Divergencia. Cuestiones.

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Divergencia. Cuestiones.
« en: Mircoles 20 Agosto 2003 19:25:30 pm »
Segn algunos textos, la convergencia o divergencia de lneas isobaras en un determinado nivel de la atmsfera , provoca un ascenso o descenso de aire a nivel de superficie, creando una zona de bajas presiones o un anticicln en superficie. Sin embargo, creo que esto no es cierto. Me explico:

En el clculo de la divergencia ( o convergencia) de un campo de velocidades intervienen dos trminos, el de la variacin de la velocidad con la distancia y la difluencia o confluencia de las lneas de corriente o isobaras.

Trmino de la confluencia o difluencia de isobaras.

Tenemos dos lneas isobaras que no son paralelas y que se acercan con la distancia, o sea que convergen. Imaginando que alzamos una pared cuya base sean las lneas isobaras, por dentro de ese embudo (descubierto por arriba)  el aire tiende a juntarse. Si se mantuviera constante la velocidad del aire, la forma del volumen de aire que se meti inicialmente en ese canal se estrechara (al hacerlo las lneas isobaras que marcan su contorno), y para mantener su volumen inicial, se vera obligado a aumentar en altura, con lo que tendramos un ascenso de aire. Sin embargo esto no puede ocurrir nunca, ya que la velocidad del viento aumentara linealmente con la distancia, ya que la separacin entre lneas isobaras disminuye linealmente tambin con la distancia. Este aumento de velocidad, producira un aumento de la longitud del volumen inicial de aire, que compensara exactamente su estrechamiento, con lo que dicho volumen ya no necesitara ascender para conservar su volumen inicial.

A la inversa: (Trmino de la variacin de la velocidad con la distancia ). Si a lo largo de la trayectoria del viento, la velocidad disminuye con la distancia, existir convergencia. Es como si en una carretera donde todos los coches circulan a una misma velocidad, en un momento dado, los de delante aminoran la marcha, los coches empezarn
 a aproximarse (a converger). En el caso del aire, para evitar ese amontonamiento y no variar su densidad apreciablemente, empezara a ascender. Sin embargo, esto tampoco puede ocurrir nunca, ya que una disminucin de la velocidad con la distancia a un determinado punto, implica que las lneas isobaras se separen, con lo que el amontonamiento de aire se disipara hacia los lados, ya que el embudo cuyo contorno viene dado por las lneas isobaras, tiende a abrirse por los laterales. As el aire ya no se movera verticalmente.

Segn esto, opino que las convergencias o divergencias de lneas isobaras en un determinado nivel, no serviran para anticipar la formacin de bajas o anticiclones. Alguien opina lo mismo?.

Saludos.
« ltima modificacin: Martes 16 Marzo 2004 18:00:02 pm por gluon »
Toda la teora del movimiento de fluidos se ha reducido a la solucin de frmulas analticas. (L. Euler)

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Re:Convergencia y divergencia. Cuestiones.
« Respuesta #1 en: Mircoles 20 Agosto 2003 22:34:27 pm »
Me he enterado de la mitad, pero subo esto pa arriba a ver si algun alma caritativa responde algo y me entero ejor.

Desconectado Glun

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Re:Convergencia y divergencia. Cuestiones.
« Respuesta #2 en: Viernes 22 Agosto 2003 15:51:50 pm »
Siento que no se me entienda mejor. No se me ocurre ninguna otra forma mejor de expresar con palabras el tema de la divergencia.

He hecho un dibujito para ayudar a entender lo que deca en el mensaje anterior. Adems expresar lo mismo con lenguaje matemtico, definiendo el concepto de divergencia, a ver si se ve ms claramente as o por el contrario lo ms la cosa.

En esta figura observamos un volumen cuya forma viene determinada por las isobaras. No tiene forma cbica debido a que la cantidad de aire que entra por la superficie 1 , sale por una superficie 2 ms pequea, debido a la convergencia de las trayectorias del viento.






« ltima modificacin: Viernes 22 Agosto 2003 16:17:34 pm por gluon »
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Re:Convergencia y divergencia. Cuestiones.
« Respuesta #3 en: Viernes 22 Agosto 2003 16:26:45 pm »
Y si la convegencia fuera mayor en las capas bajasque en las altas? Entonces s habra flujos ascendentes de aire.
Y entonces s tendra utilidad como edida de inestabilidad vertical. No?

