Que Relacion Tiene La Formacion De Tornados Y Huracanes En La Transferencia De Calor?

Cuando dos cuerpos tienen diferente temperatura, se presenta una transferencia de energía en forma de calor, del cuerpo de mayor temperatura al de menor temperatura. Esto se puede apreciar en los tornados o huracanes.

¿Qué relación tiene la formación de tornados y huracanes con la transferencia de calor?

Las catástrofes naturales como las olas de calor, los incendios y las inundaciones son cada vez más peligrosas debido al cambio climático, pero el efecto del calentamiento del planeta sobre los tornados es complicado y no concluyente. Según datos de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA) de Estaods Unidos, desde 1950 se ha registrado un aumento del número total de tornados observados, pero los expertos afirman que se debe en gran medida a la mejora de tecnologías como el radar Doppler.

1. No se ha observado un aumento de la frecuencia de los grandes tornados a lo largo del tiempo.
2. Pero dada la influencia generalizada del calentamiento global en la atmósfera, es inevitable que el cambio climático afecte también a los tornados, afirma Victor Gensini, experto en condiciones meteorológicas extremas de la Universidad del Norte de Illinois.

“En lugar de preguntarse si el cambio climático ha provocado este tornado, es mejor partir de la base de que el cambio climático ha influido”, afirma. “Partir de la premisa de que todos los fenómenos extremos se ven afectados por el cambio climático”.

Para entender cómo podría afectar el cambio climático a los tornados, es útil comprender cómo el aire cálido y húmedo que fluye bajo el aire frío y seco crea las condiciones atmosféricas inestables en las que se forman. Cuando el aire caliente se eleva sobre el aire frío, la cizalladura del viento (un cambio repentino en la velocidad o dirección del viento) puede hacer girar este aire ascendente como una peonza, creando un tornado,

A medida que el clima se calienta, se calienta la atmósfera y se crea más energía para los tornados. Los grandes tornados que recorrieron algunas zonas de Estados Unidos en diciembre de 2022 son raros porque el mes suele ser frío, pero en diciembre de 2021, un tornado poco común azotó el oeste de Kentucky, matando a 74 personas.

1. En España, también se producen tornados con frecuencia.
2. Los fenómenos usualmente convectivos que son los tornados (tornados terrestres y trombas marinas) tienen una cierta frecuencia de aparición en España, causando en bastantes ocasiones importantes desperfectos asociados a los intensos vientos que generan.

Los tornados han existido siempre, pero en los últimos decenios se ha producido en España una constatación de que son más frecuentes de lo que se podía pensar”, asegura un estudio de la Agencia Estatal de Meteorología (AEMET) de 2015.

¿Qué hace que se formen los huracanes?

quiero aprender Preguntas y algo mas sobre: los Huracanes ¿Qué son los huracanes? Fuertes vientos que se originan en los océanos tropicales, que giran en grandes círculos en sentido contrario a las manecillas del reloj y que vienen acompañados de lluvias.

1. ¿Por qué se producen los huracanes? Los huracanes se inician como depresiones tropicales que van ganando fuerza por la humedad y el aire caliente.
2. Una depresión tropical se convierte en huracán oficialmente cuando sus vientos alcanzan una velocidad de 120 km/h.
3. Este complejo de nubes gira a grandes velocidades sobre un eje central conocido como el “ojo del huracán”.

El promedio de duración de un huracán es de aproximadamente 9 días, y durante ese tiempo puede desplazarse grandes distancias. ¿Cuándo comienza y cuándo finaliza la temporada de huracanes en el Atlántico? Comienza el 1 de junio y finaliza el 30 de noviembre. Acatar los estados de alarma, la preparación y la oportuna evacuación, continúan siendo los métodos más efectivos para evitar pérdidas humanas cuando se presentan huracanes. Todo esto debe ser parte de un plan de prevención de daños que debe practicarse a través de simulacros en la familia. Escuchar las emisoras de radio o canales de televisión locales por si emiten información de última hora sobre la tormenta. Asegurar bien el techo, las puertas y las ventanas. Cubrir todas las ventanas de la vivienda con contraventanas. La cinta adhesiva no evita que se rompan los cristales, así que no se recomienda su uso. ¿Con qué otros nombres se les conoce también a los huracanes? Se les llama también ciclones y tifones Ciclón, en la India Baguio, en Filipinas Tifón, en el oeste del océano Pacífico Norte Willy-Willy, en Australia Taino, en Haití

¿Cómo se forman los huracanes? ¿Cuál es el origen del nombre “huracán”? ¿Con qué otros nombres se conoce a los huracanes en otros lugares? ¿En cuáles regiones se hacen presentes los huracanes? De la Brisa al Huracán

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¿Cómo se realiza la convección en la atmosfera?

