DE LA CICLOGÉNESIS A LA CICLOLISIS: EVOLUCIÓN DE UNA BORRASCA DE DOBLE FRENTE

Imagen satelital de una borrasca de doble frente situada en la Depresión de Islandia el día 4 de septiembre de 2003. FOTO: Wikipedia. 
La Depresión de Islandia es una región  del Atlántico Norte, entre Islandia y Groenlandia, en la que de forma casi permanente la presión atmosférica es baja debido a la frecuencia con la que las borrascas dinámicas del Frente Polar ocupan la zona en su desplazamiento hacia el este.
Aunque el término se utiliza de forma genérica para referirse a estas condiciones atmosféricas habituales de baja presión, cualquier borrasca que ocupe esta posición en un momento concreto puede nombrarse como "Depresión de Islandia" o "Borrasca de Islandia".
En la Península Ibérica, los frentes del ciclón islandés afectan fundamentalmente al norte y noroeste, especialmente en invierno, introduciendo aire polar marítimo (Pm) y provocando precipitaciones abundantes.

Se llama Ciclogénesis el proceso meteorológico que genera un ciclón.

Un ciclón (término genérico que incluye cualquier sistema de bajas presiones como huracanes, tornados, tifones, borrascas, medicanes, etc) es un área de bajas presiones en la que el viento gira en sentido contrario a las agujas del reloj en el Hemisferio Norte (y de forma inversa en el Hemisferio Sur).

Dado que la generación de los diferentes ciclones se realiza por procesos distintos, la palabra ciclogéneis es un término genérico que los engloba a todos, siendo el resultado de cualquiera de ellos la formación de algún tipo de ciclón.

 Aquí nos vamos a centrar en la ciclogénesis de los ciclones extratropicales que surgen en las ondulaciones del Frente Polar, llamados borrascas ondulatorias, borrascas de doble frente o, en Europa, borrascas atlánticas.

Todas estas borrascas o ciclones de origen dinámico, que tienen una gran influencia en las condiciones climáticas de las latitudes medias, sufren una ciclogénesis para su formación y desarrollo, obteniendo la energía necesaria del choque entre las masas de aire polar y tropical y de la dinámica de la Corriente en Chorro, que genera dichas depresiones a la derecha de su trayectoria.

Estas borrascas van evolucionando, mientras se desplazan hacia el este a lo largo del Frente Polar, hasta su desactivación, es decir, hasta la ciclolisis o disolución de la borrasca.

En síntesis, la borrascas atlánticas del Frente Polar pasan por las siguientes etapas desde su formación hasta su disolución:

1. FASE DE FORMACIÓN: El frente polar comienza a ondularse debido al empuje del aire polar, frío y seco, hacia el sur. Se inicia la formación de una onda frontal (que va cerrándose progresivamente sobre si misma) con dos segmentos, uno cálido, por delante, y otro frío, detrás.
2. FASE DE DESARROLLO: En el punto de unión de los dos frentes se forma una borrasca o centro de bajas presiones hacia el que converge el viento. A lo largo de ambos frentes se producen precipitaciones, que son más intensas en el frente frío y de menor intesidad horaria pero más persistentes en el frente cálido. En esta primera fase, la presión en superficie va descendiendo progresivamente. Si este descenso es muy rápido (cuando el mínimo depresionario baja 18 hPa en menos de 24 horas) y se genera una borrasca muy profunda (y, por tanto, con vientos muy violentos) en cuestión de pocas horas, se habla de una CICLOGÉNESIS EXPLOSIVA.
3. FASE DE OCLUSIÓN: El frente frío, que avanza más rápido, alcanza al frente cálido provocando la oclusión (el aislamiento) y la elevación del aire caliente.
4. FASE DE DISOLUCIÓN: La borrasca se debilita cuando llega a la oclusión y comienza a restaurarse el frente polar. 

Borrasca muy activa en pleno desarrollo cuyo frente cálido barre la península de norte a sur el día de hoy (29 de noviembre de 2010, a las 13,00 h) dejando precipitaciones suaves y persistentes (abajo, precipitación detectada por el radar meteorológico), mientras que el frente frío afecta a las Islas Canarias provocando chubascos de fuerte intensidad horaria.

Esquematización de la borrasca anterior

Borrasca de doble frente, afectando la Península, en el inicio de su fase de oclusión

Esquematización de la borrasca anterior

EL FRENTE POLAR

El frente más importante para España y para Europa es el Frente Polar, que separa las masas de aire Tropical y Polar y se corresponde en altura con la Corriente en Chorro.

Al igual que la Corriente en Chorro, pues, el Frente Polar experimenta un desplazamiento latitudinal estacional: Se encuentra más al norte (en torno 55º-60º) en verano y más al sur (en torno a 45º) en invierno.

