En la ciencia atmosférica , flujo geostrófico ( / ˌ dʒ i ə s t r ɒ f ɪ k , ˌ dʒ i oʊ -, - s t r oʊ - / [1] [2] [3] ) es el teórico viento que resultaría de un equilibrio exacto entre la fuerza de Coriolis y la fuerza del gradiente de presión . Esta condición se llama equilibrio geostrófico o equilibrio geostrófico.(también conocido como geostrofia ). El viento geostrófico se dirige en paralelo a las isobaras (líneas de presión constante a una altura determinada). Este equilibrio rara vez se mantiene exactamente en la naturaleza. El viento verdadero casi siempre difiere del viento geostrófico debido a otras fuerzas como la fricción del suelo. Por lo tanto, el viento real sería igual al viento geostrófico solo si no hubiera fricción (por ejemplo, por encima de la capa límite atmosférica ) y las isobaras fueran perfectamente rectas. A pesar de esto, gran parte de la atmósfera fuera de los trópicos está cerca del flujo geostrófico la mayor parte del tiempo y es una primera aproximación valiosa. El flujo geostrófico en el aire o el agua es de frecuencia cero.onda inercial .
Una heurística útil es imaginar el aire partiendo del reposo, experimentando una fuerza dirigida desde áreas de alta presión hacia áreas de baja presión, llamada fuerza de gradiente de presión . Sin embargo, si el aire comenzara a moverse en respuesta a esa fuerza, la "fuerza" de Coriolis lo desviaría, hacia la derecha del movimiento en el hemisferio norte o hacia la izquierda en el hemisferio sur . A medida que el aire se aceleraba, la desviación aumentaría hasta que la fuerza y la dirección de la fuerza de Coriolis equilibraran la fuerza del gradiente de presión, un estado llamado equilibrio geostrófico. En este punto, el flujo ya no se mueve de alta a baja presión, sino que se mueve a lo largo de isobaras.. El equilibrio geostrófico ayuda a explicar por qué, en el hemisferio norte, los sistemas de baja presión (o ciclones ) giran en sentido antihorario y los sistemas de alta presión (o anticiclones ) giran en el sentido de las agujas del reloj y al revés en el hemisferio sur.
El flujo de agua del océano también es en gran parte geostrófico. Así como se utilizan varios globos meteorológicos que miden la presión en función de la altura en la atmósfera para mapear el campo de presión atmosférica e inferir el viento geostrófico, las mediciones de densidad en función de la profundidad en el océano se utilizan para inferir corrientes geostróficas. Los altímetros satelitales también se utilizan para medir anomalías en la altura de la superficie del mar, lo que permite calcular la corriente geostrófica en la superficie.
El efecto de la fricción, entre el aire y la tierra, rompe el equilibrio geostrófico. La fricción ralentiza el flujo, disminuyendo el efecto de la fuerza de Coriolis. Como resultado, la fuerza del gradiente de presión tiene un efecto mayor y el aire todavía se mueve de alta presión a baja presión, aunque con gran desviación. Esto explica por qué los vientos del sistema de alta presión irradian desde el centro del sistema, mientras que los sistemas de baja presión tienen vientos que giran en espiral hacia adentro.
El viento geostrófico ignora los efectos de fricción , que suele ser una buena aproximación del flujo instantáneo a escala sinóptica en la troposfera media de latitudes medias . [4] Aunque los términos ageostróficos son relativamente pequeños, son esenciales para la evolución temporal del flujo y, en particular, son necesarios para el crecimiento y la descomposición de las tormentas. Las teorías cuasigeostróficas y semigeostróficas se utilizan para modelar los flujos en la atmósfera de manera más amplia. Estas teorías permiten que se produzca la divergencia y que luego se desarrollen los sistemas meteorológicos.
La segunda ley de Newton se puede escribir de la siguiente manera si solo el gradiente de presión, la gravedad y la fricción actúan sobre una parcela de aire, donde los símbolos en negrita son vectores: