VIENTOS

METEOROLOGIA Y CLIMATOLOGÍA

VIENTO• Es el elemento básico en la circulación general de la

atmósfera. El viento, desde ráfagas pequeñas hasta grandes masas de aire, contribuyen al transporte del calor y de otras condiciones de la atmósfera.

• Su velocidad aumenta rápidamente con la altura mientras que la carga de fricción disminuye. Por lo general, el viento no es una corriente constante sino conformada por ráfagas con una dirección ligeramente variable, separada por intervalos.

• Las ráfagas de viento que se producen cerca de la Tierra se deben a las irregularidades de la superficie, lo cual crea remolinos, que son variaciones de la corriente principal del flujo del viento.

• Las irregularidades mayores se producen por convec-ción -o transporte vertical del calor. Estas y otras formas de turbulencia contribuyen al movimiento del calor, de la humedad y del polvo en el aire en altura

LOS VIENTOS

¿Por qué se mueve el aire?

Airecaliente • El aire se calienta en contacto con

la superficie terrestre y sube.

• Alejado de la superficie, el aire se enfría y baja.

Airefrío

• El Sol es el responsable del movimiento del aire atmosférico, (de la suave brisa marina y de los vientos huracanados).

Concepto• El viento se define como el movimiento horizontal o

parahorizontal del aire, no incluyéndose en él los movimientos verticales del mismo.

• Estos movimientos horizontales constitutivos del viento se entienden como movimiento relativos respecto a la superficie terrestre y no como movimientos absolutos.

• La tierra realiza un mov. De rotación en dirección O-E y la atmósfera solidaria con ella, realiza simultáneamente ese mismo movimiento. Para nosotros tal desplazamiento del aire no resulta apreciable porque es sincrónico con nuestro propio desplazamiento; de ahí que no lo califiquemos como viento. Sólo cuando el mov. horizontal del aire es diferente en dirección o velocidad al realizado por la superficie terrestre, adquiere para nosotros la categoría de viento

Fuerzas determinantes de la dirección y velocidad del

viento• Todo cuerpo que se pone en movimiento lo hace en respuesta a una fuerza que lo impulsa, dado que, según Newton, si un cuerpo está en reposo permanecerá en reposo hasta que una fuerza ejerza sobre él. Cuando no hay una sola fuerza impulsora, sino varias, el movimiento dependerá de la composición de todas estas fuerzas en su conjunto; dependerá, en suma, de la fuerza resultante total.

• En la génesis del viento intervienen cuatro fuerzas impulsoras:– La fuerza de la gradiente de presión– La fuerza de Coriolis– La fuerza del rozamiento terrestre y– La fuerza centrífuga, actuando esta última sólo en el caso de trayectorias

curvas.

Fuerza del gradiente de presión • El viento se produce por la tendencia de la naturaleza a

corregir las diferencias en la presión atmosférica. Soplará de las áreas de presión alta a la de baja.de presión alta a la de baja. La presión que equilibra la fuerza que tiende a mover el aire de presión alta a baja se denomina fuerza del gradiente de presión.

• El gradiente de presión es la tasa y la dirección del cambio de presión. Está representado por una línea trazada en los ángulos derechos de las isobaras, como se muestra en la figura. Cuando las isobaras se encuentran cerca, los gradientes son inclinados. El viento se moverá más rápidamente a través de isobaras inclinadas. Los vientos son más suaves cuando las isobaras están más alejadas porque la pendiente entre estas no es tan inclinada; por consiguiente, el viento no ejerce tanta fuerza

La figura indica que el viento se desplaza de áreas de presión alta a otras de presión baja pero, debido a la fuerza de Coriolis, el viento no fluye paralelamente con el gradiente de presión. Además, nótese que la dirección del viento superficial (líneas continuas) es diferente de la del viento superior (líneas punteadas), a pesar de tener la misma fuerza de gradiente de presión. Esto se debe a fuerzas de fricción

• La fuerza de gradiente de presión responde:

FG = 1/ρ. dp/dhDonde:

– ρ es la densidad del aire

– dp es la diferencia de presión existente entre los puntos A y B

– dh es la distancia horizontal que separa ambos puntos

• Consecuencia, esta fuerza (y también la velocidad del viento) es directamente proporcional al gradiente de presión existente entre los puntos A y B e inversamente proporcional a la densidad del aire.

