El tiempo que se produce en latitudes medias está acompañado por los ciclones u ondas ciclónicas. Los ciclones de latitudes medias son grandes sistemas de baja presión que generalmente se mueven de oeste a este alrededor del planeta. Esos sistemas de tiempo con una duración desde unos pocos días a mas de una semana, tienen una circulación en sentido horario en el hemisferio sur, con un flujo hacia el interior hasta el centro del ciclón, esto es convergencia. La mayoría de los ciclones de latitudes medias tienen también un frente frío y otro cálido, los que se extienden desde el área central del sistema de baja presión (figura 11). La convergencia y el movimiento de ascenso del aire favorecen el desarrollo de nubes que frecuentemente producen abundante precipitación.
Desde principios de 1800 es conocido que los ciclones son los causantes del tiempo severo y de la precipitación. Así se estableció el barómetro como la principal herramienta para pronosticar los cambios diarios del tiempo, asociados a los cambios de presión. Pero este primer método de predicción ignoraba el rol de las interacciones de las masas de aire en la
formación de ciclones. Por lo tanto, no fue posible determinar las condiciones mas favorables para el desarrollo de ciclones.
El frente polar separa el aire polar frío del aire subtropical cálido. Durante los meses fríos, el frente polar está generalmente bien definido y forma aproximadamente una banda continua alrededor de
Ciclo de vida de una onda ciclónica.
La teoría del frente polar u onda ciclónica de latitudes medias fue planteado originalmente sólo con datos de superficie. A medida que se realizaron observaciones de la troposfera media y alta, fue necesario hacer algunas modificaciones para corregir ese modelo. Pero aún sigue siendo aceptado como un método para interpretar el tiempo, es útil para visualizar la dinámica de la atmósfera y como se produce el tiempo diario. De acuerdo al modelo de la onda ciclónica, los ciclones se forman a lo largo de un frente y su desarrollo prosigue a través de un ciclo de vida predecible. Este ciclo de vida puede durar pocas horas o varios días, dependiendo de las condiciones del tiempo. La figura 12 muestra seis etapas en la vida de una onda ciclónica típica. En la parte (a) se tiene un frente estacionario, con flujos opuestos paralelos en el aire frío y el aire cálido. El resultado de este flujo opuesto es una tensión tangencial, que produce una torsión para generar un movimiento ciclónico con rotación horaria en el hemisferio sur. Para ver mejor el rol de la tensión tangencial en producir el flujo ciclónico, ponga un lápiz entre la palma de ambas manos y mueva lentamente la izquierda hacia adelante y la derecha hacia atrás y observe como el lápiz rota en sentido horario.
Bajo tales condiciones, la superficie frontal puede tomar una forma de onda (figura 12b). Esas ondas son análogas a las producidas sobre el agua por el movimiento del aire, pero la escala es diferente. Dos masas de aire distintas, producen ondas que generalmente son de cientos de kilómetros de largo. Según las condiciones del tiempo y por factores locales como topografía, algunas ondas tienden a amortiguarse, pero otras pueden aumentar su amplitud. Una vez que se forma una pequeña onda, el aire cálido invade este lugar inestable a lo largo del frente y se extiende en dirección hacia el polo, mientras tanto el aire frío que la rodea se mueve en dirección hacia el ecuador. Este cambio produce un mecanismo de ajuste de la presión que resulta en isobaras casi circulares, con lo que la menor presión se centra en el vértice de la onda. La circulación ciclónica resultante se puede ver claramente en un carta de tiempo. Una vez que se desarrolla la circulación general, se produce la convergencia que genera el ascenso vertical del aire, especialmente donde el aire cálido es rodeado por el aire frío. Si el aire cálido en la onda se mueve, por ejemplo en el hemisferio sur desde el noreste, el aire frío lo hace desde el suroeste. El aire cálido se mueve mas rápido que el aire frío y en una dirección perpendicular al frente. Se puede concluir que el aire cálido esta invadiendo una región anteriormente ocupada por aire frío. Por lo tanto este debe ser un frente cálido. Similar razonamiento indica que a la izquierda (oeste) de la perturbación ciclónica, el aire frío desde el suroeste está rodeando al aire del sector cálido y produciendo un frente frío (figura 11).
Generalmente la posición del frente frío avanza mas rápido que el frente cálido y se comienza a juntar el sector cálido (figura 12c) formándose la oclusión, cuando se alcanza esta etapa, el ciclón llega a su madurez y máxima profundidad (mínimo de presión, figura 12d).
El proceso continua con un agudo gradiente de presión y el desarrollo de fuertes vientos. El aire del sector cálido es forzado a elevarse y el aire frío rodea al ciclón en niveles bajos (figura 12e, f). Una vez que la pendiente frontal entre las masas de aire comienza a desaparecer, el gradiente de presión se debilita. En este punto, el ciclón ha agotado su fuente de energía y el temporal comienza a terminar.
Tiempo idealizado de una onda ciclónica.
Los ciclones generalmente se mueven hacia el este en latitudes medias del hemisferio sur, conducidos por los vientos del oeste de niveles superiores. Típicamente, un ciclón de latitudes medias demora de dos a cuatro días en pasar sobre una región. Durante ese periodo, se producen cambios bruscos en las condiciones de la atmósfera.
La primera señal de la aproximación de un ciclón son las nubes cirrus altas. Estos cirrus están delante del frente en superficie unos
afectada por esta parte del ciclón experimenta temperaturas relativamente cálidas, vientos del suroeste, cielos claros o con nubes cúmulos o altoscumulos de buen tiempo. Este tiempo mas apacible del sector cálido pasa mas rápido y es reemplazado por vientos tormentosos y precipitación generada a lo largo del frente frío. La aproximación de un frente frío que avanza rápidamente es marcada por una pared de amenazadoras nubes negras tipo cumulonimbus. Es común el tiempo severo acompañado por precipitación intensa y ocasionalmente granizos. Frecuentemente el frente frío es precedido por líneas de inestabilidad de tormentas de corta duración; en muchas ocasiones la actividad de la línea de inestabilidad es mas severa que la asociada con el frente frío mismo.
El pasaje del frente frío es fácilmente detectado por un cambio en el viento y un pronunciado descenso de la temperatura, también sube la presión por la subsidencia del aire frío y seco detrás del frente. Una vez que pasa el frente, el cielo se aclara tan rápidamente como el aire invade la región. Luego se pueden producir un par de días despejados con cielo de azul profundo, a menos que otro ciclón llegue a la región. Condiciones de tiempo muy diferentes prevalecen en la parte del ciclón que contiene el frente ocluido. Aquí la temperatura permanece baja durante el pasaje del temporal mientras una continua caída de presión y aumento de las condiciones de nubosidad se produce en el centro de baja presión. El avance de la oclusión en general es mas lento que el de los otros frentes. Así la estructura frontal completa, que se muestra en la figura 11, rota en sentido horario (en el hemisferio sur) tal que el frente aparenta torcerse hacia atrás. Este efecto agrega a la región influenciada por el frente ocluido mayor severidad por permanecer mas tiempo en el área afectada. También las tormentas alcanzan su mayor intensidad durante la oclusión, por lo tanto el área afectada por el desarrollo de un frente ocluido puede esperar recibir el embatede un violento temporal de viento y lluvia.