La convección es un mecanismo físico por el cual se transporta calor, momento lineal, humedad, etc., mediante el movimiento de la masa que compone un determinado fluido (agua o aire). Este tipo de transporte se produce en líquidos y gases debido a su capacidad de desplazarse libremente y de establecer en su seno corrientes que denominamos convectivas.

1. La convección surge de manera natural en la atmósfera.
2. En un día cálido y soleado, el sol calienta la superficie de la Tierra.
3. Este calor se transmite a la capa de aire inmediatamente adyacente a la superficie mediante difusión molecular (conducción) y turbulenta, así como mediante radiación.
4. Asumiendo que el sol calienta una determinada porción de suelo (esto ocurre en la realidad porque las distintas superficies se calientan de forma desigual dependiendo de su capacidad calorífica, emisividad, etc.; un claro ejemplo es como la arena de la playa se calienta más que las maderas que ponen para que andemos descalzos y no nos quememos los pies), este calor se transmite al aire en contacto con la superficie por los mecanismos descritos anteriormente, provocando que se expanda y disminuya su densidad.

Este proceso está regido por la Ley de los Gases Ideales, que describe la relación entre la presión, el volumen, la temperatura y la cantidad (en moles) de un gas ideal de manera que PV = nRT (1), donde:

P = presión absoluta (medida en atmósferas)

V = volumen (expresado en litros)

n = moles de gas

R = constante universal de los gases ideales ( 0.082 atm L / mol K)

T = temperatura absoluta

Atendiendo a la ecuación anterior, si la temperatura aumenta en una parcela de aire que se encuentra en un determinado nivel de presión, manteniendo esta presión constante, su volumen aumenta, disminuyendo de esta forma su densidad (densidad = masa/volumen).

1. El aire contenido en la parcela, más caliente, menos denso y con más volumen que el aire de sus alrededores, tenderá a ascender por flotabilidad, de la misma manera que un globo de feria lleno de helio asciende en la atmósfera (el helio es un gas con menos densidad que el aire).
2. El hecho de que una masa de aire se desplace en la vertical por flotabilidad, se debe a que su densidad es menor que la del aire circundante (movimiento ascendente) o mayor (movimiento descendente).

Entendemos por convección el transporte de calor mediante las masas ascendentes y descendentes del fluido considerado (aire o agua). De este modo, al calentar agua en un recipiente (ver video), el volumen en contacto con la fuente de calor en la base del recipiente, experimenta un movimiento ascendente que hace que poco a poco se vaya enfriando conforme asciende, para que una vez en la superficie (límite agua-aire), descienda ocupando el lugar que ha dejado la masa de agua caliente.

Podemos hablar así de la llamada célula convectiva como una disposición dinámica de un fluido en respuesta a una diferencia de temperatura que provoca un movimiento de convección. En meteorología, este mecanismo de intercambio de calor se denomina “convección atmosférica”, y las parcelas de aire ascendentes reciben el nombre de “corrientes térmicas” o simplemente “térmicas” (thermals en inglés).

Las térmicas son aprovechadas por muchas aves rapaces de gran tamaño para planear (Figura 1) y conseguir elevarse (durante la noche las corrientes térmicas prácticamente desaparecen y estas aves no pueden volar). Es también la razón por la cual las aves tienden a cruzar de un continente a otro por el paso en el que menos trayecto de mar exista.

El mar se calienta menos que la tierra, de modo que las térmicas disminuyen considerablemente su intensidad. Es lo que ocurre por ejemplo en el Estrecho de Gibraltar. Las aves, al cruzar en invierno al Sur y en verano al Norte en busca de temperaturas óptimas y alimento, cruzan por este estrecho porque es la zona con menos trayecto de mar existente entre Europa y África.

Se elevan a un lado del Estrecho y ascienden gracias a las térmicas, emprenden su camino cruzando el mar y cuando alcanzan costa de nuevo, normalmente se encuentran a una menor altura, incluso muchas veces alcanzan tierra “rozando el agua”. Sin la existencia de las térmicas, estas aves no podrían emprender el vuelo. Figura 1. Grupo de cigüeñas elevándose sobre corrientes térmicas en el parque eólico de Tarifa (Cádiz) para cruzar el Estrecho de Gibraltar en su viaje migratorio a África. En base a los mecanismos descritos anteriormente se explican algunos fenómenos que tienen lugar en la atmósfera relacionados con la convección: CÉLULA DE HADLEY: El principal mecanismo de calentamiento de la Tierra es la radiación solar.

