Ciclón (meteoroloxía)

En meteoroloxía, un ciclón é unha gran masa de aire que rota arredor dun centro de presións atmosféricas moi baixas, en dirección contraria á das agulla do reloxo no hemisferio norte e a favor das agullas do reloxo no hemisferio sur, visto desde arriba (que son as direccións contrarias ás dun anticiclón). As presións atmosféricas dos ciclóns son menores que as das borrascas. Os ciclóns caracterízanse por ter ventos que se moven en espiral cara ao seu interior que rotan arredor dunha zona de baixas presións. Os sistemas de baixas presións máis grandes son os vórtices polares e os ciclóns extratropicais de maior escala (a escala sinóptica). Os ciclóns de núcleo quente como os ciclóns tropicais e subtropicais tamén están dentro da escala sinóptica. Os mesociclóns, tornados e remuíños de po están dentro dunha escala máis pequena chamada mesoescala.
Os ciclóns de nivel superior poden existir sen a presenza dunha baixa superficial, e poden xurdir desde a base dunha valgada troposférica superior tropical durante os meses de verán no hemisferio norte. Tamén se observou a presenza de ciclóns en planetas extraterrestres, como Marte, Xúpiter e Neptuno. A cicloxénese é o proceso da formación e intensificación de ciclóns. Os ciclóns extratropicais empezan como ondas en grandes rexións de contrastes potenciados de temperaturas de latitudes medias chamadas zonas baroclínicas. Estas zonas contráense e forman frontes a medida que a circulación ciclónica se pecha e intensifica. Posteriormente nos seus ciclos vitais, os ciclóns extratropicais oclúense conforme as masas de aire socavan o aire máis cálido e convértense en sistemas de núcleo frío. A traxectoria dun ciclón está guiada nos seus de 2 a 6 días de ciclo de vida polo fluxo direccional da corrente en chorro subtropical.
As frontes marcan o límite entre dúas masas de aire de diferente temperatura, humidade e densidades, e están asociadas cos fenómenos meteorolóxicos máis importantes. As frontes frías potentes caracterízanse por ser bandas estreitas de treboadas e mal tempo, e poden en ocasións ser precedidas por liñas de inestabilidade ou liñas de punto de rosada. Tales frontes fórmanse ao oeste do centro de circulación e xeralmente móvense desde oeste para leste; As frontes cálidas fórmanse ao leste do centro do ciclón e adoitan ser precedidas por precipitacións estratiformes e néboa. As frontes cálidas móvense en dirección aos polos diante da traxectoria dun ciclón. As frontes ocluídas fórmanse tardiamente no ciclo de vida dun ciclón preto do centro do ciclón e a miúdo envólvense arredor do centro da tormenta.
A cicloxénese tropical describe o proceso de desenvolvemento de ciclóns tropicais. Os ciclóns tropicais fórmanse debido á calor latente impulsados por unha significativa actividade treboenta, e son de núcleo cálido. Os ciclóns poden transicionar entre fases extratropical, subtropical e tropical. Os mesociclóns fórmanse como ciclóns de núcleo cálido e terra, e poden orixinar a formación de tornados. As trombas de auga poden formarse tamén a partir de mesociclóns, pero máis a miúdo desenvólvense en ambientes de alta inestabilidade e baixo cizallamento vertical do vento (baixa diferenza de velocidade ou de dirección dos ventos entre dous puntos a distinta altura). No océano Atlántico e no Pacífico nordés, un ciclón tropical adoita denominarse furacán (derivado do nome dunha deidade do vento de América Central, Hunraqan ou Huracán, que pasou a diversos idiomas orixinando os termos huracán, furacán, furacão, hurricane, hurrikan, ouragan, uragano. .. ), no océano Índico e no Pacífico sur chámase simplemente ciclón, e no Pacífico noroeste chámase tifón.
O aumento da inestabilidade nos vórtices non é universal. Por exemplo, o tamaño, intensidade, convección de humidade, evaporación superficial e o valor da temperatura potencial a cada altura potencial poden afectar a evolución non lineal dun vórtice. Termo
Henry Piddington publicou 40 artigos que trataban de tormentas tropicais desde Calcuta entre 1836 e 1855 en The Journal of the Asiatic Society. Foi el quen acuñou o termo ciclón (cyclone), que significa cola dunha cobra. En 1842, publicou a súa tese pioneira, Laws of the Storms (Leis das tormentas). Estrutura
Hai varias características estruturais comúns a todos o ciclóns. Un ciclón é unha área de baixa presión. O centro dun ciclón (a miúdo chamado nos ciclóns tropicais ollo), é a área de menor presión atmosférica na rexión. Preto do centro, a forza do gradiente de presión (desde a presión no centro do ciclón comparada coa presión fóra do ciclón) e a forza correspondente ao efecto Coriolis deben estar nun equilibrio aproximado, ou o ciclón colapsaría sobre si mesmo como resultado da diferenza de presión.
Debido ao efecto Coriolis, o fluxo do vento arredor dun gran ciclón é contrario ao sentido das agullas do reloxo no hemisferio norte e a favor no sur. No hemisferio norte os ventos máis rápidos en relación á superficie da Terra ocorren no lado leste dun ciclón que se mova cara ao norte e no lado norte dun ciclón que se mova ao oeste; ocorre o contrario no hemisferio sur. En contraste con sistemas de baixa presión, o fluo do vento arredor de sistemas de alta presión é na dirección das agullas do reloxo (anticiclónico) no hemisferio norte, e contraria no sur. Formación
A cicloxénese é o desenvolvemento ou reforzamento da circulación ciclónica na atmosfera. Cicloxénese é un termo xenérico para diferentes procesos que dan todos como resultado o desenvolvemento dalgún tipo de ciclón. Pode ocorrer a varias escalas, desde a microescala á escala sinóptica.
Os ciclóns extratropicais empezan como ondas ao longo das frontes antes de ocluírense máis tarde no seu ciclo de vida como sistemas de núcleo frío. Porén, algúns ciclóns extratropicais intensos poden converterse en sistemas de núcleo cálido cando ocorre unha reclusión cálida (warm seclusion).
Os ciclóns tropicais fórmanse como resultado dunha actividade convectiva significativa, e son de núcleo cálido. Os mesociclóns fórmanse como ciclóns de núcleo cálido sobre terra, e poden orixinar a formación de tornados. As trombas de auga poden tamén formarse a partir de mesociclóns, pero o máis común é que se desenvolvan en ambientes de alta inestabilidade e cizalla vertical dos ventos. A ciclólise é o oposto da cicloxénese, e é o sistema de altas presións equivalente, o cal ten que ver coa formación de anticicloxénese de áreas de alta presións.
As baixas superficiais poden formarse de varias maneiras. A topografía pode crear unha baixa superficial. Os sistemas convectivos a mesoescala poden xerar baixas superficiais que son inicialmente de núcleo cálido. A perturbación pode crecer formando unha formación de tipo onda ao longo da fronte e a baixa sitúase na crista. Arredor da baixa, o fluxo convértese en ciclónico. Este fluxo rotacional move o aire polar cara ao ecuador no lado oeste da baixa, mentres que o aire quente se move cara ao polo no lado leste. Aparece unha fronte fría no lado oeste, mentres que se forma unha fronte cálida no lado leste. Usualmente, a fronte fría móvese a un ritmo máis rápido que a fronte cálida e "alcánzaa" debido á lenta erosión da masa de aire de maior densidade diante do ciclón. Ademais, a masa de aire de maior densidade que varre por debaixo do ciclón reforza a masa de aire frío máis denso e de presión máis alta. A fronte fría adianta a fronte cálida e reduce a lonxitude da fronte cálida. Neste punto fórmase unha fronte ocluída onde a masa de aire cálida é empurrada cara arriba na valgada de aire quente de encima, o cal se coñece como TROWAL (do inglés TROugh of Warm air ALoft, valgada de aire cálido no alto), .
