6.2: Investigación

Actividad A — Circulación atmosférica/oceánica y regulación climática

Para iniciar esta actividad, lanzar Tierra < https://earth.nullschool.net/ >. Esto debería darte una vista de la tierra que se parece a la Figura 6.2.1.

Figura\(\PageIndex{1}\): Pantalla por defecto para la Tierra. Esta vista muestra la dirección y velocidad del viento. La palabra “tierra” en la parte inferior izquierda accede al panel de control principal para el espectador.

Al examinar el globo te darás cuenta de cuatro cosas. Primero, puedes hacer clic y arrastrarlo para rotarlo. En segundo lugar, puedes deslizar el dedo sobre el trackpad de tu computadora o mover la rueda de desplazamiento del mouse para acercar y alejar el globo. Tercero, el globo muestra la dirección del viento con rayas blancas en movimiento y velocidad del viento por la longitud de las rayas y el color subyacente a ellas. Por último, si haces clic en el globo terráqueo verás aparecer un marcador (círculo verde) en ese lugar y un panel de mensajes en la parte inferior derecha de la pantalla que da la longitud, latitud, dirección del viento y velocidad del viento (Figura 6.2.2).

Figura\(\PageIndex{2}\): Una sección de globo que muestra un marcador colocado en el Océano Pacífico Norte. El cuadro de información (inferior izquierda) muestra la latitud y longitud del marcador y la dirección del viento (295°) y la velocidad (9 kph) en ese lugar. Tenga en cuenta que la dirección del viento se da en grados (0 a 359°) del que viene el viento, con 90° del este, 180° del sur y 270° del oeste.

Una vez que hayas logrado configurar la Tierra de la manera anteriormente descrita, crea una hoja de trabajo en la que registrarás tus respuestas a las siguientes preguntas.

Preguntas

1. ¿Cuál es la latitud y longitud aproximadas de donde te encuentras?
2. ¿Cuál es la velocidad y dirección del viento ahí?
3. ¿Dónde cerca de ti es la velocidad del viento la más baja?
4. ¿Dónde es el más rápido?
5. ¿Dónde parece que el aire fluye hacia un punto? Parece más bien agua que fluye hacia un desagüe.
6. ¿De dónde parece que el aire fluye lejos de un punto?

Para que todo el planeta mantenga una temperatura media anual estable, la energía solar que recibe en la parte superior de la atmósfera debe ser igual a la energía que irradia al espacio en forma de infrarrojos. Sin embargo, incluso en condiciones de equilibrio como esta, regiones enteras del globo reciben más energía de la que pierden (lugares como los trópicos), mientras que otras secciones pierden más de lo que reciben (áreas polares). La implicación de esto es que la energía térmica debe trasladarse de las áreas de exceso a las áreas de déficit. De lo contrario, los lugares fríos serían mucho más fríos de lo que son ahora y los lugares cálidos serían mucho más cálidos.

Para investigar cómo la circulación atmosférica causa la redistribución necesaria, necesitará mostrar la temperatura del aire superficial en el globo. Para ello da click en la palabra “tierra” en la parte inferior izquierda, y luego en “Superposición” y “Temp” (ver Figura 6.2.3). Esto reemplazará la superposición de velocidad del viento con la temperatura actual del aire (Figura 6.2.4). Haga clic en el título “Tierra' nuevamente para ocultar el menú de control.

Figura\(\PageIndex{3}\): Controlador de pantalla que aparece al hacer clic en la etiqueta “tierra”. Haga clic en “Temp” para superponer la temperatura del aire superficial en el globo.

Figura\(\PageIndex{4}\): El visor con la temperatura del aire y el viento mostrados. Los colores van desde el azul violeta (aire frío bajo cero) hasta el rojo oscuro (aire caliente).

Con tanto la dirección del viento como la temperatura superficial mostrándose, Busque líneas de latitud fija (líneas horizontales) donde la temperatura cambia. Investigar estas preguntas.

Preguntas

7. ¿Dónde encuentras lenguas de aire más frío con aire vecino más cálido a izquierda y derecha?
8. ¿Cuál es la diferencia de temperatura entre el centro de una de estas lenguas de aire frío y el aire circundante a la misma latitud? Haga clic en el globo terráqueo en cada ubicación para obtener una latitud y longitud y una temperatura del aire para cada uno.
9. ¿Cómo se corresponde la dirección del viento con esta lengua?
10. Repita las preguntas 7-9 para una lengua de aire más caliente en comparación con el aire más frío a la izquierda y a la derecha.
11. ¿Cómo aborda su respuesta a las preguntas anteriores la pregunta de cómo se distribuye la energía térmica de las áreas de exceso de energía a las áreas de déficit?
12. ¿Ves el patrón más claramente sobre el océano o sobre la tierra? ¿Qué podría causar diferencias entre estos patrones sobre el océano y la tierra?

