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El viento y el campo de presión Meteorología para aviadores navales Curso 2006 Prof.: Dr. Gustavo V. Necco Escuela de Aviación Naval ESANA.

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1 El viento y el campo de presión Meteorología para aviadores navales Curso 2006 Prof.: Dr. Gustavo V. Necco Escuela de Aviación Naval ESANA

2 EL VIENTO Y EL CAMPO DE PRESION

3 El viento

4 Dirección y velocidad del viento

5 Cómo se representa el viento en un gráfico?

6 Velocidad del viento. Unidades En la vida corriente se expresa en kilómetros por hora (km/h) En aeronáutica se adoptó internacionalmente el nudo. 1 nudo (kt) corresponde a 1 milla náutica por hora, es decir 1 kt = 1,852 km/h Para velocidades inferiores a 40 km/h sin mucho error podemos aproximar 1 m/s = 2 kt = 4 km/h

7 Escala Beaufort - Intensidad del viento 0 CALMA < 1 < 1 M: La mar está como un espejo. T: El humo sube verticalmente. 1 VENTOLINA M: Rizos sin espuma. T: La dirección del viento se define por la del humo, pero no por las veletas y banderas. 2 FLOJITO (Brisa muy débil) M: Olas pequeñas que no llegan a romper. T: El viento se siente en la cara. Se mueven las hojas de los árboles, veletas y banderas. 3 FLOJO (Brisa débil) M: Olas algo mayores cuyas crestas comienzan a romper. Borreguillos dispersos. T: Las hojas de los árboles se agitan constantemente. Se despliegan las banderas. 4 BONANCIBLE (Brisa moderada) M: Las olas se hacen más largas. Borreguillos numerosos. T: El viento levanta los árboles pequeños. En los estanques se forman olas pequeñas. 5 FRESQUITO (Brisa fresca) M: Olas moderadas alargadas. Gran abundancia de borreguillos, eventualmente algunos rociones. T: Se mueven los árboles pequeños. En los estanques se forman olas pequeñas. Célebre escala publicada en 1806 por el almirante inglés Francis Beaufort y compuesta de 12 grados (12 fuerzas) para expresar la fuerza (o velocidad) del viento. F DEFINICIÓN NUDOS KM/H OBSERVACIONES EN LA MAR (M) Y EN LA TIERRA (T)

8 6 FRESCO (Brisa fuerte) M: Se comienzan a formar olas grandes. Las crestas de espuma blanca se extienden por todas partes. Aumentan los rociones. T: Se mueven las ramas grandes de los árboles. Silban los hilos del telégrafo. Se utilizan con dificultad los paraguas. 7 FRESCACHON (Viento fuerte) M: La mar engruesa. La espuma de las crestas empieza a ser arrastrada por el viento, formando nubecillas. T: Todos los árboles se mueven. Es dificil andar contra el viento. 8 TEMPORAL (Duro) M: Olas de altura media y más alargadas. De las crestas se desprenden algunos rociones en forma de torbellinos, la espuma es arrastrada en nubes blancas. T: Se rompen las ramas delgadas de los árboles. Generalmente no se puede andar contra el viento. 9 TEMPORAL FUERTE (Muy duro) M: Olas gruesas: la espuma es arrastrada en capas espesas. Las crestas de las olas comienzan a romper. Los rociones dificultan la visibilidad. T: Ocurren desperfectos en las partes salientes de los edificios, cayendo chimeneas y levantando tejados. 10 TEMPORAL DURO (Temporal) M: Olas muy gruesas con crestas empenechadas. La espuma se aglomera en grandes bancos, siendo arrastrada por el viento en forma de espesas estelas blancas. En su conjunto la superficie del mar parece blanca. La visibilidad se reduce. T: Se observa rara vez. Arranca árboles y ocasiona daños de consideración en los edificios. F DEFINICIÓN NUDOS KM/H

