Huracan

Ciclón tropical

Ciclón Catarina, un infrecuente ciclón tropical del Atlántico Sur visto desde la Estación Espacial Internacional el 26 de marzo de 2004.
Ciclón tropical es un término meteorológico usado para referirse a un sistema de tormentas caracterizado por una circulación cerrada alrededor de un centro de baja presión y que produce fuertes vientos y abundante lluvia. Los ciclones tropicales extraen su energía de la condensación de aire húmedo, produciendo fuertes vientos. Se distinguen de otras tormentas ciclónicas, como las bajas polares, por el mecanismo de calor que las alimenta, que las convierte en sistemas tormentosos de “núcleo cálido”. Dependiendo de su fuerza y localización, un ciclón tropical puede llamarse depresión tropical, tormenta tropical, huracán, tifón o simplemente ciclón.
Su nombre se deriva de los Trópicos y su naturaleza ciclónica. El término “tropical” se refiere tanto al origen geográfico de estos sistemas, que se forman casi exclusivamente en las regiones tropicales del planeta, como a su formación en masas de aire tropical de origen marino. El término “ciclón” se refiere a la naturaleza ciclónica de las tormentas, con una rotación en el sentido contrario al de las agujas del reloj en el hemisferio norte y similar al de las agujas del reloj en el hemisferio sur.
Los ciclones tropicales pueden producir vientos extremadamente fuertes, tornados, lluvias torrenciales (que pueden producir inundaciones y corrimientos de tierra) y también pueden provocar marejadas ciclónicas en áreas costeras. Se desarrollan sobre extensas superficies de agua cálida y pierden su fuerza cuando penetran en tierra. Esa es una de las razones por la que las zonas costeras son dañadas de forma significativa por los ciclones tropicales, mientras que las regiones interiores están relativamente a salvo de recibir fuertes vientos. Sin embargo, las fuertes lluvias pueden producir inundaciones tierra adentro y las marejadas ciclónicas pueden producir inundaciones de consideración a más de 40 km hacia el interior.1
Aunque sus efectos en las poblaciones y barcos pueden ser catastróficos, los ciclones tropicales pueden reducir los efectos de una sequía. Además, llevan el calor de los trópicos a latitudes más templadas, lo que hace que sea un importante mecanismo de la circulación atmosférica global que mantiene en equilibrio la troposfera y mantiene relativamente estable y cálida la temperatura terrestre.
Muchos ciclones tropicales se desarrollan cuando las condiciones atmosféricas alrededor de una débil perturbación en la atmósfera son favorables. Otras se forman cuando otros tipos de ciclones adquieren características tropicales. Los sistemas tropicales son conducidos por vientos direccionales hacia la troposfera; si las condiciones continúan siendo favorables, la perturbación tropical se intensifica y puede llegar a desarrollarse un ojo. En el otro extremo del abanico de posibilidades, si las condiciones alrededor del sistema se deterioran o el ciclón tropical toca tierra, el sistema se debilita y finalmente se disipa.

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Estructura física    Ojo (ciclón)

