Análisis meteorológico de superficie

El análisis meteorológico de superficie es un tipo especial de mapa meteorológico que proporciona una vista de los elementos meteorológicos sobre un área geográfica en un momento específico, basándose en información de estaciones meteorológicas terrestres. ^{[ 1 ]}

Los mapas meteorológicos se crean trazando o representando los valores de magnitudes relevantes, como la presión a nivel del mar , la temperatura y la nubosidad, sobre un mapa geográfico para ayudar a encontrar características a escala sinóptica, como los frentes meteorológicos .

Los primeros mapas meteorológicos del siglo XIX se dibujaron mucho después de los hechos para ayudar a desarrollar una teoría sobre los sistemas de tormentas. ^{[ 2 ]} Después de la llegada del telégrafo , las observaciones meteorológicas de superficie simultáneas se hicieron posibles por primera vez, y a partir de finales de la década de 1840, la Institución Smithsonian se convirtió en la primera organización en dibujar análisis de superficie en tiempo real. El uso de análisis de superficie comenzó primero en los Estados Unidos, extendiéndose por todo el mundo durante la década de 1870. El uso del modelo de ciclones noruego para el análisis frontal comenzó a finales de la década de 1910 en toda Europa, y su uso finalmente se extendió a los Estados Unidos durante la Segunda Guerra Mundial .

Los análisis meteorológicos de superficie utilizan símbolos especiales que muestran sistemas frontales, nubosidad, precipitaciones u otra información importante. Por ejemplo, una H puede representar alta presión , lo que implica cielos despejados y clima relativamente cálido. Una L , por otro lado, puede representar baja presión , que frecuentemente acompaña a las precipitaciones. Se utilizan diversos símbolos no solo para zonas frontales y otros límites de superficie en los mapas meteorológicos, sino también para representar el clima actual en diferentes ubicaciones del mapa. Las áreas de precipitación ayudan a determinar el tipo y la ubicación del frente.

El uso de mapas meteorológicos en un sentido moderno comenzó a mediados del siglo XIX con el fin de desarrollar una teoría sobre los sistemas de tormentas. ^{[ 3 ]} El desarrollo de una red telegráfica hacia 1845 permitió recopilar información meteorológica de múltiples ubicaciones distantes con la suficiente rapidez como para conservar su valor para aplicaciones en tiempo real. La Institución Smithsonian desarrolló su red de observadores en gran parte del centro y este de los Estados Unidos entre las décadas de 1840 y 1860. El Cuerpo de Señales del Ejército de los Estados Unidos heredó esta red entre 1870 y 1874 mediante una ley del Congreso, y la expandió a la costa oeste poco después. ^{[ 4 ]}

Los datos meteorológicos fueron inicialmente menos útiles debido a las diferentes horas en que se realizaban las observaciones. Los primeros intentos de estandarización horaria se implementaron en Gran Bretaña hacia 1855. Estados Unidos no adoptó completamente las zonas horarias hasta 1905, cuando Detroit estableció la hora estándar. ^{[ 5 ]} Otros países siguieron el ejemplo de Estados Unidos al realizar observaciones meteorológicas simultáneas, a partir de 1873. ^{[ 6 ]} Otros países comenzaron entonces a elaborar análisis de superficie. El uso de zonas frontales en los mapas meteorológicos no apareció hasta la introducción del modelo de ciclones noruego a finales de la década de 1910, a pesar del intento previo de Loomis de una noción similar en 1841. ^{[ 7 ]} Dado que el frente de los cambios de masas de aire se asemejaba a los frentes militares de la Primera Guerra Mundial , el término «frente» se empezó a utilizar para representar estas líneas. ^{[ 8 ]}

