una vista idealizada de tres grandes células de circulación que muestran vientos superficiales
velocidad Vertical a 500 hPa, julio promedio. El ascenso (valores negativos) se concentra cerca del ecuador solar; el descenso (valores positivos) es más difuso, pero también ocurre principalmente en la célula de Hadley.
los cinturones de viento que rodean el planeta están organizados en tres células en cada hemisferio: la célula de Hadley, la célula de Ferrel y la célula polar., Esas células existen tanto en el hemisferio norte como en el hemisferio sur. La mayor parte del movimiento atmosférico ocurre en la célula de Hadley. Los sistemas de alta presión que actúan sobre la superficie de la Tierra están equilibrados por los sistemas de baja presión en otros lugares. Como resultado, hay un equilibrio de fuerzas que actúan sobre la superficie de la Tierra.
las latitudes de caballo son un área de alta presión a aproximadamente 30° a 35 ° de latitud (norte o sur) donde los vientos divergen en las zonas adyacentes de las células de Hadley o Ferrel, y que típicamente tienen vientos ligeros, cielos soleados y poca precipitación.,
Hadley cellEdit
la banda de nubes de la ITCZ sobre el Pacífico oriental y las Américas vistas desde el espacio
El patrón de circulación atmosférica que George Hadley describió fue un intento de explicar los vientos alisios. La célula de Hadley es un bucle de circulación cerrado que comienza en el Ecuador. Allí, el aire húmedo es calentado por la superficie de la Tierra, disminuye en densidad y se eleva. Una masa de aire similar que se eleva en el otro lado del ecuador obliga a esas masas de aire que se elevan a moverse hacia el polo., El aire ascendente crea una zona de baja presión cerca del ecuador. A medida que el aire se mueve hacia el Polo, se enfría, se vuelve más denso y desciende aproximadamente en el paralelo 30, creando un área de alta presión. El aire descendido luego viaja hacia el ecuador a lo largo de la superficie, reemplazando el aire que se elevó desde la zona ecuatorial, cerrando el bucle de la célula de Hadley. El movimiento hacia los polos del aire en la parte superior de la troposfera se desvía hacia el este, causado por la aceleración de coriolis (una manifestación de la conservación del Momento angular)., A nivel del suelo, sin embargo, el movimiento del aire hacia el ecuador en la troposfera inferior se desvía hacia el oeste, produciendo un viento desde el este. Los vientos que fluyen hacia el oeste (desde el este, viento del Este) a nivel del suelo en la celda de Hadley se llaman los vientos alisios.
aunque la célula de Hadley se describe como ubicada en el ecuador, en el hemisferio norte se desplaza a latitudes más altas en junio y julio y hacia latitudes más bajas en diciembre y enero, que es el resultado del calentamiento de la superficie por el sol., La zona donde tiene lugar el mayor calentamiento se llama el «Ecuador térmico». Como el verano del hemisferio sur es de diciembre a marzo, el movimiento del ecuador térmico a latitudes más altas del Sur tiene lugar entonces.
el sistema Hadley proporciona un ejemplo de circulación térmica directa. La potencia del sistema Hadley, considerado como un motor térmico, se estima en 200 teravatios.