Los rayos del sol no inciden de manera uniforme en todos los lugares del planeta, de forma que existe un calentamiento desigual. Según esta condición, el calentamiento en regiones ecuatoriales es mayor que en latitudes altas debido a una mayor perpendicularidad de los rayos del sol respecto a la superficie.

En estas zonas, el suelo se calienta más y consecuentemente el aire próximo a la superficie experimenta un aumento de su temperatura, disminuyendo su densidad y tendiendo a ascender. Al ascender se encuentra con una disminución de la presión atmosférica y se va enfriando, de modo que continúa ascendiendo hasta llegar a un límite (tropopausa).

• Dicho límite se encuentra aproximadamente a unos 11km y separa dos zonas de la atmósfera, de manera que por encima de él existe una inversión térmica que actúa como “tapadera” para los movimientos verticales.
• De este modo, la masa de aire ascendente tiende a desplazarse hacia los lados (hacia el Norte en el Hemisferio Norte y hacia el Sur en el Hemisferio Sur).

En este desplazamiento hacia latitudes más altas el aire sigue disminuyendo su temperatura, llegando el momento en que debido a su enfriamiento y aumento de densidad comienza a descender. Este fenómeno tiene lugar aproximadamente a 30º de latitud Norte y Sur, provocando una predominancia de movimientos verticales descendentes, los cuales impiden la formación de nubosidad.

Así se explica la presencia de los desiertos más importantes de la Tierra en estas latitudes. Cuando este aire llega al suelo, se desplaza a los lados, al Norte y al Sur. La rama que va hacia el sur llega de nuevo al Ecuador, donde vuelve a calentarse y asciende de nuevo, creando un ciclo continuo de transporte de calor llamado Célula de Hadley, considerada una célula convectiva a gran escala.

La circulación atmosférica se cierra con la Célula de Ferrel y la Célula Polar, que junto con el movimiento de rotación de la Tierra generan los vientos dominantes que caracterizan dicha circulación. FORMACIÓN DE NUBES CUMULIFORMES: Las nubes cumuliformes se forman por movimientos convectivos del aire.

1. El sol calienta la superficie de la Tierra, provocando al mismo tiempo el calentamiento del aire adyacente haciendo que éste ascienda por convección.
2. Atendiendo a la ecuación de los gases ideales (1), podemos expresar (dQ = C v dT + pdV) (2) o bien (dQ = C p dT – Vdp) (3) y considerando condiciones adiabáticas (dQ = 0) obtenemos dos ecuaciones análogas que muestran la relación existente entre variaciones de presión, volumen y temperatura en una burbuja o parcela de aire que se desplaza en la vertical.

De este modo, en una parcela de aire ascendente tiene lugar una disminución de presión (aumento de volumen) que conlleva un enfriamiento. Figura 2. Imagen de un cumulonimbus bien desarrollado (Meteoreportaje 2011 AME). El aire contiene vapor de agua en distinta proporción según la masa de aire que se considere. La capacidad del aire para contener vapor de agua varía en función de la temperatura, de modo que cuanto más frio esté el aire, menos cantidad de vapor de agua podrá admitir.

Cuando se alcanza el límite superior de vapor de agua que una masa de aire puede admitir, se llega a la condensación, formándose pequeñas gotitas de agua líquida. Pues bien, el aire que asciende tiene una determinada humedad relativa, y al ascender, va disminuyendo su temperatura y aumentando su humedad relativa hasta llegar al 100% (saturación).

De esta forma, existe un determinado nivel en el que, debido a la temperatura a la que se encuentra, se produce la condensación de gotitas de agua y se empiezan a formar nubes. A este nivel se le conoce en inglés como Lifting Condensation Level (LCL).

• Como las corrientes térmicas siguen ascendiendo, estas gotitas de agua se siguen formando en la vertical y creciendo, de modo que se va constituyendo una nube hacia arriba (llamadas también nubes de desarrollo vertical).
• De esta forma se obtienen muchos tipos de nubes de aspecto cumuliforme, las más pequeñas y debidas a tiempo soleado son los “cúmulos de buen tiempo”.

Si las corrientes ascendentes son más fuertes y contienen más humedad, obtendremos “nubes cumuliformes en forma de torre”, y si estas corrientes son más severas y llevan más humedad, se formarán los “cumulonimbos” (Figura 2), que no dejan de ser nubes con gran desarrollo vertical dentro de las cuales las corrientes ascendentes son bastante intensas, de manera que el vapor de agua se transforma en gotitas y estas gotitas en gotas de lluvia y en granizo (cuando los cristales de hielo capturan gotitas de agua congelándolas, en niveles en los que la temperatura es bastante inferior a los 0ºC).

