13.2: El Origen de los Desiertos

Circulación atmosférica

El motor que impulsa la circulación en la atmósfera y los océanos es la energía solar que está determinada por la posición promedio del sol sobre la superficie terrestre. La luz directa proporciona un calentamiento desigual dependiendo de la latitud y el ángulo de incidencia, con alta energía solar en los trópicos y poca o ninguna energía en los polos. La circulación atmosférica y la ubicación geográfica son los principales agentes causales de los desiertos.

Figura\(\PageIndex{1}\): Circulación atmosférica generalizada

La figura muestra la circulación generalizada de la atmósfera. Hay tres células circulantes generalizadas de aire ascendente y hundido llamadas la Célula Hadley, la Celda Ferrel o Midlatitude y la Celda Polar. La energía solar que cae sobre el cinturón ecuatorial calienta el aire y hace que suba. El aire ascendente se enfría y su humedad contenida vuelve a caer sobre los trópicos como lluvia. El aire más seco continúa entonces propagándose hacia el norte y el sur donde choca con la Celda Ferrel y se hunden de nuevo a unos 30 grados de latitudes norte y sur. Este aire más seco que se hunde crea cinturones de alta presión predominante a lo largo de los cuales prevalecen las condiciones del desierto en lo que se llaman las “latitudes de caballos”. Estos cinturones de presión predominantemente alta tienen aire que desciende a lo largo de estos cinturones y fluye ya sea hacia el norte para convertirse en el oeste o hacia el sur para convertirse en los vientos alisios. Estas células de circulación en la atmósfera que se elevan en los trópicos y regiones polares y se hunden en las latitudes de los caballos producen los cinturones desérticos a lo largo de las latitudes de los caballos aproximadamente a 30 grados al norte y sur del ecuador [2]. Anote las flechas que indican direcciones generales de los vientos en las zonas de latitud. Los vientos alisios predominan en los trópicos y los occidentales en las latitudes medias.

vía Wikimedia Commons" width="347px" height="305px" src="https://geo.libretexts.org/@api/deki...on-300x264.png">

Figura\(\PageIndex{1}\): Mapa USGS del desierto de la Gran Cuenca.

Otros desiertos tienen otros fenómenos atmosféricos que deben (al menos parte) a su origen, como el desierto de Utah, Nevada, y las áreas aledañas llamadas Desierto de la Gran Cuenca [3]. Este desierto, si bien tiene algunos efectos de aire hundido debido a la circulación global, también es un desierto de sombra de lluvia producido a medida que el aire húmedo del Pacífico se eleva por levantamiento ortográfico sobre las montañas de Sierra Nevada (y otras) y pierde humedad por condensación previa y precipitación en el lado lluvioso de la rango (s).

CC BY-SA 3.0 o GFDL], via Wikimedia Commons" width="230px" height="322px" src="https://geo.libretexts.org/@api/deki...g_-214x300.png">

Figura\(\PageIndex{1}\): Mapa del desierto de Atacama (amarillo) y áreas climáticas afines circundantes (naranja).

Uno de los lugares más secos de la tierra es el desierto de Atacama del norte de Chile [4]. Se trata de una franja a lo largo de la costa oeste de Sudamérica, al oeste de los Andes, situada al norte de 30 grados de latitud sur, en el borde sur del cinturón de viento alisio. El aire cálido y húmedo se mueve hacia el oeste a través de la cuenca del Amazonas y se eleva sobre los Andes donde pierde humedad, cayendo sus precipitaciones en el lado de la selva tropical de las montañas. Una vez sobre las montañas, desciende hacia Atacama donde se encuentra con el aire enfriado por la fría corriente oceánica de Perú (Humboldt) que fluye hacia el norte a lo largo de la costa. Este se considera el lugar más seco (no polar) de la tierra con ubicaciones en Atacama que no han recibido ninguna precipitación por periodos de años [5].

vía Wikimedia Commons" width="277" src="https://geo.libretexts.org/@api/deki...ex-277x300.jpg">

Figura\(\PageIndex{1}\): El vórtice polar de mediados de noviembre de 2013. Este aire frío descendente (mostrado en púrpura) es característico de la circulación polar.

Refiriéndose nuevamente a la cifra anterior, señalar que las regiones polares también son predominantemente áreas de alta presión de aire descendente frío y seco. Otra célula circulante ocurre ahí conocida como la Célula Polar [6]. Aquí, el aire no sólo desciende por convección porque es frío, sino que el aire frío puede contener mucha menos humedad que el aire caliente, y así los lugares más secos y fríos de la Tierra son los desiertos polares. La Antártida no solo es actualmente la tierra más seca de la Tierra hoy en día, sino que cualquier tierra que ocupe los polos en la historia de la Tierra siempre debe estar seca.

Efecto Coriolis

GFDL o CC-BY-SA-3.0], vía Wikimedia Commons" width="200" src="https://geo.libretexts.org/@api/deki...tanimation.gif">

En una Tierra no giratoria, el aire se elevaría en el ecuador, se hundiría en los polos, creando una célula de circulación. Sin embargo, como se señaló anteriormente, la Tierra tiene tres celdas. ¿Por qué? A medida que los objetos se mueven sobre una esfera giratoria, se produce un efecto llamado Efecto Coriolis que provoca una desviación en el movimiento. En el hemisferio norte, esta desviación es hacia la derecha; en el hemisferio sur, está a la izquierda. Esto tiene dos consecuencias en las masas de aire (y agua) que se mueven sobre la tierra. El aire inferior en las Células Hadley se mueve hacia el ecuador sobre la superficie terrestre. Este aire se desvía hacia la derecha en el hemisferio norte y hacia la izquierda en el hemisferio sur creando los vientos alisios que llevaron a los exploradores europeos a Sudamérica y el Caribe. Las celdas de latitudes medias mueven el aire superficial hacia el norte hacia el polo en el hemisferio norte (y hacia el sur en el hemisferio sur) desde las latitudes de los caballos que se desvía nuevamente hacia la derecha (o izquierda en el sur) produciendo la zona de occidente. Muy por encima de la Tierra, el aire ascendente desde el ecuador se uniría al aire que se hunde en los polos, pero nuevamente, se desvía, provocando que en cambio se hunda aire a 30° y se eleve a 60°. Esto divide la circulación en tres celdas en lugar de una.

Para entender el Efecto Coriolis, primero considere el movimiento a lo largo de los meridianos (las líneas que conectan los polos y corren norte-sur). La tierra gira hacia el este, es decir, todo en la Tierra se mueve a una velocidad hacia el este dependiendo de su latitud. A una latitud dada, los objetos poseen cierto impulso de ese movimiento dependiendo de la longitud del radio desde su latitud hasta el eje de rotación de la Tierra. En el hemisferio norte, si el objeto se mueve hacia el norte, tiene mayor impulso hacia el este que otros objetos en la nueva latitud más septentrional. Si se mueve hacia el sur, tiene menos impulso que otros objetos en esa nueva latitud más meridional. Por lo tanto, tiende a moverse hacia la derecha en comparación con las ubicaciones fijas en esa nueva latitud. Lo contrario ocurre en el hemisferio sur.

Figura\(\PageIndex{1}\): Fuerzas que actúan sobre una masa que se mueve Este-Oeste en el Hemisferio Norte sobre la Tierra giratoria que producen el Efecto Coriolis

Ahora considere el movimiento en dirección este-oeste nuevamente pensando en el impulso impartido por el radio desde el eje de rotación de la Tierra. El efecto centrípeta de la rotación de la Tierra hace que los objetos en la tierra tiendan a ser forzados hacia afuera perpendicularmente al eje de rotación, el efecto centrípeta o “fuerza”. Dado que la gravedad sostiene las cosas en la superficie terrestre (la fuerza gravitacional apunta hacia el centro de la Tierra, perpendicular a la superficie), en realidad no vuelan hacia afuera, por supuesto. Pero considerando los componentes de la fuerza involucrados actuando sobre una masa en o por encima de la superficie de la Tierra, el componente centrípeta es perpendicular al eje de giro de la Tierra. El componente de gravedad es perpendicular a la superficie terrestre apuntando hacia el centro de la Tierra. Si el objeto se mueve hacia el este, la velocidad del objeto se suma a la velocidad de rotación de la tierra y se mejora el efecto centrípeta, por lo que el efecto neto de la gravedad y la componente centrípeta paralela a la superficie provocan deflexión hacia la derecha (izquierda en el hemisferio sur). Si el objeto se mueve hacia el oeste, su velocidad resta de la velocidad rotacional y reduce el efecto centrípeta. La deflexión vuelve a la derecha (izquierda en el hemisferio sur). En cualquier dirección de movimiento, se combinan los efectos meridional y centrípeta, por lo que no importa en qué dirección se mueva un objeto sobre la tierra giratoria, existe una tendencia a la desviación hacia la derecha en el hemisferio norte (izquierda en el sur).