Celledit Ferrel
parte del aire que se eleva a 60° de latitud diverge a gran altitud hacia los polos y crea la célula polar., El resto se mueve hacia el ecuador donde colisiona a 30 ° de latitud con el aire de alto nivel de la célula Hadley. Allí disminuye y fortalece las crestas de alta presión debajo. Una gran parte de la energía que impulsa la célula Ferrel es proporcionada por las células polares y Hadley que circulan a ambos lados y que arrastran la célula Ferrel con ella. La célula de Ferrel, teorizada por William Ferrel (1817-1891), es, por lo tanto, una característica de circulación secundaria, cuya existencia depende de las células Hadley y polares a cada lado de ella. Podría ser considerado como un remolino creado por las células Hadley y polares.,
el aire de la célula Ferrel que desciende a 30 ° de latitud regresa hacia el Polo a nivel del suelo, y al hacerlo se desvía hacia el este. En la atmósfera superior de la célula Ferrel, el aire que se mueve hacia el ecuador se desvía hacia el oeste. Ambas desviaciones, como en el caso de las células Hadley y polares, son impulsadas por la conservación del Momento angular. Como resultado, así como los vientos alisios del este se encuentran debajo de la celda de Hadley, los vientos del Oeste se encuentran debajo de la celda de Ferrel.,
la célula Ferrel es débil, porque no tiene una fuente fuerte de calor ni un fregadero fuerte, por lo que el flujo de aire y las temperaturas dentro de ella son variables. Por esta razón, las latitudes medias a veces se conocen como la «zona de mezcla».»Las células Hadley y polares son realmente bucles cerrados, la célula Ferrel no lo es, y el punto Revelador está en los vientos del Oeste, que son más formalmente conocidos como «los vientos del Oeste prevalecientes».,»Los vientos alisios del Este y los vientos polares del este no tienen nada sobre lo que prevalecer, ya que sus células de circulación madre son lo suficientemente fuertes y enfrentan pocos obstáculos, ya sea en forma de características masivas del terreno o zonas de alta presión. Los vientos occidentales más débiles de la célula Ferrel, sin embargo, pueden ser interrumpidos. El paso local de un frente frío puede cambiar eso en cuestión de minutos, y con frecuencia lo hace. Como resultado, en la superficie, los vientos pueden variar abruptamente en dirección. Pero los vientos sobre la superficie, donde están menos perturbados por el terreno, son esencialmente del Oeste., Una zona de baja presión a 60 ° de latitud que se mueve hacia el ecuador, o una zona de alta presión a 30° de latitud que se mueve hacia el polo, acelerará los vientos del Oeste de la célula Ferrel. Una fuerte altura, moviéndose hacia los polos puede traer vientos del Oeste durante días.
el sistema Ferrel actúa como una bomba de calor con un coeficiente de rendimiento de 12.1, consumiendo energía cinética de los sistemas Hadley y polar a una tasa aproximada de 275 teravatios.
Polar cellEdit
polar cell es un sistema simple con fuertes controladores de convección., Aunque fresco y seco en relación con el aire Ecuatorial, las masas de aire en el paralelo 60 todavía son lo suficientemente caliente y húmedo para someterse a convección y conducir un bucle térmico. En el paralelo 60, el aire se eleva hacia la tropopausa (unos 8 km a esta latitud) y se mueve hacia el Polo Norte. Al hacerlo, la masa de aire del nivel superior se desvía hacia el este. Cuando el aire llega a las áreas polares, se ha enfriado por la radiación al espacio y es considerablemente más denso que el aire subyacente. Desciende, creando un área de alta presión fría y seca., A nivel de la superficie polar, la masa de aire se aleja del Polo hacia el paralelo 60, reemplazando el aire que se elevó allí, y la célula de circulación polar está completa. A medida que el aire en la superficie se mueve hacia el ecuador, se desvía hacia el oeste. Una vez más, las desviaciones de las masas de aire son el resultado del efecto Coriolis. Los flujos de aire en la superficie se llaman los polos orientales, que fluyen de noreste a suroeste cerca del Polo Norte y de sureste a noroeste cerca del Polo Sur.,
la salida de masa de aire de la célula crea ondas armónicas en la atmósfera conocidas como ondas de Rossby. Estas ondas ultralargas determinan la trayectoria de la corriente en chorro polar, que viaja dentro de la zona de transición entre la tropopausa y la célula Ferrel. Al actuar como un disipador de calor, la célula polar mueve el calor abundante desde el ecuador hacia las regiones polares.
la célula de Hadley y la célula polar son similares en que son térmicamente directas; en otras palabras, existen como consecuencia directa de las temperaturas superficiales. Sus características térmicas impulsan el clima en su dominio., El gran volumen de energía que transporta la célula de Hadley, y la profundidad del disipador de calor contenido dentro de la célula polar, asegura que los fenómenos climáticos transitorios no solo tienen un efecto insignificante en los sistemas en su conjunto, sino que — excepto en circunstancias inusuales — no se forman. La cadena interminable de altos y bajos que pasan, que es parte de la vida cotidiana de los habitantes de latitudes medias, bajo la célula Ferrel en latitudes entre 30 y 60° de latitud, es desconocida por encima del paralelo 60 y por debajo del paralelo 30., Hay algunas excepciones notables a esta regla; en Europa, el clima inestable se extiende al menos al paralelo 70 Norte.
la célula polar, el terreno y los vientos Katabáticos en la Antártida pueden crear condiciones muy frías en la superficie, por ejemplo, la temperatura más baja registrada en la Tierra: -89.2 °C En la estación Vostok en la Antártida, medida en 1983.