A cicloxénese tropical é o desenvolvemento e reforzamento dun ciclón tropical. Os mecanismos polos cales se produce a cicloxénese tropical son claramente diferentes dos que producen os ciclóns de latitudes medias. A cicloxénese tropical, o desenvolvemento dun ciclón de núcleo cálido, empeza cunha convección significativa nun ambiente atmosférico favorable. Hai seis requisitos principais para a cicloxénese tropical: temperaturas da superficie do mar suficientemente cálidas,
inestabilidade atmosférica,
alta humidade nos niveis medio e inferior da troposfera
suficiente forza de Coriolis para desenvolver un centro de baixas presións
un foco de nivel baixo preexistente ou perturbación
unha cizala vertical dos ventos.
En todo o mundo fórmase anualmente unha media de 86 ciclóns de intensidade de tormenta tropical, e 47 chegan á forza de furacán/tifón, e 20 convértense en ciclóns tropicais intensos (polo menos de intensidade de categoría 3 na escala de furacáns de Saffir–Simpson). Escala sinóptica
Nas cartas sinópticas son identificables os seguintes tipos de ciclóns:
Tipos baseados na superficie
Hai tres grandes tipos de ciclóns baseados na superficie: extratropical, subtropical e tropical.
Ciclón extratropical
Un ciclón extratropical é un sistema climatolóxico de baixa presión da escala sinóptica que non ten características tropicais, xa que está conectado coas frontes e os gradientes horizontais (e non verticais) de temperatura e de punto de rosada tamén coñecidos como "zonas baroclínicas".
"Extratropical" aplícase aos ciclóns fóra dos trópicos, nas latitudes medias. Estes sistemas poden tamén describirse como "ciclóns de latitudes medias" debido á súa área de formación, ou "ciclóns postropicais" cando un ciclón tropical se desprazou (transición extratropical) alén dos trópicos. A miúdo descríbense como "depresións" ou "baixas" nas previsións meteorolóxicas dos medios de comunicación e polo gran público. Estes son un fenómeno moi común que, xunto cos anticiclóns, determinan o tempo climatolóxico na maior parte da Terra.
Aínda que os ciclóns extratropicais son case sempre clasificados como baroclínicos, xa que se forman ao longo de zonas de temperatura e gradiente de punto de rosada dentro dos ventos do oeste, poden ás veces facerse barotrópicos nas fases tardías do seu ciclo vital cando a distribución de temperaturas arredor do ciclón se fai bastante uniforme co raio. Un ciclón extratropical pode transformarse nunha tormenta subtropical, e estas últimas nun ciclón tropical, se se encontra sobre augas que sexan cálidas dabondo como para quentar o seu núcleo, e como resultado desenvólvese unha convección central. Un tipo particularmente intenso de ciclón extratropical que azouta durante o inverno en Norteamérica é o que coloquialmente se chama alí un nor'easter ("nordés").