A pesar de la introducción del modelo de ciclones noruego justo después de la Primera Guerra Mundial, Estados Unidos no analizó formalmente los frentes en análisis de superficie hasta finales de 1942, cuando se inauguró el Centro de Análisis WBAN en el centro de Washington, DC ^{[ 9 ]} El esfuerzo por automatizar el trazado de mapas comenzó en Estados Unidos en 1969, ^{[ 10 ]} y el proceso se completó en la década de 1970. Hong Kong completó su proceso de trazado de superficie automatizado en 1987. ^{[ 11 ]} Para 1999, los sistemas informáticos y el software finalmente se habían vuelto lo suficientemente sofisticados como para permitir la capacidad de superponer en la misma estación de trabajo imágenes satelitales, imágenes de radar y campos derivados de modelos, como el espesor atmosférico y la frontogénesis, en combinación con observaciones de superficie para hacer el mejor análisis de superficie posible. En Estados Unidos, este desarrollo se logró cuando las estaciones de trabajo Intergraph fueron reemplazadas por estaciones de trabajo n- AWIPS . ^{[ 12 ]} Para 2001, los diversos análisis de superficie realizados dentro del Servicio Meteorológico Nacional se combinaron en el Análisis Unificado de Superficie, que se publica cada seis horas y combina los análisis de cuatro centros diferentes. ^{[ 13 ]} Los avances recientes tanto en el campo de la meteorología como en el de los sistemas de información geográfica han hecho posible diseñar mapas meteorológicos muy precisos. La información meteorológica se puede relacionar rápidamente con detalles geográficos relevantes. Por ejemplo, las condiciones de hielo se pueden mapear en la red de carreteras. Es probable que esto continúe generando cambios en la forma en que se crean y muestran los análisis de superficie en los próximos años. ^{[ 14 ]}

Al analizar un mapa meteorológico, se traza un modelo de estación en cada punto de observación. Dentro del modelo de estación, se trazan la temperatura, el punto de rocío, la velocidad y dirección del viento , la presión atmosférica, la tendencia de la presión y el tiempo actual. ^{[ 15 ]} El círculo en el medio representa la cobertura de nubes; la fracción en la que está relleno representa el grado de nubosidad . ^{[ 16 ]} Fuera de los Estados Unidos, la temperatura y el punto de rocío se trazan en grados Celsius . La flecha de viento apunta en la dirección de donde viene el viento. Cada bandera completa en la flecha de viento representa 10 nudos (19 km/h) de viento, cada media bandera representa 5 nudos (9 km/h) . Cuando los vientos alcanzan los 50 nudos (93 km/h) , se utiliza un triángulo relleno para cada 50 nudos (93 km/h) de viento. ^{[ 17 ]} En los Estados Unidos, la precipitación trazada en la esquina del modelo de estación está en pulgadas . La unidad de medida de precipitación estándar internacional es el milímetro . Una vez que se ha trazado un campo de modelos de estaciones en un mapa, se dibujan las isobaras de análisis (líneas de igual presión), isalobaras (líneas de igual variación de presión), isotermas (líneas de igual temperatura) e isotacas (líneas de igual velocidad del viento). ^{[ 18 ]} Los símbolos meteorológicos abstractos se diseñaron para ocupar el menor espacio posible en los mapas meteorológicos.    

Una característica a escala sinóptica es aquella cuyas dimensiones son de gran escala, de más de varios cientos de kilómetros de longitud. ^{[ 19 ]} Los sistemas de presión migratoria y las zonas frontales existen en esta escala.

centros de presión

Los centros de las zonas de alta y baja presión en superficie que se encuentran dentro de isobaras cerradas en un análisis meteorológico de superficie son los máximos y mínimos absolutos en el campo de presión, y pueden indicar al usuario de un vistazo cuál es el tiempo general en su entorno. Los mapas meteorológicos en los países de habla inglesa representan sus altas presiones como H y sus bajas presiones como L, ^{[ 20 ]} mientras que los países de habla hispana representan sus altas presiones como A y sus bajas presiones como B. ^{[ 21 ]}

Baja presión

Los sistemas de baja presión, también conocidos como ciclones , se ubican en mínimos del campo de presión. La rotación es hacia adentro en la superficie y en sentido antihorario en el hemisferio norte, a diferencia de la rotación hacia adentro y en sentido horario en el hemisferio sur, debido a la fuerza de Coriolis . El clima suele ser inestable en las proximidades de un ciclón, con mayor nubosidad, vientos y temperaturas elevadas, y movimiento ascendente en la atmósfera, lo que aumenta la probabilidad de precipitación. Las bajas presiones polares pueden formarse sobre aguas oceánicas relativamente templadas cuando el aire frío proveniente del casquete polar entra. El agua relativamente más cálida produce convección ascendente, lo que provoca la formación de una baja presión y precipitación, generalmente en forma de nieve. Los ciclones tropicales y las tormentas invernales son variedades intensas de baja presión. Sobre tierra, las bajas presiones térmicas son indicativas de clima cálido durante el verano. ^{[ 22 ]}

Presión alta

Los sistemas de alta presión, también conocidos como anticiclones , giran hacia afuera en la superficie y en sentido horario en el hemisferio norte, a diferencia de cuando giran hacia afuera y en sentido antihorario en el hemisferio sur. Bajo las altas presiones en superficie, el descenso de la atmósfera calienta ligeramente el aire por compresión, lo que produce cielos más despejados, vientos más suaves y una menor probabilidad de precipitación. ^{[ 23 ]} El aire descendente es seco, por lo que se requiere menos energía para elevar su temperatura. Si la alta presión persiste, la contaminación del aire se acumulará debido a los contaminantes atrapados cerca de la superficie por el movimiento descendente asociado con la alta presión. ^{[ 24 ]}

Frentes

En meteorología, los frentes son límites entre masas de aire con diferente densidad, temperatura y humedad . Estrictamente hablando, el frente se define en el borde más cálido de una zona frontal, donde el gradiente es muy grande. Cuando un frente pasa por un punto, se caracteriza por cambios en la temperatura, la humedad, la velocidad y dirección del viento, un mínimo de presión atmosférica y un cambio en el patrón de nubes, a veces con precipitaciones. Los frentes fríos se desarrollan donde avanza la masa de aire frío, los frentes cálidos donde avanza el aire cálido, y un frente estacionario no se mueve. Clásicamente, los frentes rodean los centros de baja presión, como se indica en la imagen que se muestra aquí para el hemisferio norte. A mayor escala, el frente polar terrestre es una intensificación del gradiente general de temperatura entre el ecuador y los polos, subyacente a una corriente en chorro de gran altitud por razones de equilibrio del viento térmico . Los frentes generalmente se desplazan de oeste a este, aunque pueden moverse en dirección norte-sur o incluso este-oeste (un frente de "puerta trasera" ) a medida que el flujo de aire rodea un centro de baja presión. Las zonas frontales pueden verse distorsionadas por características geográficas como montañas y grandes masas de agua. ^{[ 13 ]}

Frente frío

Un frente frío se ubica en el borde delantero de un fuerte gradiente de temperatura en un análisis de isotermas , a menudo marcado por una marcada vaguada de presión superficial . Los frentes fríos pueden moverse hasta el doble de rápido que los frentes cálidos y producen cambios más bruscos en el clima, ya que el aire frío es más denso que el aire cálido y lo eleva y empuja rápidamente. Los frentes fríos suelen ir acompañados de una estrecha banda de nubes, chubascos y tormentas eléctricas. En un mapa meteorológico, la posición superficial del frente frío se marca con una línea azul de triángulos (puntos) que apuntan en la dirección de desplazamiento, en el borde delantero de la masa de aire más frío. ^{[ 13 ]}

