DUDA 2.
La cizalladura vertical del viento induce una vorticidad horizontal, pero esos rodillos horizontales no existen como tales, o son infinitesimales. Pero cuando la updraft transforma esa vorticidad horizontal en vertical, ¿ahora sí existirían rodillos verticales de tamaño mensurable, o seguirían siendo infinitesimales?
¿O por el contrario no se formarían esos vórtices de notable tamaño -mesociclón (MC en adelante)- hasta que la componente streamwise de la vorticidad no empezase a introducir aire con giro helicoidal en la updraft?
DUDA2Todavía hoy, después de 30 años de las primeras simulaciones numéricas de supercélulas, y por tanto de la verificación de los modelos conceptuales (Rotunno y Kelmp) que contemplan un “tilting” y “stretching” de la vorticidad horizontal del entorno para convertirla en vorticidad vertical dentro de la “updraft”, hay bastantes dudas sobre los mecanismos reales que hacen efectiva esa trasnformación. Concretamente, el porqué esa cizalladura vertical del entorno termina convirtiéndose, gracias a la interacción de una aislada “updraft”, en un coherente vórtice vertical.
Un “coherente vórtice vertical” (mesociclón) de una SP tiene una clara analogía con un sólido rígido, es decir, se trata de un vórtice vertical rotacional donde la rotación es debida en parte a la vorticidad vertical por cizalladura y en parte a la vorticidad vertical por curvatura. La velocidad tangencial es proporcional al radio del vórtice, siendo máxima, pués, en su límite externo. Por tanto, en este tipo de vórtice, aparecerá siempre vorticidad por cizalladura (varía la velocidad angular desde el centro hasta el borde), además de la vorticidad por curvatura (el vórtice considerado sería una especie de cilindro sólido tridimensional en rotación).
En la presentación del otro día, vimos que desde la perspectiva de la teoria lineal de la rotación en niveles medios, descrita a partir de la ecuación de la vorticidad vertical, se contemplan dos términos fundamentales, “tilting” y “advección” (el de “stretching” es altamente no-lineal). El de “tilting” o inclinación, concretamente, describe como la cizalladura vertical es convertida en vorticidad vertical, en definitiva, como vorticidad horziontal por cizalladura es convertida en vorticidad vertical por cizalladura+curvatura.
En las páginas 41 a 58 de Tésis sobre Dinámica de Supercélulas de Johannes Dahl:
http://www.estofex.org/files/dahl_thesis.pdfcuenta esta problématica con todo lujo de detalles a un nivel bastante elevado, voy a tratar de extraer la idea fundamental. En la página 52 muestra las ecuaciones de la vorticidad vertical para el caso de vorticidad por curvatura y para el caso de vorticidad por cizalladura de manera separada, es decir de una manera algo distinta a como yo lo expuse en el seminario, donde no hacía distinción alguna. Échales un vistazo, por favor, antes de seguir (al menos para que veas que hay diferentes términos). O mira lo más basico sobre vorticidad aquí:
http://rammb.cira.colostate.edu/wmovl/VRL/Tutorials/euromet/courses/spanish/nwp/n2a10/n2a10006.htmSegún estas dos ecuaciones se pueden distinguir cuatro términos diferentes.
El primer término es el de la divergencia, describe como un flujo convergente o divergente altera la vorticidad vertical (tanto por cizalladura como por curvatura). De el se puede deducir que, por ejemplo, la convergencia no estará disponible para crear vorticidad por curvatura si inicialmente existía solamente vorticidad por cizalladura, y viceversa.
El segundo término, es el “tilting” o inclinación. Nos muestra que se crea vorticidad vertical por curvatura si la vorticidad horizontal previa existente en el entorno (capa en niveles bajos de alimentación de flujo que se ingesta en la “updraft”) es totalmente “streamwise”. Y también, que se crea vorticidad vertical por cizalladura si la vorticidad horizontal previa existente en el flujo que alimenta a la tormenta es puramente “crosswise”. Esto significa que en estos dos casos extremos, que algunas veces se presentan en la naturaleza, no se crearía un “coherente vórtice vertical”.
