La ciclogénesis tropical es el desarrollo y fortalecimiento de un ciclón tropical en la atmósfera . [1] Los mecanismos a través de los cuales ocurre la ciclogénesis tropical son claramente diferentes de aquellos a través de los cuales ocurre la ciclogénesis templada . La ciclogénesis tropical implica el desarrollo de un ciclón de núcleo cálido , debido a una convección significativa en un ambiente atmosférico favorable. [2]
La ciclogénesis tropical requiere seis factores principales: temperaturas de la superficie del mar suficientemente cálidas (al menos 26,5 ° C (79,7 ° F)), inestabilidad atmosférica, alta humedad en los niveles inferiores a medios de la troposfera , suficiente fuerza de Coriolis para desarrollar un centro de baja presión , un foco o perturbación de bajo nivel preexistente y una cizalladura vertical del viento baja . [3]
Los ciclones tropicales tienden a desarrollarse durante el verano, pero se han observado casi todos los meses en la mayoría de las cuencas . Los ciclos climáticos como ENOS y la oscilación Madden-Julian modulan el tiempo y la frecuencia del desarrollo de ciclones tropicales. [4] [5] Existe un límite en la intensidad de los ciclones tropicales que está fuertemente relacionado con las temperaturas del agua a lo largo de su trayectoria. [6]
Un promedio de 86 ciclones tropicales de intensidad de tormenta tropical se forman anualmente en todo el mundo. De ellos, 47 alcanzan una fuerza superior a 74 mph (119 km / h) y 20 se convierten en ciclones tropicales intensos (al menos intensidad de Categoría 3 en la escala Saffir-Simpson ). [7]
Requisitos para la formación de ciclones tropicales
Hay seis requisitos principales para la ciclogénesis tropical: temperaturas de la superficie del mar suficientemente cálidas, inestabilidad atmosférica, alta humedad en los niveles inferiores a medios de la troposfera , suficiente fuerza de Coriolis para sostener un centro de baja presión, un foco o perturbación de bajo nivel preexistente y baja cizalladura vertical del viento . [3] Si bien estas condiciones son necesarias para la formación de un ciclón tropical, no garantizan la formación de un ciclón tropical. [3]
Aguas cálidas, inestabilidad y humedad de nivel medio.
Normalmente, una temperatura del océano de 26,5 ° C (79,7 ° F) que abarque al menos 50 metros de profundidad se considera el mínimo para mantener un ciclón tropical . [3] Estas aguas cálidas son necesarias para mantener el núcleo cálido que alimenta los sistemas tropicales. Este valor está muy por encima de los 16,1 ° C (60,9 ° F), la temperatura media global de la superficie de los océanos. [8]
Se sabe que los ciclones tropicales se forman incluso cuando no se cumplen las condiciones normales. Por ejemplo, las temperaturas del aire más frías a una mayor altitud (p. Ej., Al nivel de 500 hPa , o 5,9 km) pueden conducir a la ciclogénesis tropical a temperaturas del agua más bajas, ya que se requiere un cierto lapso de tiempo para forzar a la atmósfera a ser lo suficientemente inestable para la convección. . En una atmósfera húmeda, esta tasa de caída es de 6,5 ° C / km, mientras que en una atmósfera con menos del 100% de humedad relativa , la tasa de caída requerida es de 9,8 ° C / km. [9]
En el nivel de 500 hPa, la temperatura del aire promedia -7 ° C (18 ° F) dentro de los trópicos, pero el aire en los trópicos normalmente es seco a este nivel, lo que le da espacio al aire para bulbo húmedo , o enfriar a medida que se humedece. a una temperatura más favorable que pueda soportar la convección. Se requiere una temperatura de bulbo húmedo a 500 hPa en una atmósfera tropical de −13,2 ° C para iniciar la convección si la temperatura del agua es de 26,5 ° C, y este requisito de temperatura aumenta o disminuye proporcionalmente en 1 ° C en la temperatura de la superficie del mar por cada 1 ° C. Cambio de C a 500 hpa. Bajo un ciclón frío, las temperaturas de 500 hPa pueden descender hasta -30 ° C, lo que puede iniciar la convección incluso en las atmósferas más secas. Esto también explica por qué la humedad en los niveles medios de la troposfera , aproximadamente en el nivel de 500 hPa, es normalmente un requisito para el desarrollo. Sin embargo, cuando se encuentra aire seco a la misma altura, las temperaturas a 500 hPa deben ser aún más frías, ya que las atmósferas secas requieren una mayor tasa de caída de inestabilidad que las atmósferas húmedas. [10] [11] En alturas cercanas a la tropopausa , la temperatura promedio de 30 años (medida en el período comprendido entre 1961 y 1990) fue de -77 ° C (-105 ° F). [12] Un ejemplo reciente de un ciclón tropical que se mantuvo sobre aguas más frías fue el Épsilon de la temporada de huracanes del Atlántico de 2005 . [13]
