Dinámica y Física

Dinámica y Física

Comprender la estructura e intensidad de los ciclones tropicales

DESPLÁCESE PARA SABER MÁS

Quiénes somos

El potencial destructivo de un huracán se rige por su interacción con el medio ambiente y los procesos físicos internos de la tormenta. Los investigadores del AOML utilizan diversas herramientas para comprender mejor cómo interactúan los fenómenos desde la escala ambiental más amplia hasta la escala de las nubes y las turbulencias (interacciones multiescala) para producir esos cambios.

También colaboramos estrechamente con científicos de otras disciplinas para mejorar las herramientas disponibles y aplicar los nuevos conocimientos de manera que beneficien la predicción y mejoren las previsiones.

Objetivo

Nuestro objetivo es mejorar nuestra comprensión de la estructura de los ciclones tropicales y del cambio de intensidad mediante la aplicación de principios físicos fundamentales.

| Sim Aberson, Ph.D

| Trey Alvey, Ph.D

| Xiaomin Chen, Ph.D

| Joe Cione, Ph.D

| Jason Dunion, Ph.D

| Mike Fischer, Ph.D

| Frank Marks, Sc.D.

| Paul Reasor, Ph.D

| Rob Rogers, Ph.D

| Jon Zawislak, Ph.D

| Jun Zhang, Ph.D

Noticias principales

Investigadores y pronosticadores se unen para mejorar las previsiones en el nuevo banco de pruebas de huracanes y océanos

Tras un año y medio de esfuerzos concertados entre el Centro Nacional de Huracanes (NHC) de la NOAA, el Laboratorio Oceanográfico y Meteorológico del Atlántico (AOML) y otras oficinas de la NOAA, incluida la Oficina del Programa Meteorológico, se ha puesto en marcha con éxito el Banco de Pruebas de Huracanes y Océanos (HOT) en el recién diseñado Laboratorio William M. Lapenta, llamado así en memoria del difunto director de los Centros Nacionales de Protección Ambiental. Este banco de pruebas establece un espacio de colaboración físico y virtual para investigadores y pronosticadores.

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Infografía que muestra la cizalladura vertical del viento en un huracán. Crédito de la imagen: NOAA.

Presentación del rayo

Rob Rogers explica cómo las observaciones aéreas pueden mejorar las previsiones de intensidad al mejorar nuestra comprensión del entorno de la tormenta.

Componentes de la interacción multiescalar

Entorno de la tormenta

Un huracán se desarrolla en una atmósfera caracterizada por la evolución de distribuciones de humedad y viento a gran escala, y sobre un océano con una distribución de temperatura que evoluciona más lentamente. La atmósfera y el océano que rodean al huracán se denominan
el entorno de la tormenta. Dado que el entorno de la tormenta interactúa con el huracán, es importante caracterizarlo y comprenderlo.

Interacciones tormenta-ambiente

La interacción entre un ciclón tropical (ya sea un huracán, una tormenta tropical, una depresión tropical o una pre-depresión) y el entorno que encuentra desempeña un papel fundamental a la hora de determinar si la estructura y la intensidad de la tormenta cambiarán.

Procesos internos de la tormenta

Son procesos físicos que pueden operar independientemente del entorno de la tormenta, o "internamente". Entre otros impactos, suelen estar asociados a cambios drásticos a corto plazo en el tamaño y la intensidad de las tormentas, y son responsables de vientos intensos localizados.

Construir una nación preparada para la meteorología.

Comprender la formación de los huracanes.

Leer "Procesos de precipitación y alineación de vórtices durante la intensificación de un ciclón tropical débil en cizalladura vertical moderada".

Comprender la formación de un huracán es fundamental para preparar a las comunidades costeras antes de que el mal tiempo amenace nuestras costas. Nuestros científicos estudian esta cuestión observando cómo estos patrones meteorológicos cambian y maduran en su entorno desde la pequeña hasta la gran escala. Lea las últimas investigaciones a continuación.

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El entorno de la tormenta

La humedad en el medio ambiente

Las masas de aire seco, como la capa de aire sahariana, pueden tener un 50% menos de humedad que la típica atmósfera tropical. Este aire extremadamente seco puede debilitar un ciclón tropical o una perturbación tropical al favorecer las corrientes descendentes alrededor de la tormenta. Los científicos de huracanes del AOML investigan cómo el aire seco afecta a la intensidad y estructura de las tormentas y cómo la cizalladura vertical del viento puede magnificar los efectos negativos del aire seco.

Cizalladura vertical del viento

Los vientos soplan desde diferentes direcciones en distintos niveles de la atmósfera. Esta cizalladura del viento puede variar mucho con la altura y a través de grandes distancias. Una cizalladura del viento baja suele ser favorable para la intensificación de los ciclones tropicales. Los científicos del AOML desarrollan métodos para medir la cizalladura del viento alrededor de los ciclones tropicales en desarrollo.

Interacción con la parte superior del océano

Las propiedades de la parte superior del océano, como la temperatura de la superficie del mar, pueden afectar a la intensidad de las tormentas. Los científicos de huracanes del AOML investigan cómo cambia la estructura del océano antes, durante y después del paso de la tormenta y su relación con el cambio de intensidad.

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Interacciones tormenta-ambiente

Alineación de vórtices

Las tormentas luchan por intensificarse cuando sus circulaciones no están alineadas entre los niveles inferiores y superiores de la atmósfera, lo que suele ocurrir cuando se encuentran con cizalladura vertical del viento. Los científicos especializados en huracanes del AOML investigan cómo estas tormentas pueden alinearse e intensificarse, incluso en presencia de este entorno de viento hostil.