9 11 TEMPORAL MUY DURO (Borrasca) M: Olas excepcionalmente grandes (los buques de pequeño y mediano tonelaje pueden perderse de vista). La mar está completamente cubierta de bancos de espuma blanca extendidad en la dirección del viento. Se reduce aún más la visibilidad. T: Observada muy rara vez. Ocasiona destrozos en todas partes. 12 TIEMPO HURACANADO (Huracán) M: El aire está lleno de espuma y de rociones. La mar está completamente blanca debido a los bancos de espuma. La visibilidad es muy reducida. T: SIN COMENTARIOS Las nuevas tecnologías permiten cuantificar nuevas escalas (13 a 17) en las cuales deseamos que nadie se vea envuelto. F DEFINICIÓN NUDOS KM/H

10 Escala Beaufort: Aspecto del mar 0 Calma 2 Flojito 1 Ventolina 3 Flojo 4 Bonacible 5 Fresquito 6 Fresco 7 Frescachón 4 Bonacible 8 Temporal 12 Temporal Huracanado (Huracán) 9 Temporal fuerte 10 Temporal duro 11 Temporal muy duro

11 Medición del viento en superficie En aerodromos sin estación meteorológica: la manga En la estación meteorológica 3 a 4 metros VIENTO 40 cm aprox. Dirección veletas mecanismo eléctrico empenaje contrapeso Intensidad anemómetros (ej. a copelas)

12 Medición del viento en altura Globos sonda o radiosondas (miden un perfil de p, T y humedad – y viento) Otras técnicas más elaboradas incluyen: - estimación de vientos mediante el desplazamiento de grupos nubosos observado en imágenes satelitales - Radares Doppler (perfiladores - « profilers »)

13 viento 20 kt Necesidad de conocer el viento En el despegue el avión debe situarse frente al viento para que la distancia de decolage sea lo más corta posible. Lo mismo en el aterrizaje. En altura: el motor le permite al avión adquirir una velocidad respecto al aire. Si hay viento el aire se desplaza respecto al suelo y el avión tendrá una velocidad respecto al suelo diferente a la respecto al aire. Influye en los cálculos de navegación y al radio de acción.

14 isobara Campo de presión a nivel del mar En las estaciones meteorológicas la presión se lleva al nivel del mar para que las mediciones sean comparables. QFF mar Isobaras Curvas donde reina la misma presión en una altura dada. Uniendo los puntos con el mismo QFF se obtienen las lineas isobaras.

15 Líneas cerradas y concéntricas, con presión decreciente hacia el interior, que forman una « depresión » o « baja », en superficie.

16 Sobre las áreas de « alta » presión o « anticiclones » las superficies isobaras están elevadas como cúpulas. Cortan la superficie terrestre en líneas concéntricas, cerradas, con presión creciendo al interior (anticiclón en superficie).

17 b a Vaguada, surco o seno Cuña, dorsal o loma Si las superficies isobaras que cortan el nivel de superficie no se cierran, forman sucesivas « vaguadas » - lineas de presión mínimas – alternadas con « cuñas » - lineas de presión máxima

18 isohipsa Superficies isobaras - isohipsas P = cte. = 700 hPa Nivel del mar A 3000 mgp 3060 mgp 3082 mgp x y Los mapas de altura toman una presión de referencia (p.e. 700 hPa) y se grafica la altura a la que se observa esa presión (llamada altura geopotencial porque se calcula a partir de la P,T y humedad de los datos de un radiosonda – es muy cercana a la altura real) La unidad de medida es el metro geopotencial: mgp y las lineas de igual altura geopotencial se denomina isohipsas

19 La fuerza de Coriolis

20 Relación entre presión y viento: Coriolis VIENTO depresión anticiclón P : fuerza bárica Sin rotación La rotación de la tierra influye en el movimiento Fuerza de Coriolis C (desvía a la derecha en el H.N., a la izquierda en el H.S.) anticiclón depresión VIENTO CC P P isohipsa H. Norte H. Sur Casos sin rozamiento, en altura, lejos del suelo

21 Relación entre presión y viento: en altura Isohipsas 500 hPa B B A El viento en altura fluye en los canales isobáricos El viento en altura es tanto más intenso cuanto más cercanas estén las lineas isohipsas

