8.3: Vientos y clima

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En la sección anterior aprendimos que el aire ascendente crea sistemas de baja presión, y el aire que se hunde crea alta presión. Además de su papel en la creación de los vientos superficiales, estos sistemas de alta y baja presión también influyen en otros fenómenos climáticos. A lo largo del ecuador el aire se eleva a medida que es calentado por la radiación solar (sección 8.2). El aire cálido contiene más vapor de agua que el aire frío, por lo que experimentamos humedad durante el verano y no durante el invierno. El contenido de agua del aire se duplica aproximadamente con cada aumento de temperatura de 10 ^o C. Por lo que el aire que sube en el ecuador es cálido y lleno de vapor de agua; a medida que sube a la atmósfera superior se enfría, y el aire frío ya no puede contener tanto vapor de agua, por lo que el agua se condensa y forma lluvia. Por lo tanto, los sistemas de baja presión están asociados con la precipitación, y vemos hábitats húmedos como selvas tropicales cerca del ecuador (Figura\(\PageIndex{1}\)).

Figura\(\PageIndex{1}\) Principales regiones climáticas globales en relación con celdas de convección atmosférica. El aumento del aire y la baja presión crean lluvia y ambientes húmedos a latitudes de 0 ^o ^{y 60 o}, mientras que el aire de alta presión y hundimiento crea condiciones más secas a 30 ^o y 90 ^o latitudes. (Modificado por PW; Mapa por Waitak en es.wikipedia Versiones posteriores fueron subidas por Splette en en.wikipedia; Sun by Inductiveload (Obra propia Basado en Archivo:Nuvola_apps_Kweather.svg); Raincloud por Calusarul (Obra propia); todas [CC BY-SA 3.0], vía Wikimedia Commons).

Después de subir y producir lluvia cerca del ecuador, las masas de aire se mueven hacia los 30 ^o de latitud y se hunden de nuevo hacia la Tierra como parte de las celdas de convección Hadley. Este aire ha perdido la mayor parte de su humedad tras producir las lluvias ecuatoriales, por lo que el aire que se hunde es seco, resultando en climas áridos cercanos a los 30 ^o latitud en ambos hemisferios. Muchas de las principales regiones desérticas de la Tierra se encuentran cerca de 30 ^o latitud, incluyendo gran parte de Australia, Oriente Medio y el desierto del Sahara de África (Figura\(\PageIndex{1}\)). El aire también se comprime y se calienta a medida que se hunde, absorbiendo cualquier humedad de las nubes y creando cielos despejados. Así, los sistemas de alta presión están asociados con clima seco y cielos despejados. Este ciclo de regiones de alta y baja presión continúa con las celdas de convección Ferrel y Polar, dando lugar a la lluvia y a los bosques boreales a 60 ^o latitud en el hemisferio norte (no hay grandes masas de tierra correspondientes en estas latitudes en el hemisferio sur). En los polos, descendiendo, el aire seco produce poca precipitación, lo que lleva al clima polar desértico.

La elevación de la tierra también juega un papel en la precipitación y las características climáticas. A medida que el aire húmedo se mueve sobre la tierra y se encuentra con montañas, se eleva, se expande y se enfría debido a la disminución de la presión y temperatura. El aire frío retiene menos vapor de agua, por lo que se produce condensación y la lluvia cae en el lado de barlovento de las montañas. A medida que el aire pasa sobre las montañas hacia el lado de sotavento, ahora es aire seco, y a medida que se hunde la presión aumenta, se vuelve a calentar, cualquier humedad se revaporiza, y crea regiones secas y desiertas detrás de las montañas (Figura\(\PageIndex{2}\)). Este fenómeno se conoce como una sombra de lluvia, y se puede encontrar en áreas como la meseta tibetana y el desierto de Gobi detrás del Himalaya, el Valle de la Muerte detrás de las montañas de Sierra Nevada y el seco Valle de San Joaquín en California.

Figura\(\PageIndex{2}\) Una sombra de lluvia. El aire que se eleva sobre las montañas se enfría y condensa y forma lluvia, dejando aire seco descendente y condiciones áridas al otro lado de la montaña (Modificado por PW de ThebiologyPrimer, Dominio público vía Wikimedia Commons).

El aire ascendente y descendente también son responsables de patrones de viento más localizados y a corto plazo en las zonas costeras. Debido a la alta capacidad calorífica del agua, la tierra se calienta y se enfría aproximadamente cinco veces más rápido que el agua. Durante el día el sol calienta la tierra más rápido de lo que calienta el agua, instalando una celda de convección de aire ascendente más cálido sobre la tierra y hundiendo aire más frío sobre el agua. Esto crea vientos que soplan desde el agua hacia la tierra durante el día y temprano en la noche; una brisa marina (Figura\(\PageIndex{3}\)). Lo contrario ocurre por la noche, cuando la tierra se enfría más rápidamente que el océano. Ahora el océano es más cálido que la tierra, por lo que el aire se eleva sobre el agua y se hunde sobre la tierra, creando una celda de convección donde los vientos soplan desde la tierra hacia el agua. Se trata de una brisa terrestre, que sopla por la noche y en la madrugada (Figura\(\PageIndex{3}\)).

Figura La\(\PageIndex{3}\) tierra se calienta y enfría más rápido que el océano, por lo que durante el día la tierra es más cálida que el agua, lo que lleva al aumento del aire sobre la tierra y una brisa marina. Por la noche, el océano es más cálido que la tierra, creando una brisa terrestre (Modificado por obra derivada de PW: Ingwik (Diagrama de formacion de la brisa-breeze.png) [CC-BY-SA-3.0 o GFDL (http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html)], vía Wikimedia Commons).

El mismo fenómeno conduce a cambios climáticos estacionales en muchas áreas. Durante el invierno la menor presión es sobre el océano más cálido, y la alta presión sobre la tierra más fría, por lo que los vientos soplan de tierra a mar. En verano la tierra es más cálida que el océano, provocando baja presión sobre la tierra y vientos soplando desde el océano hacia la tierra. Los vientos que soplan del océano contienen mucho vapor de agua, y a medida que el aire húmedo pasa sobre la tierra y se eleva, se enfría y se condensa provocando lluvias estacionales, como los monzones de verano del sudeste asiático (Figura\(\PageIndex{4}\)).

Figura Patrones de viento\(\PageIndex{4}\) estacional y monzones sobre la India. En verano, el aire húmedo del océano se mueve sobre el continente y se eleva, creando lluvia y los monzones de verano (flechas rosadas). En invierno, soplan vientos de tierra a mar, lo que lleva a la estación seca (flechas verdes) (Por Saravask, basado en obra de Planemad y Nichalp [CC BY-SA 3.0], vía Wikimedia Commons).