E12 Composición y Estructura Vertical

Tópico

La atmósfera terrestre se divide en capas definidas principalmente por la variación de la temperatura con la altura. La troposfera, que se extiende desde la superficie hasta unos 12 km en promedio, presenta una disminución de temperatura cercana a 6,5 °C por kilómetro. Sobre ella se encuentra la estratosfera, aproximadamente entre 12 y 50 km, donde la temperatura aumenta con la altura debido principalmente a la absorción de radiación ultravioleta por el ozono. Entre unos 50 y 80 km se encuentra la mesosfera, donde la temperatura vuelve a disminuir con la altura, seguida por la termosfera. Este perfil alternante de temperatura constituye la base de la estructura vertical de la atmósfera.

La frontera entre la troposfera y la estratosfera se denomina tropopausa. Su altura varía considerablemente con la latitud: en los trópicos puede situarse entre 16 y 18 km, mientras que en las regiones polares suele encontrarse entre 8 y 10 km. Esta diferencia refleja las condiciones térmicas y dinámicas de cada región. La intensa convección tropical eleva la tropopausa, mientras que el aire frío y más estable de las regiones polares la mantiene a menor altura. Su posición resulta, por tanto, del equilibrio entre procesos radiativos y dinámicos y puede variar cuando este equilibrio cambia.

La estratosfera posee además una circulación atmosférica a gran escala denominada circulación de Brewer-Dobson. El aire asciende principalmente en las regiones tropicales, se desplaza hacia latitudes mayores y finalmente desciende en regiones extratropicales y polares. Esta circulación está vinculada a ondas atmosféricas generadas en la troposfera que se propagan hacia la estratosfera y transfieren allí momento. Como consecuencia, contribuyen a impulsar el movimiento meridional del aire estratosférico. La circulación de Brewer-Dobson desempeña además un papel fundamental en la distribución del ozono y otros gases traza, transportándolos desde las regiones donde se producen y modificando su distribución global.

La interacción entre las ondas atmosféricas y la estratosfera puede producir episodios particularmente intensos denominados calentamientos súbitos estratosféricos. Durante estos eventos, la temperatura de la estratosfera polar puede aumentar varias decenas de grados en pocos días. Simultáneamente, el vórtice polar estratosférico, formado por fuertes vientos que rodean el polo durante el invierno, puede debilitarse considerablemente y, en los casos más intensos, experimentar una inversión de sus vientos.

Las consecuencias de estos fenómenos pueden propagarse hacia niveles inferiores de la atmósfera. El acoplamiento entre troposfera y estratosfera funciona así en ambas direcciones. Desde abajo, las ondas generadas en la troposfera se propagan hacia arriba e influyen sobre la circulación estratosférica, incluida la circulación de Brewer-Dobson y el vórtice polar. Desde arriba, las alteraciones producidas en la estratosfera pueden propagarse posteriormente hacia la troposfera y modificar durante semanas los patrones de circulación y presión atmosférica.

Cuando un calentamiento súbito debilita intensamente el vórtice polar, los efectos posteriores pueden modificar patrones de circulación asociados al Ártico y al Atlántico Norte. Estos cambios pueden favorecer determinadas configuraciones atmosféricas que permiten incursiones de aire frío hacia algunas regiones de latitudes medias. Existe así una conexión dinámica mediante la cual perturbaciones originadas en la troposfera afectan primero a la estratosfera y las modificaciones resultantes pueden posteriormente influir nuevamente sobre el tiempo meteorológico cercano a la superficie.

La estructura vertical de la atmósfera no constituye, por tanto, una simple sucesión de capas independientes. Troposfera, estratosfera y regiones superiores forman un sistema dinámicamente conectado mediante radiación, circulación y propagación de ondas. Una perturbación generada en una capa puede transmitirse verticalmente, modificar la circulación de otra y producir posteriormente efectos a gran distancia y en escalas temporales de días o semanas.

ID:1362