Dinamica de los Huracanes, formación del "Ojo".

Esto me pasa por meterme en temas peliagudos, he encontrado una enorme cantidad de información (toda en ingles  ), la mencionaré al final del post, pero me concentraré en lo mas sencillo, el artículo que aparece en las FAQ del NHC sobre el tema que mencioné en otro topic, así que allá vamos.

¿Que es el "ojo"? ¿Como se forma y se mantiene? ¿Que es la "pared del ojo"? ¿Que son las "bandas espirales"?

Escrito con una importante ayuda de Chris Landsea



El "ojo" es un área circular de vientos relativamente ligeros y buen tiempo que se encuentra en el centro de un ciclón tropical severo. Aunque los vientos están en calma en el eje de rotación,  vientos fuertes pueden extenderse bastante dentro del ojo. Hay poca o ninguna precipitación y el cielo es a veces azul o las estrellas se pueden ver. El ojo es la región de menor presión de superficie y temperaturas más cálidas en el aire - la temperatura de los ojos puede ser de 10 ° C [18 ° F] más cálido o más, a una altitud de 12 km [8 millas] de su entorno, pero sólo 0-2 ° C [0-3 ° F] más cálidas en la superficie (Hawkins y Rubsam 1968) en el ciclón tropical. Los ojos varían en tamaño de 8 km [5 millas] a más de 200 km [120 millas] de diámetro, pero la mayoría son de aproximadamente 30 a 60 km [20-40 millas] de diámetro (Weatherford y Gray 1988).

El ojo está rodeado por la "pared del ojo", el anillo circular de convección profunda que es la zona  de los vientos más fuertes en superficie en el ciclón tropical. El ojo se compone de aire que se hunde lentamente y la pared del ojo tiene un flujo neto hacia arriba, como resultado de muchos moderados  (en ocasiones fuertes) ascensos y descensos. La temperatura más cálida del ojo se debe al calentamiento por compresión del aire subsidente. La mayoría de los sondeos realizados dentro del ojo muestran una capa de aire en niveles bajos que es relativamente húmedo, con una inversión por encima, lo que sugiere que el hundimiento en el ojo por lo general no llega a la superficie del océano, sino que sólo llega hasta unos 1-3 km [1 - 2 millas] de la superficie.

El mecanismo exacto por el cual se forma el ojo sigue siendo algo controversial. Una idea que sugiere que el ojo se forma como resultado del gradiente de presión dirigido hacia abajo asociado con el debilitamiento y la difusión radial del campo de viento tangencial con la altura (Smith, 1980). Otra hipótesis sugiere que el ojo se forma cuando la liberación de calor latente en la pared del ojo se produce, forzando la subsidencia en el centro de la tormenta (Shapiro y Willoughby, 1982). Es posible que estas hipótesis no sean incompatibles entre sí. En cualquier caso, como el aire subside, se comprime y se calienta en relación con el aire al mismo nivel fuera y por lo tanto se hace localmente flotante. Esta flotabilidad ascendente aproximadamente balancea el gradiente de presión descendente por lo que el hundimiento real se produce por una fuerza residual pequeña.

Otra de las características de los ciclones tropicales que probablemente juega un papel importante en la formación y mantenimiento del ojo es la convección en la pared del ojo. La convección en los ciclones tropicales se organiza en bandas de lluvia largas y estrechas que se orientan en la misma dirección que el viento horizontal. Debido a que estas bandas parecen girar en espiral hacia el centro del ciclón tropical, es que a veces se llaman "bandas espirales". A lo largo de estas bandas, la convergencia en niveles bajos es máxima, y por lo tanto, en los niveles altos la divergencia es más pronunciada. Una circulación directa se desarrolla en la cual converge aire cálido y húmedo en la superficie, asciende a través de estas bandas, diverge en lo alto, y desciende en ambos lados de las bandas. La subsidencia se distribuye en una amplia zona en el exterior de la banda de lluvia, pero se concentra en un área pequeña en el interior. A medida que el aire subside, se calienta adiabáticamente, y se seca el aire. Como la subsidencia se concentra en el interior de la banda, el calentamiento adiabático es más fuerte hacia el interior de la banda causando un agudo contraste entre la presión que cae a través de la banda mientras que el aire caliente es más ligero que el aire frío. Debido a que la presión disminuye hacia el interior, los vientos tangenciales alrededor del ciclón tropical aumentan debido al gradiente de presión mayor. Finalmente, la banda se mueve hacia el centro y lo rodea y el ojo y pared del ojo se forman. (Willoughby 1979, 1990a, 1995).

Así, el ojo libre de nubes puede ser debido a la combinación de la dinámicamente forzada centrifugación de la masa fuera de la pared del ojo y de la subsidencia forzosa provocada por la convección húmeda de la pared del ojo. Este tema es sin duda uno de los que más investigaciones genera para determinar qué mecanismo es el primario.



Algunos de los ciclones tropicales más intensos exhiben eyewalls concéntricos, dos o más estructuras de pared de ojo centradas en el centro de la circulación de la tormenta (Willoughby et al. 1982, Willoughby, 1990a). Así como se forma la pared del ojo interior, la convección que rodea la pared del ojo puede organizarse en anillos distinguibles. Finalmente, el ojo interior comienza a sentir los efectos de la subsidencia resultante de la pared del ojo exterior, y la pared del ojo interior se debilita, para ser reemplazada por la pared del ojo externa. La presión aumenta debido a que la destrucción de la pared del ojo interior es generalmente más rápida que la disminución de la presión debido a la intensificación de la pared del ojo exterior, y el propio ciclón se debilita por un período corto de tiempo.

Última actualización, 20 de mayo,2011.

ufff... vaya trabajo que me ha costado, pero bueno, ya 'ta. 

Por otro lado hay estudios mucho mas voluminosos y técnicos que este como por ejemplo

http://ams.confex.com/ams/pdfpapers/138423.pdf

O este

O este otro

Pero definitivamente superan mis posibilidades, quizás un Nimbus o un Vigilant pudieran sacarle provecho a estos artículos. De momento y a la luz del presente trabajo el tema es harto complicado y es de los lleva de los pelos a los científicos en la materia.

Que lo disfruten 

Saludos 

Rayo_cruces, ante todo agradecerte el esfuerzo de traducir este ladrillo:

Una idea que sugiere que el ojo se forma como resultado del gradiente de presión dirigido hacia abajo asociado con el debilitamiento y la difusión radial del campo de viento tangencial con la altura.

No entiendo nada.

Otra hipótesis sugiere que el ojo se forma cuando la liberación de calor latente en la pared del ojo se produce, forzando la subsidencia en el centro de la tormenta.

Entonces, ¿por qué no se forman ojos en los SCM, que liberan cantidades enormes de calor latente?
Además, ese calor latente se está liberando precisamente por la condensación, y ésta forma nubes, no las disipa, que es de lo que se trata, de disiparlas.
Cuando el calor latente de condensación pasa al aire, éste se vuelve más liviano y asciende, no subside.
Sigo sin entenderlo.

Aunque esto sí que me ha dejado completamente K. O.:

Otra de las características de los ciclones tropicales que probablemente juega un papel importante en la formación y mantenimiento del ojo es la convección en la pared del ojo. La convección en los ciclones tropicales se organiza en bandas de lluvia largas y estrechas que se orientan en la misma dirección que el viento horizontal. Debido a que estas bandas parecen girar en espiral hacia el centro del ciclón tropical, es que a veces se llaman "bandas espirales". A lo largo de estas bandas, la convergencia en niveles bajos es máxima, y por lo tanto, en los niveles altos la divergencia es más pronunciada. Una circulación directa se desarrolla en la cual converge aire cálido y húmedo en la superficie, asciende a través de estas bandas, diverge en lo alto, y desciende en ambos lados de las bandas. La subsidencia se distribuye en una amplia zona en el exterior de la banda de lluvia, pero se concentra en un área pequeña en el interior. A medida que el aire subside, se calienta adiabáticamente, y se seca el aire. Como la subsidencia se concentra en el interior de la banda, el calentamiento adiabático es más fuerte hacia el interior de la banda causando un agudo contraste entre la presión que cae a través de la banda mientras que el aire caliente es más ligero que el aire frío. Debido a que la presión disminuye hacia el interior, los vientos tangenciales alrededor del ciclón tropical aumentan debido al gradiente de presión mayor. Finalmente, la banda se mueve hacia el centro y lo rodea y el ojo y pared del ojo se forman.

Rayo_cruces, ante todo agradecerte el esfuerzo de traducir este ladrillo:

Cita de: rayo_cruces en Martes 20 Septiembre 2011 19:18:14 pm

Una idea que sugiere que el ojo se forma como resultado del gradiente de presión dirigido hacia abajo asociado con el debilitamiento y la difusión radial del campo de viento tangencial con la altura.

No entiendo nada.

  ni yo tampoco, pero no pude hacer una traducción mejor, vamos a tomarlo con mas calma, a ver, la siguiente es la frase original en ingles:

One idea suggests that the eye forms as a result of the downward directed pressure gradient associated with the weakening and radial spreading of the tangential wind field with height (Smith, 1980)

Vamos a traducir poco a poco la frase:

Una idea sugiere que el ojo se forma como resultado (hasta aquí todo bien, ahora viene lo complejo, traducción literal)del gradiente de presión dirigido hacia abajo asociado con el debilitamiento y la difusión radial del campo de viento tangencial con la altura

Buscando en la web encontré este otro paper donde esto viene viene un poco mejor explicado.

Sería mas o menos así

Una idea que sugiere que el ojo se forma como resultado de la disminución gradiente de presión (horizontal) con la altura y asociado con el debilitamiento y la difusión radial del campo de viento tangencial (horizontal) con la altura.

esto parte de dos hechos comprobados en los modelos y por datos "in situ". El gradiente de presión en el huracán es máximo en superficie y a medida que se asciende es menor (y hasta se hace negativo allá por los 250hp en los grandes huracanes ya que el propio huracán genera altas presiones en altura). Por otro lado y en parte como consecuencia de esto pasa de igual forma con el campo de viento cuya intensidad va disminuyendo así como se va "estirando" con la altura.

Estos son hechos comprobados, ahora, según el paper la primera idea dice que el ojo nace como contrapartida para el balance requerido por la ecuación hidrostática, toco y me paso....

Mañana continuo que el tema es espeso y se me cuecen los sesos 

Saludos 

Gracias por la currada.Esto merece mirárselo con mucha calma rayo cruces. Uno de los pdf se lo cotillee a una profesora hace unos meses,que lo tenía encima de la mesa 

Buen trabajo, sí señor. Da gusto el tener a gente así en el Foro.
Gracias Rayo

Gracias por los coments 

Sigo con las dudas de Pannus.

Cita de: rayo_cruces en Martes 20 Septiembre 2011 19:18:14 pm

Otra hipótesis sugiere que el ojo se forma cuando la liberación de calor latente en la pared del ojo se produce, forzando la subsidencia en el centro de la tormenta.

Entonces, ¿por qué no se forman ojos en los SCM, que liberan cantidades enormes de calor latente?
Además, ese calor latente se está liberando precisamente por la condensación, y ésta forma nubes, no las disipa, que es de lo que se trata, de disiparlas.
Cuando el calor latente de condensación pasa al aire, éste se vuelve más liviano y asciende, no subside.

Sigo sin entenderlo.