Esquema de la circulación general atmosférica. El Frente Polar se formae n cada hemisferio en la zona de contacto entre la masas de aire tropical y polar. 
El Frente Polar es, pues, un área de bajas presiones en la que convergen la masa cálida de aire tropical, procedente de los anticiclones subtropicales, y la masa fría de aire polar, procedente de los anticiclones polares.

El Frente Polar está formado por una sucesión de frentes encadenados que forman un cinturón (en cada hemisferio) en torno al planeta: Los frentes asociados a una borrasca se unen con los de la siguiente, formando un único frente continuo que tiene segmentos cálidos y fríos.

Representación cartográfica simplificada del Frente Polar en el Hemisferio Norte

Representación cartográfica del Frente Polar (línea ondulada en el centro del mapa) como una sucesión de frentes encadenados con segmentos cálidos y fríos según el modelo numérico de prediccióndel Servicio Meteorológico Alemán ( DWD, Deutscher Wetterdienst)

Esquematización de la circulación de las masas de aire polar y tropical causante de la formación de los segmentos fríos (si es el aire frío el que avanza) y cálidos (cuando avanza el aire cálico) del Frente Polar

Y es que, en las ondulaciones del Frente Polar se forman borrascas de doble frente, uno cálido y otro frío que originan precipitaciones frontales, más intensas en el frente frío y más persistentes en el cálido.

Estas borrascas, asociadas en altura con la Corriente en Chorro, se desplazan de Oeste a Este a grandes distancias, arrastradas por el flujo general del Oeste de las latitudes templadas. En los países europeos se las llama depresiones o borrascas atlánticas porque llegan del Atlántico y son la causa de las precipitaciones abundantes características del clima oceánico o atlántico.

Dado que las ondulaciones del Frente Polar se suceden unas a otras, las borrascas no suelen presentarse solas, sino en familias de tres o cuatro individuos, ya que la propia dinàmica de una borrasca (giro ascendente en sentido antihorario) introduce una cuña de aire frío hacia el sur, generando una nueva depresión al sudoeste de la primera.

Familia de borrascas del Frente Polar integrada por cuatro perturbaciones en diferente grado de evolución. Yentl es la borrasca más "vieja" y Carmen la más "joven". Observa cómo la lengua de aire cálido entre ambos frentes, que en la imagen de abajo se ha coloreado para la borrasca Carmen, es más estrecha en Anneli y ya ha desaparecido en Yentl, lo que significa la desactivación de la borrasca.

Estas borrascas están bautizadas por el Instituto de Meteorología de la Universidad Libre de Berlín, que permite que cualquier particular apadrine una borrasca (199 €) o un anticiclón (299€) con fines educativos. Los nombres carecen de validez oficial y no los emplean los servicios meteorológicos estatales.

Mientras se desplazan hacia el este a lo largo del Frente Polar, las borrascas evolucionan, como puedes observar en el mapa anterior en el que aparecen borrascas en diferente grado de desarrollo.







Dado que el frente frío (posterior) avanza más rápido que el cálido, la cuña de aire cálido entre el frente cálido y el frente frío va estrechándose progresivamente hasta que llega un momento en que el aire frío posterior se une al aire frío anterior, formando un frente ocluido u oclusión.

La lengua de aire cálido desprendida de la masa principal gana altura, se enfría y desaparece poco a poco, lo que supone la extinción de la borrasca y el restablecimiento del Frente Polar.

El desplazamiento estacional del Frente Polar y, por tanto, de la trayectoria de sus borrascas asociadas es fundamental en el clima de la Península Ibérica, situada entre los 36º y 44º de latitud, hecho que le confiere una posición marginal respecto al paso de las borrascas atlánticas, que, por su proximidad, afectan más al norte (cornisa cantábrica) que al sur y más en invierno que en verano, debido al desplazamiento del Frente Polar hacia el norte en esta estación, permaneciendo la mayor parte de la península bajo la influencia de las altas presiones subtropicales (Anticiclón de las Azores) que determinan un tiempo estable y sin precipitaciones y son responsables del típico verano mediterráneo, cálido y seco, sobre el que se fundamenta la intensa actividad turística en esta zona.

Puedes observar el nacimiento (ciclogénesis), desplazamiento y evolución de las borrascas del Frente Polar en el siguiente video

LOS FRENTES

Las masas de aire se desplazan y entran en contacto unas con otras, pero, cuando mantienen una temperatura y humedad muy diferentes, apenas se mezclan ya que poseen distinta densidad y el aire tiene un comportamiento adiabático (en sus movimientos de ascenso y descenso no intercambia facilmente calor con el entorno).

