Ciclogenesis

La ciclogénesis, similar a la frontogénesis, es la formación de ciclones, se produce donde la superficie frontal se deforma generándose una onda frontal. Varios factores intervienen para producir una onda en la superficie frontal: irregularidades topográficas, contrastes de temperatura o influencias de corrientes oceánicas pueden interrumpir el flujo zonal general lo suficiente como para generar una onda a lo largo del frente. Pero otro factor importante para la formación de ciclogénesis es el flujo de niveles superiores en la vecindad de la corriente en chorro polar. Existe una estrecha relación entre las perturbaciones de superficie y el flujo de niveles altos. Cuando el flujo de aire superior (que es del oeste) es relativamente fuerte, en superficie se produce pequeña actividad ciclónica. Pero cuando el aire superior comienza a ondularse ampliamente en dirección norte sur, se forman alternativamente ondas de gran amplitud de vaguadas y cuñas y en superficie la actividad ciclónica se intensifica (figura 13). Además cuando se forma el ciclón en superficie, casi invariablemente está centrado debajo del eje de la corriente en chorro y desviado corriente abajo de la vaguada en el nivel superior.

Figura 13 Relación entre el flujo superior y el de superficie

Formación de ciclones y anticiclones.

Como ya vimos en el capítulo 8, el flujo en torno a una baja presión en superficie está relacionado con la convergencia de masa, que produce movimiento de ascenso en torno de la baja, disminuyendo la presión en su centro. Este tiraje de aire desde la baja es producido por una divergencia en altura, donde el flujo es expandido a los alrededores, lo que hace mantenerse a la baja en superficie.

Debido a que son los ciclones los que generan los temporales de mal tiempo, reciben mas atención que sus opuestos, los anticiclones, pero hay una estrecha relación entre ambos sistemas y no se pueden separar. Por ejemplo, el aire en superficie que alimenta al ciclón proviene de un anticiclón, por lo tanto los ciclones y anticiclones se encuentran típicamente

adyacentes unos a otros. La formación de un anticiclón es similar a la de un ciclón; un anticiclón depende del flujo superior para mantener su circulación. En el anticiclón, la divergencia en superficie es balanceada por convergencia en niveles superiores y por subsidencia general en la columna de aire, como se observa en la figura 14. Se concluye entonces que el flujo de niveles superiores juega un papel importante en mantener la circulación de ciclones y anticiclones de superficie. De hecho, los sistemas de viento que rotan en superficie son realmente generados por el flujo de niveles superiores.

Para que se forme un ciclón en latitudes medias, se deben cumplir dos importantes condiciones: 1) se debe establecer el flujo ciclónico, en el hemisferio sur la circulación ciclónica es en sentido horario y dirigido hacia el centro de la baja presión; 2) el flujo de aire hacia adentro en superficie debe ser mantenido por flujo en altura hacia afuera. La divergencia en niveles superiores en la vecindad de la corriente en chorro es mas importante en desarrollar ciclones. La divergencia en niveles superiores crea un ambiente análogo a un vacío parcial, el cual aspira el flujo hacia arriba. La caída de presión en superficie que acompaña al flujo hacia afuera en altura, induce un flujo hacia adentro en superficie. El efecto de Coriolis se encarga de producir la desviación del flujo asociado con la circulación ciclónica (figura 14).

Figura 14 Convergencia y divergencia superior y su relación con el

flujo de superficie.

Convergencia y divergencia superior.

La divergencia en niveles superiores no implica el movimiento del aire hacia fuera de un centro, como ocurre con los anticiclones en superficie. El flujo de aire superior es aproximadamente en una dirección, su trayectoria es de oeste a este y en promedio suavemente ondulado. Un mecanismo responsable del movimiento del aire superior es un fenómeno conocido como rapidez de la divergencia. Muchas veces la velocidad del viento varía a lo largo del eje de la corriente en chorro, tal que algunas regiones tienen velocidades mucho mayores que otras. En una zona de máxima velocidad del viento, el aire acelera y el flujo se “estira”, esa es la divergencia en niveles altos. Por el contrario, en una zona de mínima velocidad del viento, el aire se “encoge”, lo que es la convergencia en niveles altos (figura 15). Esto es similar a lo que ocurre, por ejemplo, en plena carretera; la separación entre vehículos a alta velocidad es grande (divergencia), pero cuando estos ingresan a una ciudad, su velocidad disminuye y la separación entre ellos se acorta (convergencia).

Figura 15 Ilustración de la rapidez de la divergencia.

