Meteorología a escala sinóptica

En meteorología, la escala sinóptica (también llamada escala grande o escala ciclónica) es una escala de longitud horizontal del orden de 1.000 km (620 mi) o más. Esto corresponde a una escala horizontal típica de las depresiones de latitudes medias (por ejemplo, ciclones extratropicales). La mayoría de las áreas de alta y baja presión que se ven en los mapas meteorológicos (como los análisis meteorológicos de superficie) son sistemas de escala sinóptica, impulsados por la ubicación de las ondas de Rossby en sus respectivos hemisferios. Las áreas de baja presión y sus zonas frontales relacionadas se producen en el borde anterior de una vaguada dentro del patrón de onda de Rossby, mientras que las áreas de alta presión se forman en el borde posterior de la vaguada. La mayoría de las áreas de precipitación ocurren cerca de zonas frontales. La palabra sinóptico se deriva de la palabra griega antigua συνοπτικός (sunoptikós), que significa "vistos juntos".

Las ecuaciones de Navier-Stokes aplicadas al movimiento atmosférico se pueden simplificar mediante el análisis de escala en la escala sinóptica. Se puede demostrar que los términos principales en las ecuaciones horizontales son los términos de fuerza de Coriolis y gradiente de presión; por lo tanto, se puede utilizar la aproximación geostrófica. En coordenadas verticales, la ecuación del momento se simplifica a la ecuación de equilibrio hidrostático.

Análisis meteorológico en superficie

Un análisis meteorológico de superficie es un tipo especial de mapa meteorológico que proporciona una vista de los elementos meteorológicos en un área geográfica en un momento específico basándose en información de estaciones meteorológicas terrestres. Los mapas meteorológicos se crean trazando o rastreando los valores de cantidades relevantes, como la presión del nivel del mar, la temperatura y la nubosidad, en un mapa geográfico para ayudar a encontrar características de escala sinóptica, como los frentes climáticos.

Los primeros mapas meteorológicos del siglo XIX se dibujaron mucho después para ayudar a idear una teoría sobre los sistemas de tormentas. Después de la llegada del telégrafo, por primera vez fue posible realizar observaciones simultáneas del tiempo en la superficie. A finales de la década de 1840, el Instituto Smithsonian se convirtió en la primera organización en realizar análisis de superficies en tiempo real. El uso de análisis de superficies comenzó por primera vez en los Estados Unidos y se extendió por todo el mundo durante la década de 1870. El uso del modelo de ciclón noruego para el análisis frontal comenzó a finales de la década de 1910 en toda Europa y su uso finalmente se extendió a los Estados Unidos durante la Segunda Guerra Mundial.

Los análisis meteorológicos de superficie tienen símbolos especiales que muestran sistemas frontales, nubosidad, precipitaciones u otra información importante. Por ejemplo, una H representa alta presión, lo que implica buen y buen tiempo. Una L representa baja presión, que frecuentemente acompaña a la precipitación. Se utilizan varios símbolos no sólo para las zonas frontales y otros límites de superficie en los mapas meteorológicos, sino también para representar el tiempo presente en varios lugares del mapa meteorológico. Las áreas de precipitación ayudan a determinar el tipo y la ubicación del frontal. Los sistemas y límites de mesoescala, como los ciclones tropicales, los límites de flujo de salida y las líneas de turbonada, también se analizan en los análisis del clima de superficie. Las isobaras se usan comúnmente para ubicar límites de superficie desde las latitudes de los caballos hacia los polos, mientras que los análisis de líneas de corriente se usan en los trópicos.

Ciclón extratropical

Un ciclón extratropical es un sistema meteorológico de baja presión a escala sinóptica que no tiene características tropicales ni polares y está conectado con frentes y gradientes horizontales de temperatura y punto de rocío, también conocidos como "zonas baroclínicas".

El descriptor "extratropical" Se refiere a que este tipo de ciclón generalmente ocurre fuera de los trópicos, en las latitudes medias del planeta. Estos sistemas también pueden describirse como "ciclones de latitudes medias" debido a su área de formación, o "ciclones postropicales" donde se ha producido una transición extratropical, pero que a menudo se describen como "depresiones" o "mínimos" por los meteorólogos y el público. Estos son los fenómenos cotidianos que, junto con los anticiclones, influyen en el clima en gran parte de la Tierra.

