Ojo (ciclón)
El ojo es una región de clima mayormente tranquilo en el centro de los ciclones tropicales . El ojo de una tormenta es un área aproximadamente circular, típicamente de 30 a 65 kilómetros (19 a 40 millas) de diámetro. Está rodeado por la pared del ojo , un anillo de tormentas eléctricas imponentes donde ocurren el clima más severo y los vientos más fuertes. La presión barométrica más baja del ciclón ocurre en el ojo y puede ser hasta un 15 por ciento más baja que la presión fuera de la tormenta. [1]
En ciclones tropicales fuertes, el ojo se caracteriza por vientos suaves y cielos despejados, rodeado por todos lados por una pared ocular simétrica y altísima. En los ciclones tropicales más débiles, el ojo está menos definido y puede estar cubierto por el nublado denso central , un área de nubes altas y espesas que se muestran brillantemente en las imágenes de satélite . Las tormentas más débiles o desorganizadas también pueden presentar una pared del ojo que no rodea completamente el ojo o tiene un ojo que presenta fuertes lluvias. En todas las tormentas, sin embargo, el ojo es la ubicación de la presión barométrica mínima de la tormenta, donde la presión atmosférica al nivel del mar es la más baja. [1] [2]
Estructura
Un ciclón tropical típico tendrá un ojo de aproximadamente 30 a 65 km (20 a 40 millas) de ancho, generalmente situado en el centro geométrico de la tormenta. El ojo puede estar despejado o tener nubes bajas irregulares (un ojo despejado ), puede estar lleno de nubes de nivel bajo y medio (un ojo lleno ), o puede estar oscurecido por el nublado denso central. Sin embargo, hay muy poco viento y lluvia, especialmente cerca del centro. Esto está en marcado contraste con las condiciones en la pared del ojo, que contiene los vientos más fuertes de la tormenta. [3] Debido a la mecánica de un ciclón tropical , el ojo y el aire directamente encima de él son más cálidos que su entorno. [4]
Aunque normalmente son bastante simétricos, los ojos pueden ser alargados e irregulares, especialmente en las tormentas que se debilitan. Un ojo grande harapiento es un ojo no circular que parece fragmentado y es un indicador de un ciclón tropical débil o debilitado. Un ojo abierto es un ojo que puede ser circular, pero la pared del ojo no rodea completamente el ojo, lo que también indica un ciclón debilitado, privado de humedad o uno débil pero fortalecedor. Ambas observaciones se utilizan para estimar la intensidad de los ciclones tropicales mediante el análisis de Dvorak . [5] Las paredes de los ojos suelen ser circulares; sin embargo, ocasionalmente se presentan formas claramente poligonales que van desde triángulos hasta hexágonos. [6]
Si bien las tormentas maduras típicas tienen ojos de unas pocas docenas de millas de ancho, las tormentas que se intensifican rápidamente pueden desarrollar un ojo extremadamente pequeño, claro y circular, a veces denominado ojo estenopeico . Las tormentas con ojos de alfiler son propensas a grandes fluctuaciones en la intensidad y proporcionan dificultades y frustraciones a los pronosticadores. [7]
Los ojos pequeños / minúsculos, los de menos de 10 nmi (19 km, 12 millas) de ancho, a menudo desencadenan ciclos de reemplazo de la pared del ojo , donde una nueva pared del ojo comienza a formarse fuera de la pared del ojo original. Esto puede tener lugar entre quince y cientos de kilómetros (diez a algunos cientos de millas) fuera del ojo interno. La tormenta luego desarrolla dos paredes oculares concéntricas , o un "ojo dentro de un ojo". En la mayoría de los casos, la pared externa del ojo comienza a contraerse poco después de su formación, lo que obstruye el ojo interno y deja un ojo mucho más grande pero más estable. Si bien el ciclo de reemplazo tiende a debilitar las tormentas a medida que ocurren, la nueva pared del ojo puede contraerse con bastante rapidez después de que la antigua pared del ojo se disipa, lo que permite que la tormenta se vuelva a fortalecer. Esto puede desencadenar otro ciclo de refuerzo de reemplazo de la pared del ojo. [8]
Los ojos pueden variar en tamaño desde 370 km (230 millas) ( tifón Carmen ) [9] hasta tan solo 3,7 km (2,3 millas) ( huracán Wilma ) de ancho. [10] Si bien es poco común que las tormentas con ojos grandes se vuelvan muy intensas, ocurre, especialmente en huracanes anulares . El huracán Isabel fue el undécimo huracán más poderoso del Atlántico norte en la historia registrada y mantuvo un ojo grande, de 65 a 80 km (40 a 50 millas) de ancho durante un período de varios días. [11]
Formación y detección
Los ciclones tropicales se forman típicamente a partir de áreas grandes y desorganizadas de clima alterado en las regiones tropicales. A medida que se forman y acumulan más tormentas, la tormenta desarrolla bandas de lluvia que comienzan a girar alrededor de un centro común. A medida que la tormenta gana fuerza, se forma un anillo de convección más fuerte a cierta distancia del centro de rotación de la tormenta en desarrollo. Dado que las tormentas eléctricas más fuertes y las lluvias más fuertes marcan áreas de corrientes ascendentes más fuertes , la presión barométrica en la superficie comienza a descender y el aire comienza a acumularse en los niveles superiores del ciclón. [12] Esto da como resultado la formación de un anticiclón de nivel superior , o un área de alta presión atmosférica por encima del cielo denso central. En consecuencia, la mayor parte de este aire acumulado fluye hacia afuera en forma anticiclónica por encima del ciclón tropical. Fuera del ojo en formación, el anticiclón en los niveles superiores de la atmósfera mejora el flujo hacia el centro del ciclón, empujando el aire hacia la pared del ojo y provocando un circuito de retroalimentación positiva . [12]
Sin embargo, una pequeña porción del aire acumulado, en lugar de fluir hacia afuera, fluye hacia adentro, hacia el centro de la tormenta. Esto hace que la presión del aire aumente aún más, hasta el punto en que el peso del aire contrarresta la fuerza de las corrientes ascendentes en el centro de la tormenta. El aire comienza a descender en el centro de la tormenta, creando un área mayormente libre de lluvia: un ojo recién formado. [12]
Hay muchos aspectos de este proceso que siguen siendo un misterio. Los científicos no saben por qué se forma un anillo de convección alrededor del centro de circulación en lugar de encima de él, o por qué el anticiclón del nivel superior solo expulsa una parte del exceso de aire sobre la tormenta. Existen muchas teorías sobre el proceso exacto por el cual se forma el ojo: todo lo que se sabe con certeza es que el ojo es necesario para que los ciclones tropicales alcancen altas velocidades de viento. [12]
La formación de un ojo es casi siempre un indicador del aumento de la organización y la fuerza de los ciclones tropicales. Debido a esto, los meteorólogos observan de cerca las tormentas en desarrollo para detectar signos de formación de ojos.
Para tormentas con un ojo despejado, la detección del ojo es tan simple como mirar imágenes de un satélite meteorológico . Sin embargo, para tormentas con un ojo lleno, o un ojo completamente cubierto por el denso nublado central, se deben utilizar otros métodos de detección. Las observaciones de los barcos y los cazadores de huracanes pueden señalar visualmente un ojo, al buscar una caída en la velocidad del viento o la falta de lluvia en el centro de la tormenta. En los Estados Unidos, Corea del Sur y algunos otros países, una red de estaciones de radar meteorológico NEXRAD Doppler puede detectar ojos cerca de la costa. Los satélites meteorológicos también llevan equipos para medir el vapor de agua atmosférico y las temperaturas de las nubes, que se pueden utilizar para detectar un ojo en formación. Además, los científicos han descubierto recientemente que la cantidad de ozono en el ojo es mucho mayor que la cantidad en la pared del ojo, debido al aire que se hunde desde la estratosfera rica en ozono. Los instrumentos sensibles al ozono realizan mediciones, que se utilizan para observar columnas de aire ascendentes y descendentes, y proporcionan indicaciones de la formación de un ojo, incluso antes de que las imágenes de satélite puedan determinar su formación. [13]
Un estudio de satélite encontró ojos detectados en promedio durante 30 horas por tormenta. [14]
Fenómenos asociados
Ciclos de reemplazo de la pared del ojo
Los ciclos de reemplazo de la pared del ojo , también llamados ciclos concéntricos de la pared del ojo , ocurren naturalmente en ciclones tropicales intensos, generalmente con vientos superiores a 185 km / h (115 mph), o huracanes importantes (Categoría 3 o superior en la escala de huracanes Saffir-Simpson ). Cuando los ciclones tropicales alcanzan esta intensidad y la pared del ojo se contrae o ya es lo suficientemente pequeña (ver arriba ), algunas de las bandas de lluvia externas pueden fortalecerse y organizarse en un anillo de tormentas (una pared externa del ojo) que se mueve lentamente hacia adentro y roba la pared interna del ojo de su necesaria humedad y momento angular . Dado que los vientos más fuertes se encuentran en la pared del ojo de un ciclón, el ciclón tropical generalmente se debilita durante esta fase, ya que la pared interior es "estrangulada" por la pared exterior. Con el tiempo, la pared exterior del ojo reemplaza por completo a la interior y la tormenta puede volver a intensificarse. [8]
