Pensando este finde en temas meteorológicos se me ocurrió realizar este post acerca de la dinámica de la atmósfera, y realizándolo he ido "auto aprendiendo" cosas que no se me habían ocurrido antes.
Es muy de agradecer que se comenten los fallos que veais pues no he consultado ninguna fuente (salvo para alguna fórmula)
Vayamos al grano.
Existen muchas afirmaciones y teorías acerca de la dinámica atmosférica, todas ellas como resulta lógico comprender, y como todo en la Tierra se fundamenta en la acción solar.
Podemos afirmar que la atmósfera no tiene ni un principio ni un final definidos, por ende la circulación atmosférica tampoco, debido precisamente a la redondez de la Tierra. Lo podemos comparar con una pelota, si la observamos nos daremos cuenta que no tiene un extremo definido por tratarse de una circunferencia.

En temas de dinámica catalogaremos (por empezar por alguna parte) el ecuador como el inicio de toda la cuestión y nos centraremos en el hemisferio norte aunque básicamente sería igual situarnos en cualesquiera puesto que las condiciones son iguales para ambos, con la excepción de que el hemisferio sur posee menor volumen de tierra lo que hace que las condiciones sean ciertamente distintas dependiendo del hemisferio en el que nos encontremos.

Partimos pues desde el ecuador. Como por todos es sabido la acción de los rayos solares en la franja ecuatorial es máxima por la orientación de la Tierra hacia el sol que permite que los rayos solares transportados mediante ondas electromagnéticas que atraviesan el espacio incidan de forma máxima en el ecuador.
Este aporte de rayos solares máximos hace que la zona ecuatorial sea mas cálida ya que la acción solar calienta la superficie y el aire que se encuentra inmediatamente por encima de esta, calentando de abajo arriba, aunque ya nos vamos adentrando en termodinámica a lo que ya dedicaré otro espacio.

Nos quedamos con la idea principal de que en el ecuador el ambiente que reina es cálido durante todo el año. Este aporte de aire cálido hace que la densidad del propio aire sea escasa, o lo que es lo mismo aire más ligero que ascenderá principalmente mediante convección a las capas altas atmosféricas generándose continuamente corrientes convectivas muy efectivas, grandes nubes de gran ascenso vertical: cumulonimbus, que por el gran disparo dinámico de la zona se propagan hasta alturas superiores a los 20km llegando hasta el techo de la troposfera.
A ello hay que sumársele que en las zonas ecuatoriales la altitud de las diferentes capas atmosféricas es mayor que sobre otras zonas del planeta, posiblemente sea debido a que el ecuador supone la zona mas alejada al núcleo de la Tierra y por tanto la acción de la gravedad es menor aquí, permitiendo que el aire esté menos apelmazado.
En los polos sin embargo la distancia al núcleo se reduce y la acción de la gravedad se incrementa apelmazando aún mas el aire.

Otra teoría y parece mas lógica es la siguiente: al incidir los rayos solares más perpendiculares sobre el ecuador hace que la densidad del aire sea menor lo que permite ondularse de forma convexa hacia arriba, repercutiendo sobre todas las capas atmosféricas (son suposiciones mías...)
Como decía esta gran convección que se produce en el ecuador llega hasta el techo de la troposfera ecuatorial e incluso se adentra ligeramente en la estratosfera alcanzándose así el nivel de equilibrio (y una vez mas nos adentramos en el fascinante mundo de la termodinámica), pero claro el aire ascendente posiblemente haya ascendido varias veces en un mismo lugar, por lo que podemos afirmar que la atmósfera es un bucle de repetición.
Este aire ascendente como digo, debe provenir de otras regiones. En efecto, desde ambos hemisferios fluyen vientos con objeto de rellenar el vacío que queda en superficie por la cantidad de aire ascendente, son los vientos alisios que convergen en el "ecuador térmico" que no necesariamente tiene que coincidir con el ecuador geográfico, forman así la Zona de Convergencia Intertropical (ZCIT) delimitándose mediante un Frente Intertropical (FIT), por lo que el aire asciende continuamente formando células convectivas muy definidas.
En tierra también se observa la repercusión de esta configuración atmosférica, sobre todo en la vegetación, y esque se produce un intercambio mutuo de "energía" tierra-atmósfera. La gran pluviosidad tan definida y constante de la zona hace que el terreno sea muy fértil desarrollándose una maleza muy espesa que no se observa en ningún otro punto de la Tierra con semejantes características. Este follaje también aporta grandes cantidades de humedad al ambiente lo que proporciona un aporte de convectividad, a ello hay que sumársele el efecto del albedo radiativo que hace posible que los rayos solares se absorban en el terreno proporcionando una homogeneidad climática destacada, observamos así la citada relación existente.

