Meteorología

3.2

Observaciones en la atmósfera superior

Los métodos modernos de predicción, así como las necesidades de la aviación, exigen que la medición cuantitativa del viento, la presión, la temperatura y la humedad se realicen en la atmósfera libre. Estos datos son recogidos hoy por observadores distribuidos en varios cientos de estaciones dispersas por todos los continentes (sobre todo en el hemisferio norte) y desde unos cuantos barcos dispersos por los océanos.

Para las mediciones rutinarias realizadas en las capas superiores de la atmósfera, los meteorólogos han desarrollado el rawinsonde (radio-wind-sounding device) o radiosonda, que consiste en un instrumento meteorológico ligero capaz de medir la presión, la temperatura y la humedad equipado con un pequeño transmisor de radio de alta frecuencia. El instrumento se sujeta a un globo de helio que lo lleva hasta la atmósfera superior. Las mediciones realizadas por los instrumentos meteorológicos son transmitidas automáticamente y recibidas por una estación en tierra. Un radiodetector sigue la dirección del globo mientras éste es arrastrado por los vientos de las capas superiores de la atmósfera y, midiendo la posición del mismo en momentos sucesivos, se puede calcular la velocidad y dirección del viento a diferentes altitudes.

Para obtener datos sobre la atmósfera superior se emplean también aviones, en especial cuando los huracanes o los tifones amenazan con afectar a zonas habitadas. Se sigue la pista a estas peligrosas tormentas tropicales mediante aviones de reconocimiento que se envían para localizar el centro u ojo de la tormenta y realizar mediciones meteorológicas del viento, la temperatura, la presión y la humedad tanto en el interior como en las cercanías de la tormenta.

Los métodos convencionales de observación de la atmósfera superior empiezan a resultar cada vez más inadecuados para hacer frente a las necesidades de los nuevos métodos de predicción numérica. Las teorías modernas sobre la circulación atmosférica hacen cada vez más hincapié en la importancia de la unidad global de la atmósfera, y produce gran preocupación que existan enormes regiones oceánicas que permanecen ignotas en la práctica para los métodos convencionales. Se mantienen, con un coste muy elevado, algunos barcos meteorológicos, pero disponer de ellos en número suficiente para lograr una cobertura apropiada, aunque sólo fuera en el hemisferio norte, tendría un coste prohibitivo.

Uno de los nuevos métodos de mayor éxito para la observación general de la atmósfera ha sido el empleo de satélites artificiales. Los satélites que fotografían de forma automática la Tierra desde órbitas polares, suministran imágenes de los patrones nubosos y las tormentas, una vez al día, a cualquier estación meteorológica equipada para recibir sus transmisiones de radio. Casi todos los servicios meteorológicos importantes del mundo están equipados para recibir estas imágenes, y los países ribereños de los grandes océanos se benefician de la capacidad para mantener una vigilancia continua de las tormentas que amenazan a sus costas. Los sensores de infrarrojos permiten determinar la temperatura de la parte superior de las nubes, y de esta forma hacen posible estimar la altitud aproximada de los sistemas nubosos de la atmósfera. Otros satélites en órbita polar han demostrado que pueden obtenerse imágenes de alta resolución de los sistemas tormentosos durante la noche por medio de la luz infrarroja. Hoy se fotografían de modo continuo los patrones climáticos de más de la mitad de la Tierra desde satélites situados en órbitas geoestacionarias sobre puntos predeterminados del ecuador a una altitud de unos 35.400 kilómetros.

Por desgracia, los patrones fotográficos suministrados por los satélites tienen una utilidad limitada para los métodos modernos de predicción meteorológica, que se basan en el empleo de mediciones de la temperatura y la presión en el interior mismo de la atmósfera. Se están realizando grandes esfuerzos en la investigación de nuevos métodos para recoger datos sobre la atmósfera superior en todo el mundo. Una de las propuestas en estudio es la Técnica de Sondeo Horizontal Global (Global Horizontal Sounding Technique, GHOST), que combinaría una red general de globos de flotación libre equipados con instrumentos y los datos obtenidos por los satélites para recopilar la información necesaria.

