¿Qué mueve a los huracanes?

 ¿Qué mueve a los huracanes?
J. Rubén G. Cárdenas
Los ciclones tropicales y los huracanes (un ciclón tropical puede dar
lugar a un huracán si la velocidad de sus vientos alcanza cierta
magnitud) ocasionan grandes pérdidas a las sociedades. Por ello se
están haciendo esfuerzos muy serios para entender y poder predecir sus
trayectorias y posibles consecuencias. Gracias a los recursos de
cómputo con los que se cuenta actualmente, los científicos del clima se
acercan cada vez más a modelar con mayor precisión estos fenómenos
naturales; aunque quizá nunca lo logren a la perfección.
Estos fenómenos permanecen como uno de los enigmas de la dinámica
de fluidos, en parte porque son difíciles de observar y porque no se
cuenta con la capacidad de simularlos en un laboratorio. A esto hay que
añadir que, paradójicamente, los huracanes han recibido poca atención
de los teóricos de la dinámica de fluidos, debido quizá a que plantean
problemas de termodinámica complejos que involucran un amplio
espectro de procesos de dinámica de fluidos como rotación, dinámica de
flujos estratificados, condiciones de frontera, convección, interacción
entre la atmósfera y el océano. Sin embargo, todos estos factores
plantean problemas de investigación sumamente interesantes.
¿Por qué existe una temporada de huracanes?
La temporada principal del año en la que hay ciclones tropicales es el
verano y el otoño: de julio a octubre para el hemisferio norte y de
diciembre a marzo en el hemisferio sur. El pico que alcanzan estos
fenómenos en verano u otoño se debe a que durante ese tiempo del año
están presentes todos los ingredientes necesarios para la formación de
ciclones tropicales: aguas del océano cálidas (por lo menos 26oC), una
atmósfera tropical que provoca fácilmente la convección que da lugar a
las tormentas, baja cizalla; o sea, un aumento en la velocidad del viento
horizontal a la altura de la tropósfera baja y una cantidad sustancial de
circulación de aire disponible a gran escala, ya sea por las depresiones
de un monzón o por sus ondas.
Aquí se muestra la cantidad de tormentas tropicales, huracanes y
huracanes de mayor intensidad en los distintos meses del año. Imagen
tomada de: www.aoml.noaa.gov
Uno pensaría intuitivamente que los ciclones tropicales y por ende, los
huracanes, alcanzan sus mayores magnitudes justo en el tiempo de la
máxima radiación solar; es decir, a fines de junio en el hemisferio
tropical del norte y a fines de diciembre para el hemisferio tropical del
sur, pero toma varias semanas adicionales que los océanos puedan
alcanzar temperaturas más elevadas. La circulación atmosférica en los
trópicos debe alcanzar también su condición más favorable a los ciclones
tropicales. El lapso de tiempo en que estos fenómenos alcanzan mayor
magnitud es en realidad análogo al ciclo diario de las temperaturas del
aire en la superficie terrestre: más caliente a media tarde, pero con la
radiación solar más alta a mediodía.
¿Qué determina el movimiento de los huracanes?
El movimiento de los huracanes puede verse como compuesto por dos
partes:
1) Mecanismos del medio circundante del huracán
Advección del huracán por el flujo atmosférico (velocidad de los vientos,
gradientes de presión etc.); es decir el transporte horizontal de
cualquier elemento en la atmósfera por medio del movimiento del aire
(viento) debido al mismo huracán. Por ejemplo, la advección del calor y
la humedad en la atmósfera permiten que el flujo atmosférico que rodea
al huracán, determine su movimiento. La advección dependerá de la
estructura del vórtice (ver en Cienciorama: Cómo se forman los
huracanes)
y
de
las
condiciones
alrededor
del
huracán.
2) Mecanismos de propagación propios
La advección ambiental es normalmente el mecanismo dominante. En
un marco barotrópico, que no es más que un sistema meteorológico en
el que las superficies de temperatura y presión coinciden y entonces la
temperatura es uniforme (no hay gradiente de temperatura sobre una
superficie de presión constante), el movimiento de un huracán es
básicamente modificado por la fuerza de Coriolis y el gradiente de
vorticidad horizontal del flujo que lo rodea. En presencia de cizalla en el
viento y de liberación de calor latente, un huracán tiende a moverse
hacia un área donde se produzca un máximo en la vorticidad potencial;
es decir, un huracán se moverá de acuerdo a la fuerza de Coriolis y al
gradiente de temperatura2.