Para la última parte de esta actividad visualice el controlador y seleccione “Océano” en el menú “Modo”, “Corrientes” en el menú “Animar” y “SST” en el menú “Superposición” (Figura 6.2.5). Esto te dará una pantalla que se parece a la Figura 6.2.6.

Figura\(\PageIndex{5}\): Controlador de pantalla. Las opciones que necesita seleccionar para mostrar las corrientes oceánicas y la temperatura de la superficie del mar (SST) están rodeadas en rojo.

Figura\(\PageIndex{6}\): Se muestra el espectador con ambas corrientes superficiales (líneas blancas animadas) y SST. Los colores para la temperatura de la superficie varían de azul (frío, apenas por encima de 0°C) a púrpura (cálido, por encima de 30°C)

Con ambas corrientes oceánicas y SST desplegadas responde las siguientes tres preguntas.

Preguntas

13. ¿Dónde encuentras lenguas de agua más fría que llegan hacia el ecuador? ¿Dónde encuentras lenguas de agua más cálida moviéndose hacia postes?
14. ¿Cuál es la diferencia de temperatura entre un punto en el centro de estas lenguas y el agua circundante a la misma latitud? Da las longitudes, latitudes y temperaturas de los puntos que usaste para responder a esta pregunta.
15. Con base en su respuesta a la pregunta 14 de esta actividad, ¿qué esperaría de la relación entre estas lenguas y la dirección del flujo de corriente?
16. Amplíe una de estas lenguas hasta que pueda ver las líneas animadas actuales. ¿Su respuesta a la pregunta 15 fue exacta?
17. ¿Qué complica dar un simple sí o no tu respuesta en la pregunta 16?

Actividad B — Circulación atmosférica: Patrones y conductores

Para esta actividad necesitarás configurar la pantalla para mostrar el flujo de aire cerca de la superficie terrestre y la presión del aire superficial. Para ello abre el menú de control y selecciona “Aire” en el menú “Modo” y “MSLP” en el menú “Superposición”. MSLP es la abreviatura de Presión Media del Aire a Nivel del Mar. La presión del aire es la fuerza que el aire ejerce sobre una superficie. Aquí en Estados Unidos el MSLP a menudo se mide en libras por pulgada cuadrada, siendo la presión promedio del aire alrededor de 14 \(lb/in^{2}\). En el visor se mide en hectopascales (hPa) con MSLP promedio alrededor de 1012 hPa. Como todo lo demás de la tierra hay mucha variación con respecto a la media. Los colores de la superposición van desde casi negro (600 hPa o menor) hasta blanco (más de 1030 hPa). Armado con esta información qué dirías en respuesta a las siguientes preguntas.

Preguntas

1. Encuentra un área de baja presión cerca del ecuador. Busca una banda ancha en lugar de un spot. ¿Cuál es el MSLP más bajo que encuentras en esta banda?
2. ¿El aire entra o sale de esta área?
3. En base a tu respuesta a la pregunta anterior ¿el aire está subiendo o cayendo sobre el centro de la banda? Tenga en cuenta que esta área se conoce como la Zona de Convergencia Inter Tropical o ITZC.
4. Ahora gira el globo hasta que estés mirando la Antártida. Encuentra un área de alta presión cerca del polo sur. ¿Cuál es el MSLP más alto que encuentras en esta área?
5. ¿El aire fluye hacia o fuera de esta área?
6. En base a su respuesta a la pregunta 5, ¿el aire está subiendo o cayendo sobre el centro de esta área?
7. La presión del aire superficial depende en gran medida de la temperatura del aire. El aire caliente tiende a asociarse con un bajo MSLP ya que el aire se expande y se vuelve menos denso a medida que se calienta. El aire frío por otro lado tiende a asociarse con un alto MSLP ya que el aire se contrae y se vuelve más denso a medida que se enfría. Con base en este pedacito de física básica ¿qué está impulsando el flujo de aire que observaste en las preguntas 2, 3, 5 y 6?

Para el segmento final de esta actividad se observa un punto de baja presión en el hemisferio norte. Los científicos atmosféricos se refieren a esto como un centro de baja presión.

