Onda atmosférica

Una onda atmosférica es una perturbación periódica en los campos de las variables atmosféricas (como la presión superficial , la altura geopotencial , la temperatura o la velocidad del viento ) que puede propagarse ( onda viajera ) o permanecer estacionaria ( onda estacionaria ). Las ondas atmosféricas abarcan escalas espaciales y temporales que van desde ondas planetarias a gran escala ( ondas de Rossby ) hasta ondas sonoras minúsculas . Las ondas atmosféricas con periodos que son armónicos de un día solar (por ejemplo, 24 horas, 12 horas, 8 horas, etc.) se conocen como mareas atmosféricas .

El mecanismo que origina la onda, por ejemplo, la generación de una perturbación inicial o prolongada en las variables atmosféricas, puede variar. Generalmente, las ondas se generan por efectos de calentamiento o dinámicos , como la obstrucción del flujo por cadenas montañosas como las Montañas Rocosas en Estados Unidos o los Alpes en Europa . Los efectos de calentamiento pueden ser a pequeña escala (como la generación de ondas de gravedad por convección ) o a gran escala (la formación de ondas de Rossby por los contrastes de temperatura entre continentes y océanos durante el invierno del hemisferio norte ).

Las ondas atmosféricas transportan momento , que se reincorpora al flujo de fondo a medida que la onda se disipa . Esta influencia de las ondas sobre el flujo es particularmente importante en la estratosfera , donde esta deposición de momento por ondas de Rossby a escala planetaria da lugar a calentamientos estratosféricos repentinos y la deposición por ondas de gravedad da lugar a la oscilación cuasi-bienal .

En la descripción matemática de las ondas atmosféricas, se utilizan armónicos esféricos . Al considerar una sección de una onda a lo largo de un círculo latitudinal , esto equivale a una forma sinusoidal . Los armónicos esféricos, que representan los modos individuales de las ondas planetarias de Rossby-Haurwitz, pueden tener cualquier orientación con respecto al eje de rotación del planeta. ^{[ 1 ]} Sorprendentemente, si bien la existencia misma de estos modos de ondas planetarias requiere la rotación del planeta alrededor de su eje polar, la velocidad de fase de los modos de onda individuales no depende de la orientación relativa del modo de onda armónico esférico con respecto al eje del planeta. Se puede demostrar que esto es consecuencia de la simetría esférica subyacente (aproximada) del planeta, aunque esta simetría se rompe por la rotación del planeta. ^{[ 2 ]}

Debido a que la propagación de la onda se debe fundamentalmente a un desequilibrio de las fuerzas que actúan sobre el aire (que a menudo se piensa en términos de masas de aire cuando se considera el movimiento ondulatorio), los tipos de ondas y sus características de propagación varían latitudinalmente, principalmente porque el efecto Coriolis sobre el flujo horizontal es máximo en los polos y nulo en el ecuador .

Existen cuatro tipos diferentes de ondas:

• ondas sonoras (generalmente eliminadas de las ecuaciones de movimiento atmosférico debido a su alta frecuencia)

Se trata de ondas longitudinales o de compresión . La onda sonora se propaga en la atmósfera mediante una serie de compresiones y expansiones paralelas a la dirección de propagación.

• Ondas de gravedad internas (requieren una estratificación estable de la atmósfera)
• Ondas inerciales-gravitatorias (que también incluyen un importante efecto Coriolis en contraposición a las ondas gravitatorias "normales").
• Ondas de Rossby (que se pueden observar en los valles y crestas del geopotencial de 500 hPa causados ​​por ciclones y anticiclones de latitudes medias ).

En el ecuador, también se pueden observar ondas mixtas de Rossby-gravedad y ondas de Kelvin .

• Termodinámica atmosférica

• Holton, James R.: Introducción a la meteorología dinámica 2004 ISBN 0-12-354015-1