Aunque los ciclones extratropicales casi siempre se clasifican como baroclínicos, ya que se forman a lo largo de zonas de temperatura y gradiente de punto de rocío dentro de los vientos del oeste, a veces pueden volverse barotrópicos al final de su ciclo de vida cuando la distribución de temperatura alrededor del ciclón se vuelve bastante uniforme con el radio. Un ciclón extratropical puede transformarse en tormenta subtropical, y de allí en ciclón tropical, si permanece sobre aguas cálidas y desarrolla convección central, que calienta su núcleo.

Sistemas superficiales de alta presión

Los sistemas de alta presión se asocian frecuentemente con vientos ligeros en la superficie y hundimientos en la parte inferior de la troposfera. El hundimiento generalmente secará una masa de aire mediante calentamiento adiabático o compresivo. Por lo tanto, la alta presión suele traer cielos despejados. Durante el día, dado que no hay nubes que reflejen la luz del sol, entra más radiación solar de onda corta y las temperaturas aumentan. Por la noche, la ausencia de nubes significa que la radiación de onda larga saliente (es decir, la energía térmica de la superficie) no se absorbe, lo que genera temperaturas bajas diurnas más frías en todas las estaciones. Cuando los vientos en la superficie se vuelven ligeros, el hundimiento producido directamente bajo un sistema de alta presión puede provocar una acumulación de partículas en las áreas urbanas debajo de la cresta, lo que genera una neblina generalizada. Si la humedad relativa baja aumenta hasta el 100 por ciento durante la noche, se puede formar niebla.

Los sistemas de alta presión fuertes, verticalmente poco profundos que se mueven desde latitudes más altas a latitudes más bajas en el hemisferio norte están asociados con masas de aire árticas continentales. La inversión baja y pronunciada puede dar lugar a áreas de estratocúmulos persistentes o nubes de estratos, conocidas coloquialmente como penumbra anticiclónica. El tipo de clima provocado por un anticiclón depende de su origen. Por ejemplo, las extensiones de la alta presión de las Azores pueden provocar oscuridad anticiclónica durante el invierno, ya que se calientan en la base y atraparán la humedad a medida que se mueven sobre los océanos más cálidos. Las altas presiones que aumentan hacia el norte y se extienden hacia el sur a menudo traerán tiempo despejado. Esto se debe al enfriamiento en la base (en lugar de calentarse), lo que ayuda a evitar la formación de nubes.

En los mapas meteorológicos, estas áreas muestran vientos convergentes (isotacas), también conocidos como confluencia, o líneas de altura convergentes cerca o por encima del nivel de no divergencia, que está cerca de la superficie de presión de 500 hPa aproximadamente a mitad de camino a través de la troposfera. Los sistemas de alta presión también se denominan anticiclones. En los mapas meteorológicos, los centros de alta presión están asociados con la letra H en inglés, o A en español, porque alta es la palabra en español para alto, dentro de la isobara con el valor de presión más alto. En los gráficos de nivel superior de presión constante, se encuentra dentro del contorno de la línea de altura más alta.

Frentes meteorológicos

Un frente meteorológico es una frontera que separa dos masas de aire de diferente densidad, y es la principal causa de los fenómenos meteorológicos. En los análisis meteorológicos de superficie, los frentes se representan mediante líneas y símbolos de varios colores, según el tipo de frente. Las masas de aire separadas por un frente suelen diferir en temperatura y humedad. Los frentes fríos pueden presentar bandas estrechas de tormentas eléctricas y clima severo y, en ocasiones, pueden estar precedidos por líneas de turbonada o líneas secas. Los frentes cálidos suelen ir precedidos de precipitaciones estratiformes y niebla. El tiempo suele mejorar rápidamente tras el paso de un frente. Algunos frentes no producen precipitaciones y presentan poca nubosidad, aunque invariablemente hay un cambio de viento.

Los frentes fríos y los frentes ocluidos generalmente se mueven de oeste a este, mientras que los frentes cálidos se mueven hacia los polos. Debido a la mayor densidad del aire a su paso, los frentes fríos y las oclusiones frías se mueven más rápido que los frentes cálidos y las oclusiones cálidas. Las montañas y las masas de agua cálidas pueden ralentizar el movimiento de los frentes. Cuando un frente se vuelve estacionario y el contraste de densidad a través del límite frontal desaparece, el frente puede degenerar en una línea que separa regiones de diferente velocidad del viento, conocida como línea de corte. Esto es más común en mar abierto.