Los objetos de mayor interés en la geociencia que se ven afectados por el Efecto Coriolis en la tierra son las masas de aire y agua. Dado que los patrones de viento, especialmente los patrones predominantes, causan corrientes oceánicas, entonces las masas de agua también lo sienten. En realidad, cualquier objeto que se mueva sobre la tierra lo experimenta. Por ejemplo, el Efecto Coriolis debe ser tomado en cuenta por artilleros que calculen la trayectoria de los proyectiles de artillería para obtener precisión al golpear objetivos en largas distancias.

El efecto Coriolis crea grandes corrientes giratorias subcirculares llamadas giros en los océanos, girando en el sentido de las agujas del reloj en el hemisferio norte y en sentido antihorario en el sur bajo el Efecto Coriolis. Estas corrientes traen agua fría a lo largo de las costas occidentales tanto de América del Norte como del Sur contribuyendo a los climas más secos de Atacama y Centro y Sur de California. El efecto Coriolis que actúa tanto en la atmósfera como en el océano es un importante contribuyente al clima y al clima en la tierra.

vía Wikimedia Commons" width="336" src="https://geo.libretexts.org/@api/deki...reamconfig.jpg">

Figura\(\PageIndex{1}\): Dos Corrientes en Chorro de la Tierra. El Polar Jet más fuerte se asocia con baja presión. Cuando el Polar Jet se mueve desde su ubicación promedio normal de 60°, trae baja presión a regiones desérticas cercanas a los 30°. Esta es la principal, pero no sólo, causa de precipitación en latitudes medias.

Una aplicación del Efecto Coriolis se puede ver en el reportaje meteorológico de TV. Los sistemas de alta presión se muestran típicamente por una “H” grande e indican condiciones secas, y los sistemas de baja presión por una “L” grande que indica nubes o precipitación. El aire fluye hacia afuera desde un alto y debido al Efecto Coriolis, gira en sentido horario (hacia la derecha). Fluye hacia adentro a un nivel bajo y vuelve a girar hacia la derecha, girando en sentido antihorario. Por supuesto los reportes meteorológicos en el Hemisferio Sur muestran lo contrario. Otra realización interesante del Efecto Coriolis y la Zona de Occidente es que los sistemas meteorológicos tienden a moverse de oeste a este tanto en Norteamérica como en la parte sur de Sudamérica. Las altas presiones y bajas presiones que existen debido al calentamiento desigual de la atmósfera y el Efecto Coriolis crean las presiones altas y bajas en el mapa meteorológico. La naturaleza caótica de la atmósfera (y los flujos rápidos como el Jet Stream) hacen que estas presiones altas y bajas se muevan constante y consistentemente. Esto es importante, porque a 30 grados, sin este movimiento, ¡nunca existiría baja presión! Esto significa que la lluvia nunca llegaría. Incluso en las partes más secas de esta zona, como el Atacama, llueve en ocasiones. La alta presión normalmente existe aquí, pero simplemente no todo el tiempo. Estos movimientos aéreos, tanto predominantes como esporádicos, son por lo tanto importantes para entender el clima y sus implicaciones geológicas.

Referencias

2. Hadley, G. Respecto a la causa de los vientos alisios generales: Por Geo. Hadley, Esq; FRS. Transacciones filosóficas 39, 58—62 (1735).

3. Grayson, D. K. El pasado del desierto: una prehistoria natural de la Gran Cuenca. (Smithsonian Inst Pr, 1993).

4. Hartley, A. J. & Chong, G. Edad del Plioceno tardío para el desierto de Atacama: implicaciones para la desertificación del oeste de Sudamérica. Geología 30, 43—46 (2002).

5. Collado, G. A., Valladares, M. A. & Méndez, M. A. Diversidad oculta en los caracoles primaverales del Altiplano andino, la segunda meseta más alta de la Tierra, y el Desierto de Atacama, el lugar más seco del mundo. Zool. Perno. 52, 50 (2013).

6. Littell, E. & Littell, R. S. La edad de vida de Littell. (T.H. Carter & Company, 1846).