Célula de Hadley

Na Galipedia, a Wikipedia en galego.
Saltar para a navegação Saltar para a pesquisa
Velocidade vertical a 500 hPa, media de xullo en unidades de pascais por segundo. O ascenso (valores negativos) está concentrado preto do ecuador solar; o descenso (valores positivos) é máis difuso.

A célula de Hadley, denominada así en honor a George Hadley, é unha circulación atmosférica tropical de aire a escala global na que o aire ascende preto do ecuador, móvese en dirección aos polos a unha altura entre 10 e 15 quilómetros, descende nos subtrópicos, e despois volve cara ao ecuador preto da superficie. Esta circulación crea os ventos alisios, os cintos de chuvia tropicais e furacáns, desertos subtropicais e correntes en chorro.

En cada hemisferio, hai unha célula de circulación primaria chamada célula de Hadley a cada lado do ecuador, e dúas células de circulación secundaria en latitudes altas, entre 30° e 60°, chamadas células de Ferrel, e alén dos 60° as células ou vórtices polares. Cada célula de Hadley opera entre cero graos e de 30 a 40 graos norte e sur e é a principal responsable do tempo climatolóxico nas rexións ecuatoriais do mundo.

Mecanismo[editar | editar a fonte]

A principal forza impulsora da circulación atmosférica é a distribución desigual da calor solar na Terra, que é máxima preto do ecuador e mínima nos polos. A circulación atmosférica transporta enerxía en dirección aos polos, o que reduce o gradiente de temperatura entre o ecuador e os polos. O mecanismo polo cal se realiza isto é diferente en latitudes tropicais ou extratropicais.

Hai unha célula de Hadley a cada lado do ecuador. Cada célula rodea o globo latitudinalmente e actúa transportando enerxía desde o ecuador ata aproxmadamente a latitude de 30º. Esta circulación presenta os seguintes fenómenos[1]:

  • O aire quente húmido que converxe preto do ecuador causa fortes precipitacións. Isto libera calor latente, impulsando fortes movementos ascendentes.
  • Este aire ascende ata a tropopausa, a uns 10 a 15 km de altura sobre o nivel do mar, onde o aire xa deixa de elevarse.
  • Como o aire é incapaz de seguir ascendendo, este aire subestratosférico é forzado a ir en dirección aos polos polo continuo ascenso de máis aire por debaixo.
  • A medida que o aire se move cara aos polos, arrefría e á vez adquire unha forte compoñente cara ao leste debido ao efecto da forza de Coriolis causada pola rotación terrestre e a conservación do momento angular. Xéranse ventos desde as correntes en chorro subtropicais.
  • A aproximadamente a latitude de 30º N e S, as corentes en chorro fanse moito máis rápidas que a velocidade do vento superficial, e esta inestabilidade baroclínica impide que a circulación de Hadley se estenda máis alá en dirección aos polos. Isto coincide co comezo das células de Ferrel.
  • Nesta latitude, o aire agora frío e seco de gran altitude empeza a baixar. A medida que se afunde a capas inferiores quece adiabaticamente, diminuíndo a súa humidade relativa.
  • Preto da superficie, un fluxo de retorno friccional completa o bucle, absorbendo humidade polo camiño. O efecto Coriolis dálle a este fluxo un compoñente cara ao oeste, creando os ventos alisios.

A circulación de Hadley mostra unha variación estacional. Durante as estacións solsticiais (decembro-xaneiro-febreiro e xuño-xullo-agosto), a rama ascendente da célula de Hadley non aparece directamente sobre o ecuador senón máis ben no hemisferio que está en verán. Na media anual, a rama ascenddente está lixeiramente movida cara ao hemisferio norte, deixando paso a unha célula máis forte no hemisferio sur. Isto indica que hai un pequeno transporte neto de enerxía do hemisferio norte ao sur.[1]

O sistema de Hadley proporciona un bo exemplo de circulación térmica directa. A eficiencia termodinámica do sistema de Hadley, considerado como un motor térmico, foi relativamente constante durante o período 1979~2010, e como media foi do 2,6%. Nese mesmo intervalo, a potencia xerada polo réxime de Hadley elevouse a unha velocidade media duns 0,54 TW ao ano; isto reflicte un incremento da entrada de enerxía ao sistema que se corresponde co incremento observado das temperaturas dos mares tropicais.[2]