El tema está en el nivel de organización de la convección, mucho mayor en el Huracán que en el SCM, por ello tampoco hay ojos en las tormentas tropicales y depresiones a pesar de que en estos también hay una enorme liberación de calor latente, no hay mas que ver los enormes pelotones convectivos que se forman muchas veces en estos sistemas.
Tienes razón en lo que dices sobre que la liberación de calor por condensación (al Transferirse este al aire en su entorno) lo que hace es aumentar la flotabilidad del mismo y por ende ayudar al ascenso, lo que sucede es que  en el artículo de marras, quizás tratando de hacer la explicación del proceso más rápido y suponiendo que el lector domina estos temas, van muy rápido y como no literalmente dice lo contrario. Realmente el  proceso de condensación ocurre en la baja y media troposfera, el aire que subside es que ya ascendió hasta la tropopausa y por ello se ha enfriado lo suficiente como para hacerse mas pesado, parte de ese aire pasa a formar parte del outflow o flujo saliente en altura y la otra parte es la desciende en los resquicios de la circulación, es decir entre las bandas y en el ojo.

Sobre esto que comento es sobre lo que versa el último tocho que citas, es decir la explicación de la segunda idea es a lo que se dedica la parrafada que tocas, cualquier cosa trataré de estudiar y responder.

Saludos 

Sigo con las dudas de Pannus.

Pannus, el pelmazo.   

Realmente el  proceso de condensación ocurre en la baja y media troposfera, el aire que subside es que ya ascendió hasta la tropopausa y por ello se ha enfriado lo suficiente como para hacerse mas pesado, parte de ese aire pasa a formar parte del outflow o flujo saliente en altura y la otra parte es la desciende en los resquicios de la circulación, es decir entre las bandas y en el ojo.

Ahora ya sí que voy captando algo...
O sea, que sería (salvando las distancias) como un macrorreventón cálido originado por aire seco que, movido por la inercia, seguiría subiendo a pesar de no tener flotabilidad positiva y que luego, al caer por el ojo o entre las bandas, se calentaría según el gradiente adiabático seco, dando lugar a esa anomalía cálida y seca en el centro del ciclón.

¿Otra explicación podría ser que la tremenda fuerza centrífuga, a partir de cierta velocidad sostenida del viento, expulsaría las nubes del centro hacia la periferia?

Menuda currada  impresionanate documento 

Muchas gracias por los papers y el curro que te has pegado.
Iremos leyendo.
Un saludo.

Cita de: rayo_cruces en Jueves 22 Septiembre 2011 18:47:43 pm

Realmente el  proceso de condensación ocurre en la baja y media troposfera, el aire que subside es que ya ascendió hasta la tropopausa y por ello se ha enfriado lo suficiente como para hacerse mas pesado, parte de ese aire pasa a formar parte del outflow o flujo saliente en altura y la otra parte es la desciende en los resquicios de la circulación, es decir entre las bandas y en el ojo.

Ahora ya sí que voy captando algo...
O sea, que sería (salvando las distancias) como un macrorreventón cálido originado por aire seco que, movido por la inercia, seguiría subiendo a pesar de no tener flotabilidad positiva y que luego, al caer por el ojo o entre las bandas, se calentaría según el gradiente adiabático seco, dando lugar a esa anomalía cálida y seca en el centro del ciclón.

¿Otra explicación podría ser que la tremenda fuerza centrífuga, a partir de cierta velocidad sostenida del viento, expulsaría las nubes del centro hacia la periferia?

Mas ó menos en resumen eso es lo que plantean y como dicen el el artículo al parecer ambos procesos se complementan.

Es posible que estas hipótesis no sean incompatibles entre sí.

Así, el ojo libre de nubes puede ser debido a la combinación de la dinámicamente forzada centrifugación de la masa fuera de la pared del ojo y de la subsidencia forzosa provocada por la convección húmeda de la pared del ojo. Este tema es sin duda uno de los que más investigaciones genera para determinar qué mecanismo es el primario.

Vamos que lo que todavía no está claro es quien fue primero, si el huevo o la Gallina.

Saludos 

Los TC suelen tener ojo y las TS carecen de él, pero, ¿la presencia de un ojo ya presupone que automáticamente los valores de viento y presión en superficie entrarán dentro de la categoría de ciclón tropical?

Genial topic compañeros, estoy aprendiendo muchisimo con las aportaciones y las preguntas.
Gracias por el curro que os estais pegando, Rayo_Cruces y Pannus.