• Estas nubes producen chubascos que en algunas ocasiones pueden ser tormentosos y de intensidad elevada y tienen la cima de color blanca y en forma de coliflor.
• Muchas veces, estas nubes llegan a la tropopausa y se impide su ascenso, de manera que se expanden en la horizontal, adquiriendo forma de yunque en su parte superior.

Convection is a physical phenomenon by which heat, momentum, moisture, etc. is transported due to the motion of the mass comprising a particular fluid (water or air). This type of transport occurs in liquids and gases due to its ability to freely move and sets the so-called convective currents.

Convection arises in a natural way in the atmosphere. On a warm and sunny day, the sun heats the surface of the Earth so that the air layer immediately adjacent to the surface is heated by molecular diffusion (conduction) and turbulence in addition to radiation. Assuming that the sun heats up a certain portion of soil (different surfaces are unequally heated depending on its heat capacity, emissivity, etc ; an example is how the sand of the beach is hotter than the woods on which we should walk for not burning our feet), the heat is transmitted to the air in contact with the surface by the previously described mechanisms, thus expanding and decreasing its density.

This process is governed by the ideal gas law, which describes the relationship between pressure, volume, temperature and the amount (in moles) of an ideal gas so that PV = nRT (1), where:

P = absolute pressure (measured in atmospheres) V = volume (expressed in liters) n = number of moles of a gas R = universal gas constant (0.082 atm l / mol K) T = absolute temperature (K)

From the equation above (1), if the temperature increases in a parcel of air located at a given pressure level, assuming constant pressure, its volume increases, thereby decreasing its density (density = mass / volume). The air contained in the air parcel, hotter, less dense and more volume than the air around, tend to rise by buoyancy in the same way that a helium balloon rises in the atmosphere (helium is a gas with less density than air).

• In this way, vertical buoyancy of an air mass is due to a lower density than the surrounding air (upward motions) or larger (downward motions).
• Thus, we consider as convection the heat transport by upstrem or downstrem fluid masses considered (air or water).
• In this way, when water is heated in a vessel (watch the video), the volume in contact with the heat source at the base of the vessel experiences an upward motion that causes cooling as it ascends, so that once on the upper surface (boundary water-air) it moves downward taking the place left by the hot water mass.

In the meteorological context, this heat exchange mechanism is called “atmospheric convection” and rising air parcels are called “thermals”. Thermals are used by many raptors to fly without flapping wings (Figure 1) and get raised (overnight thermals practically disappear and raptors are not able to fly).

This is also the reason why birds tend to cross from one continent to other using routes in which there is less sea journey. The sea is heated less than land, so that thermals considerably decrease their intensity. This is what happens for instance in the Strait of Gibraltar, where birds uses this route for crossing south in winter and north in summer searching for optimal temperatures and food, crossing this narrow because it is the area with less existing sea route between Europe and Africa.

Birds rise to a side of the Strait through thermals, then cross the sea and when reaching the shore again they are usually located at a lower altitude, even “touching the water”. Without the existence of thermals, these birds could not take flight. Figure 1. Group of storks on thermals rising wind farm in Tarifa (Cádiz) crossing the Strait of Gibraltar on their migratory journey to Africa Some phenomena taking place in the atmosphere based on the mechanisms previously described are explained: HADLEY CELL: The main mechanism of global warming is solar radiation.

• The sunlight do not evenly affect on all parts of the world, so that heating is not uniform.
• Heating in equatorial regions is greater than at high latitudes due to a greater perpendicularity of the radiation on the surface.
• In these areas, the ground is mostly warms up more and consequently the air near the surface increases its temperature, thus decreasing its density and tending to rise.

While rising, a decrease in atmospheric pressure tends to cool the air mass, so that it continues the upward motion to the top of the troposphere (tropopause). This limit is located approximately at 11km high, above which there is a temperature inversion that acts as a “cover” for vertical motions.

Thus, the rising air mass tends to move sideways (northward in the Northern Hemisphere and southward in the Southern Hemisphere). In this shift to higher latitudes, the air mass decreases its temperature, increases its density and finally falls. This phenomenon occurs at approximately 30 degrees north and south latitude, causing a predominance of downward vertical motions, which prevent the formation of clouds.

Thus, we can explain the presence of the most important deserts at these latitudes. When colder and denser air reaches the ground, it moves sideways north and south. The branch displacing southward comes back to the Equator, where it is heated and rises again creating the so-called Hadley cell, a continuous cycle of heat transport considered a large-scale convective cell.