Prosigamos ya con la atmósfera. Nos habíamos quedado en las corrientes convectivas de la ZCIT, pero ¿a dónde se dirige este aire que asciende continuamente? Ya que la atmósfera es un fluido caótico, determinando así su dinamismo, imposibilita el hecho de que se produzcan acumulaciones de aire en las distintas zonas de la atmósfera y vacíos acusados en otras. Pues bien, este aire que asciende y que generalmente desarrolla áreas de tormentas en tierra significantes se prolonga en sentido contrario a los vientos alisios en tierra, originándose en el seno del aire un "contralisio" y se dirige hacia el N buscando las regiones mas densas de aire (los Polos) (nos centramos en el H.Norte). Antes de abandonar la zona ecuatorial para dirigirnos a la subtropical conviene conocer un factor físico muy importante.

Existe un fenómeno muy destacado, la aceleración de Coriolis que "desvía" el viento hacia diversos ángulos. Lo entrecomillo debido a que verdaderamente el viento no se desvía, sino que la Tierra al rotar da la impresión de que desvía el aire, pero si desde un punto (P) exterior a la Tierra pudiésemos observar el viento veríamos que éste discurre sin variación y que la Tierra al girar de W a E da la impresión de que llega a un lugar desviado al que le correspondería.
Con el ejemplo de un disco giratorio se puede observar también fácilmente.
Si tenemos un disco de vinilo numerado del 1 al 8 situado sobre un tocadiscos (representando a la Tierra) y lanzamos un proyectil (representando al viento) por encima, hacia el numero 2, a la vez que ponemos en marcha mínimamente el tocadiscos veríamos como en vez de acabar en el número 2 acabaría en el 3.


Se extrae de aquí que el proyectil no se desvía sino que el disco se desvía aparentando, si nos encontrásemos en el interior del disco, que lo que se ha desviado ha sido el proyectil y no el disco. Este hecho también sucede sobre la Tierra debido a que el viento es dinámico y a pesar de estar sometido a la fuerza de la gravedad es algo independiente de la superficie (en altura fundamentalmente).
Este fenómeno aparenta una desviación, como ya he mencionado, del viento hacia la derecha en el hemisferio norte y viceversa en el hemisferio sur. El parámetro de Coriolis es máximo en el Polo y nulo en la franja ecuatorial.
Con la fórmula de Coriolis se puede razonar:
(reducida)
siendo:
ohmio la velocidad angular de giro de la Tierra alrededor del polo
alfa la latitud del lugar
v la velocidad lineal del viento

Teniendo en cuanta que la latitud del Polo Norte es de 90º el sen 90º = 1 (en la circunferencia goniométrica no se sobrepasa el valor 1 por tanto en los Polos se encuentra el valor máximo de esta aceleración).
Por el contrario en el ecuador la latitud es 0 y sen 0º=0 por lo que la ecuación se iguala a 0 siendo la aceleración nula.
Si tenemos un globo terráqueo y lo hacemos girar hacia el E lo podremos comprender.