Porén, en conxunto, as células de circulación meridional medias como a circulación de Hadley non son especialmente eficientes en reducir o gradiente de temperatura ecuador-polos debido ás anulacións que se producen entre transportes de diferentes tipos de enerxía. Na célula de Hadley, tanto a calor sensible coma a latente transpórtanse en dirección ao ecuador preto da superficie, mentres que a enerxía potencial transpórtase por encima na dirección oposta, cara aos polos. O transporte neto resultante cara aos polos é de só un 10% deste transporte de enerxía potencial. Isto é en parte o resultado das fortes restricións impostas sobre a circulación atmosférica pola conservación do momento angular.[1]

Historia do descubrimento[editar | editar a fonte]

Células de Hadley nunha representación idealizada da circulación atmosférica xeral da Terra tal como se produce nos equinoccios.

A inicios do século XVIII, George Hadley, un avogado inglés e meteorólogo amador, non estaba satisfeito coa teoría que propuxera o astrónomo Edmond Halley para explicar a formación dos ventos alisios. O que era correcto sen lugar a dúbidas na teoría de Halley era que a calor solar creaba un movemento ascendente do aire ecuatorial, e a masa de aire das latitudes veciñas debía fluír para substituír a masa de aire ascendente. Pero para explicar o compoñente cara ao oeste dos alisios Halley propuxera que o Sol, ao moverse polo ceo, quentaba as masas de aire de forma diferente no transcurso do día. Hadley non estaba satisfeito con esta parte da teoría de Halley. Hadley foi o primeiro en recoñecer que a rotación da Terra xoga un papel na dirección tomada pola masa de aire a medida que se move en relación á Terra. A teoría de Hadley, publicada en 1735, permaneceu bastante tempo descoñecida, pero foi redescuberta independentemente varias veces. Entre os redescubridores estaba John Dalton, que despois se enterou da prioridade de Hadley no descubrimento. Co tempo, o mecanismo proposto por Hadley acabou sendo aceptado, e o seu nome foi utilizándose para nomealo. A finais do século XIX demostrouse que a teoría de Hadley era deficiente en varios aspectos. Un dos primeiros que explicou a dinámica correctamente foi William Ferrel. A teoría correcta tardou varias décadas en aceptarse, e aínda hoxe a teoría na forma orixinal de Hadley pode encontrarse ocasionalmente publicada, especialmente en libros populares e páxinas web.[3] A teoría de Hadley foi a teoría xeralmente aceptada durante un tempo longo dabondo como para que o seu nome quedase universalmente ligado ao padrón de circulación na atmosfera tropical. En 1980 Isaac Held e Arthur Hou desenvolveron o modelo Held-Hou para describir a circulación de Hadley.

Precipitacións medias a longo prazo por meses.
Formación de nubes nunha famosa imaxe da Terra tomada polo Apollo 17, na que é directamente visible a circulación atmosférica.

Principais impactos sobre a precipitación por latitude[editar | editar a fonte]

A rexión na cal o movemento cara ao ecuador de masas de aire converxe e ascende denomínase zona de converxencia intertropical ou ZCIT. Dentro desa zona orixínanse unha banda de borrascas que producen intensas precipitacións.

O aire descendente é seco, xa que perdeu a maioría do seu vapor de auga ao condensarse e precipitar na rama ascendente da circulación da célula de Hadley. A medida que o aire descende, orixínanse humidades relativamente baixas conforme o aire quece adiabaticaemnte por compresión polo aire que está encima, producindo unha rexión de maiores presións. Os subtrópicos son zonas relativamente ausentes de convección ou de tormentas, que eran tan comúns no cinto ecuatorial. Moitos dos desertos do mundo están localizados nestas latitudes subtropicais.

