Viento Geostrófico
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El viento geostrófico es la corriente resultante de la interacción del viento de gradiente y la fuerza aparente de desviación de Coriolis. Es decir, que la dirección y la intensidad del viento son consecuencia del equilibrio entre ambas fuerzas generadoras. La fuerza de gradiente viene determinada por la diferencia de presión atmosférica entre dos puntos y viene representada gráficamente por la distancia entre líneas isobáricas en un mapa sinóptico de superficie. Cuando más apretadas están las líneas isobáricas, más viento. Así que el aire tendería a ir directamente y por el camino más recto o corto posible desde las altas hasta las bajas presiones. Pero la desviación de Coriolis implica que esta corriente de aire se incline hacia la derecha en el hemisferio norte. Así, el viento geostrófico resultante de ambos describe una trayectoria helicoidal (como el dibujo de un caracol) desde las altas presiones hasta las bajas, girando en sentido de las agujas del reloj en el seno de los anticiclones o en sentido contrario a las agujas del reloj en las borrascas (hemisferio norte).
Sumario
Formación del viento geostrófico
El viento geostrófico es una aproximación física al viento real. En él se considera que existe un equilibrio entre la fuerza de Coriolis y la fuerza generada por el gradiente de presión o fuerza bárica (a esto se le llama aproximación geostrófica o equilibrio geostrófico) mientras que, para simplificar el problema, se eliminan de las ecuaciones la aceleración centrípeta y las fuerzas de rozamiento.
Un viento teórico muy útil es el geostrófico, que surge de despreciar el rozamiento que el suelo ejerce sobre el viento y de considerar que no existe aceleración, es decir que el término de presión se equilibra con el de Coriolis. Al despreciar el rozamiento, comprendemos que este viento teórico se aproxima mejor al viento real cuanto menos rozamiento exista, esto es, se aproxima mejor a la realidad cuanto más alejado este de la superficie.
La primera impresión es que el viento debería ir de las altas presiones a las bajas presiones. Sin embargo, la fuerza de Coriolis desvía el viento (en este caso, del hemisferio norte, a la derecha) hasta que se establece un equilibrio entre ésta y el gradiente de presión.
Supongamos que tenemos una zona de altas presiones y otra de bajas presiones. Por sí solo eso es suficiente para que se establezca un flujo de aire de las altas a las bajas presiones. Supongamos, además, que las isobaras son rectas, lo cual nos permitirá eliminar la aceleración centrípeta. Así pues, el flujo del viento que se establecería sería perpendicular a las isobaras.
No obstante, como la Tierra rota sobre sí misma, no es un sistema inercial, por lo que aparece una fuerza ficticia como la de Coriolis. La aceleración de Coriolis tiende a desviar los flujos a su derecha en el hemisferio norte y a la izquierda en el hemisferio sur. Si se deja actuar a la fuerza de Coriolis suficiente tiempo y se supone que no existe rozamiento se llega a establecer un flujo paralelo a las isobaras, en donde la fuerza de Coriolis contrarresta exactamente la fuerza generada por el gradiente de presión, por lo que la situación es estable.
Características
El viento geostrófico reproduce con cierto éxito las siguientes características observadas en la atmósfera:
- El viento en la atmósfera libre sigue aproximadamente la trayectoria de las isobaras.
- El giro en sentido horario de los anticiclones y antihorario de las depresiones (en el hemisferio norte) y los giros en sentido contrario en el hemisferio sur.
- El valor del viento geostrófico en la atmósfera libre se aparta aproximadamente sólo un 10% del valor real y es más sencillo de calcular que otras aproximaciones del viento real como el viento térmico.
Restricciones
Al no contar con la aceleración centrípeta la trayectoria del viento se considera recta. Esto hace que el viento geostrófico no sea una buena aproximación allí donde el radio de curvatura es pequeño, como es el caso del centro de los huracanes y los tornados. Para poder evaluar la validez de la aproximación geostrófica se suele emplear el número de Rossby, que no es más que el ratio entre la aceleración centrípeta y la de Coriolis.
Cuanto más pequeño sea el número de Rossby mejor se aproximará el viento geostrófico al real. En los grandes sistemas sinópticos el error producido al despreciar la aceleración centrípeta no suele exceder del 10-20%. El refinamiento del modelo geostrófico con la inclusión de la aceleración centrípeta se conoce como viento del gradiente.
Por otro lado despreciar las fuerzas de rozamiento no es una buena aproximación cerca de la superficie terrestre, donde son importantes. Esto hace que el flujo observado en tierra sea más lento que el predicho por la aproximación geostrófica y que no se equilibren del todo Coriolis y el gradiente de presión. Como resultado, existe una importante componente del viento hacia el interior en las bajas presiones y una componente hacia afuera en los anticiclones.
El viento geostrófico arroja malos resultados si se aplica cerca del ecuador debido a que el parámetro de Coriolis se hace nulo en él y eso dispara el valor del viento geostrófico, alejándolo del valor real. En estas zonas resulta más útil estudiar el viento mediante líneas de corriente. Finalmente el viento geostrófico, al considerarse estacionario, no sirve para predecir la evolución futura del viento.
Resumen
Viento geostrófico (Vg)
Es una aproximación al viento real. Su deducción se basa en:
- Isobaras rectas y paralelas.
- Directamente proporcional al gradiente (Isobaras más juntas, mayor Vg).
- Flujo horizontal sin aceleración.
- Fuerza de rozamiento nula (por encima de 1.000 metros desde la superficie).
El viento geostrófico es un equilibrio entre la Fuerza de Coriolis y la gradiente y da como resultado, un flujo de viento paralelo a las isobaras.
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