Vientos y la fuerza del gradiente de presión

El viento es el movimiento del aire a través de la superficie de la Tierra y es producido por diferencias en la presión del aire entre un lugar y otro. La fuerza del viento puede variar desde una ligera brisa hasta la fuerza de un huracán y se mide con la escala de viento de Beaufort.

Los vientos se nombran de la dirección de donde se originan. Por ejemplo, un oeste es un viento que viene del oeste y sopla hacia el este. La velocidad del viento se mide con un anemómetro y su dirección se determina con una veleta..

Dado que el viento se produce por diferencias en la presión del aire, es importante comprender ese concepto al estudiar el viento también. La presión del aire se crea por el movimiento, el tamaño y el número de moléculas de gas presentes en el aire. Esto varía según la temperatura y la densidad de la masa de aire..

En 1643, Evangelista Torricelli, un estudiante de Galileo, desarrolló el barómetro de mercurio para medir la presión del aire después de estudiar el agua y las bombas en las operaciones mineras. Usando instrumentos similares hoy, los científicos pueden medir la presión normal del nivel del mar a aproximadamente 1013.2 milibares (fuerza por metro cuadrado de superficie).

La fuerza del gradiente de presión y otros efectos sobre el viento

Dentro de la atmósfera, hay varias fuerzas que afectan la velocidad y la dirección de los vientos. Sin embargo, lo más importante es la fuerza gravitacional de la Tierra. A medida que la gravedad comprime la atmósfera de la Tierra, crea presión de aire, la fuerza impulsora del viento. Sin gravedad, no habría atmósfera ni presión de aire y, por lo tanto, no habría viento..

Sin embargo, la fuerza realmente responsable de causar el movimiento del aire es la fuerza del gradiente de presión. Las diferencias en la presión del aire y la fuerza del gradiente de presión son causadas por el calentamiento desigual de la superficie de la Tierra cuando la radiación solar entrante se concentra en el ecuador. Debido al excedente de energía a bajas latitudes, por ejemplo, el aire allí es más cálido que el de los polos. El aire caliente es menos denso y tiene una presión barométrica más baja que el aire frío en latitudes altas. Estas diferencias en la presión barométrica son las que crean la fuerza del gradiente de presión y el viento a medida que el aire se mueve constantemente entre áreas de alta y baja presión..

Para mostrar las velocidades del viento, el gradiente de presión se traza en mapas meteorológicos usando isobaras mapeadas entre áreas de alta y baja presión. Las barras separadas entre sí representan un gradiente de presión gradual y vientos ligeros. Los más cercanos muestran un fuerte gradiente de presión y fuertes vientos..

Finalmente, la fuerza y ​​la fricción de Coriolis afectan significativamente el viento en todo el mundo. La fuerza de Coriolis hace que el viento se desvíe de su camino recto entre las áreas de alta y baja presión y la fuerza de fricción ralentiza el viento a medida que viaja sobre la superficie de la Tierra..

Vientos de nivel superior

Dentro de la atmósfera, hay diferentes niveles de circulación de aire. Sin embargo, aquellos en la troposfera media y alta son una parte importante de la circulación de aire de toda la atmósfera. Para mapear estos patrones de circulación, los mapas de presión de aire superior usan 500 milibares (mb) como punto de referencia. Esto significa que la altura sobre el nivel del mar solo se representa en áreas con un nivel de presión de aire de 500 mb. Por ejemplo, sobre un océano, 500 mb podrían estar a 18,000 pies en la atmósfera, pero sobre la tierra, podrían estar a 19,000 pies. Por el contrario, los mapas meteorológicos de superficie representan diferencias de presión basadas en una elevación fija, generalmente a nivel del mar.

El nivel de 500 mb es importante para los vientos porque al analizar los vientos de nivel superior, los meteorólogos pueden aprender más sobre las condiciones climáticas en la superficie de la Tierra. Con frecuencia, estos vientos de nivel superior generan el clima y los patrones de viento en la superficie..

Dos patrones de viento de nivel superior que son importantes para los meteorólogos son las ondas de Rossby y la corriente en chorro. Las olas de Rossby son significativas porque llevan aire frío al sur y aire cálido al norte, creando una diferencia en la presión del aire y el viento. Estas ondas se desarrollan a lo largo de la corriente en chorro..

Vientos locales y regionales

Además de los patrones de vientos globales de nivel bajo y superior, hay varios tipos de vientos locales en todo el mundo. Las brisas de tierra y mar que ocurren en la mayoría de las costas son un ejemplo. Estos vientos son causados ​​por las diferencias de temperatura y densidad del aire sobre la tierra versus el agua, pero están confinados a ubicaciones costeras..

La brisa del valle de la montaña es otro patrón de viento localizado. Estos vientos son causados ​​cuando el aire de la montaña se enfría rápidamente por la noche y fluye hacia los valles. Además, el aire del valle gana calor rápidamente durante el día y se eleva cuesta arriba creando brisas por la tarde..

Algunos otros ejemplos de vientos locales incluyen los vientos cálidos y secos de Santa Ana del sur de California, el viento mistral frío y seco del valle del Ródano de Francia, el viento bora muy frío y generalmente seco en la costa oriental del mar Adriático, y los vientos Chinook en el norte America.

Los vientos también pueden ocurrir a gran escala regional. Un ejemplo de este tipo de viento serían los vientos catabáticos. Estos son vientos causados ​​por la gravedad y a veces se los llama vientos de drenaje porque drenan por un valle o una pendiente cuando el aire frío y denso en elevaciones altas fluye cuesta abajo por gravedad. Estos vientos suelen ser más fuertes que las brisas de las montañas y los valles y ocurren en áreas más grandes, como una meseta o una montaña. Ejemplos de vientos catabáticos son los que soplan de la Antártida y las vastas capas de hielo de Groenlandia..