Papel de la intensidad potencial máxima (MPI)
Kerry Emanuel creó un modelo matemático alrededor de 1988 para calcular el límite superior de la intensidad de los ciclones tropicales en función de la temperatura de la superficie del mar y los perfiles atmosféricos de los últimos modelos globales . El modelo de Emanuel se llama intensidad potencial máxima o MPI. Los mapas creados a partir de esta ecuación muestran las regiones donde es posible la formación de tormentas tropicales y huracanes, según la termodinámica de la atmósfera en el momento de la última ejecución del modelo. Esto no tiene en cuenta la cizalladura vertical del viento . [14]
fuerza Coriolis
Normalmente, para la ciclogénesis tropical se necesita una distancia mínima de 500 km (310 millas) desde el ecuador (alrededor de 4,5 grados desde el ecuador). [3] La fuerza de Coriolis imparte rotación sobre el flujo y surge cuando los vientos comienzan a fluir hacia la presión más baja creada por la perturbación preexistente. En áreas con una fuerza de Coriolis muy pequeña o inexistente (por ejemplo, cerca del ecuador), las únicas fuerzas atmosféricas significativas en juego son la fuerza del gradiente de presión (la diferencia de presión que hace que los vientos soplen de alta a baja presión [15] ) y una fuerza de fricción menor ; estos dos por sí solos no causarían la rotación a gran escala requerida para la ciclogénesis tropical. La existencia de una fuerza de Coriolis significativa permite que el vórtice en desarrollo alcance el equilibrio del viento en gradiente. [16] Esta es una condición de equilibrio encontrada en ciclones tropicales maduros que permite que el calor latente se concentre cerca del núcleo de la tormenta; esto da como resultado el mantenimiento o la intensificación del vórtice si otros factores de desarrollo son neutrales. [17]
Perturbación de bajo nivel
Ya sea una depresión en la zona de convergencia intertropical (ITCZ) , una onda tropical , un frente de superficie amplio o un límite de flujo de salida , se requiere una característica de bajo nivel con suficiente vorticidad y convergencia para comenzar la ciclogénesis tropical. [3] Incluso con condiciones perfectas de nivel superior y la inestabilidad atmosférica requerida, la falta de un foco de superficie evitará el desarrollo de una convección organizada y una superficie baja. [3] Los ciclones tropicales pueden formarse cuando circulaciones más pequeñas dentro de la Zona de Convergencia Intertropical se unen y se fusionan. [18]
Cizalladura vertical del viento débil
La cizalladura vertical del viento de menos de 10 m / s (20 kt , 22 mph) entre la superficie y la tropopausa se favorece para el desarrollo de ciclones tropicales. [3] Una cizalladura vertical más débil hace que la tormenta crezca más rápido verticalmente en el aire, lo que ayuda a que la tormenta se desarrolle y se vuelva más fuerte. Si la cizalladura vertical es demasiado fuerte, la tormenta no puede alcanzar su máximo potencial y su energía se extiende sobre un área demasiado grande para que la tormenta se fortalezca. [19] La fuerte cizalladura del viento puede "soplar" el ciclón tropical, [20] ya que desplaza el núcleo cálido de nivel medio de la circulación superficial y seca los niveles medios de la troposfera , deteniendo el desarrollo. En sistemas más pequeños, el desarrollo de un complejo convectivo de mesoescala significativo en un entorno cizallado puede enviar un límite de flujo de salida lo suficientemente grande como para destruir el ciclón de superficie. La cizalladura moderada del viento puede conducir al desarrollo inicial del complejo convectivo y la superficie baja similar a las latitudes medias, pero debe relajarse para permitir que continúe la ciclogénesis tropical. [21]
Interacciones a través favorables
La cizalladura vertical limitada del viento puede ser positiva para la formación de ciclones tropicales. Cuando una vaguada en un nivel superior o un nivel bajo en un nivel superior tiene aproximadamente la misma escala que la perturbación tropical, el sistema del nivel superior puede dirigir el sistema hacia un área con mejor difluencia en altura, lo que puede provocar un mayor desarrollo. Los ciclones superiores más débiles son mejores candidatos para una interacción favorable. Existe evidencia de que los ciclones tropicales débilmente cizallados se desarrollan inicialmente más rápidamente que los ciclones tropicales no cizallados, aunque esto tiene el costo de un pico de intensidad con velocidades del viento mucho más débiles y una presión mínima más alta . [22] Este proceso también se conoce como iniciación baroclínica de un ciclón tropical. Los ciclones y depresiones superiores que se arrastran pueden generar canales de salida adicionales y ayudar en el proceso de intensificación. El desarrollo de perturbaciones tropicales puede ayudar a crear o profundizar valles superiores o mínimos superiores a su paso debido al chorro de salida que emana de la perturbación / ciclón tropical en desarrollo. [23] [24]
Hay casos en los que los valles grandes de latitudes medias pueden ayudar con la ciclogénesis tropical cuando una corriente en chorro de nivel superior pasa al noroeste del sistema en desarrollo, lo que ayudará a la divergencia en lo alto y la afluencia en la superficie, haciendo girar el ciclón. Este tipo de interacción se asocia más a menudo con alteraciones que ya se encuentran en proceso de recidiva. [25]
Tiempos de formación
En todo el mundo, la actividad de los ciclones tropicales alcanza su punto máximo a fines del verano, cuando las temperaturas del agua son más cálidas. Sin embargo, cada cuenca tiene sus propios patrones estacionales. A escala mundial, mayo es el mes menos activo, mientras que septiembre es el más activo. [26]
En el Atlántico norte , se produce una temporada de huracanes distinta desde el 1 de junio hasta el 30 de noviembre, con un fuerte pico desde finales de agosto hasta octubre. [26] El pico estadístico de la temporada de huracanes en el Atlántico norte es el 10 de septiembre. [27] El Pacífico nororiental tiene un período de actividad más amplio, pero en un marco de tiempo similar al Atlántico. [26] El noroeste del Pacífico ve ciclones tropicales durante todo el año, con un mínimo en febrero y un pico a principios de septiembre. [26] En la cuenca del norte de la India , las tormentas son más comunes de abril a diciembre, con picos en mayo y noviembre. [26]
En el hemisferio sur , la actividad de ciclones tropicales generalmente comienza a principios de noviembre y generalmente termina el 30 de abril. La actividad del hemisferio sur alcanza su punto máximo entre mediados de febrero y principios de marzo. [26] Prácticamente toda la actividad del hemisferio sur se observa desde la costa de África meridional hacia el este, hacia Sudamérica. Los ciclones tropicales son eventos raros en el sur del Océano Atlántico y en el extremo sureste del Océano Pacífico. [28]
Duraciones y promedios de la temporada | |||||
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Cuenca | Inicio de temporada | Fin de temporada | Ciclones tropicales | Refs | |
Atlántico Norte | 1 ° de Junio | 30 de noviembre | 14,4 | [29] | |
Pacifico oriental | 15 de Mayo | 30 de noviembre | 16.6 | [29] | |
Pacífico oeste | enero 1 | 31 de diciembre | 26,0 | [29] | |
Norte de la India | enero 1 | 31 de diciembre | 12 | [30] | |
Suroeste de la India | 1 de julio | 30 de Junio | 9.3 | [29] [31] | |
Región australiana | 1 de noviembre | 30 de Abril | 11,0 | [32] | |
Pacífico Sur | 1 de noviembre | 30 de Abril | 7.1 | [33] | |
Total: | 96,4 |
Áreas de formación inusuales
Latitudes medias
Las áreas a más de 30 grados del ecuador (excepto en las proximidades de una corriente cálida) normalmente no son propicias para la formación o fortalecimiento de ciclones tropicales, y las áreas a más de 40 grados del ecuador suelen ser muy hostiles a tal desarrollo. El principal factor limitante son las temperaturas del agua, aunque también es un factor un mayor cizallamiento en latitudes crecientes. Estas áreas a veces son frecuentadas por ciclones que se mueven hacia los polos desde latitudes tropicales. En raras ocasiones, como Pablo en 2019 , Alex en 2004 , [34] Alberto en 1988 , [35] y el huracán del Noroeste del Pacífico de 1975 , [36] tormentas pueden formarse o fortalecerse en esta región. Por lo general, los ciclones tropicales experimentarán una transición extratropical después de recurrir hacia los polos y, por lo general, se volverán completamente extratropicales después de alcanzar los 45–50˚ de latitud. La mayoría de los ciclones extratropicales tienden a volver a fortalecerse después de completar el período de transición. [37]
Cerca del ecuador
Las áreas dentro de aproximadamente diez grados de latitud del ecuador no experimentan una fuerza de Coriolis significativa , un ingrediente vital en la formación de ciclones tropicales. [38] Sin embargo, se han observado algunos ciclones tropicales que se forman dentro de los cinco grados del ecuador. [39]
Atlántico Sur
Una combinación de cizalladura del viento y la falta de perturbaciones tropicales de la Zona de Convergencia Intertropical (ITCZ) hace que sea muy difícil para el Atlántico Sur sustentar la actividad tropical. [40] [41] Aquí se han observado al menos 5 ciclones tropicales, como: una tormenta tropical débil en 1991 frente a la costa de África cerca de Angola , el huracán Catarina , que tocó tierra en Brasil en 2004 con una fuerza de categoría 2 , una tormenta más pequeña en enero de 2004 ubicada al este de Salvador, Brasil , y la tormenta tropical Iba en marzo de 2019. Se cree que la tormenta de enero alcanzó la intensidad de tormenta tropical según las mediciones del viento con dispersómetro . [42]
Mar Mediterráneo y Mar Negro
Las tormentas que parecen similares a los ciclones tropicales en estructura a veces ocurren en la cuenca mediterránea . Ejemplos de estos " ciclones tropicales mediterráneos " formados en septiembre de 1947, septiembre de 1969, septiembre de 1973, agosto de 1976, enero de 1982, septiembre de 1983, diciembre de 1984, diciembre de 1985, octubre de 1994, enero de 1995, octubre de 1996, septiembre de 1997, diciembre de 2005, septiembre 2006, noviembre de 2011, noviembre de 2014, noviembre de 2017, septiembre de 2018, septiembre de 2020, noviembre y diciembre de 2020. Sin embargo, existe un debate sobre si estas tormentas fueron de naturaleza tropical. [43]
El Mar Negro , en ocasiones, ha producido o alimentado tormentas que comienzan la rotación ciclónica y que parecen ser similares a los ciclones de tipo tropical que se observan en el Mediterráneo. [44] Dos de estas tormentas alcanzaron la intensidad de tormenta tropical y tormenta subtropical en agosto de 2002 y septiembre de 2005, respectivamente. [45]
En otra parte
La ciclogénesis tropical es extremadamente rara en el extremo sureste del Océano Pacífico , debido a las frías temperaturas de la superficie del mar generadas por la Corriente de Humboldt , y también debido a la cizalladura del viento desfavorable ; como tal, no hay registros de que un ciclón tropical haya impactado el oeste de América del Sur. Pero a mediados de 2015, se identificó un ciclón subtropical poco común a principios de mayo relativamente cerca de Chile . Este sistema fue apodado extraoficialmente Katie por los investigadores. [46] Otro ciclón subtropical se identificó a 77,8 grados de longitud en mayo de 2018, frente a la costa de Chile. [47]
Se han reportado vórtices frente a las costas de Marruecos en el pasado. Sin embargo, es discutible si son verdaderamente de carácter tropical. [44]
La actividad tropical también es extremadamente rara en los Grandes Lagos . Sin embargo, un sistema de tormentas que parecía similar a un ciclón tropical o subtropical se formó en 1996 en el lago Huron . El sistema desarrolló una estructura similar a un ojo en su centro, y pudo haber sido brevemente un ciclón tropical o subtropical. [48]
Intensificación interior
Los ciclones tropicales generalmente comenzaron a debilitarse inmediatamente después y, a veces, incluso antes de tocar tierra, ya que pierden el motor térmico alimentado por el mar y la fricción frena los vientos. Sin embargo, en algunas circunstancias, los ciclones tropicales o subtropicales pueden mantener o incluso aumentar su intensidad durante varias horas en lo que se conoce como efecto de océano marrón . Es más probable que esto ocurra en suelos cálidos y húmedos o áreas pantanosas, con temperaturas cálidas del suelo y terreno plano, y cuando el soporte del nivel superior sigue siendo propicio.
Influencia de los ciclos climáticos a gran escala
Influencia de ENOS
El Niño (ENSO) desplaza la región (agua más cálida, pozos ascendentes y descendentes en diferentes lugares, debido a los vientos) en el Pacífico y el Atlántico donde se forman más tormentas, lo que resulta en valores casi constantes de Energía Ciclónica Acumulada (ACE) en cualquier cuenca. El fenómeno de El Niño normalmente disminuye la formación de huracanes en el Atlántico y en el extremo occidental del Pacífico y en las regiones de Australia, pero en cambio aumenta las probabilidades en el centro norte y sur del Pacífico y, en particular, en la región occidental de tifones del Pacífico norte. [49]
Los ciclones tropicales en las cuencas del Pacífico nororiental y del Atlántico norte son ambos generados en gran parte por ondas tropicales del mismo tren de ondas. [50]
En el noroeste del Pacífico, El Niño desplaza la formación de ciclones tropicales hacia el este. Durante los episodios de El Niño, los ciclones tropicales tienden a formarse en la parte oriental de la cuenca, entre 150 ° E y la Línea Internacional de Cambio de Fecha (IDL). [51] Junto con un aumento de la actividad en el Pacífico centro-norte (IDL a 140 ° W ) y el Pacífico centro-sur (al este de 160 ° E ), hay un aumento neto en el desarrollo de ciclones tropicales cerca de la línea internacional de cambio de fecha. a ambos lados del ecuador. [52] Si bien no existe una relación lineal entre la fuerza de El Niño y la formación de un ciclón tropical en el Pacífico Noroeste, los tifones que se forman durante los años de El Niño tienden a tener una duración más prolongada e intensidades más altas. [53] La ciclogénesis tropical en el Pacífico noroccidental se suprime al oeste de 150 ° E en el año siguiente a un episodio de El Niño. [51]
Influencia de la OMJ
En general, los aumentos del viento del oeste asociados con la oscilación Madden-Julian conducen a un aumento de la ciclogénesis tropical en todas las cuencas. A medida que la oscilación se propaga de oeste a este, conduce a una marcha hacia el este en la ciclogénesis tropical con el tiempo durante la temporada de verano de ese hemisferio. [54] Sin embargo, existe una relación inversa entre la actividad de ciclones tropicales en la cuenca del Pacífico occidental y la cuenca del Atlántico norte. Cuando una cuenca está activa, la otra normalmente está tranquila y viceversa. La causa principal parece ser la fase de la oscilación Madden-Julian, o MJO, que normalmente se encuentra en modos opuestos entre las dos cuencas en un momento dado. [55]
Influencia de las ondas ecuatoriales de Rossby
La investigación ha demostrado que los paquetes de ondas de Rossby ecuatoriales atrapados pueden aumentar la probabilidad de ciclogénesis tropical en el Océano Pacífico, ya que aumentan los vientos del oeste en niveles bajos dentro de esa región, lo que luego conduce a una mayor vorticidad en niveles bajos. Las olas individuales pueden moverse a aproximadamente 1.8 m / s (4 mph) cada una, aunque el grupo tiende a permanecer estacionario. [56]
Previsiones estacionales
Desde 1984, la Universidad Estatal de Colorado ha estado emitiendo pronósticos de ciclones tropicales estacionales para la cuenca del Atlántico norte, con resultados que, según ellos, son mejores que los de la climatología. [57] La universidad afirma haber encontrado varias relaciones estadísticas para esta cuenca que parecen permitir la predicción a largo plazo del número de ciclones tropicales. Desde entonces, muchos otros han emitido pronósticos estacionales para las cuencas mundiales. [58] Los predictores están relacionados con oscilaciones regionales en el sistema climático global : la circulación de Walker que está relacionada con El Niño-Oscilación del Sur ; la oscilación del Atlántico norte (NAO); la oscilación ártica (AO); y el patrón Pacífico Norteamericano (PNA). [57]
Ver también
- Invest (meteorología)
- Comedero monzónico
- Pronóstico de ciclones tropicales
Referencias
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enlaces externos
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