3.3

Circulación de la atmósfera

La causa de todos los movimientos atmosféricos es el calentamiento desigual de la superficie terrestre por el Sol. La mayor parte del calor y la luz inciden sobre las regiones ecuatoriales y sólo una pequeña parte va a parar a las zonas polares. Como consecuencia de las diferencias resultantes en la temperatura, existe una compleja circulación atmosférica que, como uno de sus efectos, produce la transferencia de calor desde las regiones más cálidas hacia los polos.

En los trópicos, la circulación atmosférica sigue un patrón meridional, llamado célula tropical de Hadley, en el que el aire desciende en cinturones situados en torno a los 30º de latitud N y los 30° de latitud S respecto del ecuador y asciende en las inmediaciones de éste. A baja altitud hay una deriva general del aire hacia el ecuador, mientras que a mayor altitud se produce una deriva compensadora hacia los polos, que completa la célula. Al converger las dos corrientes superficiales hacia el ecuador desde el Norte y el Sur en un cinturón de bajas presiones llamado de calmas ecuatoriales, éstas se ven obligadas a ascender, expandirse y enfriarse. La humedad del aire se condensa formando nubes, que tienden a producir lluvias frecuentes sobre el área. El cinturón de convergencia tiende a desplazarse unos cuantos grados al Norte y al Sur con los cambios de estación. A 30º de latitud N y a 30° de latitud S respecto del ecuador, los ramales descendentes de la célula se calientan por efecto de la compresión, y las posibles nubes presentes tienden a evaporarse. Como resultado, el tiempo es cálido y soleado, y predominan los climas desérticos. Debido a la rotación de la Tierra, las corrientes de aire ecuatoriales, llamadas vientos alisios, son desviadas hacia el Oeste y, por consiguiente, soplan del Noreste en el hemisferio norte y del Sureste en el hemisferio sur. Las corrientes de retorno, de gran altitud, tienen a convertirse en vientos del Oeste (en términos meteorológicos, los vientos se nombran en función de la dirección desde la que soplan).

A latitudes medias y altas, los rasgos más notables de la circulación atmosférica son los ciclones y anticiclones migratorios, y sólo emerge una imagen clara de la circulación global cuando se obtienen los valores medios de estos movimientos durante varios días. Esta circulación procede del Oeste en casi en todo el mundo, y su velocidad aumenta rápidamente con la altitud hasta unos 23 km, donde la velocidad media del viento puede superar los 160 km/h. La presión a nivel del mar disminuye hacia el Norte desde los 30º hasta los 60º de latitud, donde tiende a producirse un mínimo, y a los 60º de latitud N se desarrolla un anticiclón poco profundo en el que prevalecen los vientos del Este.

La circulación media al Norte de los 30º de latitud tiende a ser fuerte durante el invierno, cuando se producen las mayores diferencias en temperatura entre las latitudes altas y bajas. Los cinturones de altas y bajas presiones situados en los 30º y los 60º de latitud N se desplazan ligeramente con las estaciones, tendiendo a seguir al Sol hacia el Norte y hacia el Sur. Los continentes ejercen también una notable influencia sobre el flujo medio, y sus efectos son sobre todo llamativos en el hemisferio norte, donde el contraste entre la temperatura de las masas terrestres y la de los océanos es máxima. Durante el invierno se desarrollan sobre Norteamérica y Asia anticiclones muy fríos, mientras que en verano tienden a prevalecer las bajas presiones cálidas. Los sistemas de vientos estacionales asociados a estos patrones de presión reciben el nombre de monzones; son muy llamativos en la India y el Sureste asiático.

Un aspecto notable de la circulación del Oeste a latitudes medias y altas es la presencia de vórtices ciclónicos y anticiclónicos que derivan desde el Oeste hacia el Este y producen cambios en el clima de un día para otro. Los vórtices que giran en sentido antihorario reciben el nombre de ciclones extratropicales, y su intensidad tiende a ser máxima durante el invierno, cuando los contrastes de temperatura son mayores. Estos ciclones tienden a formarse o a regenerarse a partir de alteraciones débiles en ciertas áreas, situadas sobre todo a lo largo de las costas de Norteamérica y Asia, en el hemisferio norte, y también al este de las barreras montañosas de Norteamérica y el sur de Europa. Las tormentas se intensifican al ir desplazándose hacia el Este y el Noroeste, y tienden a alcanzar su desarrollo máximo en las regiones de Islandia y las Aleutianas. En estas tormentas pueden producirse vientos de más de 160 km/h en mar abierto, y las enormes olas que generan pueden recorrer miles de kilómetros, dificultando la navegación en otras zonas y abatiéndose sobre sus costas.