Entonces, los huracanes, en una primera aproximación, pueden
concebirse como algo dirigido por el flujo del medio ambiente
circundante a lo largo de toda la tropósfera: desde la superficie hasta
cerca de los 12 km de altura. A veces se usa la analogía del movimiento
de los ciclones tropicales y los huracanes con el de una hoja dirigida por
corrientes en la corriente, excepto que en un huracán la corriente no
tiene fronteras fijas.
En las latitudes tropicales los ciclones tropicales y los huracanes se
mueven generalmente hacia el oeste con un componente leve hacia el
polo norte. Esto es porque allí existe un eje de alta presión llamado Alta
Presión Subtropical (o cresta subtropical) que en la tormenta se
extiende de este a oeste y hacia el polo Norte. En el lado ecuatorial de la
Alta Presión Subtropical, generalmente prevalecen los vientos del este.
La Alta presión Subtropical y su efecto en la trayectoria de los huracanes
en el Océano Atlántico. Imagen tomada de: www.aoml.noaa.gov
La Alta Presión Subtropical delineada en rojo, y el huracán WILMA en
azul, a la izquierda abajo. Imagen tomada de:
lakeeriewx.com/Meteo241/ResearchTopicFour/HurricaneSteering.html
Sin embargo, si la Alta Presión Subtropical es débil, muchas veces
debido a una depresión en la Corriente del Chorro,3 el ciclón tropical
puede girar hacia el polo Norte y entonces retornar hacia el este. En el
lado que se extiende hacia el polo de la Alta Presión Subtropical,
prevalecen los vientos en el oeste llevando al ciclón tropical de regreso
al este. Estos vientos que van hacia el oeste son los mismos que traen
normalmente los ciclones extra tropicales y huracanes con sus frentes
fríos y calientes desde el oeste hasta el este.
Los ciclones tropicales y huracanes son conducidos entonces, entre otras
cosas, por las corrientes de viento prevalecientes que rodean a la
tormenta. La tormenta se mueve en la dirección de estas corrientes y a
su velocidad promedio. El movimiento de un huracán afecta la velocidad
de los vientos que circulan alrededor del centro del mismo. En un lado
de la tormenta, donde la circulación de los vientos y la tormenta entera
están moviéndose en la misma dirección, la velocidad del viento
aumenta por el movimiento hacia delante de la tormenta. En el lado
opuesto de la tormenta, la velocidad de los vientos disminuye por el
movimiento hacia a delante.
Notas
1 Podemos considerar la vorticidad como una medida de la velocidad
con la que rota cada partícula en un fluido.
2 La vorticidad potencial está dada como el producto de la vorticidad
absoluta, que toma en cuenta el parámetro de la fuerza de Coriolis, en
relación al gradiente de la temperatura. La vorticidad potencial indica
que una parcela de aire puede incrementar su vorticidad absoluta
mientras su estabilidad estática disminuye. La inestabilidad en un fluido
--en este caso la atmósfera--provoca que al introducir una perturbación
muy pequeña en su seno, esta crezca significativamente; decimos
entonces que se amplifica a medida que pasa el tiempo. Por el contrario,
la estabilidad tiende a atenuar y a eliminar la presencia de cualquier
perturbación que se haya introducido o generado en dicho sistema.
3. La corriente del Chorro es una corriente rápida de vientos del oeste a
11 km de altura y que da la vuelta al planeta en ambos hemisferios,
tiene una velocidad mínima de 120 km/h y es casi horizontal. Se
presenta en la atmósfera superior, con una longitud de varios miles de
kilómetros, algunos cientos de kilómetros de anchura y un espesor del
orden de tres km.
Bibliografía
Johnny C. L. Chan, The physics of tropical cyclone motion, Annual
Review of Fluid Mechanics, enero de 2005, Vol. 37, pp. 99-128.
Atlantic Oceanographic and Meteorological Laboratory , Hurricane
Research Division. En su página de Internet: www.aoml.noaa.gov