• El trasvase no se realiza de una manera tan simple y lineal como se describe aquí, porque a la FG habrá que añadir la influencia ejercida por las restantes fuerzas

Fuerza de Coriolis • Si la Tierra no rotara, el aire se movería directamente

de una presión alta a una presión baja. Sin embargo, como lo hace, para una persona que observa desde la superficie del planeta, se produce una aparente desviación del aire. La fuerza de Coriolis causa una desviación del aire a la derecha en el hemisferio norte y a la izquierda en el hemisferio sur. Se trata de una fuerza aparente causada por la rotación de la Tierra bajo la acción del movimiento del aire. Observado desde el espacio, este movimiento de aire (o cualquier movimiento libre de un objeto, para el caso) parece seguir una línea recta. Pero para una persona que se encuentra en la Tierra, este movimiento aparenta haberse desviado.

La figura ilustra la fuerza de Coriolis. Imagine un plato giratorio que rota sobre su eje central como la Tierra (figura A).

Si sostiene una regla y traza una línea recta a través del disco giratorio, vería una línea recta desde su posición. Si este plato fuera la Tierra, su posición sería el espacio.

Sin embargo, la línea que trazaría en el plato giratorio sería en realidad curva. Por consiguiente, desde un punto de vista giratorio, la línea es desviada (figura C).

Lo mismo sucede cuando el viento sopla. Esta fuerza aparente en el viento: • Aumenta a medida que se incrementa la velocidad del viento • Permanece en ángulos rectos en relación con la dirección del viento (véase la figura) • Crece cuando la latitud aumenta (es decir, la fuerza es mayor en los polos y cero en el ecuador) El efecto de esta fuerza de desviación es que el viento parezca cambiar de dirección en la Tierra. En realidad, esta se mueve

en relación con el viento. Como se muestra en la figura, los vientos parecen desviarse hacia la derecha en el hemisferio norte y hacia la izquierda en el hemisferio sur

FRICCION• La fricción, la tercera fuerza principal que afecta al viento, empieza a

actuar cerca de la superficie terrestre hasta que llega a altitudes aproximadas de 500 a 1.000 m. Esta sección de la atmósfera se denomina capa límite planetaria o atmosférica. Por encima de esta capa, la fricción deja de influir en el viento. La fuerza de Coriolis y la del gradiente de presión se encuentran balanceadas por encima de la capa límite planetaria. En la figura, las fuerzas balanceadas que se producen por encima de la capa donde la fricción influye crean un viento que sopla paralelamente con las isobaras. Este se llama viento geostrófico. En el HN, las presiones bajas se producirán a la izquierda del viento. En el HS, es lo contrario

• Dentro de la capa de fricción, la fuerza de Coriolis, la fuerza del gradiente de presión y la fricción ejercen una influencia sobre el viento. El efecto de la fricción sobre el viento aumenta a medida que este se acerca a la superficie terrestre. Además, mientras más accidentada sea la superficie terrestre, mayor será la influencia friccional. Por ejemplo, sobre una área urbana el flujo de aire experimenta más fricción que sobre una gran masa de agua.

Fuerza centrífuga• Lo habitual es que las isobaras sean onduladas, formando incluso

círculos cerrados como en el caso de las depresiones y los anticiclones.

• En estos casos, las partículas del aire, además de verse sometidas a la fuerza de gradiente y a la de Coriolis (en el supuesto de que no hubiera rozamiento), se ven sometidas al efecto de la fuerza centrífuga, una fuerza que tiende a alejar a estas partículas de su centro de giro y que es directamente proporcional al cuadrado de la velocidad de dichas partículas e inversamente proporcional al radio de giro, de forma tal que:

Fcga = V2 / R• En estos casos, el mov. del aire es el resultante del equilibrio entre

las tres fuerzas en presencia(gradiente, coriolis, y centrífuga), denominándose a este viento viento del gradiente. Lo que sucede es que el resultado es ligeramente diferente en el caso de los anticiclones y de las depresiones.

