Isalobaras

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Tropelio
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Isalobaras

Mensaje por Tropelio » 03 Nov 2016, 11:28

Hola, buenos días,

Este es otro hilo recuperado del Desastre Universal.

Los mapas del tiempo que ponen por la tele junto con las explicaciones que a veces dan sobre ellos las mujeres y los hombres del tiempo han hecho que hoy día todo el mundo sepa que las isobaras son líneas sobre el mapa que unen puntos que, en ese instante, tienen la misma presión atmosférica. Distinguimos también sobre un mapa de presiones a nivel del mar las formaciones isobáricas principales: las borrascas y los anticiclones. Las primeras son regiones en las que las isobaras son curvas cerradas, casi circulares, de tal manera que la presión disminuye a medida que nos acercamos a su centro. Los anticiclones son las regiones con isobaras cerradas en las que la presión aumenta a medida que viajamos hacia su centro. También es conocido que el viento gira en torno de las borrasca y anticiclones de manera distinta en el hemisferio norte y en el hemisferio sur, siendo mayor la velocidad del viento allí donde las isobaras están más juntas. En el norte el viento gira en sentido de las agujas del reloj alrededor de un anticiclón y en el sentido contrario alrededor de una borrasca. En el hemisferio sur es al revés. La causa de ese sentido de giro es la fuerza de Coriolis, que es una fuerza de inercia debida a la rotación de la Tierra, es decir, una fuerza que no es debida a las interacciones básicas de la naturaleza (que sólo son cuatro) y que es necesario introducir para que la segunda ley de Newton se cumpla también para un observador que está rotando como somos nosotros cuando miramos el movimiento del aire desde la superficie de nuestro planeta, pero esto lo dejaremos para otro día, no sin antes recordar que eso de que el agua gira en los desagües en un sentido u otro dependiendo del hemisferio debido a la fuerza de Coriolis es falso. Se trata de una leyenda urbana, completamente falsa, que, lamentablemente, está tan extandida que incluso suelen contárselo a los chavales en las clase de física del bachiller.
Mucho menos conocidas son, sin embargo, las isalobaras. Seguramente habréis leido en alguna ocasión algo así como que lo importante no es el valor de la presión atmosférica en un determinado momento sino su tendencia, la tendencia barométrica que es la variación de la presión en las tres horas anteriores y se mide, por tanto, en hectopascales/hora. De hecho, muchos relojes y estaciones meteorológicas caseras incluen no sólo la presión sino también gráficos de la presión en función del tiempo, es decir, proporcionan la tendencia barométrica. Una isalobara es una línea que une puntos del mapa con igual tendencia barométrica en un instante dado. Al igual que ocurre con las isobaras, tenemos regiones en el mapa donde las isalobaras son cerradas, tanto con la tendencia aumentando como disminuyendo hacia su centro. Mapas de isalobaras están disponibles en Internet de forma gratuita. Por ejemplo estos dos:

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El primero correspondea las 6 UTC y el segundo 12 horas más tarde, a las 18 UTC. En este caso en lugar de dibujar isalobaras se ha coloreado el fondo de acuerdo con los valores de la tendencia barométrica (basta con dibujar una línea siguiendo la frontera entre cada par de colores para tener las isalobaras). La escala de colores está abajo a la izquierda de las figuras. Las zonas en rojo corresponden a regiones en las que la presión atmosférica está aumentando con el tiempo. En las zonas azules está disminuyendo. En las zonas amarillas la presión prácticamente no varía. Esos mapas incluyen también las isobaras. Como puede apreciarse, hay una borrasca al sureste de Groenlandia. Predecir la posición futura de una borrasca es de importancia vital para hacer una predicción del tiempo. Seguramente habrás leido que para predecir el movimiento de una borrasca se utiliza la carta de alturas geopotenciales de los 500 hectopascales: las borrascas se desplazan en la dirección del viento existente sobre ellas en ese nivel y aproximadamente a la mitad de su velocidad. Otra manera de predecir el movimiento de las borrascas y anticiclones es utilizar mapas de isalobaras como los de arriba: las borrascas se desplazan hacia la zona contigua a ella donde la presión atmosférica esté disminuyendo más rápidamente con el tiempo, es decir, hacia la zona azul más oscuro contigua a la borrasca en los mapas de arriba. Los anticiclones lo hacen hacia la zona contigua de rojo más oscuro, es decir, hacia donde la tendencia barométrica es máxima. Eso se aprecia muy claramente en los mapas de arriba si te fijas en la posición de la borrasca en el primero de ellos y su posición 12 horas después en el segundo. De hecho, observa como ambas maneras de determinar el desplazamiento de una borrasca coinciden: la figura siguiente muestra las isohipsas de 500 hPa a las 6 UTC (también incluye isotermas a esa altura) y, como supongo que sabréis, el viento a esa altura sopla paralelo a las isohipsas:

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Más confirmación de ésto se puede obtener si representamos las streamlines (curvas formadas, en un instante dado, prolongando los vectores velocidad del viento hasta unirlos, es decir, curvas tales que, en ese instante, el vector velocidad del viento es tangente a la curva en cada punto de ella. Indican por tanto la dirección en la que se moverá un paquete de aire en el instante posterior) a las 6 UTC:

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Como se ve claramente, a las 6UTC todo indica que la borrasca se desplazará justamente en la dirección en la que, a la vista del mapa de las 12 UTC, lo ha hecho.

Una cuestión colateral, ahora que he mostrado mapas de isohipas y streamlines (que yo traduciría como líneas de flujo) es la siguiente: ya que el viento en altura (viento geostrófico) sopla paralelo a las isohipsas, lejos de la influencia de la superficie (en la que el rozamiento hace que el viento no sea paralelo a las isobaras), las isoshipas y las streamlines contienen muy aproximadamente la misma información en cuanto a la dirección del viento en un instante dado. Sin embargo, el mapa de streamlines de arriba incluye, además, información sobre la velocidad del viento pues el color utilizado para dibujar cada tramo se ha elegido según la velocidad del viento en ese punto de acuerdo con la escala que hay abajo a la izquierda de la figura. Utilizando esa escala vemos que la velocidad del viento en el nivel de los 500 hPa en la zona hacia la que se desplaza la borrasca es de unos 40 nudos. La velocidad de desplazamiento de la borras será pues de unos 20 nudos. En las 12 horas que transcurren entre los dos primeros mapas se habrá movido por tanto unas 240 millas. ¿Es esa la distancia aproximada entre el centro de la borrasca a las 6 y a las 12 UTC?

Toda esta información son resultados del modelo numérico GFS (Global Forecasting System), disponibles gratuitamente en Internet. Ya he comentado en numerosas ocasiones que las predicciones de este modelo (y de todos) hay que tomarlas con cuidado. Los modelos son necesariamente imperfectos y el GFS, que tiene cobertura global, más. La razón es que las ecuaciones que rigen el comportamiento de la atmósfera son tan complicadas que ni siquiera los ordenadores más potente del mundo (que están dedicados precisamente a esto) serían capaces de resolverlas si no se simplifican. Pero al simplificar dejamos de tener en cuenta aspectos que pueden ser muy relevantes en determinadas situaciones. Por ejemplo, el GFS no tiene en cuenta la interacción entre la atmósfera y el océano y tampoco tiene en cuenta la orografía del terreno. Así que sus predicciones pueden fallar estrepitosamente a nivel local. En cualquier caso, es una herramienta extraordinariamente poderosa, tanto para aprender meteorología como para hacer predicciones. Es misión del usuario "complementar" las predicciones del modelo añadiendo los aspectos locales que éste no incluye. Esa es una tarea nada fácil que requiere mucho estudio de Meteorología, estudio al que el propio modelo puede ayudar considerablemente, como espero que este ejemplo que acabo de contar haya puesto de manifiesto. Si quieres acceder a la información "para expertos" (es decir, si quieres ir más allá de mirar si va a llover y qué viento va a hacer en tu casa) del GFS y de otros modelos te recomiendo el portal WeatherOnline (que es de donde he sacado los mapas anteriores). En concreto, su sección de meteorología para "expertos" es extraordinaria:

Weatheronline

Espero que lo disfrutes con salud. Saludos,
Tropelio
A la tripulación hay que putearla que si no se amaricona.

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Re: Isalobaras

Mensaje por Tropelio » 03 Nov 2016, 11:38

Hola de nuevo,
Retomo la cuestión para responder a la pregunta sobre si cuadra la predicción sobre el movimiento de la borrasca entre las 6 y las 12 UTC con la regla empírica de que la borrasca se mueve en la dirección del viento geostrófico del nivel de los 500 hectopascales y a mitad de su velocidad. Para comprobar esto podemos utilizar el extraordinario programa zyGrib del que ya he hablado muchas veces. Este programa utiliza la misma información que mostré en los mapas de arriba, es decir el modelo GFS. No muestra tantas variables meteorológicas como las que se pueden conseguir en la web de WeatherOnline, pero tiene la ventaja de darte las coordenadas geográficas del punto donde coloques el cursor. Así que he puesto en cursor en el centro de la borrasca a las 6 UTC y he capturado la pantalla. He hecho lo mismo a las 12 UTC. Las imágenes son las siguientes:

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Arriba a la izquierda en cada imagen teneis la posición del centro de la borrasca en cada instante: a las 6 estaba en 56,49º N 31,02º W y a las 12 UTC en 61,35ºN 27,98º W. Ahora no tenéis más que hacer un simple cálculo de estima inversa (que para eso sois unos estupendos capitanes) para encontrar que la distancia "navegada" por la borrasca en las 12 horas ha sido de 306 millas y lo ha hecho al rumbo 18º. Como véis, coincide bastante bien con la predicción de la regla empírica. En cualquier caso, la predicción puede mejorarse si el seguimiento del movimiento de la borrasca se hace cada 3 horas (el modelo GFS proporciona toda la informacion con ese intervalo horario) y no cada 12 o más. La razón es, claro está, que el problema es dinámico. Es decir, la velocidad y dirección del viento en los 500hPa es la que indica las streamlines de arriba a las 6 utc. Pero a medida que pasa el tiempo ese dato se modifica. Es decir, conviene hacer el seguimiento en tramos lo más cortos posible. En cualquier caso, dónde estará la borrasca trancurridas tres horas ya nos lo da el GFS, así que esta regla empírica nos resultará útil para predecir el moviento de la tormenta dentro de esas tres horas. Esto puede ser muy importante para nuestra seguridad si nos vemos navegando en las proximidades de semejante engendro. Y, en cualquier caso y como siempre digo, es divertido aprender estas cosas que nos ayudan a entender cómo es este mundo en el que, de momento, vivimos.

Saludos,
Tropelio
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