Meteorología a escala sinóptica

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En meteorología , la escala sinóptica (también llamada escala grande o escala ciclónica ) es una escala de longitud horizontal del orden de 1000 km (620 mi) o más. ^[1] Esto corresponde a una escala horizontal típica de las depresiones de latitudes medias (por ejemplo, ciclones extratropicales ). La mayoría de las áreas de alta y baja presión que se ven en los mapas meteorológicos (como los análisis meteorológicos de superficie ) son sistemas de escala sinóptica, impulsados ​​por la ubicación de las ondas de Rossby en su hemisferio respectivo. Las áreas de baja presión y sus zonas frontales relacionadas ocurren en el borde delantero de una vaguada dentro del patrón de ondas de Rossby, mientras que las áreas de alta presión se forman en el borde posterior de la vaguada. La mayoría de las áreas de precipitación ocurren cerca de zonas frontales. La palabra sinóptica se deriva de la palabra griega antigua συνοπτικός ( sunoptikós ), que significa "visto en conjunto".

Las ecuaciones de Navier-Stokes aplicadas al movimiento atmosférico se pueden simplificar mediante un análisis de escala en la escala sinóptica. Se puede demostrar que los términos principales en las ecuaciones horizontales son la fuerza de Coriolis y los términos de gradiente de presión ; por lo tanto, se puede utilizar la aproximación geostrófica . En coordenadas verticales, la ecuación de momento se simplifica a la ecuación de equilibrio hidrostático .

Un análisis meteorológico de superficie es un tipo especial de mapa meteorológico que proporciona una vista de los elementos meteorológicos sobre un área geográfica en un momento específico basándose en información de estaciones meteorológicas terrestres. ^[2] Los mapas meteorológicos se crean trazando o rastreando los valores de cantidades relevantes como la presión del nivel del mar , la temperatura y la cobertura de nubes en un mapa geográfico para ayudar a encontrar características de escala sinóptica como los frentes meteorológicos .

Los primeros mapas meteorológicos del siglo XIX se dibujaron mucho después de los hechos para ayudar a idear una teoría sobre los sistemas de tormentas. ^[3] Después de la llegada del telégrafo , las observaciones meteorológicas de superficie simultáneas se hicieron posibles por primera vez. A partir de finales de la década de 1840, el Instituto Smithsoniano se convirtió en la primera organización en dibujar análisis de superficie en tiempo real. El uso de análisis de superficie comenzó primero en los Estados Unidos, extendiéndose por todo el mundo durante la década de 1870. El uso del modelo ciclónico noruego para el análisis frontal comenzó a fines de la década de 1910 en toda Europa, y su uso finalmente se extendió a los Estados Unidos durante la Segunda Guerra Mundial .

Los análisis meteorológicos de superficie tienen símbolos especiales que muestran sistemas frontales, cobertura de nubes, precipitación u otra información importante. Por ejemplo, una H representa alta presión , lo que implica buen tiempo y una L representa baja presión , que frecuentemente acompaña a la precipitación. Se utilizan varios símbolos no solo para zonas frontales y otros límites de superficie en los mapas meteorológicos, sino también para representar el clima actual en varias ubicaciones en el mapa meteorológico. Las áreas de precipitación ayudan a determinar el tipo y la ubicación del frente. Los sistemas y límites de mesoescala como los ciclones tropicales , los límites de salida y las líneas de turbonada también se analizan en los análisis meteorológicos de superficie. Las isobaras se utilizan comúnmente para colocar los límites de superficie desde las latitudes de caballo hacia los polos, mientras que los análisis de líneas de corriente se utilizan en los trópicos. ^[4]

Un ciclón extratropical es un sistema meteorológico de baja presión a escala sinóptica que no tiene características tropicales ni polares y que está conectado con frentes y gradientes horizontales de temperatura y punto de rocío también conocidos como "zonas baroclínicas". ^[5]

El calificativo "extratropical" se refiere al hecho de que este tipo de ciclón ocurre generalmente fuera de los trópicos, en las latitudes medias del planeta. Estos sistemas también pueden ser descritos como "ciclones de latitudes medias" debido a su área de formación, o "ciclones postropicales" donde se ha producido una transición extratropical , ^{[5] [6]} pero los meteorólogos y el público suelen describirlos como "depresiones" o "bajos". Estos son los fenómenos cotidianos que, junto con los anticiclones , impulsan el clima en gran parte de la Tierra.

