Circulación de caminantes

La circulación de Walker, también conocida como célula de Walker, es un modelo conceptual del flujo de aire en los trópicos en la atmósfera inferior (tropósfera). Según este modelo, las parcelas de aire siguen una circulación cerrada en direcciones zonal y vertical. Esta circulación, que es más o menos consistente con las observaciones, es causada por diferencias en la distribución del calor entre el océano y la tierra. Además de los movimientos en dirección zonal y vertical, la atmósfera tropical también tiene un movimiento considerable en dirección meridional como parte, por ejemplo, de la Circulación Hadley.

La circulación de Walker está asociada con la fuerza del gradiente de presión que resulta de un sistema de alta presión sobre el Océano Pacífico oriental y un sistema de baja presión sobre Indonesia. Las circulaciones de Walker de las cuencas tropicales del Índico, el Pacífico y el Atlántico dan como resultado vientos superficiales del oeste en el verano del norte en la primera cuenca y vientos del este en la segunda y tercera cuencas. Como resultado, la estructura de temperatura de los tres océanos muestra asimetrías dramáticas. Tanto el Pacífico ecuatorial como el Atlántico tienen temperaturas superficiales frescas en el verano del norte en el este, mientras que temperaturas superficiales más frías prevalecen sólo en el Océano Índico occidental. Estos cambios en la temperatura de la superficie reflejan cambios en la profundidad de la termoclina.

Los cambios en la circulación de Walker con el tiempo se producen junto con los cambios en la temperatura superficial. Algunos de estos cambios son forzados externamente, como el cambio estacional del sol en el hemisferio norte en verano. Otros cambios parecen ser el resultado de la retroalimentación oceánica-atmósfera acoplada en la que, por ejemplo, los vientos orientales provocan que la temperatura de la superficie del mar caiga en el este, mejorando el contraste de calor zonal y, por lo tanto, intensificando los vientos esteriles a través de la cuenca. Estas anómalas esterlinas inducen más ecuatoriales y elevan la termoclina en el este, amplificando el enfriamiento inicial por los sureños. Desde un punto de vista oceanográfico, la lengua fría ecuatorial es causada por vientos orientales. Si el clima de la Tierra fuera simétrico sobre el Ecuador, el viento cruzado ecuatorial desaparecería, y la lengua fría sería mucho más débil y tendría una estructura zonal muy diferente de la que se observa hoy.

La circulación de Walker fue descubierta por Gilbert Walker. El término "circulación de Walker" Fue acuñado en 1969 por el meteorólogo noruego-estadounidense Jacob Bjerknes.

Metodología de Walker

Gilbert Walker era un matemático aplicado establecido en la Universidad de Cambridge cuando se convirtió en director general de los observatorios de la India en 1904. Mientras estuvo allí, estudió las características del monzón del Océano Índico, cuya falta de lluvias había provocado una grave hambruna. al país en 1899. Analizando grandes cantidades de datos meteorológicos de la India y el resto del mundo, durante los siguientes quince años publicó las primeras descripciones de la gran oscilación de la presión atmosférica entre los océanos Índico y Pacífico, y su correlación con patrones de temperatura y precipitaciones en gran parte de las regiones tropicales de la Tierra, incluida la India. También trabajó con el Departamento Meteorológico de la India, especialmente para vincular el monzón con el fenómeno de la Oscilación del Sur. Fue nombrado Compañero de la Orden de la Estrella de la India en 1911.

Walker determinó que la escala de tiempo de un año (utilizada por muchos que estudian la atmósfera) no era adecuada porque las relaciones geoespaciales podían ser completamente diferentes dependiendo de la estación. Así, Walker dividió su análisis temporal en diciembre-febrero, marzo-mayo, junio-agosto y septiembre-noviembre.

Walker luego seleccionó una serie de "centros de acción", que incluían áreas como la Península India. Los centros estaban en el corazón de regiones con altas y bajas presiones permanentes o estacionales. También añadió puntos para las regiones donde la lluvia, el viento o la temperatura eran un control importante.

Examinó las relaciones de los valores de presión y lluvia en verano e invierno, centrándose primero en los valores de verano e invierno, y luego extendiendo su trabajo a la primavera y el otoño.

Concluye que las variaciones de temperatura generalmente están gobernadas por variaciones de presión y lluvia. Anteriormente se había sugerido que las manchas solares podrían ser la causa de las variaciones de temperatura, pero Walker argumentó en contra de esta conclusión al mostrar correlaciones mensuales de las manchas solares con la temperatura, los vientos, la nubosidad y la lluvia que eran inconsistentes.

Walker se propuso publicar todos sus hallazgos de correlación, tanto de las relaciones que se consideraron importantes como de las que no se consideraron importantes. Lo hizo con el propósito de disuadir a los investigadores de centrarse en correlaciones que no existían.

Efectos oceánicos

Las Circulaciones de Walker de las cuencas tropicales de la India, el Pacífico y el Atlántico dan lugar a vientos de superficie en verano del Norte en la primera cuenca y vientos orientales en las cuencas segunda y tercera. Como resultado, la estructura de temperatura de los tres océanos muestra asimetrías dramáticas. El Pacífico ecuatorial y el Atlántico tienen temperaturas de superficie frescas en el verano norte en el este, mientras que las temperaturas de superficie más frías prevalecen sólo en el Océano Índico occidental. Estos cambios en la temperatura superficial reflejan cambios en la profundidad de la termoclina.