 Estructura de un ciclón tropical.
Todos los ciclones tropicales son áreas de baja presión atmosférica cerca de la superficie de la Tierra. Las presiones registradas en el centro de los ciclones tropicales están entre las más bajas registradas en la superficie terrestre al nivel del mar.[] Los ciclones tropicales se caracterizan y funcionan por lo que se conoce como núcleo cálido, que consiste en la expulsión de grandes cantidades de calor latente de vaporización que se eleva, lo que provoca la condensación del vapor de agua. Este calor se distribuye verticalmente alrededor del centro de la tormenta. Por ello, a cualquier altitud (excepto cerca de la superficie, donde la temperatura del agua dictamina la temperatura del aire) el centro del ciclón siempre es más cálido que su alrededor.  Las principales partes de un ciclón son el ojo, la pared del ojo y las bandas lluviosas.
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Bandas lluviosas
Las bandas lluviosas son bandas de precipitación y tormentas que giran ciclónicamente hacia el centro de la tormenta. Las rachas de viento más fuerte y las mayores precipitaciones suelen producirse en bandas de lluvia individuales, con otras bandas de tiempo relativamente calmado entre ellas. Normalmente, en las bandas de lluvia se forman tornados al entrar en tierra. []Los huracanes anulares son distintivos por la ausencia de bandas de lluvia; sin embargo, poseen un área circular alrededor del centro de baja presión en el que hay mal tiempo.
Mientras que todas las áreas de baja presión en superficie requieren una divergencia hacia arriba para continuar haciéndose más intensas, la divergencia en los ciclones tropicales es desde el centro hacia todas las direcciones. Los vientos en capas altas de un ciclón tropical se alejan del centro de la tormenta con una rotación anticiclónica debido al efecto Coriolis. Los vientos en la superficie son fuertemente ciclónicos, se debilitan con la altura y se invierten a sí mismos. Los ciclones tropicales deben esta característica única a la necesidad de que no exista una cizalladura vertical para mantener el núcleo cálido del centro de la tormenta.
Ojo y zona interna
Un ciclón tropical presenta un área de aire que circula en sentido descendente en el centro del mismo; si el área es lo suficientemente fuerte se puede desarrollar lo que se llama “ojo”. Normalmente, en el ojo la temperatura es cálida y éste se encuentra libre de nubes (sin embargo, el mar puede ser extremadamente violento).  El ojo del ciclón se registran las temperaturas más frías en superficie y las más cálidas en altura. Normalmente el ojo es de forma circular y puede variar desde los 3 a los 370 kilómetros de diámetro.[][] En ocasiones, los ciclones tropicales maduros e intensos pueden presentar una curvatura hacia el interior en la parte superior de la pared del ojo, tomando un aspecto parecido al de un estadio de fútbol, por lo que este fenómeno se le llama en ocasiones “efecto estadio”.
Hay otros elementos que o bien rodean o bien cubren el ciclón. El Denso Revestimiento Central (CDO) es un área de densa actividad tormentosa cerca del centro del ciclón tropical;  en ciclones débiles, el CDO cubre el centro de circulación completamente, resultando en un ojo no visible. Contiene la pared del ojo y el ojo en sí mismo. El huracán clásico contiene un CDO simétrico, lo cual significa que es perfectamente circular y redondo en todos sus lados.
La pared del ojo es una banda alrededor del ojo donde los vientos alcanzan las mayores velocidades, las nubes alcanzan la mayor altura y la precipitación es más intensa. El daño más grave debido a fuertes vientos ocurre mientras la pared del ojo de un huracán pasa sobre tierra.  En los ciclones tropicales intensos hay un ciclo de reemplazo de la pared del ojo. Cuando los ciclones alcanzan un pico de intensidad, normalmente tienen una pared del ojo y un radio de las ráfagas de viento que contraen a un tamaño muy pequeño, alrededor de 0 o 25 kilómetros. Las bandas de lluvia externas se pueden organizar en un anillo de tormentas externo que se mueve lentamente hacia el interior y que roba la pared del ojo para captar su humedad y momento angular. Cuando la pared del ojo interno se debilita, el ciclón tropical también se debilita, los vientos más fuertes se debilitan y la presión en el centro aumenta. Al final del ciclo la pared del ojo externo reemplaza al interno completamente. La tormenta puede ser de la misma intensidad o incluso mayor una vez que el ciclo de reemplazo ha terminado. La tormenta vuelve a extenderse de nuevo y se forma un nuevo anillo externo para la nueva sustitución de la pared del ojo.
Tamaños de ciclones tropicales
ROCI
Tipo
Menos de 2 grados de latitud
Muy pequeño/enano
De 2 a 3 grados de latitud
Pequeño
De 3 a 6 grados de latitud
Mediano/Medio
De 6 a 8 grados de latitud
Grande
Más de 8 grados de latitud
Muy grande[]
Una medida del tamaño de un ciclón tropical se obtiene midiendo la distancia desde su centro de circulación hasta su isobara externa más cercana, también conocida como su ROCI. Si el radio es menor que dos grados de latitud o 222 kilómetros, entonces el ciclón se considera “muy pequeño” o “enano”. Radios entre 3 y 6 grados de latitud o entre 333 y 666 kilómetros hacen que el ciclón sea considerado de “tamaño medio”. Los ciclones “muy grandes” tienen radios mayores que 8 grados u 888 kilómetros.[] El uso de esta medida ha determinado que el tamaño medio de los ciclones tropicales del Noroeste del Pacífico es el mayor de todos, siendo aproximadamente el doble que el de los que se producen en el Atlántico.[] Otros métodos para determinar el tamaño de un ciclón tropical incluye la medida del radio de los vientos del vendaval y midiendo el radio al que su vorticidad relativa decrece a ·0-5 s desde su centro.
 
Mecánica de los ciclones tropicales
 
Los huracanes se forman cuando la energía expulsada por la condensación del vapor de agua presente en el aire cálido en elevación causa un bucle de alimentación positiva sobre las aguas templadas de los océanos. El aire se calienta, elevándose aún más, lo que conduce a más condensación. El aire que fluye hacia el exterior de esta “chimenea” vuelve a la superficie, formando vientos muy fuertes.
 
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Estructuralmente, un ciclón tropical es un gran sistema de
 nubes en rotación, viento y tormentas. Su fuente primaria de energía es la expulsión de la calor de condensación del vapor de agua que se condensa a grandes altitudes, siendo el calor aportado por el Sol el que inicia el proceso de evaporación. Además, un ciclón tropical puede ser interpretado como una gigante máquina térmica vertical, mantenida por la mecánica y fuerzas físicas como la rotación y la gravedad terrestre.
 