Los dos últimos términos solo difieren en el signo en los dos casos, se identifican como terminos de conversión o intercambio. Requieren que el campo de presión tenga la distribución necesaria para que si la vorticidad por cizalladura se ha agotado/reducido se genere una cantidad equivalente de vorticidad por curvatura y viceversa. Como un “coherente vórtice vertical” requiere siempre ambos tipos de vorticidad por cizalladura o por curvatura (premisa de la que partimos inicialmente), estos terminos de conversión serán necesarios solamente en los casos extremos de que la “updraft” se haya formado después de que únicamente vorticidad puramente “streamwise” o únicamente vorticidad puramente “crosswise” hayan sido inclinadas en la vertical.
Sin embargo, en la naturaleza, los casos de vorticidad puramente “streamwise”, con hodógrafas totalmente curvas (semicirculares), o los casos de vorticidad puramente “crosswise”, con hodógrafas totalmente rectas, son muy raros. Por lo tanto, los casos en que se generase un “coherente vortice vertical” con solo vorticidad por cizalladura o solo vorticidad por curvatura son prácticamente imposibles.
Por tanto, y como conlusión, todavía no están aclarados del todo los mecanismos por los que se genera un vortice coherente en la vertical (con vorticidad por curvatura+vorticidad por cizalladura en equilibrio), o al menos no están explicados desde la perspectiva del “tilting” o inclinación de la vorticidad horizontal por cizalladura exitentente en el entorno. Lo que si está claro, y sobre ello no hay dudas, es que se genera vorticidad vertical por cizalladura si la tormenta ingesta en su “updraft” vorticidad “crosswise” o se genera vorticidad vertical por curvatura si la tormenta ingesta vorticidad “streamwise”.
Todo esto no anula toda la argumentación sobre el origen de la rotación en niveles medios y de la propagación de las supercélulas que expuse en el seminario. Lo que muestra más bien es que la perspectiva de la vorticidad para explicar la rotación de la “updraft” es incompleta. Es importante destacar que toda esta argumentación, que se recoge perfectamente en lás páginas mencionadas de la tesis de Dahl, no influyen en los resultados de todos los trabajos previos sobre dinámica de Sps que conocemos hasta la fecha. En efecto, la perspectiva de la vorticidad ha permitido el desarrollo de potentes herramientas de predicción operativa como la Helicidad relativa de la tormenta (SRH). Sin embargo, algunos detalles, como he comentado, no pueden ser explicados facilmente en términos de vorticidad.
A tu pregunta concreta puedo responderte que, efectivamente, esos "rodillos horizontales" no existen en la realidad como ya comentamos el otro día, existe vorticidad horizontal por cizalladura vertical del viento, que se traduce en rotación a escala macróscópica en el flujo que alimenta la tormenta, y que la "updraft" consigue (mediante el "tilting" y posteriormente el "stretching") convertir esa vorticidad horizontal por cizalladura en vorticidad horizontal por curvatura, que es una parte imprescindible de esos "rodillos verticales de tamaño mesurable" que también comentas, y sí, serían mesurables no infinitesimales, sería un mesociclón de 2 a 10 Km. de ancho. Evidentemente el hecho de que esa vorticidad ingestada sea mayormente "streamwise", determina totalmente que el resultado sea una rotación neta, al estar correlacionada la máxima velocidad vertical de la "updraft" con la vorticidad vertical inclinada previamente.
Casi todo lo escrito aquí esta traducido de la tésis de Dahl.
P.D. Lo normal sería que ahora tuvieras más dudas que al principio de tu pregunta, y si vuelves a preguntarme y yo a responderte, pués todavía más y más y más. Así hasta casi el infinito, profundizando cada vez más en conceptos y conocimientos que ya casi no puedas entender (el límite de tus cocimientos físicos/matemáticos), hasta que seguramente te dieras cuenta de que realmente no sabes "nada" (ni yo tampoco). Es en ese momento cuando por fin sabes algo: que no sabes nada. Momento sublime que es el punto de partida para empezar a comprender todo este tinglao desde cero. Pero poco a poco, no desesperes, cuando te llegue el libro y empieces a leerlo desde el inicio te servirá de mucha ayuda toda esta discusión que estamos teniendo, espero, y te quedarán al menos 3 o 4 ideas claras de las SP que ya permanecerán en tu coco, sin DUDA alguna, para siempre.
Saludos