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Re:Convergencia y divergencia. Cuestiones.
« Respuesta #4 en: Viernes 22 Agosto 2003 16:50:05 pm »
Monchu2, lo que vengo a decir, es que esa convergencia en capas bajas, no tendra su origen en la  aproximacin progresiva de lneas isobaras. Esa convergencia, debera tener otro origen. Y por supuesto, como dices, convergencia en capas bajas, es igual a movimiento ascendentes. La cuestin es que origina la convergencia?. El rotacional o vorticidad?. Creo que esto ltimo explicara con ms fundamento los ascensos y descensos de aire. Saludos.
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Re:Convergencia y divergencia. Cuestiones.
« Respuesta #5 en: Viernes 22 Agosto 2003 17:18:14 pm »
   Glun, yo no recuerdo haber leido en ningn libro "serio" eso que comentas, pero s recuerdo que un profesor de la facultad alguna vez nos dijo algo parecido: deca que un acercamiento de isobaras en superficie corresponda a una zona de mayor inestabilidad por el "necesario" ascenso de aire.  
   Estoy de acuerdo contigo en que no se puede afirmar alegremente que la convergencia o divergencia lateral de isobaras o isohipsas implique necesariamente un movimiento vertical "de compensacin". Lo que has hecho es demostrar que es fsicamente posible un acercamiento de isobaras sin que haya movimiento vertical, pero por supuesto no has demostrado que sea imposible dicho movimiento vertical, ya que implcitamente has impuesto la condicin de que el aire se mueva slo horizontalmente cuando has calculado el flujo neto como suma de los flujos en las caras S1 y S2, suponiendo cero el flujo en las caras horizontales. Si no lo supones cero podra ocurrir que se escape verticalmente algo de aire. Aunque tengo que pensarlo mejor, creo que eso implicara un ligero cambio en la densidad del aire al acercarnos a S2 para que la ecuacin del viento geostrfico sea aplicable en esta segunda cara (ya que la velocidad del viento geostrfoco es directamente proporcional al gradiente de presin e inversamente proporcional a la densidad del aire).  Adems, para complicar la cosa el viento real no es exactamente geostrfico como has supuesto.
     
    Para Monchu2:
Lo que Glun dice, traducido a lenguaje llano, es que un "aplastamiento" lateral de isobaras (o isohipsas) no implica necesariamente un movimiento vertical de compensacin, ya que se puede compensar con un aumento de la velocidad, algo parecido a lo que ocurre cuando el agua pasa por un embudo.  Si el acercamiento  fuera mayor en las capas altas que en las bajas, creo que no se puede predecir con argumentos sencillos que ocurrir, puede que hubiera flujos ascendentes pero desde luego si fuera as la razn no est nada clara , ya que en principio se podra compensar la diferente "convergencia" horizontal con diferente aceleracin en cada nivel.
« ltima modificacin: Sbado 23 Agosto 2003 10:52:49 am por Rainsat »

Desconectado Monchu2

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Re:Convergencia y divergencia. Cuestiones.
« Respuesta #6 en: Sbado 23 Agosto 2003 15:13:53 pm »
Aj.
Si. Como vemos se puede demostrar que la convergencia  de isobaras no tiene porqu producir movimientos ascendentes sino que realmente podra encauzarse el aire a mayor velocidad (clasico ejemplo caeria fina-caeria gruesa). Entonces, porqu la convergencia predispone a la inestabilidad? Antes se me ocurri lo de que la convergencia en capas altas fuera menor que en las capas bajas podra producir estas corrientes, pero segn comentas sipleente es ese caso las asa de aire circularn a distinta velocidad sin interaccionar. Entonces?
  ??? ???

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Re:Convergencia y divergencia. Cuestiones.
« Respuesta #7 en: Sbado 23 Agosto 2003 16:02:27 pm »

Este aumento de velocidad, producira un aumento de la longitud del volumen inicial de aire, que compensara exactamente su estrechamiento, con lo que dicho volumen ya no necesitara ascender para conservar su volumen inicial.



 Excelente tpic gluon y adems muy tcnico. Particularmente no entiendo bien esto de un aumento de la longitud del volumen inicial del aire. Hacia donde?
Saludos venezolanos desde las cercanas de Rubio, Edo. Tchira al extremo suroccidental del pas y a 825 msnm

Desconectado Monchu2

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Re:Convergencia y divergencia. Cuestiones.
« Respuesta #8 en: Sbado 23 Agosto 2003 16:46:20 pm »
Creo que se refiere a que si una masa de aire cubica de, por ejemplo un tamao 2x2x2 que se desplaze al estrecharse la isobara dejara de tener una fora cuadrada y adoptaria una diensiones de 1(ancho entre isobaras disminuido)x4 ( doble longitud)X2 (misma altura). Entonces ocurrira que debera aumentar la velocidad de la masa de aire para que pase la misma masa que antes "media"  2 y ahora "mide"   4
Espero que estas salvajadas fsicas que comento sean correctas.
Saludos

Desconectado anton

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Re:Convergencia y divergencia. Cuestiones.
« Respuesta #9 en: Sbado 23 Agosto 2003 18:03:35 pm »
Creo que el ascenso o descenso de aire viene causado por la ley de la conservacion de la vorticidad potencial y no se necesita que las isobaras se junten o se separen. Un ejemplo en que se ve bien eso son las "ondas del este" (insertas en un flujo de vientos alisios) que provocan lluvias en el atlntico tropical y especialmente en el Caribe. Las isobaras no se juntan, simplemente se ondulan, y los cambios en la vorticidad relativa causan buen tiempo y aire descendente antes del paso del eje de la onda y lluvias fuertes y ascenso de aire detras del eje. He consultado el libro Tiempos y climas mundiales de Javier Martin Vide y Jorge Olcina Cantos en donde se explica el mecanismo de estas ondas del este con figuras y de forma clara.

