Circulación general de la atmósfera

Transcripción

1 Circulación general de la atmósfera

2 Altura de la tropopausa

3 Ecuación hipsométrica: ecuacion de estado + ecuación hidrostática. Relaciona distribución de masa en altura con temperatura de la columna atmosférica. z z2 p2 z1 Aire cálido p1 Aire frío El espesor de la capa entre p1 y p2 depende de la T media en la capa p1 z 2 z 1= p 2 d p R T RT / g = ln(p1 / p2 ) p g

4 Debido a la pendiente de las superficies isobaras entre polo y ecuador se inducirá un viento en altura p Winds p1 Ecuador El flujo de masa hacia los polos causará que baje la presión de superficie en los trópicos y aumente en los polos induciendo un flujo hacia el ecuador en superficie. Hadley (1700s) p y p2 Polo

5 C or io lis Pressure?

6 Extra-tropicos Latitudes medias y altas Tropicos Extra-tropicos Latitudes medias y altas

7 Trópicos Corriente en chorro Circulación de Hadley

8 La circulacion de Hadley se limita a los trópicos

9 Corrientes en chorro

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11 Velocidad vertical en 500 hpa

12 En la zona de ascenso de la circulación de Hadley existe convección profunda en forma de hot towers Movimientos ascendentes 10 cm/s

13 Las hot towers ocupan un 2% de los trópicos en un instante de tiempo dado

14 Distribución media annual de precipitación. Las regiones en rojo son las regiones de gran actividad convectiva Zona de Convergencia Intertropical

15 La circulación de Hadley transporta energía del ecuador hacia los subtrópicos

16 Transporte de masa Celdas de Ferrel Celdas de Hadley

17 Extra-trópicos Circulación en latitudes medias

18 Dos comportamientos muy diferentes Latitudes medias Tropicos

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22 Jet Subtropical (mas derecho ) Jet Frente polar (tiene grandes meandros)

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24 p Corriente en chorro (en la media zonal no se distinguen las dos corrientes en chorro de cada hemisferio) Los vientos del oeste aumentan con la altura y son mas fuertes en el invierno Por qué?

25 Para escalas grandes ( km) en latitudes fuera de los trópicos el balance principal es: Equilibrio Geostrófico: balance entre aceleración de Coriolis y gradiente de presión. u u u u 1 u v w f v= t x y z 1 v v v v u v w f u= t x y z p 2 u AH AH 2 x x p 2 v AH AH 2 y x 1 p v g= f x 1 p ug = f y 2 u 2 AV 2 u 2 y z 2 v 2 v AV 2 2 y z Viento (flujo) geostrófico

26 Viento geostrófico en el hemisferio sur en ausencia de fricción Coriolis p+2δp y ug p+δp FGP x 1 p v g= f x 1 p ug = f y p p y

27 Flujo es paralelo a isobaras rectas ~ geostrofico

28 Viento geostrófico en el hemisferio sur en presencia de fricción (capa limite) Coriolis Friccion p+2δp y ug p+δp p FGP x p y

29 H. Norte Vientos convergen en los centros de baja presión en superficie teniendo asociado un movimiento ascendente y mal tiempo. Vientos divergen en los centros de alta presion teniendo asociado movimiento descendente y buen tiempo.

30 Consideremos que la densidad del fluído se puede considerar constante Tomando la derivada vertical del viento geostrófico y usando la ecuación hidrostática para sustituir dp/dz

31 Usando la ecuacion de estado para vincular la densidad con la temperatura: = 0 1 T T 0 ug g T = z f y v g g T = z f x Viento térmico: variación del viento geostrófico con la altura - contornos de temperatura son líneas de corriente para el viento térmico. Si bien se usó la ecuacion de estado del agua para derivar la ecuación del viento térmico, para la atmósfera también hay una ecuación análoga: R T = ln p f y u g vg R T = ln p f x

32 R T Z 2 Z 1 = ln( p1 / p2 ) g u g R T = ln p f y p

33 dt/dy dt/dy

34 Corriente en chorro p Los vientos del oeste aumentan con la altura y son mas fuertes en el invierno u g R T = 0 ln p f y El aumento de los vientos con la altura está asociado al gradiente meridional de T

35 Meandros de la corriente en chorro La corriente en chorro no es uniforme ni espacial, ni temporalmente, sino que su estructura cambia dia a dia. Y con ella el tiempo.

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37 Meandros de la corriente en chorro

38 En superficie, las ondulaciones de la corriente en chorro tienen asociados centros de baja presión. El aire circula alrededor de los centros de baja presión de tal forma que masas de aire de diferente tipo se encuentran creando frentes fríos y cálidos donde se producen tormentas.

39 Ciclones extratropicales

40 Caso

41 Aire frío y seco Aire cálido y húmedo B

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43 Los eddies transportan calor hacia los polos

44 Cómo influye la existencia de continentes en la circulación?

45 En ausencia de continentes la circulación es simétrica con respecto al ecuador

46 La existencia de continentes modifica la circulación a traves de: - orografía - contraste térmico continentes-océanos.

47 Vientos en 200mb Media Anual Vientos no uniformes en longitud. Uniformidad es mayor en H.S. Máximos a la salida de los continentes, coincide con máximos de precipitacion.

48 Maximo de las corrientes en chorro durante el invierno. Maximo en el H.N. de 70m/s. Notar el movimiento hacia los polos de la corriente en chorro con las estaciones.

49 Vientos en superficie Media Anual Los vientos del oeste son mucho mas fuertes y uniformes en el H.S. Notar minimos de vientos en 30.

50 Relativamente poca estacionalidad de los vientos alisios en comparacion con los vientos del oeste.

51 En el invierno del H.N. se desarrollan dos centros de baja presión debido al contraste térmico entre los fríos continentes y los mas cálidos océanos. Esas dos zonas de bajas presión son la baja Aleutiana y la baja de Islandia. Estas regiones tienen cielo cubierto y lluvias durante toda la estacion pues la circulación de superficie tiende a converger causando movimiento ascendente y condensación de vapor de agua. En el invierno del H.S. el cinturon de altas presiones subtropicales tiende a ser mas uniforme.

52 Monson=cambio direccion vientos de acuerdo a la estacion. Movimiento aparente del sol calienta el continente en verano generando una baja presion. Los vientos tienden a converger hacia la baja trayendo humedad del oceano.

53 Monsón de América del Sur

54 Desiertos: E-P>0 - Celda de Hadley: descenso N/S - Descensos locales por montañas: Patagonia Atacama: -descenso global -descenso local (alisios sobre Andes). -TSM fria

55 Diferentes desiertos: diferentes T y precipitacion

56 Celda de Walker Las diferencias de temperatura de superficie no sólo existen entre océano-continente. Tambien existen entre diferentes regiones de los océanos. En particular, entre el Pacífico ecuatorial este y oeste

57 En las cálidas aguas del Pacífico oeste existe un movimiento de ascenso de aire generando nubes convectivas. Este aire desciende en el Pacífico este donde provoca la aparición de las nubes bajas tipo estratos que casi no producen lluvias y cubren las aguas frías de la costa peruana. El circuito se completa en superficie con los vientos alisios.

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