8.5: ¿Necesitas una veleta para ver en qué dirección sopla el viento?

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Los meteorólogos hablan de noreste y sureños cuando describen vientos. Estos términos designan las direcciones de las que provienen los vientos. Pero cuando pensamos en los procesos dinámicos que causan el viento, utilizamos las convenciones para la dirección que son comunes en las matemáticas y en los sistemas de coordenadas como el sistema de coordenadas cartesianas. La conversión entre las dos convenciones —matemática y meteorología— no es sencilla. No obstante, te mostraremos una forma sencilla de hacer la conversión (ver la segunda figura a continuación).

2019-09-06 9.36.49.png — Veleta. Crédito: Justin Otto vía flickr

Convención de Matemáticas del Viento

El vector viento viene dado por U = i u + j v + k w. El vector de viento apunta a la dirección en la que va el viento.

El subíndice “H” se utilizará para denotar vectores horizontales, como la velocidad horizontal, U _H = i u + j v (aunque tenga en cuenta que a veces los símbolos V , v _H, y v se utilizará para denotar la velocidad horizontal). La magnitud de U _H es U _H = (u ² + v ²) ^1/2. El ángulo matemático del viento, αα x -axis, de modo que tan (αα = v/u y el ángulo aumenta en sentido antihorario a medida que la dirección se mueve desde el eje x hacia el este (αα = 0 ^o) a la eje y hacia el norte (αα = 90 ^o).

Convención de Meteorología del Viento

2019-09-06 9.38.39.png — En esta parcela climatológica de estación, el viento sopla desde el suroeste. Crédito: Servicio Meteorológico Nacional de la NOAA

La convención de meteorología eólica se utiliza a menudo en meteorología, incluidas las parcelas meteorológicas de las estaciones. El vector de viento apunta a la dirección de la que proviene el viento. El ángulo se denota por delta, δ, que tiene las siguientes direcciones:

Ángulos de viento
dirección viento viene de	ángulo\(\delta\)
norte (norte o sur)	\ (\ delta\) ">0 ^o
este (este o hacia el oeste)	\ (\ delta\) ">90 ^o
sur (hacia el sur o hacia el norte)	\ (\ delta\) ">180 ^o
oeste (oeste o hacia el este)	\ (\ delta\) ">270 ^o

Relación entre las convenciones de viento de matemáticas y meteorología

Ángulos meteorológicos, designados por el eje δδ y). Los ángulos matemáticos, designados por αα, aumentan en sentido antihorario desde el eje este (x).

2019-09-06 9.41.32.png — Diagrama para convertir entre meteorología y matemáticas direcciones de viento para vientos que soplan desde tres direcciones diferentes. Tenga en cuenta que las púas en la línea de viento apuntan hacia la dirección desde la que sopla el viento. En este diagrama, hemos extendido la línea más allá del centro del eje para indicar la dirección a la que sopla el viento porque esta es la línea necesaria para el ángulo matemático. Crédito: W. Brune

Diagrama para convertir entre meteorología y matemáticas direcciones de viento para vientos que soplan desde tres direcciones diferentes. Tenga en cuenta que las púas en la línea de viento apuntan hacia la dirección desde la que sopla el viento. En este diagrama, hemos extendido la línea más allá del centro del eje para indicar la dirección a la que sopla el viento porque esta es la línea necesaria para el ángulo matemático. Crédito: W. Brune

En el diagrama de la izquierda, el viento es del suroeste, el ángulo meteorológico (medido en sentido horario desde el norte o eje y)\(\delta=225^{\circ}\), y el ángulo matemático (medido en sentido antihorario desde el este o eje x)\(\alpha=45^{\circ}\). Si el viento es hacia el norte (hacia el sur), la veleta apunta hacia el norte, el viento sopla hacia el sur,\(\delta=0^{\circ},\) y\(\alpha=270^{\circ} .\) Si el viento es del oeste (hacia el este),\(\delta=270^{\circ},\) y\(\alpha=0^{\circ}\).

Tenga en cuenta que en todos los casos, podemos describir la relación entre los ángulos matemáticos y meteorológicos como:

m a t h a n g l e = \(270^{\circ}\)− m e t e o r o l o g y a n g l e

Cuando el ángulo meteorológico sea mayor a 270 ^o, el ángulo matemático será negativo pero correcto. Sin embargo, para que el ángulo matemático sea positivo, simplemente agregue 360 ^o.

Dibujar una figura como las que se muestran en la figura anterior a menudo ayuda cuando intentas hacer la conversión. El siguiente video (2:17) explica la conversión entre meteorología y matemática ángulos de viento usando la figura anterior.

Viento Meteo Matemáticas

Haga clic aquí para ver la transcripción del video de Wind Meteo Math.: La descripción de la meteorología y la dirección del viento se origina en la brújula y mirando hacia el viento, de donde proviene el viento. La descripción matemática de la dirección del viento se basa en la rejilla xy cartesiana y rastrea la dirección en la que va el viento. Necesitamos saber ambos. Porque la descripción de la meteorología, o ángulo medial, se utiliza en la parcela meteorológica de la estación. Y necesitamos la descripción matemática, o ángulo matemático, para la dinámica y una predicción meteorológica numérica. Veamos un ejemplo que relaciona la meteorología y la matemática implica. Primero señalar que las cuadrículas están relacionadas, con x positivo correspondiente al este y positivo y correspondiente al norte. Ahora agreguemos un viento, en este caso un viento del noreste, o del noreste. De la parcela meteorológica de la estación el viento es del noreste. Normalmente la barra de viento terminaría en el centro con una descripción de nubosidad. Pero lo extendemos más allá del centro, hacia la dirección en la que sopla el viento, ya que así sería como dibujaríamos la línea y describiríamos la dirección del viento en el sistema matemático de coordenadas xy. El ángulo meteorológico se mide en el sentido de las agujas del reloj desde el eje norte, así como lo es para una brújula— 0, 90, 180, 270, 360, que es lo mismo que 0. El ángulo matemático se mide en sentido contrario a las agujas del reloj desde el eje x, o este— 0, 90, 180, 270, 360 o 0. Resulta que el ángulo matemático equivale a 270 grados menos el ángulo de meteorología. Y también por lo tanto el ángulo meteorológico equivale a 270 grados menos el ángulo matemático. Entonces para este caso que hemos dibujado aquí el ángulo de meteorología equivale a 45 grados. Entonces el ángulo matemático es igual a 270 menos 45, que es de 225 grados. El ángulo de meteorología se dibuja en sentido horario. Y el ángulo matemático como dibujado en sentido antihorario. Si el ángulo resultante es negativo, simplemente agregue 360 grados para que sea positivo.