MEDICIÓN DEL VIENTO• El viento se mide a partir de dos magnitudes:

su dirección y su intensidad.• La dirección se mide a partir del punto desde el cual sopla el

viento y se expresa a partir de los 32 direcciones recogidas en la rosa de los vientos, o bien en grados, medidos sobre un circulo graduado en el sentido de las agujas del reloj y supuesto que el valor de 360° se sitúa en la dirección norte (Figura)

• La intensidad expresa la velocidad del viento y se mide en unidades de velocidad: m/s, km/h o los nudos, siendo el nudo equivalente a una milla marina por hora o, 1.853 km/h. En algunas ocasiones, aunque cada vez con menos frecuencia, puede encontrarse especificada la velocidad del viento en grados Beaufort, los cuales resultan de la apreciación de los efectos generados por el viento sobre los objetos (Tabla)

Nº BEAUFORT

DESCRIPCION VELOCIDAD (h=10m) m/s

ESPECIFICACIONES

0 CALMA 0.0-0.2 Calma, el humo sube verticalmente.

1 VENTOLINA 0.3-1.5 La dirección del viento señalada por el humo, pero no por la veleta.

2 FLOJITO, MUY DEBIL 1.6-3.3 Se percibe el viento en la cara, susurran las hojas, se mueven las veletas.

3 FLOJO BRISA DEBIL 3.4-5.4 Hojas y vástagos se mueven, se despliegan las banderas livianas.

4 BONANCIBLE (MODERADO) BRISA MODERADA

5.5-7.9 Levanta polvo y papeles sueltos, mueven ramas pequeñas.

5 FRESQUITO (algo fuerte) BRISA FRESCA

8.0-10.7 Arboles pequeños empiezan a mecerse. Ríos, lagunas, etc. Forman olitas c/cresta.

6 FRESCA, FUERTE, BRISA FUERTE

10.8-13.8 Se mueven ramas grandes, alambres telegráficos silban, dificultad en uso de quitasoles.

7 FRECACHON, VIENTO FUERTE

13.9-17.1 Se mueven arboles grandes, dificultad al caminar contra el viento.

8 DURO 17.2-20.7 Se quiebran las ramitas, no se puede caminar contra el viento.

9 MUY DURO 20.8-24.4 Ocurren leves daños en los edificios, se desprenden tejas y cabezas de chimeneas.

10 TEMPORAL 24.5-28.4 Rara vez en la tierra los arboles son arrancados de raíz, ocasionan daños en edificios.

11 BORRASCA 28.5-32.6 Rara vez, daños generales.

12 HURACÁN +32.7 Grandes devastaciones.

• La dirección se mide con la veleta, que consta de una pieza horizontal que puede girar libremente sobre potra vertical en la que está inserta. La pieza horizontal termina por un lado en una punta de flecha u otra forma aguda y por el otro en una o dos piezas planas. Cuando el viento sopla, la pieza horizontal gira hasta situarse en la posición en que ofrece menor resistencia al aire, es decir, ofreciéndole el extremo agudo y, en consecuencia, señalando la dirección de la que precede el viento.

• La veleta puede convertirse en registradora cuando, por procedimientos mecánicos o eléctricos, las direcciones sucesivas se van registrando en una banda de papel.

• La velocidad se mide con el anemómetro, el cual puede ser de diferentes tipos. Uno de los más frecuentes es el de cazoletas, que consta de un eje vertical al que se le superponen tres brazos perpendiculares en cuyos extremos se sitúan sendas cazoletas que marcan el mismo sentido de rotación. Cuando el viento sopla hace girar los brazos con las cazoletas y las vueltas se registran en un contador traducidas a metros o recorrido del viento. De hecho, el recorrido del viento en km durante 24 horas es un parámetro climático frecuentemente utilizado

MEDICIÓN DEL VIENTO• El aparato para medir la dirección del viento es la veleta

que marca la dirección en grados en la propia rosa. Debe instalarse de acuerdo a los procedimientos internacionales vigentes para evitar perturbaciones.

