Mecánica de los ciclones tropicales
Los huracanes se forman cuando la energía expulsada por la condensación del vapor de agua presente en el aire cálido en elevación causa un bucle de alimentación positiva sobre las aguas templadas de los océanos. El aire se calienta, elevándose aún más, lo que conduce a más condensación. El aire que fluye hacia el exterior de esta "chimenea" vuelve a la superficie, formando vientos muy fuertes.[18]
Estructuralmente, un ciclón tropical es un gran sistema de nubes en rotación, viento y tormentas. Su fuente primaria de energía es la expulsión del calor de condensación del vapor de agua que se condensa a grandes altitudes, siendo el calor aportado por el Sol el que inicia el proceso de evaporación. Además, un ciclón tropical puede ser interpretado como una gigante máquina térmica vertical, mantenida por la mecánica y fuerzas físicas como la rotación y la gravedad terrestre.[19]
En otro sentido, los ciclones tropicales pueden ser vistos como un tipo especial de complejo convectivo de mesoescala, que continua desarrollándose a partir de una vasta fuente de humedad y calor. La condensación conduce a unas mayores velocidades del viento, ya que una pequeña fracción de la energía liberada se convierte en energía mecánica;[20] los vientos más rápidos y presiones más bajas asociadas con ellos causan una mayor evaporación en superficie y de este modo incluso más evaporación. Mucha de la energía expulsada conduce las corrientes de aire, lo que aumenta la altura de las nubes, acelerando la condensación.[21] Este bucle de retroalimentación positiva continúa mientras las condiciones sean favorables para el desarrollo del ciclón tropical. Factores como una ausencia continuada de equilibrio en la masa de distribución de aire también aportarían energía para mantener al ciclón. La rotación de la Tierra causa que el sistema gire, efecto conocido como el efecto Coriolis,[22] dando una característica ciclónica y afectando a la trayectoria de la tormenta.[23]
Lo que principalmente distingue a un ciclón tropical de otros fenómenos meteorológicos es la condensación como fuerza conductora.[24] Dado que la convección es más fuerte en un clima tropical, esto define el dominio inicial del ciclón. Por contraste, frecuentemente los ciclones de media latitud obtienen su energía de los gradientes horizontales de temperatura preexistentes en la atmósfera.[24] Para poder seguir alimentando su motor de calor, el ciclón tropical debe permanecer sobre agua cálida, que provee la humedad atmosférica necesaria. La evaporación se acelera por los vientos fuertes y se reduce por la presión atmosférica en la tormenta, resultando un bucle de alimentación positiva. Como consecuencia, cuando un ciclón tropical pasa sobre tierra su fuerza disminuye rápidamente.[25]
Mediciones de ozono recogidas sobre el Huracán Erin el 12 de septiembre de 2001. El ojo de Erin está marcado con un símbolo rojo de huracán. En el ojo, las concentraciones de ozono son elevadas (amarillo y verde). El núcleo está rodeado por un área de concentració mucho menor de ozono (púrpura y azul).
Los niveles de ozono dan una pista sobre si una tormenta se desarrollará. El giro inicial de un ciclón tropical es débil y muchas veces cubierto por las nubes, y no siempre es fácil de detectar por los satélites que proveen imágenes de las nubes. Sin embargo, instrumentos como el Total Ozone Mapping Spectrometer pueden identificar cantidades de ozono que están relacionadas íntimamente con la formación, intensificación y movimiento de un ciclón. Como resultado, los niveles de ozono pueden ser muy útiles para determinar la ubicación del ojo. Las concentraciones naturales de ozono son más elevadas en la estratosfera. El aire más cercano a la superficie oceánica es menos rico en ozono. Rodeando al ojo, hay un anillo de potentes tormentas que absorben el aire húmedo y cálido de la superficie del océano, elevándolo kilómetros en la atmósfera, a veces hasta alcanzar la capa baja de la estratosfera. Este aire pobre en ozono reemplaza al aire rico en ozono provocando que las concentraciones en ozono disminuyan. El proceso se invierte a sí mismo en el ojo: el aire en altura se hunde hacia la superficie, infundiendo a la columna entera con ozono. Los niveles de ozono descendentes alrededor del ojo pueden ser una importante señal de que la tormenta se está fortaleciendo.[26]
Gráfica que muestra la caída de temperatura en superficie en el Golfo de México en los momentos en el que los huracanes Katrina y Rita pasaron por el mismo. Estas tormentas enfriaron el agua más de 4 °C en los lugares por los que discurrieron y enfriaron todo el Golfo en 1 ºC.