Expansión da célula de Hadley[editar | editar a fonte]

Hai algunhas evidencias de que a expansión das células de Hadley está relacionada co cambio climático.[4] A maioría das rexións áridas da Terra están localizadas en áreas por debaixo da parte descendente da circulación de Hadley a uns 30º de latitude.[5] Estes modelos mostran que a célula de Hadley se expandirá co incremento da temperaturamedia global (quizais uns 2º de latitude durante o século XXI.[6]). Isto podería orixinar grandes cambios nas precipitacións nas latitudes situadas nos límites das células.[5] Os científicos temen que o quecemento global podería traer cambios nos ecosistemas nos trópicos profundos e que os desertos se farán máis secos e se expandirán.[6] A medida que as áreas arredor dos 30º de latitude se vaian facendo máis secas, os habitantes da rexión recibirán menos chuvias que as que tradicionalmente esperan, o cal podería causar dificultades na produción de comida e a habitabilidade.[7] Hai fortes evidencias de que houbo cambios paleoclimáticos na selva de África central contra o ano 850 a.C.[8] Probas palinolóxicas (pole fósil) indican un cambio drástico no bioma da selva cara a un bioma de sabana aberta como consecuencia dun desecamento a grande escala non conectado necesariamente cunha seca intermitente senón quizais cun quecemento gradual. Unha hipótese que concorda cos datos é que unha diminución na actividade solar reduce a extensión latitudinal da circulación de Hadley e fai descender a intensidade do monzón de latitudes medias, orixinando un aumento do desecamento en África central e occidental e incrementando a precipitación en zonas temperadas ao norte. Mentres tanto, as bandas de borrascas en latitudes medias nas zonas temperadas incrementáronse e movéronse cara ao ecuador.[9]

Véxase tamén[editar | editar a fonte]

Outros artigos[editar | editar a fonte]

Notas[editar | editar a fonte]

  1. 1,0 1,1 1,2 L.,, Hartmann, Dennis. Global physical climatology. Elsevier. pp. 165–76. ISBN 9780123285317. OCLC 944522711. 
  2. Junling Huang; Michael B. McElroy (2014). "Contributions of the Hadley and Ferrel Circulations to the Energetics of the Atmosphere over the Past 32 Years". Journal of Climate 27 (7): 2656–2666. Bibcode:2014JCli...27.2656H. doi:10.1175/jcli-d-13-00538.1. 
  3. Anders Persson (2006). "Hadley's Principle: Understanding and Misunderstanding the Trade Winds" (PDF). History of Meteorology 3: 17–42. 
  4. Xiao-Wei Quan; Henry F. Diaz; Martin P. Hoerling (2004). "Changes in the Tropical Hadley Cell since 1950". En Henry F. Diaz; Raymond S. Bradley. The Hadley Circulation: Present, Past, and Future. Advances in Global Change Research 21. Springer Netherlands. pp. 85–120. ISBN 978-1-4020-2943-1. doi:10.1007/978-1-4020-2944-8.  Preimpresión en 'Change of the Tropical Hadley Cell Since 1950', NOAA-CIRES Climate Diagnostic Center (2004) (PDF de 2,9 MB)
  5. 5,0 5,1 Dargan M.W. Frierson; Jian Lu; Gang Chen (2007). "Width of the Hadley cell in simple and comprehensive general circulation models" (PDF). Geophysical Research Letters 34 (18): L18804. Bibcode:2007GeoRL..3418804F. doi:10.1029/2007GL031115. 
  6. 6,0 6,1 Dian J. Seidel; Qian Fu; William J. Randel; Thomas J. Reichler (2007). "Widening of the tropical belt in a changing climate". Nature Geoscience 1 (1): 21–4. Bibcode:2008NatGe...1...21S. doi:10.1038/ngeo.2007.38. 
  7. Celeste M. Johanson; Qiang Fu (2009). "Hadley Cell Widening: Model Simulations versus Observations" (PDF). Journal of Climate 22 (10): 2713–25. Bibcode:2009JCli...22.2713J. doi:10.1175/2008JCLI2620.1. 
  8. van Geel B.,van der Plicht, J.,Kilian, M.R., (1998). "The sharp rise of 14C ca. 800 cal BP:possible causes, related climatic teleconnections and the impact on human environments.". Radiocarbon 40 (1): 535–550. 
  9. van Geel B., Renssen, H., (1998). "Abrupt climate change around 2650 BP in North-West Europe:evidence for climatic teleconnections and a tentative explanation". En Issar, A.S.,Brown, N. Water, Environment and Society in Times of Climatic Change. Kluwer Academic Publishers, Dordrecht. pp. 21–41. 

Ligazón externa[editar | editar a fonte]