Gráfica que muestra la caída de temperatura en superficie en el Golfo de México en los momentos en el que los huracanes Katrina y Rita pasaron por el mismo. Estas tormentas enfriaron el agua más de 4 °C en los lugares por los que discurrieron y enfriaron todo el Golfo en  ºC.
En otro sentido, los ciclones tropicales pueden ser vistos como un tipo especial de complejo convectivo de mesoescala, que continua desarrollándose a partir de una vasta fuente de humedad y calor. La condensación conduce a unas mayores velocidades del viento, ya que una pequeña fracción de la energía liberada se convierte en energía mecánica[ ]los vientos más rápidos y presiones más bajas asociadas con ellos causan una mayor evaporación en superficie y de este modo incluso más evaporación. Mucha de la energía expulsada conduce las corrientes de aire, lo que aumenta la altura de las nubes, acelerando la condensación. Este bucle de retroalimentación positiva continúa mientras las condiciones sean favorables para el desarrollo del ciclón tropical. Factores como una ausencia continuada de equilibrio en la masa de distribución de aire también aportarían energía para mantener al ciclón. La rotación de la Tierra causa que el sistema gire, efecto conocido como el efecto Coriolis, dando una característica ciclónica y afectando a la trayectoria de la tormenta
Lo que principalmente distingue a un ciclón tropical de otros fenómenos meteorológicos es la condensación como fuerza conductora.[] Dado que la convección es más fuerte en un clima tropical, esto define el dominio inicial del ciclón. Por contraste, frecuentemente los ciclones de media latitud obtienen su energía de los gradientes horizontales de temperatura preexistentes en la atmósfera. Para poder seguir alimentando su motor de calor, el ciclón tropical debe permanecer sobre agua cálida, que provee la humedad atmosférica necesaria. La evaporación se acelera por los vientos fuertes y se reduce por la presión atmosférica en la tormenta, resultando un bucle de alimentación positiva. Como consecuencia, cuando un ciclón tropical pasa sobre tierra su fuerza disminuye rápidamente
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Los niveles de ozono dan una pista sobre si una tormenta se desarrollará. El giro inicial de un ciclón tropical es débil y muchas veces cubierto por las nubes, y no siempre es fácil de detectar por los satélites que proveen imágenes de las nubes. Sin embargo, instrumentos como el Total Ozone Mapping Spectrometer pueden identificar cantidades de ozono que están relacionadas íntimamente con la formación, intensificación y movimiento de un ciclón. Como resultado, los niveles de ozono pueden ser muy útiles para determinar la ubicación del ojo. Las concentraciones naturales de ozono son más elevadas en la estratosfera. El aire más cercano a la superficie oceánica es menos rico en ozono. Rodeando al ojo, hay un anillo de potentes tormentas que absorben el aire húmedo y cálido de la superficie del océano, elevándolo kilómetros en la atmósfera, a veces hasta alcanzar la capa baja de la estratosfera. Este aire pobre en ozono reemplaza al aire rico en ozono provocando que las concentraciones en ozono disminuyan. El proceso se invierte a sí mismo en el ojo: el aire en altura se hunde hacia la superficie, infundiendo a la columna entera con ozono. Los niveles de ozono descendentes alrededor del ojo pueden ser una importante señal de que la tormenta se está fortaleciendo.[]
 
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El paso de un ciclón tropical sobre el océano puede causar que las capas superficiales del mismo se enfríen de forma sustancial, lo que puede influir en el desarrollo del ciclón. Los ciclones tropicales enfrían el océano al actuar como “motores de calor” que transfieren el calor de la superficie del océano a la atmósfera a través de la evaporación. El enfriamiento también se produce por el ascenso de agua fría debido al efecto de succión del centro de bajas presiones de la tormenta. También puede existir un enfriamiento adicional como producto de las lluvias que pueden producirse en la superficie oceánica en un momento dado. La cobertura de nubes también puede desempeñar parte de esta función al actuar como escudo entre el océano y la luz directa del sol antes y algo después del paso de la tormenta. Todos estos efectos pueden combinarse para producir un descenso dramático de las temperaturas en un área considerable durante algunos días.
Los científicos del Centro Nacional de Investigación Atmosférica (EEUU estiman que un huracán expulsa energía en un ratio aproximado de 50 a 200 trillones de vatios al día, aproximadamente la cantidad de energía liberada al explotar una bomba nuclear de 0 megatones cada 20 minutos,[] 70 veces la energía consumida por los humanos en todo el mundo o 200 veces la capacidad de producción total de energía de todo el mundo.
Mientras que el movimiento más evidente de las nubes es hacia el centro, los ciclones tropicales también desarrollan un flujo de nubes hacia el exterior a nivel superior (a gran altitud). Esto se origina del aire que ha liberado su humedad y es expulsado a gran altitud a través de la “chimenea” del motor de la tormenta. Este flujo produce cirros altos y delgados que giran en espiral lejos del centro. Los cirros pueden ser los primeros signos de que un huracán que se aproxima.
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Mapa mundial de ciclones tropicales entre los años 1985 y 2005.
Hay siete regiones principales de formación de ciclones tropicales. Son el Océano Atlántico, las zonas oriental, sur y occidental del Océano Pacífico, así como el sudoeste, norte y sureste del Océano Índico. A nivel mundial, cada año se forman una media de 80 ciclones tropicales.
 

 
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