Vortices atmosfericos

En la geofísica una de las ramas de gran importancia son las ciencias atmosféricas, las cuales tienen como base la mecánica de fluidos, ya que es la que estudia el movimiento de los fluidos, y por ende ello es importante para la investigación de los fenómenos atmosféricos.
Una de las aplicaciones en la geofísica que comprende la mecánica de fluidos es el fenómeno de los vórtices atmosféricos oremolinos Von Karman. Estas estructuras se generan cuando el flujo aéreo incide sobre un obstáculo orográfico, como puede ser una isla. En determinadas condiciones atmosféricas se forman una familia de vórtices ciclónicos y anticiclónicos a sotavento del obstáculo, extendiéndose hasta varios cientos de km corriente abajo del obstáculo. Estos vórtices no recuerdan a la estructura nubosa en la queestán embebidos, normalmente estratocúmulos. A medida que nos alejamos del obstáculo, los vórtices crecen en dimensión espacial a la vez que se disipan o debilitan, hasta desaparecer. En determinadas ocasiones los remolinos situados en las dos líneas o calles contrarias pueden interaccionar entre ellos. Otras veces, los vórtices no se hacen aparentes a nuestra vista, por ausencia de nubes o porentorno muy seco, pero existen como perturbaciones del campo de viento.
La presencia de obstáculos orográficos, sobre todo islas pequeñas y elevadas, puede generar otras estructuras nubosas que nada tienen que ver con estas calles de vórtices. Los analizaremos el próximo mes.
La presencia de remolinos de Von Karman se aprecia en muchos fluidos donde el obstáculo inmóvil se opone pasivamente al flujoque incide sobre él. Se han detectado vórtices de este tipo en las propias zonas marinas a sotavento de islas.

Vórtices Atmosféricos, Número de Reynolds (Re) y Strouhal (St)
La existencia de vórtices atmosféricos fue sugerida aproximadamente en el año 1934, pero
los métodos y herramientas de observación no eran las mejores para identificarlos en
aquella época. No fue hasta 1962 dichosvórtices fueron observado a sotavento de ciertas
islas mediante el uso de imágenes satelitales, comprobando la teoría de Von Karman que data de 1911 (Beggs et al, 2004). Entre las observaciones satelitales, una imagen espectacular de la formación de vórtices atmosféricos es la recogida por el satélite Landsat 7 en los alrededores de la Isla Alejandro Selkirk en 15 de septiembre de 1999 (Fig. 2). Lateoría de Von Karman se basa en el número de Reynolds, que es un balance entre las fuerzas de inercia y de fricción. Si se tiene un fluido con velocidad constante que interactúa con un cilindro, sus partículas tienden a acelerarse y desviar su trayectoria pero a su vez experimentan una fuerza de fricción o viscosidad producto de los bordes del cilindro. Si predomina la fuerza de fricción, laspartículas del fluido tienden a aglomerarse en los bordes del cilindro, mientras que si predomina la fuerza de inercia el flujo tiende a alejarse de ésta (Kundu y Cohen, 2002). . El número de Reynolds es definido como el cociente de estas dos fuerzas
Re =ULη
(1)

donde L es el diámetro del cilindro, U velocidad del fluido y η la viscosidad

Figura 2: Vórtices atmosféricos en la Isla AlejandroSelkirk. Imagen tomada por el satélite Landsat 7 el 15 de Septiembre de 1999. Foto cortesia NASA

Para movimientos en escala geofísicas la determinación del número de Reynolds toma la forma

Re=ULKm
(2)

con KM la viscosidad de remolino y L el diámetro de la isla. Thomson et al. (1977) sugieren
que como los valores de KM cambian en varios ordenes de magnitud, el procedimiento en
el caso devorticidad de meso-escala es obteniendo una estimación indirecta de KM por medio del número de Strouhal:
St=jLU

(3)
donde j es la frecuencia de formación de los remolinos.

El cociente entre estos dos números es conocido como el parámetro de Lin:
β= StRe=ηjU2

(4)
La ecuación (4) tiene la ventaja de que es independiente del tamaño del obstáculo y por lo
tanto es una propiedad inherente...