frente cálido

Los frentes cálidos marcan la posición en la superficie terrestre donde una masa de aire relativamente cálido avanza hacia aire más frío. El frente se marca en el borde cálido del gradiente de isotermas y se ubica dentro de una vaguada de baja presión que tiende a ser más amplia y débil que la de un frente frío. Los frentes cálidos se mueven más lentamente que los frentes fríos porque el aire frío es más denso y solo se desplaza a lo largo de la superficie terrestre (no se eleva desde ella). La masa de aire cálido se superpone a la masa de aire frío, por lo que los cambios de temperatura y nubosidad ocurren en altitudes más elevadas antes que en la superficie. Las nubes que preceden al frente cálido son en su mayoría estratiformes , con precipitaciones que aumentan gradualmente a medida que el frente se acerca. Delante de un frente cálido, las bases de las nubes descendentes suelen comenzar con cirros y cirrostratos (de alto nivel), luego altostratos (de nivel medio) y, finalmente, descienden a menor altitud a medida que el frente lo atraviesa. La niebla puede preceder a un frente cálido cuando las precipitaciones caen en áreas de aire más frío, pero el aumento de las temperaturas superficiales y el viento tienden a disiparla después del paso del frente cálido. Las condiciones de inestabilidad ambiental pueden propiciar el desarrollo de tormentas eléctricas. En los mapas meteorológicos, la ubicación en superficie de un frente cálido se marca con una línea roja de semicírculos que apuntan en la dirección de su desplazamiento.

Frente ocluido

La visión clásica de un frente ocluido es que se forman cuando un frente frío alcanza a un frente cálido. ^{[ 25 ]} Una visión más moderna sugiere que se forman directamente durante el cierre de la zona baroclínica durante la ciclogénesis y se alargan debido a la deformación del flujo y la rotación alrededor del ciclón. ^{[ 26 ]}

Los frentes ocluidos se indican en un mapa meteorológico mediante una línea púrpura con semicírculos y triángulos alternados que apuntan en la dirección de desplazamiento: es decir, con una mezcla de colores y símbolos de frentes cálidos y fríos. Las oclusiones se pueden dividir en tipos cálidos y fríos. ^{[ 27 ]} En una oclusión fría, la masa de aire que alcanza al frente cálido es más fría que el aire frío que se encuentra delante del frente cálido y se desliza por debajo de ambas masas de aire. En una oclusión cálida, la masa de aire que alcanza al frente cálido no es tan fría como el aire frío que se encuentra delante del frente cálido y se desplaza sobre la masa de aire más fría mientras eleva el aire cálido. Los frentes ocluidos se indican en un mapa meteorológico mediante una línea púrpura con semicírculos y triángulos alternados que apuntan en la dirección de desplazamiento. ^{[ 13 ]}

Los frentes ocluidos suelen formarse alrededor de sistemas de baja presión en las etapas maduras o tardías de su ciclo de vida, pero algunos continúan profundizándose después de la oclusión, y otros no llegan a formar frentes ocluidos. El clima asociado a un frente ocluido incluye diversos patrones de nubes y precipitaciones, como franjas secas y precipitaciones en bandas. Los frentes fríos, cálidos y ocluidos suelen encontrarse en el punto de oclusión o punto triple. ^{[ 28 ]}

Frentes estacionarios y líneas de corte

Un frente estacionario es un límite inmóvil entre dos masas de aire diferentes. Tienden a permanecer en la misma área durante largos períodos de tiempo, a veces ondulando en ondas. ^{[ 29 ]} A menudo, un gradiente de temperatura menos pronunciado continúa detrás (en el lado frío de) la zona frontal definida con isotermas más espaciadas. Se puede encontrar una amplia variedad de clima a lo largo de un frente estacionario, caracterizado más por su presencia prolongada que por un tipo específico. Los frentes estacionarios pueden disiparse después de varios días, pero pueden transformarse en un frente frío o cálido si las condiciones en altura cambian, empujando una masa de aire hacia la otra. Los frentes estacionarios se marcan en los mapas meteorológicos con semicírculos rojos y picos azules alternados que apuntan en direcciones opuestas, lo que indica que no hay movimiento significativo.