El paso de un ciclón tropical sobre el océano puede causar que las capas superficiales del mismo se enfríen de forma sustancial, lo que puede influir en el desarrollo del ciclón. Los ciclones tropicales enfrían el océano al actuar como "motores de calor" que transfieren el calor de la superficie del océano a la atmósfera a través de la evaporación. El enfriamiento también se produce por el ascenso de agua fría debido al efecto de succión del centro de bajas presiones de la tormenta. También puede existir un enfriamiento adicional como producto de las lluvias que pueden producirse en la superficie oceánica en un momento dado. La cobertura de nubes también puede desempeñar parte de esta función al actuar como escudo entre el océano y la luz directa del sol antes y algo después del paso de la tormenta. Todos estos efectos pueden combinarse para producir un descenso dramático de las temperaturas en un área considerable durante algunos días.[27]
Los científicos del Centro Nacional de Investigación Atmosférica (EEUU) estiman que un huracán expulsa energía en un ratio aproximado de 50 a 200 trillones de vatios al día,[21] aproximadamente la cantidad de energía liberada al explotar una bomba nuclear de 10 megatones cada 20 minutos,[28] 70 veces la energía consumida por los humanos en todo el mundo o 200 veces la capacidad de producción de energía eléctrica de todo el mundo.[21]
Mientras que el movimiento más evidente de las nubes es hacia el centro, los ciclones tropicales también desarrollan un flujo de nubes hacia el exterior a nivel superior (a gran altitud). Esto se origina del aire que ha liberado su humedad y es expulsado a gran altitud a través de la "chimenea" del motor de la tormenta.[19] Este flujo produce cirros altos y delgados que giran en espiral lejos del centro. Los cirros pueden ser los primeros signos de que un huracán que se aproxima.[29]
Los huracanes se forman cuando la energía expulsada por la condensación del vapor de agua presente en el aire cálido en elevación causa un bucle de alimentación positiva sobre las aguas templadas de los océanos. El aire se calienta, elevándose aún más, lo que conduce a más condensación. El aire que fluye hacia el exterior de esta "chimenea" vuelve a la superficie, formando vientos muy fuertes.[18]
Estructuralmente, un ciclón tropical es un gran sistema de nubes en rotación, viento y tormentas. Su fuente primaria de energía es la expulsión del calor de condensación del vapor de agua que se condensa a grandes altitudes, siendo el calor aportado por el Sol el que inicia el proceso de evaporación. Además, un ciclón tropical puede ser interpretado como una gigante máquina térmica vertical, mantenida por la mecánica y fuerzas físicas como la rotación y la gravedad terrestre.[19]
En otro sentido, los ciclones tropicales pueden ser vistos como un tipo especial de complejo convectivo de mesoescala, que continua desarrollándose a partir de una vasta fuente de humedad y calor. La condensación conduce a unas mayores velocidades del viento, ya que una pequeña fracción de la energía liberada se convierte en energía mecánica;[20] los vientos más rápidos y presiones más bajas asociadas con ellos causan una mayor evaporación en superficie y de este modo incluso más evaporación. Mucha de la energía expulsada conduce las corrientes de aire, lo que aumenta la altura de las nubes, acelerando la condensación.[21] Este bucle de retroalimentación positiva continúa mientras las condiciones sean favorables para el desarrollo del ciclón tropical. Factores como una ausencia continuada de equilibrio en la masa de distribución de aire también aportarían energía para mantener al ciclón. La rotación de la Tierra causa que el sistema gire, efecto conocido como el efecto Coriolis,[22] dando una característica ciclónica y afectando a la trayectoria de la tormenta.[23]
Lo que principalmente distingue a un ciclón tropical de otros fenómenos meteorológicos es la condensación como fuerza conductora.[24] Dado que la convección es más fuerte en un clima tropical, esto define el dominio inicial del ciclón. Por contraste, frecuentemente los ciclones de media latitud obtienen su energía de los gradientes horizontales de temperatura preexistentes en la atmósfera.[24] Para poder seguir alimentando su motor de calor, el ciclón tropical debe permanecer sobre agua cálida, que provee la humedad atmosférica necesaria. La evaporación se acelera por los vientos fuertes y se reduce por la presión atmosférica en la tormenta, resultando un bucle de alimentación positiva. Como consecuencia, cuando un ciclón tropical pasa sobre tierra su fuerza disminuye rápidamente.[25]
Mediciones de ozono recogidas sobre el Huracán Erin el 12 de septiembre de 2001. El ojo de Erin está marcado con un símbolo rojo de huracán. En el ojo, las concentraciones de ozono son elevadas (amarillo y verde). El núcleo está rodeado por un área de concentració mucho menor de ozono (púrpura y azul).
