Bueno ya estoy aquí; al grano:
1.- Supongamos una masa de aire frío. Según tus explicaciones, esto supondría anticiclón en capas bajas, por la mayor densidad del aire frío, y depresión en capas altas, puesto que la presión decrece más rápidamente con la altura en aire frío. ¿Correcto?
En las capas altas correcto, pero en las bajas se pueden dar ambos extremos tanto con frío como con calor.
2.- Entiendo entonces, que en esa masa de aire frío no podría darse anticiclón en altura, ¿verdad?
Verdad.
3.- Pero, ¿Podría darse, siguiendo con esa masa de aire frío, depresión tanto en altura como en el suelo? Lo de la depresión en altura, ya esta aclarado, pero ¿cómo podría ser posible que también existiera depresión en capas bajas siendo la masa de aire frío, es decir aire denso?
Claro que se puede dar depresión: si la causa que hace ascender el aire no es el calentamiento (depresión térmica) sino la divergencia en altura (depresión dinámica), al "vaciarse" la atmósfera en las capas altas a mayor ritmo del que se "rellena" en las bajas, tiende a haber un déficit en altura que se compensa con la subida de aire de niveles inferiores, el cual al ascender y expandirse adiabáticamente se enfría, teniendo por tanto menor tª que el aire de alrededor que no ha ascendido: una baja fría.
Además hay otro caso: una masa fría que se desplace a una zona más caálida se empezará a calentar por abajo, lo cual crea inestabilidad y los consiguientes ascensos, ahondándose una depresión en el seno de la masa fría.
4.- Ahora sigamos la evolución de esta masa de aire frío, en el caso de anticiclón en el suelo y depresión arriba.
4.1- Como tú decías, si emigra hacia lugares más cálidos, esta masa se calienta por la base, de manera que este aire al empezar a ascender, disminuye la presión en el suelo, debilitándose el anticiclón. Por el contrario, al irse calentando las capas medias-altas, la depresión en altura se debilita, es decir, la presión va aumentando en las capas medias y altas. ¿Correcto? En ese caso, veríamos la siguiente evolución:
en el mapa de superficie y en el de 850 hPa la presión iría disminuyendo en ese punto, mientras que en el mapa de 500 hPa la presión iría aumentando en ese mismo punto. ¿Es esto correcto?
Correcto.
4.2- Pero lo que no entiendo es, ¿por qué dices que la depresión en altura se va debilitando, es decir, la presión en altura va aumentando al calentarse el aire, si el aire caliente es precisamente menos denso? ¿No debería, por ese motivo, disminuir la presión? Hay algo ahí que se me escapa.
Ese aire que se calienta por la base tiene que subir, dejando un vacío en superficie (depresión) pero acumulándose en altura (por eso a 500 hPa sube la presión).
Además, en la columna de aire al no estar tan fría como en su lugar de origen, la presión desciende con la altura más lentamente (al dilatarse los "filetes" de aire por efecto del calentamiento), con lo que si ascendemos los mismos metros que en su punto de partida, la presión en "nuestras" latitudes a 500 hPa no será tan baja como en su lugar de origen, aunque siga habiendo depresión.
5- Ahora supongamos esta masa de aire frío, pero en el caso de depresión tanto a nivel del suelo como arriba, aunque aún no comprendo el motivo de depresión a nivel del suelo con aire frío.
5.1- Al emigrar hacia un lugar más cálido, al igual que antes, esta masa se calienta por la base, de manera que este aire al empezar a ascender, disminuye la presión en el suelo. En este caso, ¿aumentaría la depresión a nivel del suelo?. Por el contrario, al irse calentando las capas medias-altas, la depresión en altura se debilita, es decir, la presión va aumentando en las capas medias y altas. ¿Correcto? En ese caso, veríamos la siguiente evolución: en el mapa de superficie y en el de 850 hPa la presión iría disminuyendo en ese punto, mientras que en el mapa de 500 hPa la presión iría aumentando en ese mismo punto. ¿Es esto correcto?
Lo estás respondiendo tú solito, como en el apartado anterior.
En este caso, vuelvo a ir a la pregunta 4.2. El por qué de aumentar la presión en las capas altas por calentarse el aire, si este aire más caliente es menos denso, y según mi lógica al disminuir su densidad, debería disminuir la presión.
Ya está respondido en el apartado 4.2. Tú das calor a la atmósfera, y se dilata, separándose las superficies isobáricas, bajando la presión en superficie y subiendo en altura.
5.2.- Finalmente, en cualquiera de los casos de arriba, con masa de aire frío, parece que la tendencia de esta masa al emigrar a lugares más cálidos es la de ir disminuyendo la presión a nivel del suelo e ir aumentando la presión en capas medias-altas. Mi pregunta es, ¿hasta cuando? ¿Se alcanza un equilibrio? ¿Y cómo es ese equilibrio final?
El equilibrio en la atmósfera no existe. En teoría si esa masa fría se estancase sobre una zona más cálida el aire de los niveles inferiores subiría hasta que la atmósfera alcanzase un gradiente vertical de tª estable, quedando una profunda depresión en superficie y anticiclón en altura; la 1ª se iría rellenando con aire de los alrededores, y el 2º se iría vaciando, hasta que cada nivel alcanzase la tª y presión que le corresponden por su latitud. Pero ese equilibrio sólo lo veríamos si se apagase el Sol (bueno, entonces no veríamos nada).
