4.4: Circulación Global

La circulación global es impulsada por los gradientes de presión en la atmósfera, la fuerza Coriolis y la fricción de la atmósfera contra la litosfera. Todos estos pueden resumirse en un fenómeno que llamamos 'viento'. El viento es el movimiento horizontal del aire en respuesta a diferencias de presión. Los vientos son la forma en que la atmósfera trata de equilibrar la distribución desigual de la presión sobre la superficie terrestre.

Gradientes de presión y viento

Hablamos brevemente al inicio de esta conferencia sobre los gradientes de presión. Las diferencias de aislamiento son la clave de los patrones de circulación global. El aire frío alrededor de los polos de la tierra se hunde, provocando regiones de alta presión, mientras que el aire cálido y flotante alrededor del ecuador tiende a elevarse y provocar regiones de baja presión. Entonces podríamos esperar un aumento gradual de la presión desde los polos hasta el ecuador. Sin embargo, la tierra está compuesta por muchos 'cinturones' dinámicos de alta y baja presión que son mucho más complicados que las bajas presiones inducidas térmicamente en el ecuador y la alta presión en los polos.

Un científico inglés, Richard Hadley, reflexionó sobre esto hace varios siglos, lo que lo llevó a postular un modelo de circulación global donde el movimiento horizontal del aire se acopló al movimiento vertical del aire de manera que imaginó que la atmósfera constaba de dos enormes celdas de convección con aire que se elevaba en el ecuador, hundiéndose en los polos y fluyendo de mayor presión a menor presión, tanto en la superficie de la tierra como en lo alto. Esto ha llegado a conocerse como la 'celda Hadley'. Así es como funciona una célula Hadley:

• Intenso calentamiento del aire en las zonas tropicales, especialmente cerca del ecuador. A medida que disminuye la densidad del aire, se produce una elevación a gran escala del aire entre el ecuador y 5º N&S, creando bandas de baja presión
• El aire levantado es entonces empujado hacia los polos.
• El aire se enfría gradualmente y se hunde entre 23.5º y 30º N&S, creando grandes bandas de alta presión en los trópicos.

El trabajo posterior sugirió que el modelo simple de Hadley necesitaba una modificación significativa. A finales de la década de 1700, era de uso común un modelo de circulación global basado en un conjunto de cinturones de viento y presión. Este modelo presentó un conjunto de cinturones de viento y cinturones de presión con un modelo global de tres celdas donde el flujo de aire, las correas de presión y las celdas de circulación vertical funcionaban juntas.

El efecto Coriolis y el viento

El efecto Coriolis es el efecto de la rotación de la tierra sobre cuerpos que se mueven horizontalmente como el viento y las corrientes oceánicas. Dichos cuerpos tienden a desviarse hacia la derecha en el hemisferio norte (en el sentido de las agujas del reloj) y hacia la izquierda en el hemisferio sur (en sentido antihorario). La cantidad en la que se desvía el objeto depende de su velocidad y latitud. Para una explicación más profunda de esta fuerza y una demostración animada muy efectiva de su efecto, mira la página de Coriolis de la Universidad de Iowa.

La fuerza de Coriolis tiene un efecto diferente en los sistemas de alta presión que en los sistemas de baja presión. Es posible que desee buscar una ilustración para examinar la dirección en la que soplarán los vientos alrededor de un sistema de baja presión (llamado ciclón) y un sistema de alta presión (llamado anticiclón). ¿Soplaría un ciclón en el hemisferio norte en la misma dirección que un ciclón en el hemisferio sur? ¿Por qué o por qué no?

La fricción de la atmósfera contra la litosfera

Cerca de la superficie terrestre (hasta unos 1000 metros), el arrastre por fricción es muy importante porque reduce la velocidad del viento y provoca olas oceánicas. Una forma de recordar esto es que en un día muy 'tranquilo' en la playa, las olas en el océano son muy planas. En un día ventoso, hay olas muy grandes.