Lee ondea

En meteorología , las ondas de sotavento son ondas estacionarias atmosféricas . La forma más común son las ondas de montaña , que son ondas internas de gravedad atmosféricas . Estas fueron descubiertas en 1933 por dos pilotos de planeadores alemanes , Hans Deutschmann y Wolf Hirth , sobre las Montañas Gigantes . ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]} Son cambios periódicos de presión atmosférica , temperatura y altura ortométrica en una corriente de aire causados ​​por desplazamiento vertical, por ejemplo, elevación orográfica cuando el viento sopla sobre una montaña o cadena montañosa . También pueden ser causadas por el viento superficial que sopla sobre un escarpe o meseta , ^{[ 4 ]} o incluso por vientos superiores desviados sobre una corriente ascendente térmica o calle de nubes .

El movimiento vertical fuerza cambios periódicos en la velocidad y dirección del aire dentro de esta corriente de aire. Siempre ocurren en grupos en la ladera de sotavento del terreno que los desencadena. A veces, las ondas orográficas pueden contribuir a aumentar la cantidad de precipitación a sotavento de las cadenas montañosas. ^{[ 5 ]} Generalmente se genera un vórtice turbulento , con su eje de rotación paralelo a la cadena montañosa, alrededor del primer valle ; esto se denomina rotor . Las ondas de sotavento más fuertes se producen cuando el gradiente térmico muestra una capa estable por encima de la obstrucción, con una capa inestable por encima y por debajo. ^{[ 4 ]}

Los vientos fuertes (con ráfagas de más de 160 km/h ) pueden generarse en las estribaciones de grandes cadenas montañosas por ondas orográficas. ^{[ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]} Estos vientos fuertes pueden contribuir al crecimiento y la propagación inesperados de incendios forestales (incluidos los incendios forestales de las Grandes Montañas Humeantes de 2016, cuando las chispas de un incendio forestal en las Montañas Humeantes fueron arrastradas por el viento hacia las áreas de Gatlinburg y Pigeon Forge). ^{[ 10 ]} 

Las ondas de Lee son una forma de ondas de gravedad internas producidas cuando un flujo estratificado estable se ve forzado a pasar por encima de un obstáculo. Esta perturbación eleva las parcelas de aire por encima de su nivel de flotabilidad neutra . Por lo tanto, las fuerzas restauradoras de flotabilidad actúan para excitar una oscilación vertical de las parcelas de aire perturbadas a la frecuencia de Brunt-Väisäla , que para la atmósfera es:

${\displaystyle N={\sqrt {{g \over \theta _{0}}{d\theta _{0} \over dz}}}}$, dónde${\displaystyle \theta _ {0}(z)}$es el perfil vertical de temperatura potencial .

Las oscilaciones se inclinaron fuera del eje vertical en un ángulo de${\displaystyle \phi }$ocurrirá con una frecuencia menor de${\displaystyle N\cos {\phi }}$Estas oscilaciones de las masas de aire ocurren simultáneamente, en paralelo a los frentes de onda (líneas de fase constante ). Estos frentes de onda representan los extremos del campo de presión perturbado (es decir, las líneas de presión más baja y más alta), mientras que las áreas entre los frentes de onda representan los extremos del campo de flotabilidad perturbado (es decir, las áreas que ganan o pierden flotabilidad más rápidamente).

La energía se transmite a lo largo de los frentes de onda (paralelos a las oscilaciones de la parcela de aire), que es la dirección de la velocidad de grupo de la onda . En cambio, la propagación de fase (o velocidad de fase ) de las ondas apunta perpendicularmente a la transmisión de energía (o velocidad de grupo ). ^{[ 11 ] [ 12 ]}

Tanto las ondas de sotavento como el rotor pueden estar indicadas por formaciones específicas de nubes onduladas si hay suficiente humedad en la atmósfera y un desplazamiento vertical suficiente para enfriar el aire hasta el punto de rocío . Las ondas también pueden formarse en aire seco sin marcadores de nubes. ^{[ 4 ]} Las nubes onduladas no se mueven a favor del viento como suelen hacerlo las nubes, sino que permanecen fijas en su posición con respecto a la obstrucción que las forma.

