E6 Ondas Atmosféricas - Internas y de Gravedad

Tópico

Las ondas de gravedad atmosféricas son perturbaciones que existen porque, en un aire estratificado, la boyantez actúa como fuerza restauradora: cualquier parcela de aire que se desplaza verticalmente de su posición de equilibrio siente esa boyantez empujándola de vuelta, y ese vaivén entre el desplazamiento y la fuerza que lo corrige es lo que produce la onda. Las ondas de gravedad atmosféricas existen tanto en la troposfera como en la estratosfera, y se generan de tres maneras distintas: por convección, por el relieve del terreno o por el ajuste geostrófico del flujo. La frecuencia con la que oscilan estas ondas de gravedad atmosféricas no puede tomar cualquier valor: queda acotada entre la frecuencia de Coriolis, que marca el límite de baja frecuencia, y la frecuencia de Brunt-Väisälä, que marca el límite de alta frecuencia.

Una de las tres formas de generar ondas de gravedad atmosféricas, el relieve del terreno, da origen a las ondas de montaña: se producen cuando el flujo horizontal choca contra la orografía y esta lo perturba. Si el flujo que choca contra la orografía es estable y de intensidad moderada, esa perturbación se reparte en dos tipos de onda: unas ondas de gravedad quedan atrapadas cerca de la superficie, formando las llamadas ondas de lee, mientras que otras se propagan verticalmente hacia arriba, alejándose de la montaña que las originó.

Las ondas que se propagan verticalmente no mantienen su amplitud constante: como el aire se vuelve cada vez menos denso con la altura, la amplitud de la onda tiene que crecer para conservar la misma energía, hasta que esa amplitud crece tanto que las superficies isentrópicas que la onda va deformando terminan por plegarse sobre sí mismas. En ese momento la onda rompe, y al romper deposita todo el momento que traía en esa región de la atmósfera; ese depósito de momento es lo que produce el frenado de ondas de montaña, un frenado que los modelos numéricos deben parametrizar y que retarda los chorros de viento que atraviesan esa misma región.

Este mismo depósito de momento, multiplicado por todas las ondas de gravedad atmosféricas que rompen en distintos lugares y a distintas alturas, convierte a las ondas de gravedad atmosféricas en el principal mecanismo de transporte de momento desde la troposfera hacia la estratosfera y la mesosfera. Ese transporte de momento es crítico para el balance de momento de la circulación media de la atmósfera media: sin las ondas de gravedad atmosféricas depositando momento a lo largo de su ruptura, esa circulación media perdería una parte esencial de lo que la mantiene en equilibrio.

Precisamente porque las ondas de gravedad atmosféricas son tan importantes para ese balance de momento, no poder representarlas bien en un modelo global es un problema serio: su escala horizontal, de entre diez y cien kilómetros, queda por debajo de la resolución típica que manejan los modelos globales de predicción, así que ningún modelo global las resuelve directamente y todas tienen que parametrizarse, del mismo modo en que se parametriza el frenado que producen las ondas de montaña al romper. Así, las ondas de gravedad atmosféricas —nacidas de la boyantez que las restaura, generadas por la convección, la orografía o el ajuste geostrófico, y capaces de romper y depositar su momento muy lejos de donde se originaron— siguen siendo, pese a su tamaño pequeño, una pieza indispensable del balance de momento de toda la atmósfera media.

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