• The atmospheric circulation is closed with the Ferrell and the Polar cells, which together with the rotation of the Earth generate the prevailing winds characterizing such circulation.
• CUMULUS CLOUD FORMATION: Cumulus clouds are formed by convective air motions.
• The sun warms the Earth’s surface, causing at the same time heating of the air adjacent, and causing it to rise by convection.

Considering the equation of ideal gases (1), we can express (dQ = CvdT + pdV) (2) or (dQ = CpdT – Vdp) (3) and considering adiabatic conditions (dQ = 0) we obtain two similar equations that show the relationship between variations in pressure, volume and temperature in a bubble or air parcel moving in the vertical. Figure 2. Picture of a well-developed cumulonimbus (Meteoreport 2011 AME). The air contains water vapor in different proportions according to the air mass being considered. The capacity of air to hold water vapor varies with the temperature, so that the colder the air, the less amount of water vapor may admit.

• When the upper limit of water vapor that an air mass can support is reached, condensation is produced.
• The rising air has a certain relative humidity and ascending, it is decreasing its temperature and increasing relative humidity up to 100% (saturation).
• Thus, there is a certain level where, due to the temperature at which it is, condensation of water droplets occurs and clouds begin to form.

This level is known as Lifting Condensation Level (LCL). As thermals continue to rise, these water droplets are still forming in the vertical and growing, so it constitutes a cloud up (also called vertical development clouds). Thus, many types of clouds cumuliform are obtained, the smallest and due to sunny weather are called “fair-weather cumulus”.

If the updrafts are stronger and contain more moisture, we get ” shaped-tower cumuliform clouds,” and if these currents are even more severe and carry more moisture, “cumulonimbus” (Figure 2) will be formed, which are clouds with large vertical development within which updrafts are quite heavy, so that water vapor is transformed into droplets, and these droplets in raindrops and hail (when ice crystals capture droplets, freezing water at levels where the temperature is well below 0 ° C).

These clouds produce rain that sometimes can be stormy and high intensity and have top white color and cauliflower form. Often, these clouds reach the tropopause and their rise is inhibited, so they expand in the horizontal, taking shape anvil top.

¿Cuál es la diferencia entre huracanes y tornados?

Vientos que destruyen – “Casi todos los ciclones tropicales que tocan tierra en Estados Unidos generan al menos un tornado”, dice la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA, en inglés). Tanto los huracanes como los tornados son fenómenos meteorológicos que producen fuertes vientos potencialmente muy destructivos.

* Irma ha sido degradada a tormenta tropical, con vientos de 110km/h. * La tormenta afecta las áreas metropolitanas de Tampa y Orlando. * Hay alertas de vientos huracanados y marejadas “que ponen en peligro la vida”. * 5,4 millones de usuarios en Florida se encuentran sin suministro eléctrico, según los servicios de emergencia. * El costo de los daños se estima superior a los US$100.000 millones. * Se ha iniciado un gran operativo de rescate por las zonas peor afectadas.

Y ambos son vientos girando alrededor de un centro, Podría parecer que un tornado es una versión pequeña de un huracán : tiene menor diámetro y dura menos tiempo. Fuente de la imagen, Getty Images Pie de foto, El tornado, que en mucha regiones de EEUU son frecuentes, es más pequeño que el huracán, pero impredecible.

Y es que el área media que abarca un tornado es de 300 metros, mientras que los más grandes pueden llegar a abarcar un diámetro de dos a tres kilómetros. Los huracanes, por su parte, son mucho más extensos, y pueden afectar a áreas que van de 100 a más de 2.000 kilómetros de diámetro. Irma, por ejemplo, llegó a ser del tamaño de Francia.

Procesos de Transferencia de Calor – Conducción, Convección y Radiación

Pero en realidad son fenómenos bien diferentes. Los vientos de un tornado pueden llegar a 500 km/h mientras que un huracán es considerado extremadamente potente. Uno de categoría 5, como fue Irma durante buena parte de su recorrido, puede pasar los 252 km/h.

Fuente de la imagen, AFP Pie de foto, Con un escenario ya afectado por el huracán, los tornados son una preocupación añadida. Otra diferencia es que los huracanes se forman en el océano, en latitudes tropicales, y tienen una vida de días o hasta semanas. Mientras los tornados se forman casi siempre en tierra (o también en zonas del mar muy cercanas a la costa) y duran apenas unos minutos.

El hecho de que un tornado venga de un huracán o de una tormenta simple no significa que sea más o menos letal: todas estas estructuras tienen sus características particulares y dañan dependiendo de muchas otras variables. Es decir: los tornados generados por un huracán no son muy diferentes de otros tornados.