A medida que las temperaturas de las masas de aire se igualan, los frentes estacionarios pueden volverse más pequeños, degenerando en una zona estrecha donde la dirección del viento cambia en una corta distancia, conocida como línea de cizalladura, ^{[ 30 ]} representada como una línea azul de puntos y guiones alternados. ^{[ 13 ] [ 31 ]}

Las características de mesoescala son más pequeñas que los sistemas de escala sinóptica como los frentes, pero más grandes que los sistemas de escala de tormenta como las tormentas eléctricas. Las dimensiones horizontales generalmente varían desde más de diez kilómetros hasta varios cientos de kilómetros. ^{[ 32 ]}

límites de salida y líneas de turbonada

Las áreas organizadas de actividad de tormentas eléctricas no solo refuerzan las zonas frontales preexistentes, sino que pueden adelantar a los frentes fríos. Este adelantamiento ocurre en un patrón donde el chorro de nivel superior se divide en dos corrientes. El sistema convectivo de mesoescala (SCM) resultante se forma en el punto de división de nivel superior en el patrón de viento en el área de mejor entrada de bajo nivel . La convección luego se mueve hacia el este y hacia el ecuador en el sector cálido, paralela a las líneas de espesor de bajo nivel. Cuando la convección es fuerte y lineal o curva, el SCM se llama línea de turbonada, con la característica ubicada en el borde delantero donde los cambios significativos del viento y el aumento de la presión. ^{[ 38 ]} Incluso las áreas de tormentas eléctricas más débiles y menos organizadas darán lugar a aire localmente más frío y presiones más altas, y existen límites de salida delante de este tipo de actividad, "SQLN" o "LÍNEA DE TURBA", mientras que los límites de salida se representan como vaguadas con una etiqueta de "LÍMITE DE SALIDA" o "LÍNDEO DE SALIDA".

frentes de brisa marina y terrestre

Los frentes de brisa marina se producen en días soleados cuando la masa terrestre calienta el aire que se encuentra sobre ella hasta alcanzar una temperatura superior a la del agua. Se forman límites similares a sotavento en lagos y ríos durante el día, así como en masas terrestres mar adentro por la noche. Dado que el calor específico del agua es muy alto, la variación de temperatura diurna en las masas de agua es mínima, incluso en los días más soleados. La temperatura del agua varía menos de 1 °C (1,8 °F) . Por el contrario, la tierra, con un calor específico menor, puede variar varios grados en cuestión de horas. ^{[ 39 ]}  

Durante la tarde, la presión atmosférica disminuye sobre tierra firme a medida que el aire más cálido asciende. El aire relativamente más frío sobre el mar lo reemplaza, dando como resultado un viento fresco que sopla desde tierra. Este proceso suele invertirse por la noche, cuando la temperatura del agua es más alta en relación con la de la tierra, generando una brisa marina. Sin embargo, si la temperatura del agua es más fría que la de la tierra por la noche, la brisa marina puede continuar, aunque con menor intensidad. Este es el caso típico , por ejemplo, a lo largo de la costa de California .

Si existe suficiente humedad, pueden formarse tormentas eléctricas a lo largo de los frentes de brisa marina, que a su vez pueden generar límites de salida. Esto provoca regímenes caóticos de viento y presión si el flujo director es débil. Al igual que otras características de la superficie, los frentes de brisa marina se encuentran dentro de vaguadas de baja presión. ^{[ 40 ]}

• El Navegante Práctico Americano de Bowditch
• Ciclón extratropical
• Frontólisis
• Esquema de meteorología
• Dorsal (meteorología)

• "El ciclón de latitudes medias"
• Modelo de ciclones noruego — Servicio Meteorológico Nacional
• Manual unificado de análisis de superficies — Servicio Meteorológico Nacional
• Análisis unificado de superficies — NWS
• Glosario de meteorología
• Página del Frente Frío