Desconectado Glun

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Re:Convergencia y divergencia. Cuestiones.
« Respuesta #10 en: Martes 26 Agosto 2003 15:33:54 pm »
Citar
   pero por supuesto no has demostrado que sea imposible dicho movimiento vertical, ya que implcitamente has impuesto la condicin de que el aire se mueva slo horizontalmente cuando has calculado el flujo neto como suma de los flujos en las caras S1 y S2, suponiendo cero el flujo en las caras horizontales

Rainsat, si el viento tiene ms componentes adems de la horizontal, el flujo neto debe ser el mismo independientemente de que el volumen donde se calcula la divergencia, este situado en una zona donde las isobaras sean paralelas, convergan o divergan. Por lo tanto, la disposicin de las isobaras no influye, en principio, en los movimientos verticales.

Adems, por las caras perpendiculares al suelo y al plano ZY de la figura,  (considerando el viento totalmente geostrfico) no puede existir flujo de viento, ya que esas superficies son tangentes a las lneas isobaras y el viento a estas ltimas. As, la nica posibilidad es un flujo por la cara superior, que provocara un cambio en la densidad del aire como apuntas t. Pero volvemos a lo mismo, esta componente vertical ya existe independientemente de la disposicin de las isobaras, por lo que su origen no pueden ser ellas.

Es obvio que los movimiento verticales existen, pero utilizando la aproximacin geostrfica se puede demostrar que su origen es independiente de la disposicin isobrica (en principio, y sin tener en cuenta otros factores).

Sudamericano, la respuesta a tu pregunta es lo que apunta Monchu2.

Citar
Creo que el ascenso o descenso de aire viene causado por la ley de la conservacion de la vorticidad potencial y no se necesita que las isobaras se junten o se separen
   

Efectivamente Anton. Ah debe estar el motivo real de los movimientos verticales de aire.

Saludos.
« ltima modificacin: Martes 26 Agosto 2003 15:42:45 pm por gluon »
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Desconectado aneto

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Re:Convergencia y divergencia. Cuestiones.
« Respuesta #11 en: Mircoles 27 Agosto 2003 17:46:15 pm »
Yo pienso que la vorticidad, como magnitud intimanten ligada a las particulas de aire, es la propiedad msica que se propaga entre capas por mezcla turbulenta (sobre todo de airriba hacia abajo en ciclognesis) ;si esas "burbujas" de aire se trasladan deformndose adiabticamente, de tal manera que su espesor se adapte constantemente al que separa las dos superficies adiabticas iniciales, la vorticidad absoluta se mantiene constante. Pero si el movimientos es de forma arbitraria, deformndose por compresiones o por dilataciones adiabticas, nicamente se mantendr consante la vorticidad potencial que es la que puede propagarse en movimientos turbulentos.  La vorticidad sera causa de movimientos en el sentido de la tercera coordenada.
Pero tambien es cierto que los procesos de confluencia y difluencia de las  isohipsas (en un nivel superior al de no divergencia, hacia los 400 hp), son de fundamental importancia en el pronstico de variaciones de presin. La confluencia de isohipsas origina acumulacin de masa de aire con la consiguiente subida de presin o elevacin del nivel de las superficies isobaras. La difluencia origina disminucin de masa con la consiguiente bajada de presin o del nivel de la superficie isobarica.
Quizs convenga matizar que estos conceptos de confluencia y difluencia son independientes de los de convergencia y divergencia que utiliza Sutclilffe, aunque hay autores que los utilizan indistintamente. La confluencia de  isohipsas coincide con el concepto de convergencia geomtrica, pero no con el concepto fsico de convergencia de vientos, en el que las lineas de corriente acuden todas a un punto central o sumidero.
En definitiva pienso que la confluencia y la difluencia a niveles altos incide tanto en el campo de velocidades como en el de densidades del aire produciendo acusados hundimientos o elevaciones de las superficies isobaras.
Se puede recordar el teorema de Rosby que podria enunciarse brevemente diciendo que "la vorticidad absoluta del aire solo puede variar si existe divergencia horizontal del viento (o sea, de la velocidad horizontal)".
Perdonad el rollo porque el tema se las trae y la tesis de glun, supuestas las condiciones de contorno que establece, parece tener perfecta justificacin.