• Alrededor de la cresta de la onda, el enfriamiento por expansión adiabática puede formar una nube con forma de lente ( lenticular ). Varias nubes lenticulares pueden apilarse unas sobre otras si existen capas alternas de aire relativamente seco y húmedo en las capas superiores.
• El rotor puede generar cúmulos o cúmulos fractus en su porción ascendente, también conocida como "nube de rodillo". La nube de rotor se asemeja a una línea de cúmulos. Se forma en la ladera de sotavento y paralela a la cresta. Su base se encuentra cerca de la altura del pico de la montaña, aunque la parte superior puede extenderse bastante por encima del pico y fusionarse con las nubes lenticulares superiores. Las nubes de rotor tienen bordes irregulares en la ladera de sotavento y son peligrosamente turbulentas. ^{[ 4 ]}
• Puede existir una nube de pared foehn en la ladera de sotavento de las montañas, sin embargo, esto no es un indicador fiable de la presencia de ondas de sotavento.
• Una nube pileus o casquete, similar a una nube lenticular, puede formarse sobre la montaña o nube cúmulo que genera la onda.
• El calentamiento por compresión adiabática en el valle de cada oscilación de onda también puede evaporar nubes cúmulos o estratos en la masa de aire , creando una "ventana de onda" o "brecha de Foehn".

Las ondas de sotavento ofrecen la posibilidad de que los planeadores ganen altitud o vuelen largas distancias al planear . Se han logrado récords mundiales de vuelo en ondas de velocidad, distancia o altitud en la zona de sotavento de Sierra Nevada , los Alpes , los Andes patagónicos y los Alpes del Sur . ^{[ 13 ]} El Proyecto Perlan trabaja para demostrar la viabilidad de ascender por encima de la tropopausa en un planeador sin motor utilizando ondas de sotavento, realizando la transición a ondas estacionarias estratosféricas . Lo hicieron por primera vez el 30 de agosto de 2006 en Argentina , ascendiendo a una altitud de 15 460 metros (50 720 pies) . ^{[ 14 ] [ 15 ]} El Proyecto de Ondas de Montaña de la Organización Científica y Técnica del Vuelo a Vela se centra en el análisis global y la clasificación de las ondas de sotavento y los rotores asociados, demostrando su comprensión con vuelos récord y vuelos de medición científica de turbulencia hasta el borde inferior de la estratosfera. ^{[ 16 ] [ 17 ] [ 18 ] [ 19 ]} 

Las condiciones que favorecen las fuertes olas de sotavento adecuadas para el vuelo sin motor son:

• Un aumento gradual de la velocidad del viento con la altitud.
• Dirección del viento dentro de los 30° de la perpendicular a la cresta de la montaña.
• Vientos fuertes a baja altitud en una atmósfera estable.
• Vientos en las cumbres de al menos 20 nudos.

La turbulencia del rotor puede ser perjudicial para otras aeronaves pequeñas como globos , alas delta y parapentes . Incluso puede ser un peligro para aeronaves grandes; se cree que este fenómeno es responsable de muchos accidentes e incidentes de aviación , incluyendo la desintegración en vuelo del vuelo 911 de BOAC , un Boeing 707 , cerca del Monte Fuji , Japón , en 1966, y la separación en vuelo de un motor en un avión de carga Boeing 747 de Evergreen International Airlines cerca de Anchorage, Alaska, en 1993. ^{[ 20 ]}

El aire ascendente de la onda, que permite a los planeadores ascender a grandes alturas, también puede provocar inestabilidad a gran altitud en aviones a reacción que intentan mantener un vuelo de crucero nivelado en las ondas de sotavento . El aire ascendente, descendente o turbulento, dentro o por encima de las ondas de sotavento, puede causar exceso de velocidad , pérdida de sustentación o pérdida de control, como ocurrió, por ejemplo, en el accidente del vuelo 3704 de Iran Aseman Airlines .

Existen diversos tipos de olas que se forman bajo diferentes condiciones atmosféricas.