Preguntas

8. ¿Qué es el MSLP en el centro de ese spot?
9. ¿Cómo fluye el aire en relación con el centro de la mancha? En otras palabras, ¿fluye dentro o fuera de ella? ¿Se mueve en sentido horario o antihorario?
10. Ahora busque un área de alta presión junto al centro de baja presión. ¿Qué es el MSLP en el centro de esa zona?
11. ¿Cómo fluye el aire en relación con el centro de esta área? Asegúrese de hablar sobre dentro o fuera de y en sentido horario y antihorario.
12. Dado que estos dos centros están muy cerca de cada uno explican crear una descripción general de lo que está sucediendo con el flujo de aire que va de un centro a otro.
13. A continuación busca una mancha similar en el hemisferio sur.
14. ¿Qué es el MSLP en el centro del lugar y cómo fluye el aire en relación con ese punto?
15. Busque un área de nido de alta presión hasta el centro de baja presión. ¿Qué es el MSLP en el centro de esa área y cómo fluye el aire en relación con ese punto?
16. ¿Cómo es lo que concluyó en las preguntas 13 y 14 similar a lo que concluyó en 8 a 12 y en qué se diferencia?
17. ¿Qué crees que causa estas diferencias?

Actividad C — Circulación oceánica: Patrones y conductores

Para esta actividad necesitarás configurar el globo terráqueo para mostrar las corrientes oceánicas y la velocidad actual. Para ello abre el menú de control (haz clic en “tierra”), selecciona “Océano” en el menú “Modo”, y “Corrientes” tanto en el menú “Animar”. Esta última selección configurará automáticamente la superposición en corrientes, por lo que obtendrá colores que van desde el azul oscuro (baja velocidad) hasta el rojo (alta velocidad). Un punto de información — Las corrientes superficiales son el movimiento masivo del agua cerca de la superficie del océano. El agua fluye de manera diferente a diferentes profundidades. Un tema para otras actividades.

Preguntas

1. ¿Cuáles son las velocidades más altas y más bajas que encontraste en el mundo? ¿Dónde estaban?
2. Volviendo su atención hacia el ecuador, ¿cómo se compara la velocidad actual allí con los océanos al norte y al sur del mismo? Probablemente necesitarás acercar parte del ecuador para responder a esto.
3. En general, ¿de qué manera fluyen las corrientes en la zona en la que amplió?
4. Sin cambiar el lugar en el ecuador, estás mirando abrir el menú de control y seleccionar “Aire” en el menú “Modo”. ¿Cómo se corresponde el flujo de aire alrededor del ecuador con la dirección actual que observó en la pregunta 3? ¿Cómo podría explicar esto qué impulsa las corrientes superficiales?

A continuación, reinicie la pantalla para corrientes y velocidades de corriente y dirija su atención a la Antártida. Asegúrate de alejar el zoom a donde puedas ver todo el globo.

Preguntas

5. Encuentra la corriente de alta velocidad que rodea el continente. Generalmente, ¿en qué dirección fluye? Nuevamente, necesitarás acercar el zoom para ver las líneas actuales.
6. Aléjese de nuevo hasta que pueda ver todo el globo con el polo sur en el centro de la vista. ¿Cómo corresponde el flujo general de aire alrededor de la Antártida a lo que observó en la pregunta anterior?
7. ¿Esto es congruente con lo que concluyó en la pregunta 4? ¿Qué complica tu respuesta?

Para la parte final de la actividad, reinicie la pantalla para mostrar la dirección y velocidad de la corriente oceánica y girar el globo para que pueda ver el Atlántico Norte.

Preguntas

8. ¿Qué sucede con la corriente de alta velocidad en o cerca del ecuador a medida que se acerca a Sudamérica? Concéntrate en la sección norte de ese arroyo.
9. ¿Cómo se compara la velocidad y dirección de esa corriente a medida que fluye a lo largo de la costa oriental de América del Norte con el océano circundante? Usa números en tu respuesta. La corriente a su paso por la costa este de Estados Unidos y Canadá se llama la Corriente del Golfo.
10. Ahora configure la pantalla para mostrar las corrientes y SST (temperatura de la superficie del mar). ¿Cómo se compara la temperatura de la Corriente del Golfo con el océano circundante?

La corriente del Golfo es parte de una amplia circulación de agua de cuenca que mueve el agua caliente hacia el norte por un lado del Atlántico y el agua fría hacia el sur por el otro lado. Tenga en cuenta que esta es la tendencia general, ya que probablemente note que los detalles son un poco más complicados que esto. Un aspecto importante de la circulación oceánica es que los océanos intercambian regularmente masa y energía con la atmósfera sobre ellos, por lo que la temperatura de la superficie del mar tiene una fuerte influencia en la temperatura del aire por encima de las corrientes cálidas y frías.

Preguntas

11. Ante todo esto, ¿cómo podrían las corrientes de las costas de Norteamérica, Europa y África influir en el clima de las comunidades a lo largo de esas costas?
12. ¿Su respuesta a la pregunta anterior es consistente con lo que sabe sobre el clima de esas zonas? Si no, ¿cuáles son algunos factores adicionales, podríamos necesitar mirar para explicar esos climas?