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Al estudiar los ciclones de latitudes medias, hablamos un poco de la corriente en chorro, que es un canal de vientos rápidos cerca de la parte superior de la troposfera. Pero, la corriente en chorro de la que hablamos es realmente la corriente en chorro de latitudes medias, que afecta regularmente al tiempo en las latitudes medias. Sin embargo, la corriente en chorro de latitudes medias no es la única corriente en chorro de la Tierra.
En nuestra discusión sobre las altas subtropicales, ignoramos la rotación de la Tierra y la fuerza de Coriolis cuando discutimos el flujo de gran altitud, hacia los polos, en la Célula Hadley. Como nuestro planeta gira, el aire no fluye directamente hacia los polos a gran altura. De hecho, toma una ruta mucho más arremolinada. A medida que el aire fluye hacia los polos en la rama superior de la Célula de Hadley, finalmente se curva hacia el este (en el hemisferio norte). El resultado final es que los paquetes de aire de las ramas superiores de las Células Hadley acaban dando vueltas a la Tierra durante sus elevados viajes desde las regiones ecuatoriales hasta las subtropicales. Esta espiral hacia los polos culmina en la corriente en chorro subtropical («STJ», por sus siglas en inglés) cerca de los 30 grados de latitud.
La STJ fue en realidad una de las últimas características importantes de la troposfera que se descubrió por observación humana directa. Durante la Segunda Guerra Mundial, los pilotos estadounidenses, mientras volaban hacia el oeste en las cercanías de Japón y otras islas del Pacífico, informaron de velocidades en tierra dramáticamente inferiores a la velocidad aérea indicada por el avión. Volar a velocidades muy lentas en relación con el suelo sólo podía significar una cosa: ¡un enorme viento en contra! Mira la imagen de abajo, que muestra las velocidades medias del viento a largo plazo (en metros por segundo) y las direcciones cerca de 40.000 pies sobre Asia y el Océano Pacífico occidental durante el invierno meteorológico (diciembre, enero y febrero). La estrecha franja de vientos rápidos cerca de la latitud 30 grados marca la posición media del STJ. Aunque los pilotos pudieron avanzar poco en algunas de sus misiones, ¡habían hecho un gran descubrimiento!
De hecho, el STJ es más fuerte sobre la región del Pacífico occidental, en promedio, que en cualquier otro lugar del mundo. Esto se debe principalmente a que las tierras altas del Himalaya y del Tíbet interrumpen y desvían el flujo de aire generalmente occidental en la troposfera superior. Más al este, las ramas de aire desviadas vuelven a fluir juntas y se aceleran cerca de Japón. Como referencia, la imagen de arriba muestra que las velocidades medias en el STJ cerca de Japón pueden superar los 70 metros por segundo (unas 157 millas por hora) durante el invierno meteorológico.
El mecanismo general para mantener el STJ cerca de los 30 grados de latitud, sin embargo, es la tendencia de las parcelas de aire a conservar su momento angular en las ramas superiores de las Células Hadley. Recordemos que la conservación del momento angular es el concepto que explica cómo los patinadores artísticos giran mucho más rápido cuando tiran de sus brazos hacia dentro (disminuyendo su distancia del eje de rotación). A medida que las parcelas de las ramas superiores de las Células de Hadley giran en espiral hacia el polo, su distancia al eje de rotación de la Tierra disminuye, lo que da lugar a velocidades más rápidas. En teoría, el aire que parte del reposo (en relación con la superficie terrestre) en lo alto del ecuador alcanzará la latitud 30 grados con una velocidad hacia el este de 134 metros por segundo (aproximadamente 260 nudos, o 300 mph) asumiendo que conserva perfectamente su momento angular a lo largo de su ruta.
Pero, en realidad, el STJ no alcanza tales velocidades. Eso es porque las parcelas no conservan completamente su momento angular. Las altas montañas y los imponentes cumulonimbos, por ejemplo, ejercen cierta resistencia sobre las parcelas de aire que se mueven hacia el polo en las ramas superiores de las Células Hadley. Independientemente de estos y otros impedimentos para la conservación del momento angular, es justo decir que las parcelas de aire tienden a conservar el momento angular a medida que se mueven en espiral hacia el eje de rotación de la Tierra, arrojando su momento angular «en la mezcla» que llamamos el STJ.
Así que, en su mayor parte, el STJ es fundamentalmente una consecuencia de la conservación del momento angular (a diferencia de la corriente en chorro de latitudes medias, que debe su formación a los gradientes de temperatura hemisféricos). Teniendo en cuenta la idea de la conservación, añadiré que la tasa de rotación de la Tierra determina en gran medida la ubicación media del STJ, porque la tasa de rotación de la Tierra, en parte, gobierna la magnitud de la fuerza de Coriolis. Si la velocidad de rotación de la Tierra aumentara (lo que supondría una mayor fuerza de Coriolis), el STJ se desarrollaría más cerca del ecuador. Si la rotación de la Tierra se ralentizara, la fuerza de Coriolis sería más débil, y el STJ se formaría más lejos del ecuador que los 30 grados de latitud.