22 Relación entre presión y viento: Coriolis y rozamiento H. Sur depresión anticiclón En superficie, cerca del suelo, la fuerza de frotamiento F es máxima. Esta fuerza es de sentido contrario al viento y proporcional a su velocidad. Tendremos un equilibrio de 3 fuerzas P, C y F P C F isobara VIENTO La fuerza de frotamiento tiene por efecto de darle una dirección al viento con un ángulo de alrededor de 30° respecto a la isobara, entrando hacia la depresión. En altura, por encima de la capa de fricción, la fuerza de frotamiento disminuye progresivamente y el viento se vuelve cada vez más paralelo a las isobaras o isohipsas. Viento en sup Viento a 2000 m A B isohipsa

23 Relación entre presión y viento: Depresión en superficie

24 Relación entre presión y viento: Anticiclón en superficie

25 Circulación alrededor de los sistemas báricos en superficie En superficie el viento se dirige,en espiral, desde los centros de alta presion hacia los centros de baja presión, cruzando las lineas isobaras con un ángulo (debido al frotamiento)

26 Circulación general de la atmósfera (Calentamiento diferencial) La radiación solar

27 Circulación general de la atmósfera FRIO CAL En el sistema Tierra-Atmósfera el calentamiento diferencial (a) por la radiación origina (b) circulaciones atmosféricas. (a) (b)

28 SUPERFICIE FRIA SUPERFICIE CALIENTE AIRE FRIO DENSO AIRE CALIENTE LIVIANO ADVECCION Convección (en sentido amplio) Movimiento vertical resultante del calentamiento diferencial del aire por el contraste de temperaturas en superficie. El flujo horizontal debido a una corriente convectiva es el « viento ». La convección en escalas grandes y pequeñas explican tanto las circulaciones hemisféricas como los vientos locales. El flujo horizontal se denomina « advección », pero normalmente se usa este término para el transporte de propiedades atmosféricas : p.e. advección caliente; advección fría, advección de vapor de agua.

29 Nomenclatura global meridiano Flujo meridional 90°N Polo Norte 30°N Latitud = 60°N 90°S Polo Sur 60°S 30°S 0° Flujo zonal polar Paralelo 30 90°W60°W = longitud Ecuador subpolar latitudes medias subtropical ecuatorial o tropical subtropical subpolar polar latitudes medias

30 Supone una Tierra de superficie lisa y uniforme Circulación general de la atmósfera

31 Vientos del Oeste Alisios del NE Alisios del SE Corriente en chorro subtropical Corriente en chorro polar Corriente en chorro polar Celda de Hadley Zona de Convergencia InterTropical (ITCZ) Anticiclones subtropicales La rotación de la Tierra desvía los vientos hacia la derecha en el H.N. y hacia la izquierda en el H.S. Circulación general de la atmósfera Supone una Tierra de superficie lisa y uniforme

32 . Superficie

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34 La corriente en chorro (Jet-stream ) La corriente en chorro es un máximo de viento en altura, muy angosto y chato, que ondula alrededor del globo en forma de ondas. Se posicionan en las zonas de máximo contraste térmico. Pueden existir en zonas subtropicales, aunque son menos intensos que los de latitudes medias.

35 La corriente en chorro (Jet-stream ) Polo Ecuador J Corte vertical en la alta troposfera y en la baja estratosfera donde se muestran las tropopausas y las características de chorro. Nótese la « ruptura » entre la tropopausa tropical, alta, y la subtropical, baja. Alli se encuentran los máximos vientos (« núcleo » del chorro J)

36 La corriente en chorro (Jet-stream ) Gemini XII Corriente en chorro sobre el Valle del Nilo y el Mar Rojo

37 Ondas en altura L A H B Debido al gradiente de temperatura y a la rotacion terrestre se forman ondas de miles de km de longitud en la corriente en chorro situada por encima del frente polar Estas ondas crecen de amplitud y las masas de aire frias y calidas se desprenden formando centros de baja presión (frios) y de alta presión (calientes) en altura que dominan el tiempo en latitudes medias (sistemas dinámicos).

