Meteorología Sinóptica Lección 8: Vorticidad Potencial http://www.atmo.arizona.edu/~tgalarneau/realtime/qg_diag/QGPV500-NorAmer/res3.html

Vorticidad potencial Concepto de vorticidad potencial: Toma una columna de aire definida entre dos superficies de temperatura potencial (θ y θ+Δθ). Desplace esta columna al este. Hacerlo subir, y luego bajar, a un cerro pequeño. ¿Qué le pasa a la columna de aire? Se compresa mientras acerca al cerro, y se estira (alonga) una vez al otro lado del cerro. Figura adaptado de http://www-das.uwyo.edu/~geerts/cwx/notes/chap12/pot_vort.html

Vorticidad potencial Matemáticamente, ¿qué es? La PV es una medida de vorticidad absoluta (el giro) de una columna de aire sobre una profundidad (h). ¿Qué significa que la vorticidad potencial es “conservada”? Siguiendo una parcela (perspectiva Lagrangiana), la vorticidad absoluta dividida por la profundidad debe ser constante. En el escenario de movimiento al este (una columna de fluido se desplace al este): En la trayectoria, la vorticidad potencial debe ser constante. f, Vorticidad planetaria, es constante (porque la columna se desplace sobre una línea de latitud constante, es decir, se mueve al este) Así, cambios en h deben ser reflejados en ζ. Mientras la columna de aire suba el cerro, la vorticidad se pone aún mas negativa. Si la vorticidad empieza en cero, entonces, empieza una circulación anticiclónica y tienden a producir una dorsal. Después de pasar el cerro, a bajarse el otro lado, h se incrementa. Entonces, ζ también se debe incrementar. Estos cambios positivos se reflejan en una circulación ciclónica, y tienden a producir una vaguada.

Vorticidad potencial Físicamente, vorticidad potencial es una cantidad que: Mide el cambio de giro (cambio de la circulación) en una columna de aire, especialmente movimiento geostrófico y adiabático. La propiedad de conservación de vorticidad potencial solo aplica a escalas donde: La atmosfera no tiene fricción ni efectos diabáticos

Vorticidad geostrófica relativa Comparamos vorticidad relativa (izquierda) con vorticidad potencial (derecha) Vorticidad geostrófica relativa Vorticidad potencial

Vorticidad potencial en la atmósfera real Aquí están los promedios de altura a 500 mb de invierno en el hemisférico norte (izquierda) y sur (derecha) ¿Se notan algunas diferencias?

Vorticidad potencial en la atmósfera real Otra propiedad de vorticidad potencial es que la amplificación de altura es mas profunda a niveles inferiores (como a 700 mb) que a niveles superiores (como a 200 mb). Así que 700 mb (izquierda) es mucho más “ondeada” que 200 mb (derecha)

Vorticidad potencial en la atmósfera real El requisito que la vorticidad potencial sea conservada aplica en ambos hemisfericos. Flujo cruzando a la cordillera de los Andes (que es muy alta!) resulta en una dorsal sobre la cordillera y una vaguada al este en Argentina, Uruguay, y Brasil Figure adapted from http://www-das.uwyo.edu/~geerts/cwx/notes/chap12/pot_vort.html

Distribución climatológica de VP Distribución climatológica de la vorticidad potencial en invierno http://www.eumetcal.org/euromet/spanish/satmet/s7310/s7310111.htm

Usas pragmáticas de VP www.lightningwizard.com/maps/ConvectiveWeatherMaps.pdf

Ejercicio en grupos: VP y la propagación de ondas de Rossby al oeste Sabemos que, si h no cambia, entonces parcelas que tienen movimiento meridional (al norte o al sur) tienen que cambiar su rotación (vorticidad relativa) por cambios en f, para que todo salga en balance Parcelas que se mueven al norte rotan mas anticiclónicamente, y parcelas que se mueven al sur rotan mas ciclónicamente Expliquen, entonces, por que ondas Rossby (flujo zonal ondulado) tienden a propagar al oeste! Usar la suposición que la introducción de rotación anticiclónica tienda a generar una dorsal localmente, y la introducción de rotación ciclónica tienda a generar una vaguada localmente http://rammb.cira.colostate.edu/wmovl/VRL/Tutorials/euromet/courses/spanish/nwp/n2d00/n2d00009.htm

Ejercicio en grupos: VP y la propagación de ondas de Rossby al oeste Sabemos que, si h no cambia, entonces parcelas que tienen movimiento meridional (al norte o al sur) tienen que cambiar su rotación (vorticidad relativa) por cambios en f, para que todo salga en balance Parcelas que se mueven al norte rotan mas anticiclónicamente, y parcelas que se mueven al sur rotan mas ciclónicamente Expliquen, entonces, por que ondas Rossby (flujo zonal ondulado) tienden a propagar al oeste! Usar la suposición que la introducción de rotación anticiclónica tienda a generar una dorsal localmente, y la introducción de rotación ciclónica tienda a generar una vaguada localmente http://rammb.cira.colostate.edu/wmovl/VRL/Tutorials/euromet/courses/spanish/nwp/n2d00/n2d00009.htm

Relación entre velocidad de propagación (c) de la onda Rossby y la longitud de onda La velocidad de propagación (c) es una funccion del flujo zonal promedio (u_bar), Coriolis (beta) y numero de onda (k) http://www.met.wau.nl/education/MWS/waves/modules/module4/Chapter%204.pdf

Otras aplicaciones de Coriolis

Aplicación de VP a generación de vórtices convectivas mesoescalas Cuando el calentamiento diabático de una agrupación de tormentas convectivas aumenta la altura de la columna, se formará una anomalía positiva de vorticidad potencial en la troposfera media. El giro del fluido se ajusta a los cambios de profundidad en la columna en rotación https://www.meted.ucar.edu/tropical/textbook_2nd_edition_es/navmenu.php?tab=8&page=2.2.8

De los invariantes para masas de aire a la vorticidad potencial Sergio Alonso Oroza Departament de Física, Universitat de les Illes Balears

Ejemplo de esta semana: aplicación de VP