• La cizalladura del viento también puede generar ondas. Esto ocurre cuando una inversión atmosférica separa dos capas con una marcada diferencia en la dirección del viento. Si el viento encuentra distorsiones en la capa de inversión causadas por térmicas que ascienden desde abajo, generará ondas de cizalladura significativas a sotavento de dichas distorsiones, las cuales pueden utilizarse para planear. ^{[ 21 ]}

• Las ondas inducidas por salto hidráulico son un tipo de onda que se forma cuando existe una capa inferior de aire densa, pero delgada en relación con el tamaño de la montaña. Después de fluir sobre la montaña, se forma una onda de choque en el valle del flujo, y se forma una discontinuidad vertical pronunciada llamada salto hidráulico , que puede ser varias veces más alta que la montaña. El salto hidráulico es similar a un rotor en que es muy turbulento, pero no está tan localizado espacialmente como un rotor. El salto hidráulico en sí actúa como una obstrucción para la capa de aire estable que se mueve por encima, desencadenando así la onda. Los saltos hidráulicos se pueden distinguir por sus imponentes nubes de rodillos y se han observado en la cordillera de Sierra Nevada ^{[ 22 ],} así como en cordilleras del sur de California.
• Las ondas hidrostáticas son ondas que se propagan verticalmente y se forman sobre grandes obstáculos espaciales. En equilibrio hidrostático, la presión de un fluido depende únicamente de la altitud, no del desplazamiento horizontal. Las ondas hidrostáticas reciben su nombre del hecho de que obedecen aproximadamente las leyes de la hidrostática, es decir, las amplitudes de presión varían principalmente en la dirección vertical en lugar de la horizontal. Mientras que las ondas convencionales, no hidrostáticas, se caracterizan por ondulaciones horizontales de elevación y descenso, en gran medida independientes de la altitud, las ondas hidrostáticas se caracterizan por ondulaciones de elevación y descenso a diferentes altitudes sobre la misma posición del terreno.
• La inestabilidad de Kelvin-Helmholtz puede ocurrir cuando existe un cizallamiento de velocidad dentro de un fluido continuo o cuando hay una diferencia de velocidad suficiente a través de la interfaz entre dos fluidos.
• Las ondas de Rossby (u ondas planetarias) son movimientos a gran escala en la atmósfera cuya fuerza restauradora es la variación del efecto Coriolis con la latitud.

• Onda gravitatoria
• arco del noroeste

• Alexander, P.; Luna, D.; Llamedo, P.; de la Torre, A. (2010-02-19). "Un estudio de ondas gravitatorias cerca de la cordillera de los Andes en la Patagonia y la Antártida con observaciones de ocultación radioeléctrica GPS" . Annales Geophysicae . 28 (2): 587– 595. Bibcode : 2010AnGeo..28..587A . doi : 10.5194/angeo-28-587-2010 . hdl : 11336/61424 . ISSN 0992-7689 . 

• Grimshaw, R., (2002). Flujos estratificados ambientales . Boston: Kluwer Academic Publishers.
• Jacobson, M., (1999). Fundamentos de la modelización atmosférica . Cambridge, Reino Unido: Cambridge University Press.
• Nappo, C., (2002). Introducción a las ondas gravitatorias atmosféricas . Boston: Academic Press.
• Pielke, R., (2002). Modelado meteorológico a mesoescala . Boston: Academic Press.
• Turner, B., (1979). Efectos de flotabilidad en fluidos . Cambridge, Reino Unido: Cambridge University Press.
• Whiteman, C., (2000). Meteorología de montaña . Oxford, Reino Unido: Oxford University Press.

• Sitio web oficial del Proyecto Ola de Montaña
• Recopilación cronológica de datos meteorológicos, imágenes satelitales e imágenes de nubes de ondas orográficas en Bariloche, Argentina (en español)
• Sobre los fuertes vientos y el calentamiento Foehn asociados a los fenómenos de ondas orográficas en las estribaciones occidentales de los Apalaches del Sur.
• Un análisis de la extensión espacial de los fuertes vientos debidos a las ondas orográficas a lo largo de las estribaciones occidentales de los Montes Apalaches del Sur.
• Campaña SOUTHTRAC (Transporte y composición de la troposfera superior y la estratosfera inferior del hemisferio sur) en el sur de Argentina.