Dentro del flujo dominante hacia el Este a latitudes medias se encuentra la corriente en chorro, una banda estrecha de viento del Oeste de alta velocidad que sigue un curso ondulante de Oeste a Este. Sopla a una altitud media de 12.200 km en invierno y de 13.700 km en verano. La velocidad del viento de la corriente en chorro puede llegar a superar los 400 kilómetros por hora.

3.4

Masas de aire y frentes

En torno a los 30º latitud N y los 30º latitud S y sobre los continentes, suelen ser dominantes en invierno las altas presiones y los vientos débiles. En estas regiones, los vientos se dispersan con lentitud en sentido horizontal, y el aire seco desciende de las alturas para reemplazarlos. Debido al calentamiento producido por la compresión del aire descendente, los anticiclones tienden a estar asociados con el buen tiempo, excepto allá donde el contacto del aire con una superficie fría pueda producir nieblas o nubes bajas.

La mayoría de las regiones donde tienden a prevalecer los anticiclones son bastante uniformes en lo que se refiere a sus características superficiales y, con los lentos movimientos divergentes, tienden a generarse grandes masas de aire con características uniformes.

Las masas de aire tropical marítimo que se forman sobre los océanos a unos 30º latitud N y S, pueden ser transportadas a miles de kilómetros de distancia, produciendo periodos de clima inusualmente cálido y húmedo y aportando abundante agua para la formación de nubes y precipitaciones en latitudes medias y altas. Otro tipo característico es el aire polar continental. Situadas sobre las extensiones nevadas de Norteamérica y Asia en invierno, estas masas de aire se vuelven muy frías, produciendo temperaturas mínimas de -68 ºC en Siberia y de -63 ºC en Norteamérica.

Las masas de aire tienden a juntarse para producir zonas de grandes contrastes térmicos. Estas regiones, que fueron objeto de gran atención por parte de los meteorólogos suecos en tiempos de la I Guerra Mundial, recibieron el nombre de frentes y fueron reconocidos como zonas de cambio climatológico estrechas y altamente activas. Los frentes más notables tienden a situarse en las inmediaciones de la costa este de Norteamérica en invierno y en las costas del Pacífico en Asia. Las masas continentales de aire polar tienden a descender y se extienden por debajo de las masas tropicales marítimas cálidas. Así pues, las masas de aire caliente son empujadas hacia arriba, sobre las de aire polar, a lo largo de las zonas frontales, y se enfrían por expansión, lo que hace que se condensen, liberando su humedad en forma de precipitaciones.

4

Previsiones meteorológicas y sus modificaciones

Los métodos empleados en la previsión del tiempo han experimentado una serie de cambios rápidos desde la II Guerra Mundial en respuesta a los avances en la tecnología de los equipos informáticos, los satélites y las comunicaciones. Las investigaciones prosiguen con el mismo ímpetu, por lo que cabe esperar que se produzcan muchos más cambios en la próxima década.

4.1

Recogida de datos

La recogida de datos sobre el clima se logra sobre todo por medio de la transmisión vía teletipo de mensajes codificados, a través de líneas terrestres y de la radio. Los circuitos nacionales de teletipos operan como líneas multiusuario, y los datos impresos por cualquier estación aparecen al mismo tiempo en todas las demás estaciones conectadas a la misma línea. Los datos recopilados a nivel nacional se intercambian a través de circuitos globales a larga distancia de alta velocidad, con lo que, en cerca de una hora, los informes sobre la superficie y las capas superiores de la atmósfera están disponibles en los centros regionales de muchos países. El sistema global de telecomunicaciones de la Organización Mundial de Meteorología actúa como centro de recepción y transmisión de los datos que proceden de las estaciones de superficie y los satélites meteorológicos, así como de los que proceden de barcos, aviones y radiosondas.