Corriente en chorro

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La corriente en chorro polar puede viajar a velocidades superiores a los 160 kilómetros por hora. En la imagen los vientos más rápidos están representados en rojo, y los más lentos en azul.
Nubes uniéndose a una corriente en chorro sobre Canadá.

Una corriente en chorro (jet stream en inglés) es un flujo de aire rápido y estrecho que se encuentra en las atmósferas de algunos planetas, incluyendo la Tierra.[1]

Aplicada a la Tierra, y según la Organización Meteorológica Mundial,[2] una corriente en chorro es «una fuerte y estrecha corriente de aire concentrada a lo largo de un eje casi horizontal en la alta troposfera o en la estratosfera, caracterizada por una fuerte cizalladura vertical y horizontal del viento. Presentando uno o dos máximos de velocidad, la corriente en chorro discurre, normalmente, a lo largo de varios miles de kilómetros, en una franja de varios centenares de kilómetros de anchura y con un espesor de varios kilómetros».

Las principales corrientes en chorro de la Tierra están localizadas cerca de la tropopausa, la transición entre la tropósfera (donde la temperatura decrece con la altitud) y la estratósfera (donde la temperatura crece). Se trata de vientos occidentales (que viajan de oeste a este), tanto en el hemisferio norte como en el sur. Su camino tiene normalmente una forma serpenteante; las corrientes pueden detenerse, dividirse en partes, luego combinarse en una sola corriente o seguir varias direcciones, incluso opuestas a la dirección principal de la mayoría de las corrientes. Las corrientes más fuertes son las polares, ubicadas en torno a los 7 a 12 km sobre el nivel del mar, y las corrientes subtropicales más altas y más débiles, alrededor de 10 a 16 km.

Tanto en el hemisferio norte como en el hemisferio sur existe una corriente en chorro polar y subtropical. En el hemisferio norte la corriente viaja sobre las latitudes medias y norteñas de Norteamérica, Europa y Asia, y sus correspondientes masas de agua, mientras que en el hemisferio sur la corriente polar se sitúa la mayor parte del año sobre la Antártida. Existe una quinta corriente en chorro, la ecuatorial, que se desplaza de este a oeste.

Las corrientes en chorro están causadas por una combinación de la rotación del planeta sobre su eje y el calentamiento atmosférico debido a la radiación solar y, en algunos planetas, entre los cuales no se encuentra la Tierra, el calor interno. Las corrientes en chorro se forman cerca de masas de aire que, siendo adyacentes, registran diferencias significativas de temperatura, tal y como sucede en las regiones polares y en las zonas cálidas del ecuador.[3]

Los meteorólogos emplean la localización de algunas de esas corrientes en chorro como una ayuda para realizar sus predicciones meteorológicas. La principal aplicación comercial de las corrientes en chorro se da en la aeronáutica, dado que el tiempo de vuelo de un avión puede variar muy significativamente si se realiza a favor o en contra de una corriente en chorro. También tienen relevancia las llamadas turbulencias de aire claro, que se asocian a la proximidad de una corriente en chorro y que son un peligro potencial para la seguridad de la aviación comercial. Una aplicación futura de las corrientes en chorro podría ser su uso para la generación de energía mediante aerogeneradores.

Existen otras corrientes en chorro. Durante el verano del hemisferio norte se pueden formar corrientes en las regiones tropicales en las que el aire seco se encuentra con aire húmedo en grandes altitudes. El centro de los Estados Unidos es una región típica de desarrollo de corrientes de nivel bajo.

Descubrimiento[editar]

La corriente en chorro circula en la zona más alta de la troposfera de oeste a este en ambos hemisferios. En el hemisferio norte tiene una longitud de 1.600 a 5.000 kilómetros, un espesor vertical de 1,5 a 5 kilómetros y una anchura de varios cientos de kilómetros.

Tras la erupción del volcán Krakatoa en 1883 los observadores del clima rastrearon y mapearon durante varios años los efectos de la erupción, llamando al fenómeno «corriente ecuatorial de humo».[4] [5] En los años 20 del siglo XX un meteorólogo japonés, Wasaburo Oishi,[6] detectó la corriente en chorro desde un lugar cercano al Monte Fuji y la estudió mediante globos de los que habitualmente se usan para determinar vientos en altitud.[7] Durante mucho tiempo el trabajo de Oishi fue desconocido fuera de Japón, en parte debido al hecho de ser un secreto militar.[8] Se atribuye al piloto norteamericano Wiley Post, el primero que realizó un vuelo en solitario alrededor del mundo en 1933, el descubrimiento de la corriente en chorro. Post inventó un traje presurizado para volar a 6.200 metros. El año anterior a su muerte realizó varios intentos de vuelo transcontinental a gran altitud, notando que en ocasiones la velocidad respecto del suelo excedía a la del aire.[9]

Está acreditado que el meteorólogo Heinrich Seilkopf acuñó en 1939 el término «Strahlströmung» (literalmente «corriente en chorro») para describir el fenómeno (el término alemán moderno es «Strahlstrom»),[10] si bien muchas fuentes atribuyen la comprensión del funcionamiento de la corriente en chorro a que en vuelos realizados durante la Segunda Guerra Mundial los pilotos aliados notificaron la existencia de vientos de cola superiores a los 160 kilómetros por hora en los trayectos realizados entre Estados Unidos y Gran Bretaña.[11] Durante la Segunda Guerra Mundial el ejército japonés desarrolló un programa para el lanzamiento de globos incendiarios dotados de un dispositivo barométrico para mantenerse a una altitud de 9.000-11.000 metros con el objetivo de caer sobre el territorio estadounidense. El plan tuvo escaso éxito, pero muestra que para entonces en Japón ya eran conocidos los efectos la corriente en chorro.[12] La investigación exhaustiva del fenómeno tuvo lugar una vez terminada la guerra. El descubrimiento de las corrientes en chorro resultó ser un hito en la comprensión de la circulación general atmosférica terrestre y hoy día es de uso común en meteorología.

Descripción[editar]

Configuración general de las corrientes en chorro polar y subtropical.
Sección de las corrientes en chorro polar y subtropical.

La corriente polar en chorro se localiza de manera típica cerca de los 250 hPa de presión atmosférica, de unos 7 a 12 kilómetros de altitud sobre el nivel del mar, mientras que las corrientes subtropicales, mucho más débiles, se encuentran a mayor altitud (de 10 a 16 kilómetros). En ambos hemisferios las corrientes se forman cerca de la tropopausa, una capa de la atmósfera terrestre que en el ecuador se encuentra a mayor altitud que en los polos y en la cual ocurren importantes variaciones en las condiciones atmosféricas.[13] [14] En el hemisferio norte la corriente en chorro se encuentra por lo general entre los 30°N y los 60°N de latitud, mientras que la corriente subtropical se localiza cerca de los 30°N. Se afirma que la corriente en chorro sigue al Sol, pues se mueve hacia el norte hacia el final de la primavera y el comienzo de la estación cálida, y durante el otoño y el invierno se desplaza hacia el sur.[15] [16]

La anchura de la corriente en chorro el habitualmente de unos pocos cientos de kilómetros o millas y su espesor vertical de menos de cinco kilómetros.[17]

Evolución de los meandros de la corriente en chorro del hemisferio norte (a), (b); al final, una gota de aire frío se separa (c). Naranja: masa de aire caliente; rosa: corriente en chorro; azul: aire frío.

La corriente en chorro es normalmente continua a lo largo de grandes distancias, pero es común que existan discontinuidades.[18] El recorrido de la corriente suele tener una forma serpenteante, de manera que los meandros se desplazan en dirección este a velocidades menores que el viento de la corriente principal. Cada meandro u onda se conoce con el nombre de onda de Rossby (u onda planetaria). La ondas de Rossby están causadas por cambios en el efecto Coriolis en función de la latitud, y se propagan hacia el oeste aunque el flujo en el que se insertan lo haga hacia el este, frenando así la migración global de las crestas y vaguadas de presión hacia el este en comparación con las depresiones atmosféricas de onda corta en la que están insertas.[19]

Las depresiones (o zonas de baja presión) de onda corta son pequeños paquetes de alto nivel de energía, de una escala de 1.000 a 4.000 kilómetros de longitud[20] que se mueven a través del fluido principal de onda larga, es decir, de las crestas y vaguadas de las ondas de Rossby.[21] La corriente en chorro puede partirse en dos debido a la formación una zona de bajas presiones, lo que desvía una porción de la corriente desde su misma base, mientras el resto del flujo se desplaza al norte. Los chorros polares y subtropicales pueden llegar a fusionarse, si lo normal es que permanezcan separados. que se trata de una corriente impetuosa

La velocidad del viento varía en función del gradiente térmico, pasando de los 90 kilómetros por hora. Se han registrado vientos superiores a los 398 kilómetors por hora.[22]

Hoy en día los meteorólogos asumen que el recorrido de las corrientes en chorro dirige los sistemas ciclónicos de tormentas en los niveles bajos de la atmósfera, y el conocimiento de ese recorrido se ha convertido en una parte importante de la previsión meteorológica. Por ejemplo, en el año 2007 Gran Bretaña experimentó graves inundaciones como resultado del chorro polar, que permaneció en latitudes meridionales durante todo el verano.[23] [24]

Causas[editar]

Ilustración idealizada de la circulación general atmosférica. Las corrientes en chorro tienden a fluir latitudinalmente a lo largo de los bordes de las células.

Los vientos son en general más fuertes en la tropopausa (excepto durante los tornados, los huracanes u otras situaciones análogas). Si se encuentran dos masas de aire de diferentes temperaturas o densidades, la diferencia de presión resultante de la diferencia de densidad (que es la que causa los vientos) es mayor en la zona de transición. El viento no viaja directamente desde las regiones de mayor presión a las de menor presión, si no que es desviado por el efecto Coriolis y fluye a lo largo de los bordes de las dos masas de aire.[25]

Todo ello es consecuencia de la relación del viento térmico. El equilibrio de fuerzas de una región atmosférica en dirección vertical se resuelve principalmente entre el gradiente de presión y la fuerza de gravedad, un equilibrio denominado hidrostático. En sentido horizontal, el equilibrio dominante fuera de los trópicos se resuelve entre el efecto Coriolis y el gradiente de presión, un equilibrio que se conoce como geostrófico. A partir de ambos equilibrios, geostrófico e hidrostático, se deriva el viento térmico: el viento horizontal es proporcional al gradiente horizontal de temperatura. El sentido de la relación es tal que el decrecimiento de la temperaturas hacia los polos implica que los vientos desarrollan un fuerte componente este al elevarse. Por lo tanto, el enérgico movimiento hacia el este de las corrientes en chorro son en parte una simple consecuencia del hecho de que el ecuador es más cálido que los polos norte y sur.[25]

La relación del viento térmico no explica por qué los vientos se organizan en chorros tan ceñidos, en lugar de tener una distribución más homogénea en ambos hemisferios. Hay dos factores que contribuyen a dar esa forma estrecha a las corrientes. El primero es la tendencia, en latitudes medias, a la formación de frentes debido al desarrollo de perturbaciones ciclónicas, junto a la existencia de marcados gradientes de temperatura. La corriente en chorro del frente polar puede entenderse entonces como el resultado de ese proceso de frontogénesis en latitudes medias, al concentrar las tormentas el contraste de temperaturas norte-sur en regiones relativamente estrechas.[18]

Un segundo factor que contribuye a dar a las corrientes en chorro esa forma constreñida es más apropiado para las corrientes subtropicales. La corriente en chorro subtropical se forma en el límite polar de la célula de Hadley y esa circulación es simétrica con respecto a la longitud. El aire tropical se eleva a la tropopausa, debido principalmente a los sistemas de tormentas eléctricas de la zona de convergencia intertropical, y se mueve hacia los polos antes de descender (lo que se denomina circulación de Hadley) conservando el momento angular, ya que la fricción es escasa por encima del suelo. En el hemisferio norte el movimiento se desvía a la derecha por el efecto Coriolis, por lo que el viento en dirección al polo norte implica un incremento del componente este de los vientos.[26]

Otros planetas[editar]

La atmósfera de Júpiter tiene multitud de corrientes en chorro causadas por el calor interno del planeta[22] que forman su conocida estructura de bandas coloreadas. Los factores que explican el número de corrientes en chorro en una atmósfera planetaria es un área de investigación muy activa en meteorología dinámica. En los modelos diseñados el incremento del radio del planeta manteniendo fijos los restantes parámetros implica un incremento del número de corrientes en chorro.

Hexágono de Saturno.

El Hexágono de Saturno es otro ejemplo de corriente en chorro.

Importancia[editar]

La observación, localización y estudio de este tipo de corrientes presentan un interés considerable para la previsión del tiempo u otros. También tiene importantes consecuencias prácticas para la navegación aérea. Los aviones que vuelan en el seno de una corriente en chorro y en la misma dirección economizan combustible al beneficiarse de la velocidad de la masa de aire. Los pilotos deben cerciorarse, por el contrario, antes de emprender un vuelo, de que no encontrarán en su ruta un jet stream que sople en contra, pues además de aumentar considerablemente el consumo de combustible podría tener graves consecuencias, como un accidente aunque hay que tener en cuenta que ello sería muy difícil ya que el efecto de la enorme velocidad del viento se ve compensado en gran parte por lo tenue y poco denso del aire a gran altura.

Por otro lado, a mayor velocidad, el jet stream tiene una trayectoria más lineal, y tiende a curvarse a bajas velocidades. Sucede entonces que, si la curvatura es muy grande, se desgaja una parte del frente frío que se encuentra del otro lado de la corriente, generándose un fenómeno similar a la gota fría.

Usos[editar]

Vuelos a y de Tokio - Los Ángeles usando el jet stream del borde este, y la ruta en gran círculo del oeste.

La ubicación del jet stream es extremadamente importante para las aerolíneas. En EE. UU. y en Canadá, por ejemplo, el tiempo para volar al este a través del continente puede bajar cerca de 30 min si la aeronave de ala fija puede «montarse» en la corriente en chorro viniendo del este o por el contrario, viniendo del oeste, aprovechar por completo la mayor ventaja de su velocidad. En los vuelos intercontinentales más largos, la diferencia es aún mayor, será más rápido y más barato (volando con el patrón de presión) hacia el este con el jet stream, y hacia el oeste «resbalando» rodeando o remontando al jet stream, que tomar la ruta más corta gran círculo entre dos puntos.

Los meteorólogos ahora entienden que el sendero del jet stream guía a los sistemas ciclónicos de tormentas a niveles más bajos de la atmósfera, y ese conocimiento de su curso se ha convertido en importante parte del pronóstico meteorológico del tiempo. En 2007, Gran Bretaña experimentó unas graves inundaciones como resultado de una inusual corrida en el camino de la "corriente en chorro del Atlántico Norte.[27] [28]

Los jet streams también desempeñan un importante papel en la creación de superceldas, los sistemas de tormentas que crean tornados.

Referencias[editar]

  1. United States Department of Energy June 26, 2002. Ask a Scientist. Consultado el 06-06-2011.
  2. José Miguel Viñas. Corrientes en chorro. Revista Avión & piloto, nº 15, pág 37 y sig. Consultado el 28 de febrero de 2012.
  3. University of Illinois. «Jet Stream». Consultado el 4 de mayo de 2008.
  4. Winchester, Simon (15 de abril de 2010). «A Tale of Two Volcanos». New York Times. 
  5. Bishop, S.E. (29 January 1885). «Krakatoa». Nature (journal). pp. 31, 288–289.  Uso incorrecto de la plantilla enlace roto (enlace roto disponible en Internet Archive; véase el historial y la última versión).
  6. John M. Lewis. Oishi's Observation: Viewed in the Context of Jet Stream Discovery. Consultado el 8 de mayo de 2008.
  7. Martin Brenner. Pilot Balloon Resources. Consultado el 13 de mayo de 2008.
  8. La corriente en chorro polar fue utilizada por el ejército nipón para lanzar globos incendiarios sobre territorio norteamericano, causando oficialmente la muerte de seis escolares en Oregón, hecho que también fue silenciado por el gobierno de los Estados Unidos para evitar el pánico entre la población. Véase: José Miguel Viñas. Corrientes en chorro. Revista Avión & piloto, nº 15, pág 37 y sig. Consultado el 28 de febrero de 2012.
  9. Acepilots.com. Wiley Post. Consultado el 8 de mayo de 2008.
  10. Arbeiten zur allgemeinen Klimatologie By Hermann Flohn p. 47
  11. «Weather Basics - Jet Streams». Consultado el 8 de mayo de 2008.
  12. Cfr, Mariano Medina, Introducción a la meteorología, Ed. Paraninfo, 1988, 7ª edición, pág. 87 y sig.
  13. David R. Cook Jet Stream Behavior. Consultado el 8 de mayo de 2008.
  14. B. Geerts and E. Linacre. The Height of the Tropopause. Consultado el 8 de mayo de 2008.
  15. National Weather Service JetStream. The Jet Stream. Consultado el 8 de mayo de 2008.
  16. McDougal Littell. Paths of Polar and Subtropical Jet Streams. Consultado el 13 de mayo de 2008.
  17. «Frequently Asked Questions About The Jet Stream». NOVA. Consultado el 24 de octubre de 2008.
  18. a b Glossary of Meteorology. Jet Stream. Consultado el 8 de mayo de 2008.
  19. Glossary of Meteorology. Rossby Wave. Consultado el 13 de mayo de 2008.
  20. Glossary of Meteorology. Cyclone wave. Consultado el 13 de mayo de 2008.
  21. Glossary of Meteorology. Short wave. Consultado el 13 de mayo de 2008.
  22. a b Robert Roy Britt. La corriente en chorro de mueve de este a oeste, transortando viento frío y cálido. Jet Streams On Earth and Jupiter. Consultado el 4 de mayo de 2008.
  23. «Why has it been so wet?». BBC (23 de julio de 2007). Consultado el 31 de julio de 2007.
  24. Blackburn, Mike; Hoskins, Brian; Slingo, Julia: «Notes on the Meteorological Context of the UK Flooding in June and July 2007» (PDF). Walker Institute for Climate System Research (25 de julio de 2007). Consultado el 29 de agosto de 2007.
  25. a b John P. Stimac. Air pressure and wind. Consultado el 8 de mayo de 2008.
  26. Lyndon State College Meteorology. Jet Stream Formation - Subtropical Jet. Consultado el 8 de mayo de 2008.
  27. «Why has it been so wet?». BBC (23 de julio 2007). Consultado el 31 de julio de 2007.
  28. Blackburn, Mike; Hoskins, Brian; Slingo, Julia: «Notes on the Meteorological Context of the UK Flooding in June and July 2007» (PDF). Walker Institute for Climate System Research (25 de julio de 2007). Consultado el 29 de agosto de 2007.

Enlaces externos[editar]