Aunque los ciclones extratropicales casi siempre se clasifican como baroclínicos ya que se forman a lo largo de zonas de gradiente de temperatura y punto de rocío dentro de los vientos del oeste , a veces pueden volverse barotrópicos tarde en su ciclo de vida cuando la distribución de temperatura alrededor del ciclón se vuelve bastante uniforme con el radio. ^[7] Un ciclón extratropical puede transformarse en una tormenta subtropical, y de allí en un ciclón tropical, si permanece sobre aguas cálidas y desarrolla convección central, que calienta su núcleo. ^[8]

Los sistemas de alta presión se asocian frecuentemente con vientos ligeros en la superficie y hundimientos en la parte inferior de la troposfera . El hundimiento generalmente secará una masa de aire por calentamiento adiabático o compresivo. ^[9] Por lo tanto, la alta presión generalmente trae cielos despejados. ^[10] Durante el día, como no hay nubes que reflejen la luz solar, hay más radiación solar de onda corta entrante y las temperaturas aumentan. Por la noche, la ausencia de nubes significa que la radiación de onda larga saliente (es decir, la energía térmica de la superficie) no se absorbe, lo que da temperaturas bajas diurnas más frías en todas las estaciones. Cuando los vientos superficiales se vuelven ligeros, el hundimiento producido directamente bajo un sistema de alta presión puede conducir a una acumulación de partículas en áreas urbanas debajo de la dorsal, lo que genera una neblina generalizada . ^{[11] Si la} humedad relativa de bajo nivel aumenta hasta el 100 por ciento durante la noche, se puede formar niebla . ^[12]

Los sistemas de alta presión fuertes y de poca profundidad vertical que se desplazan desde latitudes más altas a latitudes más bajas en el hemisferio norte están asociados a masas de aire ártico continental. ^{[13] La} inversión baja y aguda puede dar lugar a zonas de estratocúmulos persistentes o nubes estratos , conocidas coloquialmente como penumbra anticiclónica. El tipo de clima provocado por un anticiclón depende de su origen. Por ejemplo, las extensiones de las altas presiones de las Azores pueden provocar penumbra anticiclónica durante el invierno, ya que se calientan en la base y atraparán la humedad a medida que se mueven sobre los océanos más cálidos. Las altas presiones que se acumulan hacia el norte y se extienden hacia el sur a menudo traerán un clima despejado. Esto se debe a que se enfrían en la base (en lugar de calentarse), lo que ayuda a evitar la formación de nubes.

En los mapas meteorológicos, estas áreas muestran vientos convergentes (isótacas), también conocidos como confluencia , o líneas de altura convergentes cerca o por encima del nivel de no divergencia, que está cerca de la superficie de presión de 500 hPa aproximadamente a la mitad de la troposfera. ^{[14] [15]} Los sistemas de alta presión también se conocen como anticiclones. En los mapas meteorológicos, los centros de alta presión se asocian con la letra H en inglés, ^[16] o A en español, ^[17] porque alta es la palabra española para alto, dentro de la isobara con el valor de presión más alto. En los gráficos de nivel superior de presión constante, se encuentra dentro del contorno de la línea de altura más alta. ^[18]

Un frente meteorológico es un límite que separa dos masas de aire de diferentes densidades y es la principal causa de los fenómenos meteorológicos . En los análisis meteorológicos de superficie , los frentes se representan utilizando varias líneas de colores y símbolos, según el tipo de frente. Las masas de aire separadas por un frente generalmente difieren en temperatura y humedad . Los frentes fríos pueden presentar bandas estrechas de tormentas eléctricas y clima severo , y en ocasiones pueden estar precedidos por líneas de turbonadas o líneas secas . Los frentes cálidos suelen estar precedidos por precipitación estratiforme y niebla . El clima generalmente se aclara rápidamente después del paso de un frente. Algunos frentes no producen precipitaciones y poca nubosidad, aunque invariablemente hay un cambio de viento. ^[19]

Los frentes fríos y los frentes ocluidos generalmente se mueven de oeste a este, mientras que los frentes cálidos se mueven hacia los polos . Debido a la mayor densidad del aire en su estela, los frentes fríos y las oclusiones frías se mueven más rápido que los frentes cálidos y las oclusiones cálidas. Las montañas y los cuerpos de agua cálidos pueden ralentizar el movimiento de los frentes. ^[20] Cuando un frente se vuelve estacionario y el contraste de densidad a lo largo del límite frontal desaparece, el frente puede degenerar en una línea que separa regiones de diferente velocidad del viento, conocida como línea de cizalladura. Esto es más común en el océano abierto.

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