Circulación atmosférica: definición y células Hadley, Ferrel y Polar
Descubre la circulación atmosférica: cómo la radiación solar y la fuerza de Coriolis generan las células Hadley, Ferrel y Polar que regulan el clima global.
La circulación atmosférica es el movimiento a gran escala de masas de aire que redistribuye la energía térmica y la humedad en la Tierra. El origen principal de estos procesos es la radiación solar. La radiación solar que llega a la superficie es de onda corta; parte se absorbe en el suelo y los océanos y otra parte se refleja o se pierde. La Tierra, calentada por esa energía, emite radiación de onda larga hacia la atmósfera y el espacio. Las diferencias latitudinales de calentamiento —más energía en el ecuador y menos hacia los polos— generan gradientes de temperatura y presión que impulsan la circulación del aire en la superficie y en altura.
Células climáticas principales
Sobre la base de la estructura climatológica básica se reconocen tres células zonales que, combinadas con la rotación de la Tierra, determinan los grandes patrones de viento y clima:
- Célula de Hadley (aprox. 0°–30° de latitud): el aire cálido en el ecuador asciende en la zona de convergencia intertropical (la ITCZ), produce nubosidad y fuertes precipitaciones en los trópicos; en altura se desplaza hacia latitudes subtropicales donde se enfría y desciende alrededor de los 25°–30°, formando los anticiclones subtropicales y regiones desérticas. En superficie el aire vuelve hacia el ecuador generando los vientos alisios (easterlies o vientos del este en sentido práctico).
- Célula de Ferrel (aprox. 30°–60°): es una célula «indirecta» impulsada principalmente por perturbaciones baroclínicas y ciclones de latitudes medias. En la superficie predominan los vientos del oeste (westerlies) que transportan sistemas de tiempo y humedad hacia latitudes mayores; en altura parte del flujo se dirige hacia el ecuador y completa la circulación. Esta célula es responsable de la mayor variabilidad meteorológica en latitudes medias.
- Célula Polar (aprox. 60°–90°): el aire frío y denso en las regiones polares desciende y fluye en superficie hacia latitudes subpolares, donde asciende cerca de las zonas de baja presión subpolares. Los vientos superficiales resultantes, desviados por la rotación, crean los vientos polares del este (polar easterlies).
Influencia de la fuerza de coriolis
La fuerza de coriolis es el efecto aparente que produce la rotación de la Tierra sobre el movimiento de las masas de aire. No significa simplemente que el aire se desvíe hacia el oeste; más exactamente, desvía los movimientos a la derecha en el hemisferio norte y a la izquierda en el hemisferio sur. Esa desviación convierte los flujos meridionales (norte–sur) en vientos predominantes zonales (este–oeste) y es la razón por la que, por ejemplo, los vientos alisios soplan con componente este y las borrascas en latitudes medias están acompañadas por vientos del oeste en superficie.
Elementos asociados y consecuencias climáticas
- Zona de convergencia intertropical (ITCZ): banda ecuatorial de convergencia con elevadas precipitaciones y nubosidad que migra estacionalmente hacia el hemisferio que recibe más insolación.
- Anticiclones subtropicales: zonas de subsidencia asociadas a la célula de Hadley, relacionadas con muchos de los grandes desiertos subtropicales (Sahara, Australia central, Atacama parcialmente, etc.).
- Bandas de vientos predominantes: vientos alisios en los trópicos, vientos del oeste en latitudes medias y vientos polares del este en altas latitudes.
- Corrientes en chorro (jet streams): corrientes estrechas y rápidas en altura cerca del límite entre células (subtropical ~30° y polar ~60°) que influyen fuertemente en la trayectoria de borrascas y el tiempo atmosférico.
- Transporte de energía: la circulación atmosférica, junto con las corrientes oceánicas, transporta calor desde las regiones tropicales hacia los polos, ayudando a moderar las diferencias térmicas globales.
Variabilidad y factores adicionales
La estructura descrita es la climatológica básica, pero la circulación puede variar estacionalmente y por fenómenos como El Niño–Oscilación del Sur (ENSO), oscilaciones atmosféricas (NAO, AO), y el cambio climático. Estos factores desplazan la ITCZ, modifican la intensidad de las células y alteran rutas de tormentas y precipitación. Además, la topografía, la distribución continental y la temperatura de la superficie del mar condicionan localmente la circulación y el clima regional.
En conjunto, comprender las células de Hadley, Ferrel y Polar y la acción de la fuerza de coriolis es esencial para explicar los grandes patrones de viento, precipitación y temperatura que definen los climas del planeta y su variabilidad temporal.
Célula de Hadley
La tierra y el océano se irradian intensamente en las zonas ecuatoriales. El aire caliente y generalmente húmedo asciende. Es lo que se llama convección. Este proceso crea una zona de baja presión a lo largo del ecuador. Esta zona también se llama Zona de Convergencia Intertropical. El aire caliente se dirige tanto al sur como al norte y se enfría. Cuando el aire se enfría lo suficiente, vuelve a bajar a la superficie. Esto crea los desiertos y semidesiertos de los subtrópicos. Al llegar a los 30 grados de latitud, las masas de aire vuelven al ecuador lluvioso.
Célula polar
El aire a 60 grados de latitud es más frío y seco que el del ecuador. Por otro lado, los movimientos ascendentes siguen siendo posibles. El carácter de los procesos es similar al de la célula de Hadley. El aire más cálido sube y baja en los polos. Este aire vuelve al ecuador.
Célula de Ferrell
Los movimientos entre 30 y 60 grados son más complejos. La temperatura no es la razón principal de esta circulación. El aire de esta célula de la zona templada se mueve según las diferencias entre las masas en movimiento de las células Hadley y Polar. Los vientos predominantes son generalmente del oeste.
Preguntas y respuestas
P: ¿Qué es la circulación atmosférica?
R: La circulación atmosférica es el movimiento a gran escala de masas de aire.
P: ¿Cuál es el origen de los procesos de circulación atmosférica?
R: El origen de los procesos de circulación atmosférica es la radiación solar.
P: ¿Qué ocurre con la radiación solar de onda corta?
R: La radiación de onda corta del sol es absorbida por la tierra, pero sólo una parte de esta energía es absorbida.
P: ¿Qué ocurre con la energía que no es absorbida por la tierra?
R: La energía que no es absorbida por la tierra es irradiada de nuevo a la atmósfera y al universo como radiación de onda larga.
P: ¿Cómo se distribuye la energía térmica en la superficie de la tierra?
R: La energía térmica se distribuye en la superficie de la tierra gracias a la circulación del aire.
P: ¿Cuántas células reconocemos en la circulación atmosférica?
R: Reconocemos tres células en la circulación atmosférica: la célula Hadley, la célula Ferrel y la célula Polar.
P: ¿Qué es la fuerza de coriolis y cómo afecta al movimiento de las masas de aire?
R: La fuerza de coriolis es la fuerza que hace que el aire se desvíe hacia el oeste. Afecta al movimiento de las masas de aire.
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