En niveles superiores, el flujo en la corriente en chorro es más lento corriente abajo de una cuña en altura, de modo que la rapidez de convergencia produce un amontonamiento de aire superior que genera una alta presión en superficie (figura 13). Por el contrario, el aire corriente abajo de una vaguada se acelera y tiene mayor rapidez de divergencia, lo que ayuda a mantener un ciclón en superficie.

Desarrollo de flujo ciclónico y anticiclónico.

El flujo de niveles superiores es también importante en el desarrollo de vorticidad ciclónica y anticiclónica, esto es la rotación de las partículas de aire. Una masa de aire ubicada al norte de la corriente en chorro, cerca de una cuña de alta presión en el hemisferio sur, adquiere una rotación o vorticidad anticiclónica. Si la masa de aire está ubicada al sur de la corriente en chorro en el hemisferio sur, adyacente a una vaguada de baja de presión adquiere una rotación o vorticidad ciclónica (figura 16). De este modo, el principal generador de la intensa circulación ciclónica asociada con las tormentas de latitudes medias, es la vorticidad ciclónica aportada por una vaguada en la corriente en chorro, que es de mayor magnitud que la vorticidad anticiclónica, ya que aquí se tiene una mayor rapidez de divergencia en altura, con un máximo de velocidad del viento.

Figura 16 Vorticidad producida por la corriente en chorro

Por lo tanto, los ciclones de latitudes medias en superficie generalmente se forman debajo de una vaguada en la corriente en chorro polar y continúan su desarrollo corriente abajo de las ondas en niveles superiores, las cuales mantienen su crecimiento. Por otro lado, en la zona corriente abajo de una cuña en la corriente en chorro, la vorticidad anticiclónica y la

acumulación de aire superior, produce la subsidencia que genera una alta presión en superficie, lo que favorece el desarrollo de anticiclones migratorios en superficie (figuras 14 a 16).

Debido al importante rol que el flujo de aire superior tiene en la ciclogénesis, es evidente que cualquier intento de pronosticar el tiempo debe considerar principalmente los patrones de flujo de aire superior. Es por esto que en los reportes del tiempo de la televisión frecuentemente se mencione el comportamiento de la corriente en chorro.

Movimiento de ciclones y anticiclones.

Las ondas de los oestes son importantes no sólo en producir el desarrollo de ciclones, sino que el flujo de niveles superiores es también esencial en determinar cuan rápido esos sistemas se mueven y la dirección que ellos siguen. Comparado con el flujo general en el nivel de 500 hPa, los ciclones generalmente viajan a una velocidad menor a la mitad que la del viento en ese nivel. Normalmente se mueven con una rapidez de 20 a 50 km/h, por lo que viajan aproximadamente 480 a 1200 km cada día. Las mayores velocidades se producen en los meses más fríos, cuando los gradientes de temperatura son mayores.

Uno de los más interesantes desafíos en los pronósticos del tiempo es predecir la trayectoria de los sistemas ciclónicos de mal tiempo. Ya vimos que el flujo superior ayuda a desarrollar los sistemas de presión en superficie. Así que estudiando los cambios en el flujo de niveles altos, se pueden detectar los cambios en la dirección de la trayectoria que sigue un ciclón. Para hacer predicciones útiles de las posiciones futuras de los ciclones en superficie, es necesario hacer evaluaciones precisas de los cambios en el flujo de los oestes de niveles superiores. Cuando se tiene una familia de sistemas ciclónicos, los anticiclones fríos se ubican “detrás” de los ciclones y se mueven en una dirección un poco diferente a la de los ciclones. Estos anticiclones ocasionalmente pueden producir ondas de frío polar. Luego tales anticiclones se mueven hacia los sistemas de altas presiones .

Puesto que los anticiclones están asociados con cielos despejados y buen tiempo, su desarrollo y movimiento han sido menos estudiados que los ciclones. Sin embargo debido a que los anticiclones se pueden estacionar y permanecer sobre una región por varios días, ellos son importantes en la formación de contaminación. Las condiciones de estabilidad y calma asociadas con las altas presiones contribuyen a que se produzcan episodios de contaminación. Los grandes anticiclones estacionarios son también importantes porque ellos pueden bloquear el movimiento hacia el este de los ciclones.

Se debe tener presente que, como todo lo expuesto en este texto, las descripciones realizadas son generalizaciones ideales. Recuerde que el tiempo asociado a algún frente real puede o no obedecer a esta descripción idealizada. Los frentes, igual que todos los aspectos de la naturaleza, nunca siguen ellos mismos una clasificación tan bonita como la aquí descrita, la naturaleza no sigue las reglas que nosotros desarrollamos.