El término frente, creado por la Escuela de Bjerkness o Escuela Noruega,  designa la superficie de contacto entre dos masas de aire de características diferentes.

Para ser más exactos, la superficie que separa las dos masas se llama SUPERFICIE FRONTAL, siendo el FRENTE la línea de intersección entre la superficie frontal y el suelo, de ahí que en los mapas del tiempo se señale con una línea.

En los mapas del tiempo se representan los frentes con una línea que señala la intersección entre la superficie frontal y el suelo.

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Utilizando el ejemplo de Manuel Palomares Calderón, "si imaginamos que dos habitaciones contiguas representan masas de aire de diferente temperatura y humedad, la superficie frontal sería la pared que las separa y el frente solamente la línea de la pared en contacto con el suelo". Aunque, "el ejemplo de la pared no es el más apropiado porque las superficies frontales no son verticales como las paredes, sino que están inclinadas".

Las superficies frontales son planos inclinados que separan masas de aire de temperatura diferente. IMAGEN: Instituto Geográfico Nacional

Dado que las masas de aire no se mezclan, el aire cálido asciende por la superficie frontal por encima del frío que se introduce por debajo como una cuña (ello determina la inclinación de la superficie frontal). Esta dinámica de las masas provoca la inestabilidad atmosférica que acompaña a los frentes.

Ahora bien, según el movimiento de las masas que los forman, los frentes pueden ser:

Representación  de los frentes







1. FRENTE FRÍO, si es la masa de aire frío la que avanza, desplazando a la masa de aire cálido y obligándola a ascender. El frente frío avanza muy rápidamente por lo que la superficie frontal tiene una gran pendiente por la que asciende el aire cálido con rapidez, lo que provoca la condensación de su humedad y la formación de nubes de gran desarrollo vertical (cumulonimbos) que descargan aguaceros (lluvias de fuerte intensidad horaria y escasa duración). En los mapas del tiempo, los frentes fríos se representan con una línea de triángulos que señalan la dirección de avance.
2. FRENTE CÁLIDO, cuando es la masa cálida la que avanza y desplaza la fría. La superficie frontal es menos violenta y avanza con menos velocidad que un frente frío, por lo que las nubes que se forman al ascender el aire cálido por la superficie frontal tienen poco desarrollo vertical, como los estratos y nimboestratos, y provocan lluvias y lloviznas de menor intensidad pero mayor persistencia que las de un frente frío. En los mapas del tiempo se representan con una línea de semicírculos que señalan  la dirección de avance.
3. FRENTE OCLUIDO, cuando un frente cálido es alcanzado por un frente frío que le sucede y que avanza más rápido. El frente frío desplaza el frente cálido hacia arriba, y como los dos frentes continúan moviéndose uno detrás del otro, la superficie frontal acaba por desaparecer. En los mapas del tiempo se representan con una línea que alterna semicírculos y triángulos que señalan la dirección de avance . 



En las borrascas de doble frente, que presentan un segmento cálido seguido de otro frío, el frente frío, más violento y rápido, acaba por alcanzar al frente cálido que le precede, lo que supone la oclusión o frente ocluido

4. FRENTE ESTACIONARIO, cuando la superficie frontal separa dos masas de aire sin que ninguna de ellas desplace a la otra. El estacionamiento del frente sobre un territorio provoca lluvias persistentes. En los mapas meteorológicos están marcados con una línea de círculos y triángulos que se alternan en direcciones opuestas.  

 Puedes ver una animación sobre la dinámica de cada tipo de frente enlazando aquí: educaplus.org

LA CORRIENTE EN CHORRO (JET STREAM)

Las corrientes en chorro (Jet Stream) son flujos de aire en altura que circulan a gran velocidad alrededor del planeta, de oeste a este, aprovechando las discontinuidades entre las células convectivas.

Existen cuatro de estos grandes chorros que circundan el planeta, dos en cada hemisferio:

1. La corriente en chorro polar circula en torno a los 60ª de latitud y es la responsable de la dinámica general atmosférica en las latitudes medias. 
2. La corriente en chorro subtropical circula en torno a los 30º y tiene menor importancia meteorológica.

En cada hemisferio existen dos corrientes en chorro, la polar y la subtropical. El chorro polar tiene tanta importancia meteorológica que con frecuencia el término corriente en chorro se refiere única y exclusivamente a él.

La Corriente en Chorro Polar se corresponde en superficie con el Frente Polar

La Corriente en Chorro Polar circula en las latitudes medias a unos 10.000 m de altura y tiene una estructura tubular aplanada de varios miles de km de longitud, unos cientos de anchura y unos 5 de espesor. Su velocidad es variable. Normalmente supera los 150 km/h, aunque en ocasiones puede alcanzar más de 450 km/h.