Los cambios en la circulación de Walker con el tiempo ocurren junto con cambios en la temperatura de la superficie. Algunos de estos cambios son forzados externamente, como el desplazamiento estacional del Sol hacia el hemisferio norte en verano. Otros cambios parecen ser el resultado de una retroalimentación acoplada entre el océano y la atmósfera en la que, por ejemplo, los vientos del este hacen que la temperatura de la superficie del mar descienda en el este, aumentando el contraste de calor zonal y, por lo tanto, intensificando los vientos del este en toda la cuenca. Estos vientos del este intensificados inducen más surgencias ecuatoriales y elevan la termoclina en el este, amplificando el enfriamiento inicial por los vientos del sur. Esta retroalimentación acoplada océano-atmósfera fue propuesta originalmente por Bjerknes. Desde el punto de vista oceanográfico, la lengua fría ecuatorial es provocada por los vientos del este. Si el clima terrestre fuera simétrico con respecto al ecuador, los vientos a través del ecuador desaparecerían y la lengua fría sería mucho más débil y tendría una estructura zonal muy diferente a la que se observa hoy. La célula de Walker está indirectamente relacionada con el afloramiento frente a las costas de Perú y Ecuador. Esto trae a la superficie agua fría rica en nutrientes, lo que aumenta las poblaciones de peces.

El Niño–Oscilación del Sur

La circulación de Walker es causada por la fuerza del gradiente de presión que resulta de un sistema de alta presión sobre el Océano Pacífico oriental y un sistema de baja presión sobre Indonesia. La circulación de Walker provoca un afloramiento de agua fría de las profundidades marinas, enfriando así la superficie del mar. El Niño se produce cuando esta circulación disminuye o se detiene, ya que la circulación alterada o inhibida hace que la superficie del océano se caliente a temperaturas superiores a la media. Un marcado aumento de la circulación de Walker provoca La Niña al intensificar el afloramiento de agua fría de las profundidades del mar; que enfría la superficie del mar a temperaturas inferiores a la media.

En condiciones sin El Niño, la circulación de Walker se ve en la superficie como vientos alisios del este que mueven el agua y el aire calentados por el sol hacia el oeste. Esto también crea surgencias oceánicas frente a las costas de Perú y Ecuador y trae a la superficie agua fría rica en nutrientes, lo que aumenta las poblaciones de peces. El lado occidental del Pacífico ecuatorial se caracteriza por un clima cálido, húmedo y de baja presión, ya que la humedad acumulada se vierte en forma de tifones y tormentas eléctricas. Como resultado de este movimiento, el océano está unos 60 cm (24 pulgadas) más alto en el Pacífico occidental.

Un estudio científico publicado en mayo de 2006 en la revista Nature indica que la circulación de Walker se ha ido desacelerando desde mediados del siglo XIX. Los autores sostienen que el calentamiento global es probablemente un factor causante del debilitamiento del patrón de viento. Sin embargo, un estudio de 2011 del Twentieth Century Reanalysis Project muestra que, aparte de los ciclos de El Niño-Oscilación del Sur, la velocidad y dirección generales de la circulación de Walker se mantuvieron estables entre 1871 y 2008.

Referencias generales

• Walker Institute, University of Reading, Reino Unido. http://www.walker-institute.ac.uk/about/sir_gilbert.htm
• Walker, JM. Pen Retrait of Sir Gilbert Walker, CSI, MA, ScD, FRS. Weather 1997 (Volume 52, No.7, pp. 217–220)
• Walker, G.T. y Bliss, E.W., 1930. Meteorología Mundial IV, Memorias de la Royal Meteorological Society, 3, (24), 81–95.
• Walker, G.T. y Bliss, E.W., 1937. Meteorología Mundial VI, Memorias de la Royal Meteorological Society, 4, (39), 119-139.
• Walker, G.T., 1923. Correlación en variaciones estacionales del tiempo, VIII. Un estudio preliminar del clima mundial. Memoirs of the India Meteorological Department, 24, (4), 75–131.
• Walker, G.T., 1924. Correlación en variaciones estacionales del tiempo, IX. Otro estudio del clima mundial. Memoirs of the India Meteorological Department, 24, (9),275–333. http://www.rmets.org/about/history/classics.php
• Katz, R.W. Sir Gilbert Walker y una conexión entre El Nino y Estadísticas. Statistical Science, 17 (2002), 97 a 117. http://amath.colorado.edu/courses/4540/2004Spr/walkerss.pdf
• Resumen de investigación climática – Walker Circulación: una circulación atmosférica tropical desaceleración Texto y gráficos de NOAA / Laboratorio de Dinámicas Fluidas Geofísicas
• Flujo en el flujo tropical del Pacífico sobre el cambio climático – comunicado de prensa de University Corporation for Atmospheric Research.
• Debilitamiento de la circulación atmosférica del Pacífico tropical debido al forzamiento antropogénico del 4 de mayo de 2006 en la Naturaleza.
• Asociado Noticias de prensa, 3 de mayo de 2006: "El calentamiento global citado en el cambio de viento"
• Transporte convectivo tropical y circulación Walker, 29 de octubre de 2012 en química atmosférica y física