Los niveles de ozono dan una pista sobre si una tormenta se desarrollará. El giro inicial de un ciclón tropical es débil y muchas veces cubierto por las nubes, y no siempre es fácil de detectar por los satélites que proveen imágenes de las nubes. Sin embargo, instrumentos como el Total Ozone Mapping Spectrometer pueden identificar cantidades de ozono que están relacionadas íntimamente con la formación, intensificación y movimiento de un ciclón. Como resultado, los niveles de ozono pueden ser muy útiles para determinar la ubicación del ojo. Las concentraciones naturales de ozono son más elevadas en la estratosfera. El aire más cercano a la superficie oceánica es menos rico en ozono. Rodeando al ojo, hay un anillo de potentes tormentas que absorben el aire húmedo y cálido de la superficie del océano, elevándolo kilómetros en la atmósfera, a veces hasta alcanzar la capa baja de la estratosfera. Este aire pobre en ozono reemplaza al aire rico en ozono provocando que las concentraciones en ozono disminuyan. El proceso se invierte a sí mismo en el ojo: el aire en altura se hunde hacia la superficie, infundiendo a la columna entera con ozono. Los niveles de ozono descendentes alrededor del ojo pueden ser una importante señal de que la tormenta se está fortaleciendo.[26]
Gráfica que muestra la caída de temperatura en superficie en el Golfo de México en los momentos en el que los huracanes Katrina y Rita pasaron por el mismo. Estas tormentas enfriaron el agua más de 4 °C en los lugares por los que discurrieron y enfriaron todo el Golfo en 1 ºC.
El paso de un ciclón tropical sobre el océano puede causar que las capas superficiales del mismo se enfríen de forma sustancial, lo que puede influir en el desarrollo del ciclón. Los ciclones tropicales enfrían el océano al actuar como "motores de calor" que transfieren el calor de la superficie del océano a la atmósfera a través de la evaporación. El enfriamiento también se produce por el ascenso de agua fría debido al efecto de succión del centro de bajas presiones de la tormenta. También puede existir un enfriamiento adicional como producto de las lluvias que pueden producirse en la superficie oceánica en un momento dado. La cobertura de nubes también puede desempeñar parte de esta función al actuar como escudo entre el océano y la luz directa del sol antes y algo después del paso de la tormenta. Todos estos efectos pueden combinarse para producir un descenso dramático de las temperaturas en un área considerable durante algunos días.[27]
Los científicos del Centro Nacional de Investigación Atmosférica (EEUU) estiman que un huracán expulsa energía en un ratio aproximado de 50 a 200 trillones de vatios al día,[21] aproximadamente la cantidad de energía liberada al explotar una bomba nuclear de 10 megatones cada 20 minutos,[28] 70 veces la energía consumida por los humanos en todo el mundo o 200 veces la capacidad de producción de energía eléctrica de todo el mundo.[21]
Mientras que el movimiento más evidente de las nubes es hacia el centro, los ciclones tropicales también desarrollan un flujo de nubes hacia el exterior a nivel superior (a gran altitud). Esto se origina del aire que ha liberado su humedad y es expulsado a gran altitud a través de la "chimenea" del motor de la tormenta.[19] Este flujo produce cirros altos y delgados que giran en espiral lejos del centro. Los cirros pueden ser los primeros signos de que un huracán que se aproxima.[29]
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