meteorología a escala sinóptica

En meteorología , la escala sinóptica (también llamada escala a gran escala o escala ciclónica ) es una escala de longitud horizontal del orden de 1000 km (620 mi) o más. ^{[ 1 ]} 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 su hemisferio respectivo. Las áreas de baja presión y sus zonas frontales asociadas ocurren en el borde delantero de una vaguada dentro del patrón de ondas 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 las zonas frontales.  

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

La palabra sinóptico deriva de la palabra griega antigua συνοπτικός ( sunoptikós ), que significa "visto en conjunto".

Un análisis meteorológico de superficie es un tipo especial de mapa meteorológico que proporciona una vista de los elementos meteorológicos sobre un área geográfica en un momento específico, basándose en información de estaciones meteorológicas terrestres. ^{[ 2 ]} Los mapas meteorológicos se crean trazando o representando los valores de cantidades relevantes como la presión a nivel del mar , la temperatura y la cobertura de nubes en un mapa geográfico para ayudar a encontrar características a escala sinóptica como frentes meteorológicos .

Los primeros mapas meteorológicos del siglo XIX se dibujaron mucho después de los hechos para ayudar a desarrollar una teoría sobre los sistemas de tormentas. ^{[ 3 ]} Después de la llegada del telégrafo , las observaciones meteorológicas de superficie simultáneas se hicieron posibles por primera vez. A partir de finales de la década de 1840, la Institución Smithsonian se convirtió en la primera organización en dibujar análisis de superficie en tiempo real. El uso de análisis de superficie comenzó primero en los Estados Unidos, extendiéndose por todo el mundo durante la década de 1870. El uso del modelo de ciclones 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 utilizan símbolos especiales que muestran sistemas frontales, nubosidad, precipitaciones u otra información importante. Por ejemplo, una H representa alta presión , lo que implica buen tiempo. Una L representa baja presión , que frecuentemente acompaña a las precipitaciones. Se utilizan diversos símbolos no solo para zonas frontales y otros límites de superficie en los mapas meteorológicos, sino también para representar el tiempo actual en diferentes ubicaciones del mapa. Las áreas de precipitación ayudan a determinar el tipo y la ubicación del frente. Los sistemas y límites de mesoescala, como ciclones tropicales , límites de salida y líneas de turbonada, también se analizan en los análisis meteorológicos de superficie. Las isobaras se utilizan comúnmente para ubicar los límites de superficie desde las latitudes de los caballos hacia los polos, mientras que los análisis de líneas de corriente se utilizan en los trópicos. ^{[ 4 ]}

Un ciclón extratropical es un sistema meteorológico de baja presión a escala sinóptica que no tiene características ni tropicales ni polares , estando conectado con frentes y gradientes horizontales de temperatura y punto de rocío , también conocidos como "zonas baroclínicas". ^{[ 5 ]}

El término «extratropical» se refiere a que este tipo de ciclón generalmente se produce 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 como «ciclones posttropicales» cuando se ha producido una transición extratropical , ^{[ 5 ] [ 6 ]} pero a menudo son descritos como «depresiones» o «bajas presiones» por los meteorólogos y el público en general. Estos son los fenómenos cotidianos que, junto con los anticiclones , determinan 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 gradiente de temperatura y 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. ^{[ 7 ]} Un ciclón extratropical puede transformarse en una tormenta subtropical y, a partir de ahí, en un ciclón tropical, si permanece sobre aguas cálidas y desarrolla convección central, lo que calienta su núcleo. ^{[ 8 ]}

Los sistemas de alta presión suelen asociarse con vientos suaves en la superficie y subsidencia a través de la parte inferior de la troposfera . La subsidencia generalmente seca una masa de aire por calentamiento adiabático o compresional. ^{[ 9 ]} Por lo tanto, la alta presión suele traer cielos despejados. ^{[ 10 ]} Durante el día, como no hay nubes que reflejen la luz solar, hay más radiación solar de onda corta entrante y las temperaturas aumentan. Por la noche, la ausencia de nubes significa que la radiación saliente de onda larga (es decir, la energía térmica de la superficie) no se absorbe, lo que produce temperaturas mínimas diurnas más frías en todas las estaciones. Cuando los vientos superficiales se vuelven suaves, la subsidencia producida directamente debajo de un sistema de alta presión puede provocar una acumulación de partículas en áreas urbanas bajo la cresta, lo que da lugar a una bruma generalizada . ^{[ 11 ]} Si la humedad relativa de bajo nivel aumenta hacia el 100 por ciento durante la noche, se puede formar niebla . ^{[ 12 ]}

Los sistemas de alta presión fuertes y poco profundos verticalmente que se mueven de latitudes más altas a latitudes más bajas en el hemisferio norte están asociados con masas de aire ártico continental. ^{[ 13 ]} La inversión baja y pronunciada puede dar lugar a áreas de nubes estratocúmulos o estratos persistentes , conocidas coloquialmente como penumbra anticiclónica. El tipo de tiempo provocado por un anticiclón depende de su origen. Por ejemplo, las extensiones de la alta presión de las Azores pueden provocar penumbra anticiclónica durante el invierno, ya que se calientan en la base y atraparán la humedad al moverse sobre los océanos más cálidos. Las altas presiones que se forman en el norte y se extienden hacia el sur a menudo traerán tiempo despejado. Esto se debe a que se enfrían 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 se encuentra cerca de la superficie de presión de 500 hPa aproximadamente a la mitad de la troposfera. ^{[ 14 ] [ 15 ]} Los sistemas de alta presión también se denominan anticiclones. En los mapas meteorológicos, los centros de alta presión se asocian con la letra H en inglés, ^{[ 16 ]} o A en español, ^{[ 17 ]} porque alta es la palabra en español para alta, dentro de la isobara con el valor de presión más alto. En los mapas de nivel superior de presión constante, se ubica dentro del contorno de la línea de altura más alta. ^{[ 18 ]}

Un frente meteorológico es un límite que separa dos masas de aire de diferente densidad y es la causa principal de los fenómenos meteorológicos . En los análisis meteorológicos de superficie , los frentes se representan mediante líneas y símbolos de distintos 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 tiempo severo , y en ocasiones pueden ir precedidos de líneas de turbonada o líneas secas . Los frentes cálidos suelen ir precedidos de precipitaciones estratiformes y niebla . El tiempo suele despejarse rápidamente tras el paso de un frente. Algunos frentes no producen precipitaciones ni mucha nubosidad, aunque invariablemente se produce un cambio en la dirección del viento. ^{[ 19 ]}

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 en su estela, 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. ^{[ 20 ]} 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 cizallamiento. Esto es más común sobre el océano abierto.

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