10.12: Visión general

Para pronosticar el clima, utilizamos modelos numéricos de predicción meteorológica que se basan en expresiones matemáticas para la conservación de energía, masa e impulso. Los modelos de predicción climática se basan en las mismas leyes de conservación. La conservación simplemente significa que la cantidad de una cantidad como energía total, masa o impulso permanece constante aunque las formas de esa cantidad puedan cambiar. La conservación de la energía es descrita por la ^1ª Ley de Termodinámica, la cual se discutió en la Lección 2; la conservación de la masa y la conservación del impulso se discuten en esta lección. La masa total de una parcela aérea es constante, pero la densidad y el volumen pueden cambiar. La conservación del impulso se basa en la ^2ª Ley de Newton e involucra fuerzas que pueden cambiar el impulso. La conservación del momento es relativamente simple cuando se lanza en un marco de referencia inercial (no acelerado) porque solo hay tres fuerzas reales que realmente importan para el movimiento atmosférico: la gravedad, la fuerza de gradiente de presión y la fricción. Pero cuando se lanza sobre una Tierra giratoria, necesitamos agregar fuerzas aparentes a esta ecuación para compensar el hecho de que una parcela aérea en la Tierra siempre se está acelerando a medida que la Tierra gira. Terminamos sumando las fuerzas aparentes —la fuerza Coriolis y la fuerza centrífuga— a las fuerzas reales para obtener una ecuación de movimiento cuyas predicciones podamos coincidir fácilmente con nuestras observaciones.

Algún movimiento atmosférico ocurre con masas de aire y olas que tienen miles de kilómetros de ancho, mientras que otro movimiento, como los tornados, es como mucho de unos pocos kilómetros de ancho. A veces el aire fluye en línea recta; a veces fluye alrededor de crestas y depresiones. En todos estos casos diferentes, las fuerzas más importantes son diferentes, permitiendo que la ecuación de conservación del impulso se simplifique de diferentes maneras. Discutiremos estas diferentes condiciones y mostraremos cómo se puede determinar la velocidad del viento a partir del conocimiento del equilibrio de las fuerzas más importantes y así determinar el impacto del movimiento del aire en los niveles superiores sobre el movimiento del aire cerca de la superficie de la Tierra. Finalmente, describiremos por qué los vientos de latitud media son del oeste.

Hoja de ruta de la lección

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