El descubrimiento de este proceso fue parcialmente responsable del final del experimento de modificación de huracanes del gobierno de los EE. UU . Proyecto Stormfury . Este proyecto se propuso sembrar nubes fuera de la pared del ojo, lo que provocó la formación de una nueva pared del ojo y debilitó la tormenta. Cuando se descubrió que se trataba de un proceso natural debido a la dinámica de los huracanes, el proyecto se abandonó rápidamente. [8]
Casi todos los huracanes intensos sufren al menos uno de estos ciclos durante su existencia. El huracán Allen en 1980 pasó por repetidos ciclos de reemplazo de la pared del ojo, fluctuando entre el estado de Categoría 5 y Categoría 4 en la escala Saffir-Simpson varias veces. El huracán Juliette fue un caso poco común documentado de triple pared del ojo. [15]
Fosos
Un foso en un ciclón tropical es un anillo claro fuera de la pared del ojo, o entre las paredes del ojo concéntricas, que se caracteriza por hundimiento (aire que se hunde lentamente) y poca o ninguna precipitación. El flujo de aire en el foso está dominado por los efectos acumulativos de estiramiento y cizallamiento . El foso entre las paredes de los ojos es un área en la tormenta donde la velocidad de rotación del aire cambia mucho en proporción a la distancia desde el centro de la tormenta; estas áreas también se conocen como zonas de filamentación rápida . Estas áreas se pueden encontrar potencialmente cerca de cualquier vórtice de fuerza suficiente, pero son más pronunciadas en ciclones tropicales fuertes. [dieciséis]
Mesovórtices de la pared del ojo
Los mesovórtices de la pared del ojo son características de rotación a pequeña escala que se encuentran en las paredes del ojo de ciclones tropicales intensos. Son similares, en principio, a los pequeños "vórtices de succión" que a menudo se observan en los tornados de múltiples vórtices . [17] En estos vórtices, la velocidad del viento puede ser mayor que en cualquier otro lugar de la pared del ojo. [18] Los mesovórtices de la pared del ojo son más comunes durante los períodos de intensificación en ciclones tropicales. [17]
Los mesovórtices de la pared del ojo a menudo exhiben un comportamiento inusual en ciclones tropicales. Por lo general, giran alrededor del centro de baja presión, pero a veces permanecen estacionarios. Incluso se ha documentado que los mesovórtices de la pared del ojo cruzan el ojo de una tormenta. Estos fenómenos han sido documentados de forma observacional, [19] experimental, [17] y teórica. [20]
Los mesovórtices de la pared del ojo son un factor importante en la formación de tornados después de la llegada de un ciclón tropical. Los mesovórtices pueden generar rotación en células convectivas individuales o corrientes ascendentes (un mesociclón ), lo que conduce a una actividad tornádica. Al tocar tierra, se genera fricción entre la circulación del ciclón tropical y la tierra. Esto puede permitir que los mesovórtices desciendan a la superficie y provoquen tornados. [21] Estas circulaciones tornádicas en la capa límite pueden prevalecer en las paredes internas del ojo de ciclones tropicales intensos, pero con una duración corta y un tamaño pequeño, no se observan con frecuencia. [22]
Efecto estadio
El efecto estadio es un fenómeno observado en fuertes ciclones tropicales. Es un evento bastante común, donde las nubes de la pared del ojo se curvan hacia afuera desde la superficie con la altura. Esto le da al ojo una apariencia que se asemeja a una cúpula abierta desde el aire, similar a un estadio deportivo . Un ojo siempre es más grande en la parte superior de la tormenta y más pequeño en la parte inferior de la tormenta porque el aire ascendente en la pared del ojo sigue isolíneas de igual momento angular , que también se inclinan hacia afuera con la altura. [23] [24] [25]
Características similares a los ojos
Una estructura similar a un ojo se encuentra a menudo en la intensificación de los ciclones tropicales. Similar al ojo que se ve en los huracanes o tifones, es un área circular en el centro de circulación de la tormenta en la que no hay convección. Estas características similares a ojos se encuentran normalmente en la intensificación de tormentas tropicales y huracanes de categoría 1 en la escala Saffir-Simpson. Por ejemplo, se encontró una característica similar a un ojo en el huracán Beta cuando la tormenta tenía velocidades máximas de viento de solo 80 km / h (50 mph), muy por debajo de la fuerza de un huracán. [26] Las características típicamente no son visibles en longitudes de onda visibles o longitudes de onda infrarrojas desde el espacio, aunque se ven fácilmente en imágenes de satélite de microondas . [27] Su desarrollo en los niveles medios de la atmósfera es similar a la formación de un ojo completo, pero las características pueden estar desplazadas horizontalmente debido a la cizalladura vertical del viento. [28] [29]
