 1 + M 2 ) Obtenemos: e m (M 1 e 1 + M 2 e 2 ) / M 1 + M 2 ) Suponiendo proceso isobárico sin intercambio de calor con el ambiente: T m (M 1 T 1 + M 2 T 2 ) / M 1 + M 2 ) 33 CICLÓN EXTRATROPICAL (BORRASCA, OSISTEMA O DEPRESIÓN FRONTAL) N H Ciclogenesis L H E H 34

18 Habitualmente, el ciclón extratropical se desarrolla a partir de un frente estacionario. Estado de desarrollo maduro 36

19 Estado de oclusión 37 Estado de oclusión 38

20 Ciclo de vida: ~ 5 días y a lo largo de ~ 1000 km 39 SECCIÓN VERTICAL 40

21 En la zona del frente polar se producen bajas presiones en superficie. cloud La rotación entorno a la zona de bajas presiones desencadena una onda. La fricción causa que el aire converja al centro de la baja presión. La convergencia es compensada con aire que asciende, formándose nubes y precipitación. 41 El sector de aire frío empuja al frente frío hacia adelante, el sector de aire cálido se mueve sobre el frente cálido. El frente cálido se mueva más despacio que el frío. El frente frío alcanza al cálido, formándose una oclusión. La depresión alcanza su máximo unas horas de pues de la oclusión. 42

22 La baja empieza a debilitarse, y las nubes se rompen y dispersan. 43 Estructura ideal de una borrasca: Aire frío delante del frente cálido. Sector caliente entre el frente frío y el cálido. Aire frío detrás del frente frío.

23 Surface View 3-D View Images source: 46

24 Surface View 3-D View Images source: 47 Surface View 3-D View Images source: 48

25 Surface View 3-D View Images source: 49 Surface View 3-D View Images source: 50

26 B O R R A S C A F R O N T A L B O R R A S C A F R O N T A L

27 OCLUSIÓN CICLO DE VIDA DE UNA DEPRESIÓN

28 CICLO DE VIDA DE UNA DEPRESIÓN 56

29 ESTRUCTURA 3D: RELACIÓN CON LA CIRCULACIÓN GENERAL DE LA ATMÓSFERA (TEMA 8) CYCLONE: ON SATELLITE

30 BORRASCA

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33 FRENTE FRÍO O CÁLIDO Solo se puede saber tras el paso del frente, por la dirección en que se mueven las masas de aire. Si las temperaturas bajan tras pasar el frente es un frente frío y si no viceversa. Se puede usar viento geostrófico: si el viento va de aire caliente a frío es un frente cálido y viceversa.

34 VIENTO TÉRMICO Y CIZALLA DEL VIENTO Como las isotermas se juntan cerca del frente y son paralelas a este, el viento varia con la altura de forma que tiende a ser paralelo a las Isotermas en altura. Localizacion de los frentes en mapas meteorológicos: Zonas con un gran gradiente horizontal de temperatura, presión y/o humedad. También se identifican por los flujos de la dirección del viento.

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36 L Los ciclones empujan al aire caliente hacia el este y hacia arriba, y empujan aire frío hacia abajo y hacia el oeste.

37 En altura, los ciclones estan situdados sobre aire frío y aparecen ligeramente desplazados hacia el oeste del ciclon en superficie. L L 26 abril 8:00

38 INFRARROJO: NUBES CÁLIDAS Y BAJAS (GRIS), NUBES ALTAS Y FRÍAS (BLANCO) A IMAGEN VISIBLE (IZQUIERDA), IMAGEN INFRARROJA (DERECHA)

39 Son característicos de las latitudes medias. Se forman en zonas de un fuerte contraste de temperaturas, cerca del frente polar : 1310 UTC 78

40 ANÁLISIS DEL FRENTE Contorno de temp. (cada 4ºC) en superficie suele revelar la posición del frente. A veces no: interfase tierra mar, presencia montañas. Se puede representar la temperatura potencial (θ) en superficie. Otra opción: T 850 mb, si la superficie es confusa.