¿Qué es más peligroso un huracán o un tornado?

Podemos encontrar tornados de mayor o menor intensidad pero duran mucho menos que cualquier ciclón. El diámetro de los tornados también es mucho más pequeño que el de los huracanes o tifones y aunque su duración es menor, pueden causar también grandes daños.

¿Cómo explicarle a un niño cómo se forman los huracanes?

El aire fío entrando y subiendo hacia arriba en forma de aire frío va formando el huracán, mientras que el vapor condensado va causando las precipitaciones. Mientras esté en el agua caliente, el huracán irá ganando fuerza y capacidad de destrucción.

¿Cómo es afectada la atmosfera por la transferencia de calor?

El aire cercano a la Tierra es calentado por el calor que irradia la superficie terrestre. El aire caliente es menos denso y, por lo tanto, asciende. A medida que sube, se va enfriando. El aire frío es denso, por lo que baja a la superficie.

¿Cómo influye la convección en el clima?

Condiciones favorables para los tipos y complejos de tormentas eléctricas La convección atmosférica es el resultado de la inestabilidad parcial del ambiente, o diferencia de temperatura, en la capa atmosférica. La aparición de un gradiente adiabático en el aire húmedo y seco provoca la inestabilidad y entonces una mezcla de aire durante el día expande la altura de la capa límite planetaria provocando corrientes de aire, desarrollando cúmulus, y una disminución de los puntos de rocío de la superficie.

¿Qué causa la convección en la atmósfera?

Experimentos en los que se observa cómo una masa de aire se calienta, se dilata y asciende verticalmente formando corrientes de convección que se pueden notar y que tienen una gran importancia en el clima ya que son el origen de los vientos en nuestro planeta.

¿Qué relación tienen los huracanes con la energía?

Investigadores del Centre de Recerca Matemàtica y de la UAB han descubierto que existe una relación matemática entre el número de huracanes que se producen en una determinada zona del planeta y, la energía que liberan. La distribución es válida para cualquier conjunto de huracanes estudiado, independientemente del periodo considerado y del lugar.

La investigación, publicada en Nature Physics, sugiere, entre otras conclusiones, que la evolución de la intensidad de los huracanes será muy dificilmente predecible. No es nada nuevo que la probabilidad de que se produzca un gran huracán devastador es menor que la probabilidad de que se produzca uno más modesto.

Sin embargo, la relación exacta entre el número de huracanes y la energía que liberan no se conocía hasta ahora. Investigadores del Centre de Recerca Matemática y del Departamento de Física de la Universitat Autònoma de Barcelona han analizado los datos correspondientes a ciclones tropicales (el nombre genérico para los huracanes) que han tenido lugar en diferentes zonas del planeta entre 1945 y 2007.

Los científicos han descubierto que esa relación corresponde a una ley de potencias, una fórmula matemática precisa que los ciclones obedecen de manera sorprendente, independientemente del lugar del planeta y de la época analizada. A partir de este descubrimiento fundamental, los investigadores han llegado a conclusiones más generales sobre el comportamiento de los huracanes.

La primera: su dinàmica puede corresponder a la de un proceso crítico, lo que haría imposible predecir su intensidad. Una de las cuestiones que tradicionalmente han perseguido los organismos que monitorizan la peligrosidad de los huracanes es la predicción de su intensidad, ya que de ella dependen los sistemas de alerta y prevención para las zonas habitadas.

Hasta ahora, y a pesar de los esfuerzos científicos y los recursos económicos invertidos, los resultados han sido muy pobres, aunque sí se ha mejorado la predicción de sus trayectorias. El hecho de que los huracanes sigan una ley de potencias, al igual que otros fenómenos naturales donde se pone en juego mucha energía como los terremotos, pone en entredicho la capacidad de predecir la evolución de su intensidad.

En este tipo de procesos, la dinámica que lleva a los grandes huracanes es la misma que produce tormentas tropicales de poca envergadura y alcance. La forma en que un pequeño temporal evoluciona hasta transformarse en un catastrófico huracán depende de que las fluctuaciones que tienden a amplificar la tormenta dominen sobre las que tienden a disiparla, pero no hay una razón específica que permita saber cuáles dominaran en un caso o en otro ya que el sistema se halla en una situación crítica, es decir, en la frontera entre la extinción y la amplificación.

La segunda conclusión del trabajo está relacionada con el efecto del calentamiento global sobre el comportamiento de los ciclones tropicales: el incremento reciente de la actividad en el Atlántico Norte no es diferente al de otros periodos históricos. Aunque ha habido un incremento importante en el número de huracanes del Atlántico Norte desde mediados de los años 90 en comparación con las series desde los años 70, la distribución de los huracanes de los años 50 era comparable a la actual, por lo que el incremento no es explicable únicamente por el cambio climático.