Baixa polar
Unha baixa polar é un sistema de baixa presión (depresión) de curta vida e pequena escala que se encontra sobre áreas do océano en dirección ao polo da fronte polar principal en ambos os hemisferios. As baixas polares foron primeiramente identificadas nas imaxes meteorolóxicas de satélite das que se dispoñía na década de 1960, as cales revelaron moitos vórtices de nubes a pequena escala a altas latitudes. As baixas polares máis activas encóntranse sobre certas áreas marítimas libres de xeo no Ártico ou preto delas durante o inverno, como no mar de Noruega, mar de Barents, mar do Labrador e no golfo de Alasca. As baixas polares disípanse rapidamente cando tocan terra. Os sistemas antárticos adoitan ser máis febles que os do norte. Porén, poden orixinarse baixas polares vigorosas no océano do sur. Durante o inverno, cando as baixas de núcleo frío nos niveis medios da troposfera chegan aos -45 °C, desprázanse a augas abertas, e forman unha convección profunda, que permite que sexa posible o desenvolvemento da baixa polar. Os sistemas xeralmente teñen unha escala de lonxitude horizontal de menos de 1000 km e persisten non máis dun par de días. Son parte dunha clase maior de sistemas climatolóxicos a mesoescala. As baixas polares poden ser difíciles de detectar usando previsión do tempo convencionais e son un perigo para moitas operacións en latitudes altas, como a navegación ou as plataformas de extracción de petróleo e gas. As baixas polares poden denominarse con moitos outros termos, como vórtice polar de mesoescala, furacán ártico, baixa ártica e depresión de aire frío. Hoxe o termo está usualmente reservado para os sistemas máis vigorosos que teñen ventos preto da superficie de polo menos 17 m/s.
Subtropical
Un ciclón subtropical é un sistema climatolóxico que ten algunhas características dun ciclón tropical e outras dun ciclón extratropical. Poden formarse entre o ecuador e o paralelo 50. Xa na década de 1950, os meteorólogos non eran claros sobre se deberían considerarse ciclóns tropicais ou extratropicais, e usaban termos como ciclón case-tropical ou semi-tropical para describir os ciclóns híbridos. En 1972 o National Hurricane Center dos Estados Unidos recoñeceu oficialmente esta categoría de ciclóns. Os ciclóns subtropicais empezaron a recibir nomes da lista oficial de ciclóns tropicais na cunca do Atlántico en 2002. Teñen padróns de vento amplos con ventos sostidos máximos localizados máis lonxe do centro que os típicos ciclóns tropicais e danse en áreas de gradiente de temperaturas de débil a moderado.
Como se forman a partir de ciclóns extratropicais, que teñen temperaturas máis frías por riba das que normalmente se dan nos trópicos, as temperaturas da superficie do mar necesarias para a súa formación son de arredor de 23 °C, o cal é 3 °C inferior á dos ciclóns tropicais. Isto significa que os ciclóns subtropicais é máis probable que se formen fóra dos límites tradicionais da estación de furacáns. Aínda que as tormentas subtropicais raramente teñen ventos de forza furacanada, poden volverse de natureza tropical a medida que o seu núcleo quece.
Tropical
Un ciclón tropical é un sistema de tormentas caracterizado por un centro de baixas presións e numerosas treboadas que producen ventos fortes e chuvias que poden orixinar inundacións. Un ciclón tropical aliméntase da calor liberada cando aumenta a humidade do aire, o que resulta na condensación do vapor de auga contido no aire húmido. Son alimentados por un mecanismo de calor diferente doutros vendavais ciclónicos como as chamadas en Norteamérica nor'easters (nordés), as borrascas profundas europeas, e as baixas polares, o que fai que se clasifiquen como sistemas de tormentas de "núcleo cálido". O termo "tropical" refírese tanto á orixe xeográfica destes sistemas, que se forman case exclusivamente nas rexións tropicais do globo, coma á súa dependencia de masas de aire tropicais marítimas para a súa formación. O termo "ciclón" refírese á natureza ciclónica das tormentas, con rotación no sentido contrario ás agullas do reloxo no hemisferio norte e no sentido contrario no hemisferio sur. Dependendo da súa localización e forza, os ciclóns tropicais denomínanse con outros nomes, como furacán, tifón, tormenta tropical, tormenta ciclónica, depresión tropical, ou simplemente ciclón.
Mentres que os ciclóns tropicais poden producir ventos extremadamente fortes e chuvia torrencial, tamén poden producir ondas mariñas altas e unha marea ciclónica daniña. Os seus ventos incrementan o tamaño das ondas do mar, e ao facelo, introducen máis calor e humidade no seu sistema, incrementando así a súa forza. Desenvólvense sobre grandes corpos de auga quente, e, por tanto, perden a súa forza se se desprazan sobre terra. Esta é a razón pola que as rexións costeiras poden sufrir danos significativos por un ciclón tropical, mentres que as rexións de terra dentro están relativamente seguras ante os ventos fortes. Porén, as chuvias fortes poden producir inundacións significativas terra dentro. As mareas ciclónicas son elevacións do nivel do mar causadas pola redución da presión no núcleo que "succiona" a auga cara a arriba e de ventos que "amontoan" a auga. As marea ciclónicas poden producir grandes inundacións costeiras de ata 40 km desde a liña de costa. Aínda que os seus efectos sobre as poboacións humanas poden ser devastadores, os ciclóns tropicais poden tamén aliviar as situacións de seca. Tamén levan calor e enerxía fóra dos trópicos e transpórtanas cara a latitudes temperadas, o cal fai que sexan unha parte importante do mecanismo de circulación atmosférica global. Como resultado, os ciclóns tropicais axudan a manter un equilibrio na troposfera da Terra.
Moitos ciclóns tropicais desenvólvense cando son favorables as condicións atmosféricas arredor dunha perturbación débil na atmosfera. Outros fórmanse cando outros tipos de ciclóns adquiren características tropicais. Os sistemas tropicais son entón movidos por ventos directores da troposfera; se as condicións permanecen favorables, a perturbación tropical intensifícase, e poden mesmo desenvolver un ollo. No outro extremo do espectro, se as condicións arredor do sistema deterióranse ou o ciclón tropical toca terra, o sistema debilítase e finalmente disípase. Un ciclón tropical pode facerse extratropical a medida que se move cara a latitudes máis altas se a súa fonte de enerxía cambia da calor liberada por condensación a diferenzas de temperatura entre masas de aire. Un ciclón tropical usualmente non se considera que se converta en subtropical durante a súa transición extratropical.
Tipos de nivel superior
Ciclón polar
Un ciclón polar, sub-polar ou ártico (tamén coñecido como vórtice polar) é unha vasta área de baixas presións que se reforza en inverno e se debilita en verán. Un ciclón polar é un sistema climatolóxico de baixa presión, que xeralmente abrangue de 1000 a 2000 km, no cal o aire circula no sentido contrario ás agullas do reloxo no hemisferio norte e ao contrario no sur. A aceleración de Coriolis que actúa sobre as masas de aire que se moven en dirección ao polo a grande altitude, causa unha circulación contraria á das agullas do reloxo a gran altura. O movemento de aire en dirección ao polo orixínase pola circulación de aire da célula polar. A baixa polar non está impulsada pola convección como nos ciclóns tropicais, nin polas interaccións entre masas de aire frío e cálido como nos ciclóns extratropicais, senón que é un artefacto do movemento de aire global da célula polar. A base da baixa polar está na troposfera media ou superior. No hemisferio norte o ciclón polar ten dous centros como media. Un centro sitúase preto da illa de Baffin e o outro sobre o noroeste de Siberia. No hemisferio sur adoita estar situado preto do bordo da plataforma de xeo Ross preto dos 160 oeste de lonxitude. Cando o vórtice polar é forte, o seu efecto pode sentirse na superficie como un vento do oeste (que sopra de oeste a leste). Cando o ciclón polar é débil, ocorren significativos episodios de frío.
Célula TUTT
En circunstancias específicas, poden desprenderse baixas frías de nivel superior da base do TUTT (tropical upper tropospheric trough, valgada troposférica superior tropical), que está localizada no medio do océano no hemisferio norte durante os meses de verán. Estes vórtices ciclónicos troposféricos superiores, tamén coñecidos como células TUTT ou baixas TUTT, usualmente móvense de vagar desde o leste-nordés ao oeste-suroeste, e as súas bases xeralmente non se estenden por debaixo dos 6100 m de altura. Unha valgada superficial invertida débil dentro dos ventos alisios atópase xeralmente baixo eles, e pode tamén estar asociada coas áreas amplas de nubes de gran altura. O desenvolvemento cara a abaixo resulta nun incremento de nubes de tipo cúmulo e a aparición dun vórtice superficial. En raros casos, convértense en ciclóns tropicais de núcleo cálido. Os ciclóns superiores e as valgadas superiores que seguen aos ciclóns tropicais poden causar canles de escape adicionais e axudan á súa intensificación. O desenvolvemento de perturbacións tropicais pode contribuír a crear ou facer máis profundas as valgadas superiores ou as baixas superiores no seu ronsel debido ao chorro de escape que emana desde a perturbación/ciclón tropical en desenvolvemento. Mesoescala
Os seguintes tipos de ciclóns non son identificables nas cartas sinópticas.
Mesociclón
Un mesociclón é un vórtice de aire de 2 a 10 km de diámetro (a meteoroloxía de mesoescala), dentro dunha tormenta convectiva. O aire ascende e rota arredor dun eixe vertical, xeralmente na mesma dirección que os sistemas de baixa presión, tanto no hemisferio norte coma no sur. Son na maior parte dos casos ciclónicos, é dicir, asociados cunha rexión de baixa presión localizada dentro dunha supercélula. Tales tormentas poden presentar fortes ventos superficiais e fortes sarabiadas. Os mesociclóns adoitan producirse xunto con correntes de aire ascendentes en supercélulas, onde se poden formar tornados. Cada ano fórmanse aproximadamente 1700 mesociclóns só nos Estados Unidos, mais só a metade deles produce tornados.
Tornado
Un tornado é unha columna de aire que rota violentamente e está en contacto tanto coa superficie da terra coma cunha nube cumulonimbo ou, en raros casos, a base dunha nube de tipo cúmulo.
Remuíño de po
Un remuíño de po é un remuíño de vida relativamente longa ben formado e forte, que vai dun tamaño pequeno (medio metro de ancho e poucos metros de longo) a grande (máis de 10 m de ancho e máis de 1000 metros de alto). O movemento vertical primario é ascendente. Os remuíños de po adoitan ser inofensivos, pero poden en raras ocasións crecer o suficiente como para supoñer unha ameaza para as persoas e as propiedades.
Tromba de auga
Unha tromba de auga ou tromba mariña é un vórtice columnar que se forma sobre a auga que é, na súa forma máis común, unha especie de tornado non de supercélula sobre a auga conectado a unha nube cumuliforme. Aínda que adoita ser máis feble que a maioría dos equivalentes que se forman en terra, poden formarse algunhas máis fortes creadas por mesociclóns.
Remuíño de vapor
Os remuíños de vapor son vórtices suaves sobre augas calmas ou terras húmidas que se fan visibles polo ascenso de vapor de auga.
Remuíño de lume
Un remuíño de lume, ás veces chamado tornado de lume, é un remuíño inducido por un incendio e adoita estar formado por labaradas e cinzas. Outros planetas
Os ciclóns non son exclusivos da Terra. As tormentas ciclónicas son comúns en planetas xigantes, como a Pequena Mancha Escura de Neptuno. Esta mancha ten un terzo do diámetro da Gran Mancha Escura dese mesmo planeta e recibiu o nome de "ollo do mago" porque parece un ollo. Esta aparencia é causada por unha nube branca situada no medio do ollo do mago. En Marte tamén hai tormentas ciclónicas. As tormentas xovianas como a da Gran Mancha Vermella adoitan denominarse erradamente furacáns xigantes ou tormentas ciclónicas. Porén, isto é inexacto, xa que a Gran mancha vermella é, de feito, o fenómeno inverso, un anticiclón.