Al situarnos en el globo terráqueo justo en la vertical del Polo y lo hacemos girar veríamos como este punto no gira con la Tierra debido a que el Polo en el caso de la Tierra supone el eje rotacional de la misma. La desviación de viento aquí es máxima porque la superficie terrestre gira alrededor de su propia vertical. Si nos situamos en el ecuador veríamos como éste gira máximamente alrededor del eje de rotación por ser el punto mas alejado con respecto al eje de rotación de la Tierra, la desviación aquí es nula.
Prosigamos con la situación atmosférica de ésta región donde lo habíamos dejado:
Comentábamos que en el ecuador no actúa la aceleración de Coriolis por lo que se imposibilita la presencia de anticiclones y borrascas acusadas, pero si se genera una circulación ciclónica de viento que equilibra la fuerza centrífuga y la de presión. Son el gérmen de los ciclones tropicales que se generan en posiciones mas alejadas al ecuador.
Las corrientes de aire ascendentes que se generan en la zona de convergencia como decía, se dirigen en sentido contrario al viento alisio de tierra formándose el mencionado contralisio. Este viento a las altitudes a las que fluye se ve exento de la acción de rozamiento causada por la rugosidad del terreno () que no posee unidades que la defina. El viento que fluye exento de esta acción de rozamiento no se desvía de la dirección a la que fluye, ya que lo que hace el rozamiento superficial en el viento es perturbarlo y hacerlo dirigir hacia regiones que no le corresponden. Fluye así el viento siguiendo la dirección de las isobaras, llamamos a este viento, viento geostrófico.
En el caso del viento geostrófico que fluye en dirección al hemisferio norte debe subsidir en una determinada zona, esta zona se denomina cinturón subtropical anticiclónico donde el viento desciende formando células anticiclónicas distribuidas entorno a los 20-40º de latitud, aunque es algo relativo ya que dependerá su posición de la época del año en la que nos encontremos. Se forman así anticiclones subtropicales de gran envergadura, como el anticiclón de las Bermudas-Azores del Atlántico Norte (Azoriano o maldito llamado popularmente jeje), estos anticiclones nunca se suprimen bajo ningún concepto normal, ya que si esto sucediese supondría que no existiría un descenso de aire en esta zona. El que no exista un descenso quiere decir que tampoco existiría ascenso de aire (ZCIT), lo que supondría que la densidad de aire en el ecuador sería acusada y esto no es así puesto que el sol siempre calienta bastante estas zonas permitiendo la circulación de la atmósfera.
Mucho hay por determinar o investigar acerca de la relación sol-clima.
Las grandes sequías que acontecen en la Península Ibérica, por ejemplo, pueden estar muy asociadas a lo que sucede en el ecuador, ya que si los vientos alisios se ralentizasen supondría una menor ascendencia de aire en esta zona, lo que provocaría que las descendencias sobre los anticiclones subtropicales fuese menor adquiriendo estos una menor envergadura. Aunque claro, hemos mencionado los alisios por mencionar algún punto, porque los vientos alisios dependen de un sofisticado sistema global que a su vez depende de otras ciertas cosas.
En un futuro esto a mi parecer habría que tenerlo en cuenta para una mayor eficacia a la hora de predecir periodos de sequía.
Como digo, los anticiclones subtropicales nunca se pueden suprimir, tan solo se pueden desplazar hacia el N o al S. A partir de aquí el viento comienza a fluir dirigiéndose (en el caso del hemisferio norte) hacia el N una parte y hacia el sur otra, si nos centramos en la parte que se dirige hacia el sur vemos que tenemos los vientos alisios, que se forman en el borde meridional del anticiclón, originariamente es viento de componente N pero como actúa Coriolis se desvía hacia la derecha y antes de llegar al ecuador es prácticamente de N al anularse esta acción.
Si observamos el viento que se dirige hacia el N vemos los vientos del W que coinciden con las zonas templadas, originariamente de componente S desviado hacia la derecha formándose los ponientes, mas de SW contra mas al S y mas de W contra mas al N.

Nos saltamos ahora lo que sucede después de los anticiclones subtropicales, de los vientos de poniente, y saltamos a los Polos para estudiar mas a fondo lo que allí sucede.
Como dije al principio, el aire que asciende en el ecuador busca regiones más densas para subsidir en estas y hacer desplazar al S las acumulaciones de aire que allí se producen, una compensación por así decirlo, parecido a lo que sucedía con los alisios.
Esta zona de densidad acusada se produce sobre los Polos. Nos centraremos en el Polo Norte, donde el viento de las zonas templadas y tropicales desciende. Se forman así anticiclones árticos (A groenlandés [por ejemplo]) y subpolares (Siberiano), cabe destacar que el viento que desciende es aire relativamente cálido ya que como recordamos procede de áreas meridionales, es por ello por lo que cuando existen anticiclones árticos existe aire cálido en las capas altas de la atmósfera, a unos 10hPa (estratosfera). Este aire relativamente cálido desciende formando estos anticiclones árticos, al descender va ejerciendo una presión acusada sobre la columna de aire inferior, lo que provoca que este aire inferior se apelmace y vaya dirigiéndose a S presionado por el aire subsidente, y se dirige al S buscando áreas de menor densidad para poder volver a ascender. Observando estas transmisiones de aire entre unas y otras zonas, nos damos cuenta de lo que dije con anterioridad, el bucle que conforma la atmósfera, en lo que absolutamente todo está relacionado, de ahí fenómenos como la teoría de fluido caótico, ya que muchísimas cosas dependen de otro montón de cosas haciendo así de apasionante el mundo impredecible de la meteorología y la física que la rige.

Sigamos con estos desalojos de aire del Polo y dejémonos de tanta palabrería que todo el mundo conoce...
Como recordamos, la aceleración, fuerza o parámetro de Coriolis es máximo sobre los Polos por encontrarse el punto más septentrional y meridional del planeta en el eje rotacional. Curioso dato este para determinar la dirección que prosigue el desalojo polar a regiones más meridionales en el caso del hemisferio norte.
Como la aceleración de Coriolis aquí es máxima, los vientos que deberían llevar un movimiento lineal con dirección al sur, se "transforman" en vientos del E, los levantes árticos, con mas mutación a componentes sureñas contra mas nos vayamos alejando del Polo. Estos vientos poco a poco van llegando a las zonas templadas donde precisamente convergen con los vientos de ponientes. Se produce así un ascenso de aire denominado Cinturón Ciclónico Subpolar, donde se encuentra el Frente Polar que constituye la separación entre el aire cálido de regiones subtropicales del S del aire frío polar del N. Cuando se producen ondulaciones en este frente surgen las borrascas que nos suelen afectar.
Es muy interesante esto último, la relación que existe entre ambos vientos nos permite determinar dónde se encuentran los anticiclones y dónde las borrascas.
Como hemos visto, en una determinada zona se "separa" el viento alisio del viento de poniente, suponiendo una zona de divergencia, y las divergencias de viento suponen un anticiclón. Sin embargo hemos visto también como converge el viento polar con el subtropical o poniente, creándose la mencionada zona de convergencia que corresponde una zona ciclónica.
Se razona como algo fundamental observar y dar mucha importancia a lo que acontece en el seno del aire para poder comprender lo que sucede en superficie.
Y bueno, hemos así cerrado el bucle atmosférico al explicar esta zona de convergencia última. Hemos tocado de esta manera la punta del iceberg del tema de la dinámica atmosférica. En un futuro que esperemos sea cercano, nuestros hijos o nosotros quien sabe jeje, deberíamos estudiar muy a fondo este bucle ya que en él se encuentra el enigma meteorológico (según creo yo), se encuentra la definición de pronóstico a corto, medio y largo plazo.
Debemos en un futuro comprender mejor las relaciones existentes entre las distintas zonas de convergencias, subsidencias y transferencias de aire. Las densidades y geografías de los distintos territorios que conforman la Tierra, si queremos obtener así un pronóstico muy fiable.
En el caso de la península nosotros los observadores (me incluyo xD) debemos mirar mas allá del Frente Polar o confluencias subpolares de viento si verdaderamente queremos conocer el clima tan caprichoso (y en ocasiones aburrido) como el que rige la Península Ibérica.
Y bueno después de todo este interminable post o mejor dicho artículo jeje, solo queda decir que espero que os haya gustado y no os hayáis aburrido.
Un saludo.

Hola.
Gracias por tu artículo, a buen seguro muy interesante. Sólo una pequeña pega (que espero no te siente mal  ): ¿serías tan amable de estructurar el texto de tal manera que, de vez en cuando, intercalaras algún punto y aparte que otro? Te comento esto porque, realmente, he empezado a leerlo y tenía serias dificultades para continuar... Entiende que algunos rozamos ya una edad un tanto provecta, donde la vista incurre en aberraciones ópticas y las "teclas" se ponen de manifiesto mucho más profusamente.
Un saludo y gracias.

Cita de: febrero 1956 en Domingo 12 Febrero 2012 22:02:09 PM
Hola.
Gracias por tu artículo, a buen seguro muy interesante. Sólo una pequeña pega (que espero no te siente mal  ): ¿serías tan amable de estructurar el texto de tal manera que, de vez en cuando, intercalaras algún punto y aparte que otro? Te comento esto porque, realmente, he empezado a leerlo y tenía serias dificultades para continuar... Entiende que algunos rozamos ya una edad un tanto provecta, donde la vista incurre en aberraciones ópticas y las "teclas" se ponen de manifiesto mucho más profusamente.
Un saludo y gracias.

Gracias  , lo he modificado aunque no se si habrá mejorado su entendimiento

Interesante artículo.
Dejo un gráfico que siempre ayuda: