¿Qué es la circulación atmosférica?
Ilustración adaptada de las páginas de weather.gov global circulations and jet stream pages
La radiación solar que llega a la Tierra atraviesa la atmósfera y es absorbida o reflejada por la atmósfera y la superficie terrestre. La mayor parte de esta absorción se produce en las superficies de la Tierra, lo que aumenta la temperatura tanto de la tierra como del agua. Una pequeña cantidad de calor en los primeros centímetros de la atmósfera se transfiere desde la superficie por conducción, el proceso de colisión de moléculas y transferencia de energía. Como las moléculas del aire están más separadas que las de los líquidos o los sólidos, no chocan con tanta frecuencia como en los líquidos y los sólidos, y el aire es un mal conductor del calor. La mayor parte del calor se transfiere en la atmósfera por radiación y convección.
La luz solar absorbida por las superficies de la Tierra se vuelve a irradiar en forma de calor, calentando la atmósfera de abajo hacia arriba. Este calor es absorbido y re-irradiado por los gases de efecto invernadero en la atmósfera, dando lugar al efecto invernadero. El aire caliente se expande y se vuelve menos denso que el aire frío, por lo que el aire caliente cerca de la superficie de la Tierra asciende. El aire más frío de la parte superior se hunde, y el aire se desplaza horizontalmente para reemplazar el aire caliente ascendente, lo que experimentamos como viento sobre la superficie de la Tierra. Esta transferencia de calor debida a las diferencias de densidad del aire se denomina convección. Los principales patrones de circulación atmosférica en torno a los trópicos (desde las latitudes de 30o N a 30oS) son el resultado de la convección que se produce porque las zonas alrededor del ecuador reciben más luz solar que las latitudes más altas (véase absorción y reflexión de la luz solar). Estas masas de aire, llamadas Célula de Hadley, se elevan cerca del ecuador y viajan hacia el norte y el sur, transportando calor y agua hacia los polos.
Los patrones de movimiento del aire se complican aún más debido al giro de la Tierra. El aire que se desplaza desde el ecuador hacia los polos no viaja en línea recta, sino que se desvía a causa del efecto Coriolis (para saber más, ver los enlaces más abajo), lo que añade complejidad a los patrones de circulación atmosférica. Además, la distribución desigual de los continentes y los océanos y la presencia de cadenas montañosas hacen que los detalles de los patrones de circulación atmosférica sean mucho más complicados que el modelo de tres celdas (mostrado arriba).
La variación en la cantidad de radiación solar absorbida y la cantidad de calor que se irradia desde la tierra y los océanos de la Tierra da como resultado diferencias de temperatura en el aire sobre diferentes tipos de terreno. Por ejemplo, las brisas marinas se producen porque la tierra se calienta y se enfría más rápido que el agua, por lo que la tierra es más cálida durante el día y las brisas fluyen desde el mar hacia el interior, pero el océano es más cálido que la tierra por la noche, por lo que el viento sopla de la tierra al mar.
La circulación atmosférica transporta el calor sobre la superficie de la Tierra que afecta al ciclo del agua, incluyendo la formación de nubes y los eventos de precipitación. El movimiento de las masas de aire nos trae el tiempo diario, y los patrones de circulación a largo plazo determinan el clima regional y los ecosistemas. Los patrones de las corrientes oceánicas superficiales son el resultado del empuje del viento sobre la superficie del agua, y estas corrientes también transportan el calor a través del globo. Los cambios en la cantidad y la distribución del calor en el sistema terrestre debido al aumento del efecto invernadero provocado por las actividades humanas están alterando los patrones de circulación atmosférica y oceánica que, a su vez, modifican los entornos de todo el planeta.
Modelos del sistema terrestre sobre la circulación atmosférica
Este modelo muestra algunas de las relaciones de causa y efecto entre los componentes del sistema terrestre relacionados con la circulación atmosférica. Aunque este modelo no representa los patrones de circulación que resultan del calentamiento desigual de la superficie de la Tierra (como se muestra arriba), resume los conceptos clave involucrados en la explicación de este proceso. Pase el ratón por encima de los iconos para obtener una breve explicación; haga clic en los iconos para obtener más información sobre cada tema. Descargue los modelos del sistema terrestre en esta página.
Este modelo muestra algunos de los fenómenos adicionales que alteran los patrones de circulación atmosférica a lo largo de millones de años, incluyendo la distribución de los continentes y océanos y la construcción de montañas. Los cambios en la circulación atmosférica también transportan el calor que impulsa el ciclo del agua, incluyendo la formación de nubes y los patrones de precipitación. A su vez, la energía absorbida y liberada en el ciclo del agua también contribuye a la circulación atmosférica. Aunque este modelo no representa el calentamiento desigual de la superficie de la Tierra que da lugar a la circulación atmosférica, resume los conceptos clave implicados en la explicación de este proceso global.
Cómo influyen las actividades humanas en la circulación atmosférica
El modelo del sistema terrestre que se muestra a continuación incluye algunas de las formas en que las actividades humanas afectan a la circulación atmosférica al añadir gases de efecto invernadero a la atmósfera y aumentar la temperatura media de la Tierra. Dado que la región del Ártico es especialmente sensible al calentamiento general en comparación con las latitudes más bajas, el gradiente de temperatura entre las latitudes medias y el polo se está reduciendo. Esto aumenta la ondulación de la corriente en chorro del polo norte. A medida que la atmósfera siga calentándose, los científicos esperan ver ondas norte-sur mucho más profundas, lo que provocará cambios en la corriente en chorro. Esto podría dar lugar a que el tiempo, tanto tormentoso como despejado, persista durante mucho más tiempo del que se consideraría normal sobre una zona concreta. Pasa el ratón por encima o haz clic en los iconos para saber más sobre estas causas humanas del cambio y cómo influyen en la circulación atmosférica.
Explora el sistema terrestre
Haz clic en los iconos y en los términos en negrita (por ejemplo, re-radiación de calor, partículas en el aire, etc.) de esta página para saber más sobre estos procesos y fenómenos. Alternativamente, explore la Infografía Entendiendo el Cambio Global y encuentre nuevos temas que sean de interés y/o localmente relevantes para usted.
Para aprender más sobre la enseñanza de la absorción y reflexión de la luz solar, visite la página de Recursos Didácticos.
Enlaces para aprender más
- Servicio Meteorológico Nacional: Circulaciones globales
- Servicio Meteorológico Nacional: La corriente en chorro
- Centro Nacional de Investigación Atmosférica: Conducción
- Centro Nacional de Investigación Atmosférica: Una mirada global al aire en movimiento: Circulación atmosférica
- NOAA: Sistemas y patrones meteorológicos
- NOAA: ¿Qué son las brisas marinas y por qué se producen?
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