38 21 Agosto 06 06:00 PM GMT La corriente en chorro (Jet-stream ) Ejemplos

39 Vientos locales : Brisas Brisa de mar (virazón) Brisa de tierra (terral)

40 Vientos locales : Brisas Brisa de ladera (nocturna) Por la noche las cimas son más frías que los valles y el aire fluye hacia abajo a lo largo de las laderas, de C a B. Por acumulación el aire frio desciende por el valle, soplando de B hacia A. Es una brisa de ladera descendente. NORTE

41 Vientos locales : Brisas 15 horas NORTE Brisa de valle (diurna) De día las cimas son más calientes que los valles y el aire asciende a lo largo de las laderas, de B a C. Para compensar el aire que pierde valle se origina una brisa de valle ascendente, soplando de A hacia B, que cesa al ponerse el sol.

42 Vientos locales : Zonda (Föehn) Föehn seco Nubes lenticulares rotores (Ej. de los Pirineos)

43 Nubes orográficas

44 Incidencia del viento En vuelo deriva eje del avión ruta seguida viento En el aterrizaje Precauciones: el viento observado en vuelo no es el de superficie. Indispensable conocer, o estimar, el viento a nivel de pista (p.e. observando los humos cerca del suelo).

45 Situaciones a evitar y precauciones Vientos de 15 a 25 kt en superficie Dan lugar a ráfagas y el viento puede sobrepasar su valor medio hasta en 50% en breve tiempo. El avión, en la aproximación final puede entrar en pérdida. Con vientos superiores a 15 kt efectuar la aproximación final con una velocidad superior a la preconizada en un 50%, aproximadamente, del viento medio.

46 Ráfagas térmicas En las tardes con nubes Cumulus (Cu), aunque el viento medio sea débil, pueden observarse ráfagas en superficie, provocadas por movimientos de aire de origen térmico. La manga puede tomar posiciones algo « tortuosas » Si en el tramo con viento de cola del circuito de aterrizaje se constata turbulencia y presencia de nubes Cu, aún cuando en viento en superficie sea débil, se aumentará la velocidad de aproximacion en unos 10 kt (para que los controles sigan siendo eficaces) Situaciones a evitar y precauciones

47 Tormentas y tempestades Están acompañadas de ráfagas a veces muy violentas y también de fenómenos de « cortante de viento », muy peligrosos para la aviación ligera. Nube arcus Punta del Este Diciembre 2001 Si se está por decolar y se aproxima una tormenta al aerodromo retardar el despegue y, en lo posible, abrigar el avión en un hangar. Nunca dejar en el parqueo un avión que no esté sólidamente amarrado. Situaciones a evitar y precauciones

48 Cortante (o cizalladura) del viento turbulencia trayectoria AIRE CALIENTE AIRE FRIO Son variaciones brutales de velocidad y/o dirección del viento entre dos altitudes diferentes. Frecuentes en tiempo tormentoso. Se producen a menudo en invierno por la noche cuando la T del aire es más fría en el suelo y reina un fuerte gradiente de P en altura. En este caso la cortante del viento se produce en el límite de las capas de aire frio y caliente (a veces a alturas inferiores a 1000 pies). Si no se toman precauciones esta turbulencia y el descenso brusco de velocidad del viento pueden provocar hasta una pérdida. Situaciones a evitar y precauciones

49 Volcan Tromen (Neuquen/Mendoza) Neuquen lenticulares nubes de rotor Ondas orográficas En zonas montañosas, cuando el viento sobrepasa los 20 kt a nivel de las crestas, pueden formarse a sotavento ondas orográficas o de montaña (ver viento Zonda/Föehn). El flujo del aire se perturba mucho produciendo fenómenos de turbulencia, ráfagas y cortante de viento muy fuertes y peligrosos para las aeronaves. Si se observan ondas de montaña y, además, el viento en superficie sopla en sentido contrario al de altura renunciar al despegue o al aterrizaje en la zona. Situaciones a evitar y precauciones

50 Efecto del viento en la turbulencia de estela VIENTO despegue cambio de trayectoria Los vórtices creados por aviones de gran tamaño y peso (llamados "turbulencia de estela") son un serio peligro para los aviones más pequeños, en especial durante el despegue y el aterrizaje SI el viento es moderado o fuerte éste puede desplazar esa zona de turbulencia y se podrá decolar sin esperar mucho el despegue del avión que la provoca. En el despegue habrá que tomar la precaución de desviar la trayectoria del avión hacia el lado de donde sopla el viento.


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