Todo lo anterior se puede plantear para masas de aire cálido. Por ejemplo, la pregunta 3:
3 (bis).-¿Podría darse, con una masa de aire cálido, anticiclón tanto en altura como en el suelo? ¿Por qué el aire caliente implica alta presión, si es más ligero que el frío? En altura lo entiendo, puesto que la presión disminuye con la altura más lentamente en aire caliente que en aire frío. ¿Por qué entonces también podría haber anticiclón en capas bajas con aire caliente?
Así podríamos recorrer los puntos 4 y 5, dándolo la vuelta y planteándolo para aire caliente.
Lo mismo que hemos hablado: en los anticiclones dinámicos, es la convergencia en altura lo que hace descender el aire y subir la presión en superficie. Lee detenidamente lo que expliqué en los puntos anteriores, y sólo tienes que invertir términos (frío por calor, depresión por anticiclón y sale como un churro).
6.- Otros casos que se me plantean son, qué ocurre cuando irrumpe una masa de aire cálido donde existía una de aire frío, o viceversa, es decir, qué ocurre cuando donde existe una masa de aire cálido irrumpe una de aire frío. En esos casos, ¿cuál desplaza a cuál? ¿Y cuáles son los comportamientos y las evoluciones en cada caso? ¿Qué ocurre en cada caso con las presiones en suelo y altura, con el tiempo resultante, la estabilidad atmosférica…?
En el primer caso tienes un frente cálido: al sustituir el aire cálido ligero al frío denso en la columna atmosférica, la presión baja en superficie: así es como nace una depresión por una ondulación en el frente polar.
El 2º caso es un frente frío, y tras él irrumpe un anticiclón polar móvil al entrar aire denso.
Voy a comer y ahora sigo.
Bueno, ya he llenado el buche. Vamos a lo nuestro:
Olvidé decirte que lo explicado más arriba es válido para masas de aire en su conjunto: grandes irrupciones frías, cálidas, etc. En los límites de masas de aire, que es donde se hallan los frentes, el asunto es más complicado; lo digo por si ves aparentes contradicciones entre lo que sigue ahora.
Olvidé también decir que un frente, al quedar el aire cálido por encima, es una inversión térmica inclinada: así, cuando llega uno cálido, la inversión comienza a descender desde las alturas con lo que las nubes de desarrollo vertical, si las hubiere, tienden a menguar. Cuando irrumpe la masa cálida, al enfriarse por la base, la atmósfera se estabiliza; lo contrario tras el frente frío. Decir que los frentes se forman por convergencia (choque) de masas de aire, ¿y dónde hay convergencia? en las vaguadas y en el centro de las depresiones; por eso en superficie los frentes ACTIVOS siguen siempre el eje de una vaguada.
En altura, como la presión desciende a distinto ritmo en el aire frío y en el cálido, habrá un acusado gradiente de presión: fuertes vientos en altura. La corriente en chorro en resumidas cuentas.
7.- En una borrasca, tengo entendido que el frente frío delimita el aire frío del caliente, siendo el frío el que “empuja” al caliente. En el frente cálido el aire caliente se “desliza” sobre el frío. Habiendo dos masas de aire, frío y caliente, tan delimitadas, ¿cómo se traduce eso en los mapas de altura y superficie en cuanto a presiones, temperaturas etc? Una vez que el frente se ocluye, ¿queda el aire caliente arriba y el frío abajo? ¿En ese caso cómo son los mapas y la situación en capas bajas y en altura?
Casi todo está respondido en el apartado anterior, pero en el caso de una oclusión el aire cálido se encuentra rechazado hacia latitudes más bajas, así que una depresión ocluída es una depresión fría en todo su espesor, pues el aire cálido ya no forma parte de ella. El frente ocluído no es tan marcado puesto que las diferencias entre el aire de uno y otro lado son escasas (tenemos aire frío a ambos lados pero que ha seguido evoluciones distintas según el lado). Además el frente ocluído no está en una vaguada en superficie, sino que es cuasi-paralelo a las isobaras: es cuasi-estacionario, tendiendo a disolverse (la atmósfera se ha vuelto BAROTRÓPICA, ¿recuerdas el concepto?)
8.- ¿Qué bibliografía me recomiendas donde se expliquen todos estos conceptos, interpretación de mapas de altura, etc? A poder ser a un nivel más o menos didáctico. Por mi formación de ingeniería, puedo tragarme conceptos de mecánica de fluidos o termodinámica, si no hay otra cosa, pero preferiría algo donde se explique todo esto de forma clara y sin entrar en demasiados desarrollos matemáticos. ¿Existen libros de este tipo?
"Climatología", José Mª. Cuadrat y Mª. Fernanda Pita, ed. Cátedra.
"Atmósfera, tiempo y clima", Roger G. Barry y Richard J. Chorley, ed. Omega (7ª edición).
Y por supuesto
http://www.inm.es/web/sup/ciencia/divulga/tempoweb/main.html, o varios artículos de la revista RAM sobre advección de vorticidad y todo el berenjenal.
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