Aun así, la investigación aporta indicios de que existe una relación entre el calentamiento global y la distribución de los ciclones tropicales. El número de huracanes es inversamente proporcional a la energía liberada, excepto para los valores más altos de la energía, donde esta relación se interrumpe bruscamente.

1. Los investigadores han observado cómo el punto de corte donde la ley de potencias no representa el comportamiento de los huracanes está influenciado por factores como la temperatura media de la superficie del mar y la ocurrencia del fenómeno de El Niño.
2. Así, por ejemplo, a mayor temperatura, el punto de corte se desplaza a valores más altos de la energía.

La investigación, publicada en Nature Physics, ha sido realizada por Álvaro Corral, investigador del Centre de Recerca Matemàtica (consorcio de la Generalitat de Catalunya y el Institut d’Estudis Catalans, con sede en el Parc de Recerca UAB, y que forma parte de los centros CERCA), el estudiante del Grado de Física de la UAB Albert Ossó y el profesor del Departament de Física de la misma universidad Josep Enric Llebot.

¿Cómo influye la temperatura en los huracanes?

¿Los huracanes están produciendo más lluvia? – Sí. En términos de la relación entre un mundo más caliente y el clima, una de las conexiones mejor entendidas es el aumento de las lluvias torrenciales. En pocas palabras, cuanto más cálido es el aire, más humedad puede contener y más lluvia produce.

• Este aumento de humedad y lluvia no cae uniformemente; en los ciclones tropicales este efecto se aumenta.
• En un artículo de 2018 sobre el vínculo entre el aumento del contenido de calor del océano y los huracanes, el autor principal Kevin Trenberth del Centro Nacional de Investigación Atmosférica explica que “la convergencia de la humedad en una tormenta no sólo conduce a una mayor precipitación sino también, para ciertas tormentas, a una mayor precipitación con más intensidad y crecimiento.” Un buen ejemplo de eso son las 60 pulgadas de lluvia sin precedentes que cayeron en 2017 en el sureste de Texas en el huracán Harvey.

Usando el término “bíblico” para describir las lluvias de Harvey, Kerry Emanuel del MIT calcula un aumento de seis veces en la probabilidad de un evento de esa magnitud desde finales del siglo XX. Un equipo que investigó las precipitaciones extremas en el huracán María llegó a una conclusión similar: “La precipitación extrema, como la del huracán María, se ha vuelto mucho más probable en los últimos años y las tendencias a largo plazo en la temperatura atmosférica y de la superficie del mar están vinculadas a un aumento precipitación en Puerto Rico”.

¿Qué relación existe entre la transmisión de calor por convección y la circulación del aire atmosférico?

La convección es la transferencia de calor mediante una corriente; sucede en un líquido o en un gas. El aire cercano a la Tierra es calentado por el calor que irradia la superficie terrestre. El aire caliente es menos denso y, por lo tanto, asciende. A medida que sube, se va enfriando.

¿Qué tipo de energía es un tornado?

Conocido es que, si se pudiera aprovechar mínimamente el potencial energético presente en nuestra atmósfera, se podría obtener una cantidad nada desdeñable de electricidad. Hasta ahora, salvo en las centrales elólicas o en las eólico-solares, poco se ha hecho para aprovechar este potencial. Cuando el calor es transportado hacia lo alto de la atmósfera, hay un potencial para producir energía mecánica. Se propone un medio para poner en marcha un vortice del tipo tornado y de concentrar la energía mecánica generada de manera que ella pueda ser capturada.

1. La existencia de tornados demuestra que la energía solar recibida a baja intensidad puede producir energía mecánica de alta concentración.
2. Debería ser posible de aprender a controlar un proceso natural.
3. Un motor de vortice atmosférico es una maquina para producir y controlar un vortice del tipo tornado.

La maquina consiste de una pared cilíndrica abierta por el tope con entradas tangenciales en la parte inferior. El vortice se pone en marcha el calentar el aire en el interior del cilindro bien sea con carburante o con vapor. Una vez puesto en operación, el calor es suministrado por medio de una torre de enfriamiento (calentamiento del aire, en este caso) periférico situada al exterior de la pared cilíndrica.

La fuente continua de calor puede bien ser el calor desechado por un proceso industrial, bien el calor contenido dentro del agua de un mar cálido, o bien el calor que ya se encuentra en el aire húmedo de la capa mas baja de la atmósfera. Una central AVE (Atmospheric Vortex Engine) podría alcanzar una potencia eléctrica de 200 MW; la pared cilíndrica puede llegar a tener una altura de 100 m y un diámetro de 400 m.

