El viento y el campo de presión

1. Meteorología para aviadores navales Curso 2006 Prof.: Dr. Gustavo V. Necco Escuela de Aviación Naval ESANA El viento y el campo de presión

2. EL VIENTO Y EL CAMPO DE PRESION

3. El viento

4. Dirección y velocidad del viento

5. Cómo se representa el viento en un gráfico?

6. Velocidad del viento . Unidades En la vida corriente se expresa en kilómetros por hora (km/h) En aeronáutica se adoptó internacionalmente el nudo. 1 nudo (kt) corresponde a 1 milla náutica por hora, es decir 1 kt = 1,852 km/h Para velocidades inferiores a 40 km/h sin mucho error podemos aproximar 1 m/s = 2 kt = 4 km/h

7. Escala Beaufort - Intensidad del viento Célebre escala publicada en 1806 por el almirante inglés Francis Beaufort y compuesta de 12 grados (12 fuerzas) para expresar la fuerza (o velocidad) del viento. FDEFINICIÓNNUDOSKM/H 0 CALMA< 1 < 1 M: La mar está como un espejo.T:  El humo sube verticalmente. 1VENTOLINA1-31-5 M: Rizos sin espuma.T:  La dirección del viento se define por la del humo, pero no por las veletas y banderas. 2FLOJITO (Brisa muy débil)4-66-11 M: Olas pequeñas que no llegan a romper.T: El viento se siente en la cara. Se mueven las hojas de los árboles,    veletas y banderas. 3FLOJO (Brisa débil)7-1012-19 M: Olas algo mayores cuyas crestas comienzan a romper. Borreguillos dispersos.T:  Las hojas de los árboles se agitan constantemente. Se despliegan las banderas. 4BONANCIBLE(Brisa moderada)11-1620-28 M: Las olas se hacen más largas. Borreguillos numerosos.T: El viento levanta los árboles pequeños. En los estanques se forman olas pequeñas. 5FRESQUITO(Brisa fresca)17-2129-38 M: Olas moderadas alargadas. Gran abundancia de borreguillos, eventualmente algunos rociones.T:  Se mueven los árboles pequeños. En los estanques se forman olas pequeñas. OBSERVACIONES EN LA MAR (M) Y EN LA TIERRA (T)

8. 6FRESCO(Brisa fuerte)22-2739-49 M: Se comienzan a formar olas grandes. Las crestas de espuma blanca se extienden por todas partes. Aumentan los rociones.T:  Se mueven las ramas grandes de los árboles. Silban los hilos del telégrafo. Se utilizan con dificultad los paraguas. 7 FRESCACHON(Viento fuerte)28-33 50-61 M: La mar engruesa. La espuma de las crestas empieza a ser arrastrada por el viento, formando nubecillas.T:  Todos los árboles se mueven. Es dificil andar contra el viento. 8TEMPORAL(Duro)34-4062-74 M: Olas de altura media y más alargadas. De las crestas se desprenden algunos rociones en forma de torbellinos, la espuma es arrastrada en nubes blancas.T:  Se rompen las ramas delgadas de los árboles. Generalmente no se puede andar contra el viento. 9TEMPORAL FUERTE(Muy duro)41-4775-88 M: Olas gruesas: la espuma es arrastrada en capas espesas. Las crestas de las olas comienzan a romper. Los rociones dificultan la visibilidad.T: Ocurren desperfectos en las partes salientes de los edificios, cayendo chimeneas y levantando tejados. 10TEMPORAL DURO (Temporal)48-5589-102 M: Olas muy gruesas con crestas empenechadas. La espuma se aglomera en grandes bancos, siendo arrastrada por el viento en forma de espesas estelas blancas. En su conjunto la superficie del mar parece blanca. La visibilidad se reduce.T: Se observa rara vez. Arranca árboles y ocasiona daños de consideración en los edificios. FDEFINICIÓNNUDOSKM/H

9. 11TEMPORAL MUY DURO (Borrasca)56-63103-117 M: Olas excepcionalmente grandes (los buques de pequeño y mediano tonelaje pueden perderse de vista). La mar está completamente cubierta de bancos de espuma blanca extendidad en la dirección del viento. Se reduce aún más la visibilidad.T: Observada muy rara vez. Ocasiona destrozos en todas partes. 12TIEMPO HURACANADO (Huracán)64-71118-133 M: El aire está lleno de espuma y de rociones. La mar está completamente blanca debido a los bancos de espuma. La visibilidad es muy reducida.T: SIN COMENTARIOS. 1372-80134-149 Las nuevas tecnologías permiten cuantificar nuevas escalas (13 a 17) en las cuales deseamos que nadie se vea envuelto. FDEFINICIÓNNUDOSKM/H

10. Escala Beaufort: Aspecto del mar 0 Calma 2 Flojito 3 Flojo 1 Ventolina 4 Bonacible 5 Fresquito 6 Fresco 7 Frescachón 8 Temporal 4 Bonacible 9 Temporal fuerte 10 Temporal duro 11 Temporal muy duro 12 Temporal Huracanado(Huracán)

11. Medición del viento en superficie En aerodromos sin estación meteorológica: la manga En la estación meteorológica 3 a 4 metros VIENTO Intensidad anemómetros (ej. a copelas) 40 cm aprox. Dirección veletas VIENTO empenaje contrapeso mecanismo eléctrico

12. Medición del viento en altura • Globos sonda o radiosondas • (miden un perfil de p, T y humedad – y viento) • Otras técnicas más elaboradas incluyen: • estimación de vientos mediante el desplazamiento de grupos nubosos observado en imágenes satelitales • Radares Doppler (perfiladores - « profilers »)

13. Necesidad de conocer el viento En el despegue el avión debe situarse frente al viento para que la distancia de decolage sea lo más corta posible. Lo mismo en el aterrizaje. En altura: el motor le permite al avión adquirir una velocidad respecto al aire. Si hay viento el aire se desplaza respecto al suelo y el avión tendrá una velocidad respecto al suelo diferente a la respecto al aire. Influye en los cálculos de navegación y al radio de acción. viento 20 kt viento 20 kt

14. Campo de presión a nivel del mar En las estaciones meteorológicas la presión se lleva al nivel del mar para que las mediciones sean comparables. QFF mar Isobaras Curvas donde reina la misma presión en una altura dada. Uniendo los puntos con el mismo QFF se obtienen las lineas isobaras. isobara isobara

15. Líneas cerradas y concéntricas, con presión decreciente hacia el interior, que forman una « depresión » o « baja », en superficie.

16. Sobre las áreas de « alta » presión o « anticiclones » las superficies isobaras están elevadas como cúpulas. Cortan la superficie terrestre en líneas concéntricas, cerradas, con presión creciendo al interior (anticiclón en superficie).

17. Cuña, dorsal o loma a b Vaguada, surco o seno Si las superficies isobaras que cortan el nivel de superficie no se cierran, forman sucesivas « vaguadas » - lineas de presión mínimas – alternadas con « cuñas » - lineas de presión máxima

18. Superficies isobaras - isohipsas Los mapas de altura toman una presión de referencia (p.e. 700 hPa) y se grafica la altura a la que se observa esa presión (llamada altura geopotencial porque se calcula a partir de la P,T y humedad de los datos de un radiosonda – es muy cercana a la altura real) P = cte. = 700 hPa 3082 mgp isohipsa 3060 mgp y A 3000 mgp 3000 mgp isohipsa Nivel del mar x La unidad de medida es el metro geopotencial: mgp y las lineas de igual altura geopotencial se denomina isohipsas

19. La fuerza de Coriolis

20. Relación entre presión y viento: Coriolis depresión Casos sin rozamiento, en altura, lejos del suelo VIENTO P : fuerza bárica anticiclón Sin rotación La rotación de la tierra influye en el movimiento Fuerza de Coriolis C (desvía a la derecha en el H.N., a la izquierda en el H.S.) P P VIENTO depresión depresión isohipsa C C VIENTO isohipsa anticiclón anticiclón H. Sur H. Norte

21. Relación entre presión y viento: en altura Isohipsas 500 hPa B A El viento en altura fluye en los canales isobáricos El viento en altura es tanto más intenso cuanto más cercanas estén las lineas isohipsas B

22. Relación entre presión y viento: Coriolis y rozamiento En superficie, cerca del suelo, la fuerza de frotamiento F es máxima. Esta fuerza es de sentido contrario al viento y proporcional a su velocidad. Tendremos un equilibrio de 3 fuerzas P, CyF VIENTO depresión P C La fuerza de frotamiento tiene por efecto de darle una dirección al viento con un ángulo de alrededor de 30° respecto a la isobara, entrando hacia la depresión. En altura, por encima de la capa de fricción, la fuerza de frotamiento disminuye progresivamente y el viento se vuelve cada vez más paralelo a las isobaras o isohipsas. H. Sur F isobara anticiclón isohipsa B Viento en sup Viento a 2000 m A

23. Relación entre presión y viento: Depresión en superficie

24. Relación entre presión y viento: Anticiclón en superficie

25. Circulación alrededor de los sistemas báricos en superficie En superficie el viento se dirige,en espiral, desde los centros de alta presion hacia los centros de baja presión, cruzando las lineas isobaras con un ángulo (debido al frotamiento)

26. Circulación general de la atmósfera La radiación solar (Calentamiento diferencial)

27. Circulación general de la atmósfera (b) (a) FRIO FRIO CAL CAL CAL CAL FRIO FRIO En el sistema Tierra-Atmósfera el calentamiento diferencial (a) por la radiación origina (b) circulaciones atmosféricas.

28. Convección (en sentido amplio) Movimiento vertical resultante del calentamiento diferencial del aire por el contraste de temperaturas en superficie. AIRE FRIO DENSO AIRE CALIENTE LIVIANO ADVECCION SUPERFICIE FRIA SUPERFICIE CALIENTE El flujo horizontal debido a una corriente convectiva es el « viento ». La convección en escalas grandes y pequeñas explican tanto las circulaciones hemisféricas como los vientos locales. El flujo horizontal se denomina « advección », pero normalmente se usa este término para el transporte de propiedades atmosféricas : p.e. advección caliente; advección fría, advección de vapor de agua.

29. Nomenclatura global 90°N Polo Norte polar Latitud = 60°N subpolar meridiano latitudes medias Paralelo 30 30°N subtropical Flujo zonal ecuatorial o tropical 0° Flujo meridional Ecuador subtropical 30°S latitudes medias 90°W 60°W = longitud 60°S subpolar polar 90°S Polo Sur

30. Circulación general de la atmósfera Supone una Tierra de superficie lisa y uniforme

31. Circulación general de la atmósfera Vientos del Oeste La rotación de la Tierra desvía los vientos hacia la derecha en el H.N. y hacia la izquierda en el H.S. Alisios del NE Corriente en chorro polar Anticiclones subtropicales Zona de Convergencia InterTropical (ITCZ) Celda de Hadley Alisios del SE Corriente en chorro subtropical Supone una Tierra de superficie lisa y uniforme Corriente en chorro polar

32. . Superficie

33. . Superficie

34. La corriente en chorro (Jet-stream) La corriente en chorro es un máximo de viento en altura, muy angosto y chato, que ondula alrededor del globo en forma de ondas. Se posicionan en las zonas de máximo contraste térmico. Pueden existir en zonas subtropicales, aunque son menos intensos que los de latitudes medias.

35. La corriente en chorro (Jet-stream) Ecuador Polo J Corte vertical en la alta troposfera y en la baja estratosfera donde se muestran las tropopausas y las características de chorro. Nótese la « ruptura » entre la tropopausa tropical, alta, y la subtropical, baja. Alli se encuentran los máximos vientos (« núcleo » del chorro J)

36. La corriente en chorro (Jet-stream) Gemini XII Corriente en chorro sobre el Valle del Nilo y el Mar Rojo

37. Ondas en altura Debido al gradiente de temperatura y a la rotacion terrestre se forman ondas de miles de km de longitud en la corriente en chorro situada por encima del frente polar H L B A Estas ondas crecen de amplitud y las masas de aire frias y calidas se desprenden formando centros de baja presión (frios) y de alta presión (calientes) en altura que dominan el tiempo en latitudes medias (sistemas dinámicos).

38. La corriente en chorro (Jet-stream) Ejemplos 21 Agosto 06 06:00 PM GMT

39. Vientos locales : Brisas Brisa de mar (virazón) Brisa de tierra (terral)

40. Vientos locales : Brisas Brisa de ladera (nocturna) NORTE Por la noche las cimas son más frías que los valles y el aire fluye hacia abajo a lo largo de las laderas, de C a B. Por acumulación el aire frio desciende por el valle, soplando de B hacia A. Es una brisa de ladera descendente.

41. Vientos locales : Brisas Brisa de valle (diurna) 15 horas NORTE De día las cimas son más calientes que los valles y el aire asciende a lo largo de las laderas, de B a C. Para compensar el aire que pierde valle se origina una brisa de valle ascendente, soplando de A hacia B, que cesa al ponerse el sol.

42. Vientos locales : Zonda (Föehn) Nubes lenticulares rotores (Ej. de los Pirineos) Föehn seco

43. Nubes orográficas

44. Incidencia del viento En vuelo deriva viento eje del avión ruta seguida En el aterrizaje Precauciones: el viento observado en vuelo no es el de superficie. Indispensable conocer, o estimar, el viento a nivel de pista (p.e. observando los humos cerca del suelo).

45. Situaciones a evitar y precauciones Vientos de 15 a 25 kt en superficie Dan lugar a ráfagas y el viento puede sobrepasar su valor medio hasta en 50% en breve tiempo. El avión, en la aproximación final puede entrar en pérdida. Con vientos superiores a 15 kt efectuar la aproximación final con una velocidad superior a la preconizada en un 50%, aproximadamente, del viento medio.

46. Situaciones a evitar y precauciones Ráfagas térmicas En las tardes con nubes Cumulus (Cu), aunque el viento medio sea débil, pueden observarse ráfagas en superficie, provocadas por movimientos de aire de origen térmico. La manga puede tomar posiciones algo « tortuosas » Si en el tramo con viento de cola del circuito de aterrizaje se constata turbulencia y presencia de nubes Cu, aún cuando en viento en superficie sea débil, se aumentará la velocidad de aproximacion en unos 10 kt (para que los controles sigan siendo eficaces)

47. Situaciones a evitar y precauciones Nube arcus Punta del Este Diciembre 2001 Tormentas y tempestades Están acompañadas de ráfagas a veces muy violentas y también de fenómenos de « cortante  de viento », muy peligrosos para la aviación ligera. Si se está por decolar y se aproxima una tormenta al aerodromo retardar el despegue y, en lo posible, abrigar el avión en un hangar. Nunca dejar en el parqueo un avión que no esté sólidamente amarrado.

48. Situaciones a evitar y precauciones Cortante (o cizalladura) del viento AIRE CALIENTE trayectoria turbulencia AIRE FRIO Son variaciones brutales de velocidad y/o dirección del viento entre dos altitudes diferentes. Frecuentes en tiempo tormentoso. Se producen a menudo en invierno por la noche cuando la T del aire es más fría en el suelo y reina un fuerte gradiente de P en altura. En este caso la cortante del viento se produce en el límite de las capas de aire frio y caliente (a veces a alturas inferiores a 1000 pies). Si no se toman precauciones esta turbulencia y el descenso brusco de velocidad del viento pueden provocar hasta una pérdida.

49. Situaciones a evitar y precauciones Ondas orográficas En zonas montañosas, cuando el viento sobrepasa los 20 kt a nivel de las crestas, pueden formarse a sotavento ondas orográficas o de montaña (ver viento Zonda/Föehn). El flujo del aire se perturba mucho produciendo fenómenos de turbulencia, ráfagas y cortante de viento muy fuertes y peligrosos para las aeronaves. Volcan Tromen (Neuquen/Mendoza) lenticulares nubes de rotor Neuquen Si se observan ondas de montaña y, además, el viento en superficie sopla en sentido contrario al de altura renunciar al despegue o al aterrizaje en la zona.

50. Efecto del viento en la turbulencia de estela Los vórtices creados por aviones de gran tamaño y peso (llamados "turbulencia de estela") son un serio peligro para los aviones más pequeños, en especial durante el despegue y el aterrizaje SI el viento es moderado o fuerte éste puede desplazar esa zona de turbulencia y se podrá decolar sin esperar mucho el despegue del avión que la provoca. En el despegue habrá que tomar la precaución de desviar la trayectoria del avión hacia el lado de donde sopla el viento. cambio de trayectoria VIENTO despegue