Procesos de precipitación

La estructura de la precipitación (lluvia) y cómo se distribuye alrededor de la tormenta puede desempeñar un papel importante a la hora de determinar si la tormenta se intensificará o no. Los científicos del AOML investigan cómo cambia la estructura y la distribución de la precipitación en relación con el entorno de la tormenta para permitir su intensificación.

Recuperación de la capa límite planetaria

Las precipitaciones pueden traer aire frío y seco a la capa límite, limitando de forma efectiva el desarrollo de fuertes tormentas en la circulación de la tormenta. Los científicos del AOML estudian cómo la capa límite puede recuperarse en presencia de la cizalladura vertical del viento para permitir un nuevo desarrollo de las tormentas y su intensificación.

Deslizamiento para ver el vórtice alineado frente al no alineado

tormenta interna

Procesos internos de la tormenta

Formación de la pared ocular secundaria

Los huracanes intensos suelen desarrollar las llamadas paredes oculares secundarias fuera de la pared ocular primaria inicial. Los científicos de huracanes del AOML investigan cómo se forman estas paredes oculares secundarias y su impacto en la intensidad del huracán.

Ver animación

Imagen de la mezcla de paredes oculares. Crédito: ESA/A.Gerst, CC BY-SA 3.0 IGO

Mezcla de paredes oculares

Una pared ocular que, por lo demás, es circular, puede transformarse en una mezcla dinámica de bandas en espiral y remolinos intensos localizados. Los científicos especializados en huracanes del AOML investigan cómo estas estructuras de menor escala afectan a la intensificación de los huracanes.

Dinámica de la capa límite planetaria

La capa del flujo del huracán más cercana a la superficie del océano se caracteriza por su movimiento turbulento. Los científicos del AOML estudian cómo pueden representarse los efectos de la turbulencia en los modelos que no pueden simular los movimientos turbulentos. También estudian cómo la turbulencia contribuye a la intensificación de los huracanes.

Programa de Campo de Huracanes

Impulsamos la ciencia innovadora.

Diseño experimental y el programa de campo de los huracanes.

Abordar cuestiones de investigación sobre la dinámica y la física de los ciclones tropicales es un factor importante en la forma de tomar las observaciones en vuelo. Como tenemos una línea directa con las observaciones del Programa de Campo de Huracanes, podemos capitalizar el uso de estos datos para la investigación de vanguardia sobre la génesis y la intensificación de los huracanes.

Lea los planes de diseño experimental del Programa de Campo de Huracanes para saber más.

Los científicos Rob Rogers y Paul Reasor se preparan para el vuelo del huracán en Barry. Crédito de la foto, NOAA AOML.
Los científicos Rob Rogers y Paul Reasor se preparan para el vuelo del huracán en Barry. Crédito de la foto, NOAA AOML.

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Rogers, R. F., Reasor, P. D., Zawislak, J. A., & Nguyen, L. T. (2020). Precipitation Processes and Vortex Alignment during the Intensification of a Weak Tropical Cyclone in Moderate Vertical Shear. Monthly Weather Review, (2020).

Resumen:

Los mecanismos que subyacen al desarrollo de un vórtice profundo y alineado, y el papel de la convección y la cizalla vertical en este proceso, se exploran mediante el examen de las observaciones del radar Doppler aerotransportado y de la sonda de capa profunda de la intensificación del huracán Hermine (2016), una depresión tropical de larga duración que se intensificó hasta alcanzar la fuerza de un huracán en presencia de una moderada cizalla vertical del viento. Durante la intensificación de Hermine, la circulación de bajo nivel pareció desplazarse hacia lugares de convección profunda que se produjeron principalmente por la cizalla. Hermine comenzó a intensificarse de manera constante una vez que un vórtice compacto de bajo nivel se desarrolló dentro de una región de convección profunda en estrecha proximidad a una circulación de nivel medio, causando que la vorticidad se amplificara en la troposfera inferior principalmente a través del estiramiento y la inclinación de la convección profunda...

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Procesos de precipitación y alineación de vórtices durante la intensificación de un débil ciclón tropical en una cizalla vertical moderada

Rogers, R. F., Reasor, P. D., Zawislak, J. A., & Nguyen, L. T. (2020). Precipitation Processes and Vortex Alignment during the Intensification of a Weak Tropical Cyclone in Moderate Vertical Shear. Monthly Weather Review, (2020).

Resumen:

Los mecanismos que subyacen al desarrollo de un vórtice profundo y alineado, y el papel de la convección y la cizalla vertical en este proceso, se exploran mediante el examen de las observaciones del radar Doppler aerotransportado y de la sonda de capa profunda de la intensificación del huracán Hermine (2016), una depresión tropical de larga duración que se intensificó hasta alcanzar la fuerza de un huracán en presencia de una moderada cizalla vertical del viento. Durante la intensificación de Hermine, la circulación de bajo nivel pareció desplazarse hacia lugares de convección profunda que se produjeron principalmente por la cizalla. Hermine comenzó a intensificarse de manera constante una vez que un vórtice compacto de bajo nivel se desarrolló dentro de una región de convección profunda en estrecha proximidad a una circulación de nivel medio, causando que la vorticidad se amplificara en la troposfera inferior principalmente a través del estiramiento y la inclinación de la convección profunda...

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Publicaciones y referencias

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