• Se considera que a partir de 10 metros de altura las perturbaciones no afectan de forma notable a la medida. La velocidad se mide con el anemómetro, que es un molinete de tres brazos, separados por ángulos de 120º, que se mueve alrededor de un eje vertical. Los brazos giran con el viento y permiten medir su velocidad. Hay anemómetros de reducidas dimensiones que pueden sostenerse con una sola mano que son muy prácticos aunque menos precisos debido a las mencionadas perturbaciones

• También existen anemómetros de presión, como el tubo de Pitot o el tubo de Venturi, que aprovechan los efectos de presión y succión sobre ciertos cuerpos orientables. Las mangas que existen en los aeropuertos, que no son más que troncos de cono de tela con las bases abiertas, que se orientan e hinchan, según la velocidad y la dirección del viento, se inspiran en estos principios.

• Los anemómetros, al igual que las veletas, pueden conectarse a una banda registradora a fin de que los valores de velocidad se vayan consignando en ella a medida que se producen. En ambos casos se instalan a 10 m del suelo para evitar el efecto de la superficie terrestre (frenado, turbulencia, etc.)

• Nunca se consignan los valores instantáneos registrados por las magnitudes, sino valores medios de un periodo de varios minutos (normalmente 10). La razón son las continuas fluctuaciones que el viento experimenta por ser un flujo turbulento y no laminar.

• Dirección del Viento : Se utiliza la Veleta y la Rosa de los Vientos la cual nos indica desde donde sopla el viento. Su unidad es metros x segundos.

• Velocidad del Viento : Se utiliza el Anemómetro para medir la dirección y velocidad del viento. Su unidad de medición es kilómetros x hora.

• Mide el recorrido del viento en Km/día.

Consiste en tres brazos horizontales conteniendo cada uno una cazoleta (especie de cucharón), las cuales están sujetas a un eje vertical interior que en su extremo inferior tiene un tornillo sin fin que se conecta a un sistema de engranaje y a un contador de vueltas.

Para la obtención del recorrido viento, basta multiplicar la diferencia de cuentas que ha habido cada 24 horas en el visor por una constante que posee el instrumento.

Se instala a un metro de altura y su ubicación es a costado del evaporímetro

• Instrumento que se utiliza para medir la fuerza (velocidad) del viento en Nudos (KT) o en Km/hr.

Su funcionamiento se basa en tres cazoletas unidas a un brazo cada una, los cuales a su vez están unidos a un eje vertical interior.

Instrumento que se utiliza para medir la dirección del viento en grados sexagesimales (0 a 360°).

• Utilizados en estaciones automáticas o como sistemas independientes, su funcionamiento esta diseñado en base a circuitos electrónicos

La dirección del viento• Se representa en grados de 0 a 360. Donde, 0 grados corresponde al

Norte, 90 al Este, 180 al Sur, 270 al Oeste y 360 grados nuevamente al Norte. En la Fig. se ha representado el viento con una dirección de 120 grados (aprox. del sureste), la punta de la flecha indica de donde viene el viento y las barbas la magnitud del viento, en este caso 15 nudos.

La velocidad del viento• El contenido energético del viento depende de su velocidad. Cerca del suelo, la

velocidad es baja, aumentando rápidamente con la altura. Cuanto más accidentada sea la superficie del terreno, más frenará éste al viento. Sopla con menos velocidad en las depresiones terrestres y más sobre las colinas. No obstante, el viento sopla con más fuerza sobre el mar que en la tierra.

• Si es un vector la longitud representa la velocidad del viento. En el caso de las flechas con barbas, la velocidad del viento se representa teniendo en cuenta la escala gráfica siguiente. La barba de menor longitud equivale a 5 nudos, la de mayor longitud 10 nudos y el triángulo 50 nudos.

ROSA DE LOS VIENTOS

Velocidad del viento para la estación meteorológica de Santa Rosa