Esta corriente es apreciable en los mapas de altura, de los que los más habituales son los de las superficies de 300 y 500 hPa, que se corresponden con los 9.000 y 5.500 m. respectivamente.

(Sobre las principales características de los mapas de altura trata este artículo de Manuel Palomares Calderón, predictor de la AEMET)

Trayectoria de la corriente en el mapa de la superficie de 300 hPa (9.000 m aprox.) según el modelo americano GFS. Los distintos colores se corresponden con la mayor o menor velocidad del viento, conforme la escala de la derecha. La velocidad está expresada en nudos (kts) es decir, en millas náuticas por hora, 1 nudo equivale a 1,852 km/h. 
En esta situación concreta, prevista para el 12 de noviembre de 2010, la corriente presenta profundos meandros, como consecuencia de su escasa velocidad (el color amarillo señala una velocidad de entre 80 y 100 nudos, es decir entre 150 y 180 km/h, aproximadadmente). 
Puedes consultar los mapas del modelo GFS y de otros modelos numéricos de predicción meteorológica enlazando aquí: METEORED

La Corriente en Chorro Polar separa las masas de aire tropical y polar, por lo que experimenta un desplazamiento estacional en latitud: Circula más al norte en verano (ya que la masa cálida de aire tropical es más potente) y más al sur en invierno (durante el que está más fortalecida la masa fría de aire polar).

El Chorro Polar  se corresponde en superficie con el Frente Polar y sus ondulaciones, llamadas ondas de Rossby, dan lugar a altas presiones  a la derecha de la corriente y bajas presiones a la izquierda, que en superficie se reflejan como anticiclones (los anticiclones subtropicales, como el anticiclón de las Azores, que tiene una enorme influencia en la Península Ibérica) y borrascas (las borrascas atlánticas del Frente Polar), respectivamente.

(Para entender la dinámica de los centros de acción, es decir, de los anticiclones y de las borrascas o ciclones, enlaza aquí: Educaplus )

En este mapa de la superficie de los 500 hPa (unos 5.500 m altitud) se observa la trayectoria de la corriente (el centro del chorro está remarcado en negro). La dinámica de la corriente genera altas presiones a la derecha (al sur) de su trayectoria y bajas presiones a la izquierda (al norte), que se corresponden con las borrascas asociadas al Frente Polar. Las isobaras de la presión en superficie están señaladas en blanco.

Por tanto, la trayectoria de la corriente determina la trayectoria de las borrascas atlánticas asociadas al Frente Polar.

Esta trayectoria depende de la velocidad del chorro. Cuando la velocidad es alta, la corriente sigue una trayectoria oeste-este, con suaves ondulaciones. Este tipo de circulación se llama zonal o paralela (porque se ajusta prácticamente a un paralelo)


Cuando la velocidad disminuye se acentúan las ondas, generando profundas vaguadas hacia el sur y dorsales hacia el norte, que originan en superficie bajas y altas presiones de origen dinámico, respectivamente. Este tipo de circulación se denomina azonal o meridiana.

En el mapa se observa una circulación azonal de la Corriente en Chorro, con una acentuada dorsal sobre la Península Ibérica y una profunda vaguada sobre el Mar Adriático

Circulación azonal de la corriente con una profunda vaguada sobre la Península Ibérica el día 9 de noviembre de 2010.

El reflejo en superficie de la vaguada en altura es una profunda borrasca

Las vaguadas, de dinámica ciclónica, son penetraciones de aire frío hacia el sur de la trayectoria zonal de la corriente, mientras que las dorsales, con una dinámica anticiclónica, permiten la penetración de aire tropical hacia el norte. La alternancia entre dorsales y vaguadas provoca una gran variabilidad del tiempo en las latitudes medias.

En ocasiones, estas masas de aire desplazadas de sus latitudes habituales pueden desprenderse del chorro principal, quedando aisladas del mismo.

Cuando la masa descolgada procede de una vaguada (masa fría de dinámica ciclónica) se habla de una DANA (Depresión Aislada en Niveles Altos) o, a nivel coloquial y de forma menos precisa, de una “gota fría”.

En esta secuencia de mapas se aprecia la formación de una "Gota Fría" entre el 5 y el 6 de diciembre de 2007.

 
Puedes ver una animación sobre la circulación de la Corriente en Chorro (Jet Stream) y la formación de una DANA (Depresión Aislada en Niveles Altos) o "Gota fría" en el siguiente enlace:

http://almez.pntic.mec.es/~jrem0000/dpbg/2bch-ctma/tema4/25_JetStream.swf

También en este video tienes una explicación sobre la dinámica de la corriente en chorro y la formación de una DANA.