Resulta que el STJ es más fuerte durante el invierno que durante el verano, a pesar de una mayor extensión hacia el polo de la rama superior de la circulación Hadley del hemisferio de verano. Eso puede parecer extraño, dado que el principal mecanismo impulsor del STJ es la tendencia de las parcelas a conservar el momento angular (lo que daría lugar a velocidades más rápidas cuando el STJ está en latitudes más altas). Entonces, ¿por qué las parcelas de aire elevadas que viajan más hacia el polo en verano no se aceleran en gran medida a medida que se acercan en espiral al eje de rotación de la Tierra?
Resulta que el intenso calentamiento solar sobre las masas de tierra en la región subtropical del hemisferio norte trastorna el carro de la manzana de la circulación Hadley. En pocas palabras, básicamente se calienta mucho más en las latitudes cercanas a los 30 grados norte (principalmente sobre la tierra) que sobre las regiones ecuatoriales, invirtiendo así el típico gradiente de temperatura norte-sur. Para confirmar esta observación, compruebe las temperaturas medias a largo plazo en los trópicos y subtrópicos para junio, julio y agosto. Dado que nuestro modelo prototipo de la Célula de Hadley se basa en la suposición de que el cinturón de máximo calentamiento se produce sobre las regiones ecuatoriales, no debería sorprender que cuando este cinturón se desplaza hacia los polos, hacia los subtrópicos, nuestro modelo de la circulación Hadley idealizada se rompa. Como resultado, la fuerza del STJ se ve afectada, y el STJ no juega un papel tan importante en el patrón meteorológico general durante el verano.
Para ver el cambio en la fuerza del STJ entre el verano y el invierno, compare los vientos medios cerca de 40.000 pies sobre América del Norte y los océanos adyacentes durante el verano y el invierno (arriba). Para empezar, se puede ver una firma de vientos rápidos sobre el centro y el norte de Estados Unidos. Es la huella de la corriente en chorro de latitudes medias. Para marcar la STJ, he utilizado flechas negras gruesas en cada imagen. En verano (imagen de la izquierda), hay dos rayas de vientos relativamente débiles asociadas a la posición media del STJ de verano. Una se extiende desde Hawai hacia el suroeste de los Estados Unidos y la otra se dirige desde el océano Atlántico medio hacia el noroeste de África. Estas «rayas» de vientos palidecen en comparación con el robusto STJ de invierno (imagen de la derecha, arriba).
Durante el invierno, el robusto STJ puede contribuir a grandes tormentas invernales sobre las latitudes medias. El STJ es una característica semipermanente, y hay que recordar que su ubicación media está fijada en gran medida por la tasa de rotación de la Tierra. Sin embargo, los cambios locales en los gradientes de temperatura y presión pueden hacer que partes del STJ se abulten un poco más hacia el polo o se hundan un poco más hacia el sur de vez en cuando. En general, el alcance más septentrional del STJ corresponde a la extensión más meridional de la corriente en chorro más nómada de las latitudes medias. Por lo tanto, es seguro asumir que las dos corrientes de chorro a veces interactúan, y a veces se puede establecer el escenario para el rápido desarrollo de los ciclones de latitudes medias, en particular sobre la costa atlántica, donde los contrastes naturales de temperatura entre la tierra y el mar proporcionan terrenos de cultivo favorables.
Una de estas interacciones memorables dio lugar a la sorprendente tormenta de nieve del Día de los Presidentes de 1979 para Washington, D.C. y los estados circundantes del Atlántico Medio y el Sureste. En este caso, el STJ fue atraído hacia el norte en un flujo del suroeste por delante de una fuerte vaguada en la corriente en chorro de latitudes medias (a veces denominada corriente en chorro «polar», marcada en azul). Esta configuración permitió que el STJ actuara como catalizador de la tormenta del Día de los Presidentes de 1979. Más al este, sobre el Océano Atlántico, el STJ toma un giro más hacia el este y eventualmente hacia el sur (fuera de la imagen de la derecha) mientras comienza a regresar hacia su posición media.
A su paso, la tormenta del Día de los Presidentes dejó fuertes nevadas desde Georgia hasta Pensilvania, como se ve en esta imagen de satélite visible de las 19Z del 19 de febrero. De hecho, muchas tormentas invernales importantes en las latitudes medias se benefician de que el STJ sea atraído hacia el norte como en este caso. Así que, mientras que las Células Hadley controlan regularmente aspectos del tiempo tropical, ciertamente pueden tener impactos en el tiempo en las latitudes medias, también!
En términos de las Células Hadley, hemos cubierto ahora la rama ascendente en la ITCZ, la rama superior (que culmina en el STJ), y la rama descendente que forma los máximos subtropicales cerca de 30 grados de latitud. A continuación, nos centraremos en la última rama de la circulación, los vientos alisios: el flujo de superficie que vuelve hacia la ITCZ desde los subtrópicos. Sigue leyendo!