El vortice tendría un diámetro de 50 m en su base, el cual aumentaría progresivamente, y una altura de 20 Km. La intensidad del vortice se controla al limitar la cantidad de aire que entra a la pared cilíndrica mediante amortiguadores situadas en frente los deflectores.

El vortice puede ser parado al limitársele el flujo de aire caliente a través de deflectores de orientación directa, y al dejar pasar una corriente de aire no calendado a través de otros deflectores orientados para dirigir la circulación en el sentido contrario. La energía eléctrica se produce en las turbinas axiales situadas entre las entradas exteriores de aire y los deflectores.

La presión en la parte baja del vortice es menor que la presión ambiental, debido a que la densidad del aire que asciende es menor que la del aire del entorno. La presión en el interior de las torres de enfriamiento es menor que la presión del entorno debido a que el aire que sale de las mismas entra la base del vortice.

1. El principio termodinámico del AVE es el mismo que el de la chimenea solar.
2. En lugar de construir una chimenea material, esta es reemplazada por la fuerza centrifuga y el colector de calor es reemplazado bien por la capa de aire mas baja de la atmósfera o bien por el agua de un mar calido.
3. El flujo de calor por convección en la parte baja de la atmósfera es de alrededor de 150 W/m2, una sexta parte de este calor puede ser transformado en energía mecánica al ser transportada hacia lo alto.

El rendimiento trabajo-calor esta alrededor de un 15% debida que el calor se recibe a una temperatura de +15 o C y sale a una temperatura de -15 o C. Baja estas condiciones, el trabajo que podría se generado en la atmósfera es de unos 25 W/m2. El potencial energético es por tanto 12000 TW (25 W/m2 x (510 x 1012 m2)) mientras que la energía producida por el hombre no es más de 2 TW.

Por lo que es una energía equivalente a 6000 veces aquella producida por el hombre. La energía producida por un gran huracán puede exceder la energía producida por la humanidad durante todo un año. Para capturar la máxima de la energía disponible, la expansión se debe hacer bajo equilibrio mecánico lo cual no es fácil.

Se requiere de un conducto que permita que el trabajo de expansión sea transmitido por la base y se requiere de una turbina. Sin uno ni el otro, el trabajo que habría podido ser producido se pierde y se transforma en calor en lugar de trabajo. Los científicos que estudian los fenómenos atmosféricos llaman al trabajo producido por kilogramo de aire que se eleva: CAPE (Convective Available Potencial Energy – Energía Potencial Convectiva Disponible, EPCD).

Durante los periodos de insolación, cuando hay conveccion, el EPCD típicamente seria de unos 1500 J/Kg., lo cual es equivalente a la energía que puede ser producida al bajar un kilogramo de agua 150 m. Se propone que un vortice puede transferir esta energía mecánica a la base de la atmósfera donde será posible capturarla.

El Proceso AVE (Motor Atmosférico de Vortice) podría producir grande cantidades de energía duradera, reduciría el recalentamiento producido por los gases de efecto invernadero y a reasumir los objetivos que se pretenden lograr con el protocolo de Kyoto.

1. Existe mucha renuencia para tratar de controlar un proceso tan violento como lo es un tornado, sin embargo, un tornado bien controlado podría reducir la inestabilidad atmosférica y lograr disminuir, no aumentar, los riesgos.
2. Un pequeño tornado bien anclado adjunto a una central bien fortificada no representa ningún peligro a la misma.

La planta o proceso AVE podría captar la energía perdida por falta de un proceso que logre equilibrio mecánico, mientras no se limita a la energía capturada de los vientos que soplan horizontalmente al usar turbinas convencionales. Se estima que seria posible, en condiciones atmosférica ideales, de demostrar la viabilidad de producir un vortice que se mantenga sin aporte de calor sobre una instalación de 30 m.

1. De diámetro.
2. Aprender a controlar los grandes torbellinos o vortices será un gran desafió y un proyecto de ingeniería de gran envergadura.
3. Se requiere de un consenso sobre la viabilidad y mucha cooperación entre científicos que estudian los fenómenos ambientales y los ingenieros.
4. Habrá muchas dificultades que superar, no obstante, estas no serán mayores que las ya encontradas al desarrollar otros grandes proyectos.

El motor de vortice atmosférico podrá convertirse en una fuente importante para la generación de electricidad. El costo de la electricidad producida deberá ser muy inferior al de otras alternativas, ya que no se requiere ni de carburante ni de colector.